《改进科学探究材料的准备》结题报告.docx
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《改进科学探究材料的准备》结题报告
改进科学探究材料的准备》结题报告
成都市娇子小学梁伟虹张礼坚周乐佳内容提要：
《科学新课程标准》指出：
小学科学课程是一门以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程，在小学课程设置中与其他主要学科一样，具有十分重要的位置。
而实验材料的准备和使用是决定科学课成功与否的重要条件，同时对于科学教师来说实验材料的准备也是一个巨大挑战。
因此本课题从课程标准的解读入手，立足现行课程实施的需要，研究探究性实验材料的改进，形成材料改进的策略。
[关键词]：
科学探究实验材料准备使用一、课题研究的动因：
（一）学生科学素养培养的需求
全面提高每位学生的科学素养是科学课程的核心目标。
科学课程面向全体学生，适应学生个性发展的需要，使得人人都受到良好的教育。
而配套实验材料不足或一些不利用学生探究学习的问题与学生科学素养发展的高要求间出现了矛盾，这就需要老师带领学生对科学实验材料进行有针对性的改进和再加工，从而达到预想的实验效果，满足学生科学探究的能力
（二）配套的实验材料不足
我们仪器室的实验材料虽然很丰富，但都是针对于原来使用的《自然》课中的实验而准备的，对于现行教材中每一节具体的科学课来说，并不是都是合适的。
一般来说容易出现两类问题：
一是旧材料无法满足新需要；二是新材料的配备不够齐全。
实验材料存在着数量和质量上面的不足，当数量不够时我们能够及时补充，但是当实验材料本身无法满足实验要求时，就需要我们根据实验自己来设计制作实验材料及教具。
例如以下例子就充分说明实验材料改进的必要性。
五年级教材中实验材料的情况
实验名称
现有实验材料情况
实验材料存在的问题
证明下沉物体受浮力
测力计、钩码
依靠测力计指针的向上移动来证明，效果
很不明显，实验现象不够直观。
下沉物体受到浮力大小
测力计3只钩码
钩码体积太小，侵入水中体积位置误差较
大，测力计指针变化现象不明显
热传导实验
带孔的金属棍，酒精
灯，火柴
不确定因素太多，成功率不高
空气热胀冷缩
气球、烧瓶
需要容器太多，水的温度也要三种，准备
很麻烦。
器材出现了这些数量和质量上的问题就会影响到学生探究性试验的操作。
基于这两点原因，一线科学老师必须对科学材料的改进进行探究，在保证课堂实效的情况下还能提升教师的专业素养。
同时让学生参与到材料的改进和准备中，不仅可以让实验材料更加丰富、具体、生活化；还能提升学生的学科素养。
二、核心概念的界定
1.科学探究材料：
探究材料包括信息材料和实物材料，学生生活中获得的经验，例如所见所闻，课外读物，媒体信息的属于信息材料；科学课堂上出现的科学仪器，基本实验材料都属于实物材料。
2.改进科学探究材料：
是指教师经过精心设计，替换、组合或挖掘典型实验材料潜能，使材料能更好地揭示与教学内容有关的现象，保证学生有兴趣有能力通过探究发现问题，解决问题，获取新知。
三、研究目标与内容实验材料改进预期目标和内容：
1.研究目标立足于现阶段使用的《科学》教材，针对学生探究性实验器材不足的现象，研究教师、学生及家长制作实验材料的方法，形成实验材料制作和实验指导的策略，顺利指导学生完成实验，提升学生的实验操作能力。
2.研究内容
（1）对教材中实验内容的分析与研究；
（2）根据教材中实验操作的需求，进行实验材料改进策略的研究；
（3）运用改进后材料指导学生进行探究的策略研究
四、研究历程
（一）理论学习、课题准备阶段
在课题开展初期，小专题组教师通过学习理论知识，阅读相关书籍奠定了课题研究的理论基础，特别是通过《科学课》杂志和同行的学习和听课讨论等形式，对实验器材不足的问题有了更一致的认识。
（二）课题实施阶段（拟定后实施、改进、再实施，循环往复）
实施小专题研究，教师注意积累收集生活中的材料，思考如何使用这些材料提高教师材
料的准备能力。
（三）总结阶段
搜集资料，提炼成果，撰写结题报告。
五、研究方法
1.运用文献研究和调查研究法，学习、研究他人的理论，吸收课程改革以来的实践、反思与总结经验；了解我校学生在现行教材和实验材料学习、使用中的现状。
2．运用行动研究法，在实验教学中实践、反思、修改、完善课题。
六、研究成果
《科学》是一门专业性很强的学科，对科学教师知识和技能的整合要求更高。
科学实验很多仪器的使用，比如滴管的使用、放大镜的使用、显微镜的使用等等，需要教师认真地查阅相关的资料，掌握科学常见仪器的正确使用方法，自已会规范地加以使用。
同时，教师还需要深入教材，吃透教材，了解教材的编写意图。
书中的每一次实验，教师都要通过备教材，明白这个实验要达到的目的，同时对于这个实验操作进行尝试性的改进，尽最大可能做到效果明显，成功率高。
（一）实验前改进器材，保障实验器材可用、实用
在实际的教学中，我们梳理出以下策略对实验器材进行改进，让学生感受到实验的成功。
1.代替策略：
代替原是指以乙换甲，并起着由甲或应该由甲起的作用。
教师在教学实践中发现如今配套的学生实验材料中存在着一些先天不足，学生实验时缺乏可操作性，浪费教师学生的精力和宝贵的时间，更可怕的是挫伤学生的科学探究积极性，于是另辟蹊径寻找更能适合教学需要的实验材料进行教学。
操作流程：
明确实验材料的用途
分析现有
材料问题
寻找可以代
替的材料
达到较好的实验效果
案例】
在教教科版小学科学五年级下册《热》单元第6课《热是怎样传递的》有二个活动：
热在金属条中的传递；热在金属片中的传递。
通过实验让学生感知热是怎样传递的，明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。
课文中的实验（见图）
火柴都向
下悬挂，用酒精灯给铁丝的一段加热。
观察哪端的火柴先掉下来？
课文的要求是用蜡粘，课前我让学生进行尝试，学生化了不少的时间，可一上课学生向我抱怨的却很多都说粘不牢，成功的寥寥无几，上来展示时颤颤抖抖的又掉落了几根。
那么简单的实验为什么会不成功呢？
问题究竟出在什么地方？
找问题：
通过了解又自己亲身实验终于明白了是怎么回事。
虽然日常生活中我们都知道蜡烛燃烧时流下的蜡会在桌上凝固。
由于蜡先要熔化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴。
但蜡的凝固时间快（指冬天，夏天正好相反），且熔化后粘性不大，所以很难粘上去，因此成功的不多。
改进：
改蜡为修自行车用的轴承油—“黄油”。
明白了其中的道理后，想了一想，什么东西粘性大呢？
平时自行车经常修，只见修车师傅往轴承里抹“黄油”，有时自己也尝试过，这“黄油”能把钢珠粘住，对，这东西可能行！
就赶忙跑到校门口修自行车的摊上要了一些交给学生去尝试，经过一番忙碌，教室里响起了阵阵欢呼声。
反思：
实验材料的代替让科学课上选取的材料更能贴近学生的生活，能让学生随时可得，随处可见，有助于教师的教学顺利开展。
又可以使学生认识到科学不是那么至高无上，科学就在我们的生活中，用我们身边的一些材料也可以搞一些科学实验。
局限性是代替的材料选择有一定难度，需要较长时间进行效果检验。
2.补充策略：
补充原意是指进一步充实或补足所缺之物；教学中某些实验现在不够明显，学生观察和理解存在困难，根据小学生的认知特点，改进实验材料，通过对比、直观感受等方式化抽象为形象，让学生更好地理解科学原理，对科学探究充满兴趣。
流程：
【案例】例如在教授教科版小学科学四年级上册《溶解》单元第1课《食盐在水里溶解了》一课中，有一个实验是观察高锰酸钾和砂糖的溶解，课本要求在两个玻璃杯里各装半杯水，分别投入几小粒高锰酸钾、砂糖、食盐、沙、面粉。
观察、描述水、高锰酸钾、砂糖、食盐、沙、面粉的变化。
观察报告见下表：
（空格中所填的应是理想的答案）
食盐
沙
面粉
高锰酸钾
砂糖
变成的微粒大小
肉眼看
不见
肉眼看得
见
肉眼看得见
肉眼看不见
肉眼看不
见
在水中的
分布
均匀分
散
不均匀分
散
不均匀分散
均匀分散
均匀分散
是否沉
淀
能用过滤方
法分离吗
是溶解还是没有溶解
该实验的目的是从高锰酸钾溶解于水的实验中，得到“均匀分散”的结论。
学生解释这一现象时会说：
水变红了，高锰酸钾不见了。
却得不出均匀分散这这一结论。
找问题：
造成该问题的原因是实验缺少参照物。
改进：
重新补充新的实验材料，增加熟蛋花一项材料。
使实验更能符合儿童的认知规律，易于接受。
具体做法是把搅拌均匀的蛋液倒入盛有热水的玻璃杯中，这时蛋花有的浮，有的沉有的悬浮在水中，让学生进行比较，使学生真正理解“均匀分散”的现象，效果就十分明显。
相应修改后的观察报告见下表：
食盐
沙
面粉
高锰酸
钾
砂糖
蛋花
变成的微粒大小
肉眼看
不见
肉眼看得
见
肉眼看得
见
肉眼看不
见
肉眼看不
见
肉眼看
得见
在水中的分布
均匀分散
不均匀分散
不均匀分散
均匀分散
均匀分
散
不均匀分散
是否沉淀
能用过滤方
法分离吗
是溶解
还是没有溶
解
反思：
自行设计、制作和开发的教学器材、资源与常规器材相比，不但具有针对性强，而且在使用时容易突破教学难点，增强学生的学习兴趣，提高课堂教学效率。
其局限性是补充材料的选择上难度较大，需要不断地反复实践。
3.改装策略：
是指根据实验研究的需要，将实验的方法或使用的器材进行合理的改变，
以求达到最好的教学效果。
流程：
案例】
吗》一课中，第一个实验让学生设计实验证明下沉的物体也要受到水的浮力：
方法是在空气中提起钩码和将钩码浸入水中后提起，看分别用多大的力，来认识下沉的物体也会受到水的浮力。
存在的不足是实验中学生利用测力计指针的向上移动证明钩码受到水的浮力，效果很不明显，实验现象不够直观。
针对这样的情况进行这样的实验材料改进：
1、把杠杆尺固定在支架上，两端挂上挂钩。
2、将两只钩码分别挂在杠杆尺两端的挂时就可以尽量避免这些问题出现。
同样是《沉和浮》单元第6课《下沉的物体会受到水的浮力吗》一课的第二个实验是探
究下沉物体受到水的浮力大小，教材上用的是钩码做实验，记录表格如下：
下沉的物体受到水的浮力纪录表
小部分浸入水中
大部分浸入水
中
全部浸入水中
在空气中的重力
在水中的重力
浮力大小
排开的水
量
实验时，学生习惯挂上一只钩码按记录表要求分三次实验，可问题纷至沓来，有的小组汇报说“钩码怎样算小部分浸入，大部分浸入”，有的小组问“测力计的指针只上升了一点点怎样读数据”等问题。
究竟问题出在什么地方呢？
找问题：
因为是分组实验，我们一般提供的重物是钩码。
实验用的钩码的质量是50克，重量约是0.5牛顿，它在水中受到的浮力约是0.1牛顿，而学生用的圆筒测力计的最小刻度是0.1牛顿。
由于钩码高度小，要使一个钩码在水中分几个层次浸入，学生不易把握，且数据在测力计上也很难反映出来，原因在于这个变化在最小刻度0.1牛顿以下。
改进：
因此，做这个实验时，可因地制宜变更实验材料，每组准备三个塑料小瓶，可以找益达口香糖的瓶子和小药瓶。
让学生把口香糖瓶子的外面用皮筋做好记号，分别是“小部分浸入水中”的位置，“大部分浸人水中”的位置，这样，学生容易把握好浸入水中的程度，实验效果明显（这就是不采用钩码的原因）。
三次实验以后，学生通过数据的观察与分析后，很轻松地找出了水中物体浮力大小变化的规律。
具体的方法是：
1、将杠杆尺与桌面垂直，套上扎带固定好；2、把一根铁钉插入杠杆尺一端安装调节螺母的孔内，并将测力计挂在铁钉上，挂上装沙的小瓶，3、拿装水的烧杯，将小瓶的小部分、大部分、全部侵入水中，从测力计指针上读数，能明显发现小瓶侵入水中体积越大排开的水量就越大，受到的浮力也越大。
4、将一套大小不同的装沙小瓶按照同样的方法逐一全部侵入水中，观察受到的浮力和排开的水量。
改进后实验效果非常明显；同时有效避免了手持测力计测量读数时误差较大的问题，实验也显得规范严谨。
反思：
教师经过精心设计的典型材料的改进，既能揭示教学内容有关的一系列现象，又可以体现教材的科学性，同时符合学生年龄特征和认知规律，贴近学生的日常生活，趣味性浓，学生喜欢，并能通过对材料的探索来发现问题，解决问题，获取新知。
局限性就是寻找改装的创新点很困难，要反复研究反复对比。
4.借力策略：
是指借助于外力或别人的优势资源达到实现自已理想的实验效果流程：
配备器材数量有限
教师指导学生进行
有效补充、完善科学
或实验室没有配备
准备，但要避免准备
实验材料
《科学（3-6年级）
的盲目性
课程标准》中强调科学课程应具有开放性。
引导学生利用广泛存在于学校、家庭、社会、大自然、网络和各种多媒体中的多种资源进行学习，将学生的科学学习置于广阔的背景中，帮助他们不断扩展对周围世界科学现象的体验，并丰富他们的学习经历。
材料的选择如果从学生周围的环境入手，更易引发学生探究科学的内涵，这些材料经常出现在我们身边，却没有引起人们的注意和思考，当我们从最周围的材料入手时，同时也给学生一种启示：
科学就在身边，就在我们熟悉的周围环境中，只要你认真地观察和思考。
基于这样的理念我们梳理出借力策略。
【案例】
比如在《比较水的多少》一课中要用到几十个大小不同的塑料瓶，这完全可以让学生去准备，到自己家里找找，课堂上用的几个根本不是问题。
再如《蜗牛》《蚯蚓》等小动物的研究，课中用到的这些蜗牛和蚯蚓最好也还是让学生自己去准备。
在材料的寻找过程中学生对这些小动物的生活环境和生活习性会有一个全面的了解，也增长了不少相关的课外知识。
既然这样就让学生自己去准备，何乐而不为呢？
再如研究《磁铁的性质》《我们周围的材料》的时候，我们可以让学生去准备各种各样的材料，用丰富的材料来研究它们能不能被磁铁吸引、以及软硬、柔韧性等，材料越多对于结论的科学得出更有价值、更带有普遍性。
我们的学生来自于不同的家庭，每一个家庭又有不同的背景，所以教师在让学生准备某些材料时，可以充分利用学生的家庭资源。
如在讲动物的一生的时候，我就让一些来自于农村的学生去准备，农村的孩子家里都养过蚕，又有桑树的优势，我就让学生带一些来供同学们观察。
同时家长的帮助是很有效的，如果能够得到家长的支持，那我们的工作必将事半功倍！
如五年级第一学期“运动与力”单元中要讲《我们的小缆车》一课，课中要用到许多垫圈或螺帽，利用垫圈或螺帽的重力来牵引小车，从中发现垫圈或螺帽越多小车行驶的速度就越快的结论。
可是实验室里根本就没有这样的材料。
当我了解到任教的班级中有几个学生家里是卖螺丝的，就和这些学生的家长取得联系，让孩子带一些来供我们课堂上研究使用。
这位家长听说老师上课要用到小垫圈，就主动教孩子带了一些垫圈送给学校实验室。
反思：
学生参加了这个准备活动，会更加倍感自己是实验主人，可以让学生体验提前到来的探究和责任感；还可以为学校节省一笔经费，同时也减轻了老师的工作量。
局限性就是学生准备材料自觉性的训练要不断加强。
（二）实验中有效指导，保障实验操作的实效
1、科学分组，保障实验人人参与。
《科学》课的学习基本是以小组为单位进行合作学习，但有时也要灵活掌握，在三年级下期《动物的生命周期》单元以养蚕活动作为了解动物生命周期的载体是，要求学生每个人都要参与进来，经历一个完整的养蚕周期才能保障实验的有效性。
有的实验适宜两人一组开展进行，（油菜花实验）、比如《油菜花开了》一课，教师指导学生解刨油菜花实验中，为了能让每个学生都有动手操作的机会，在分组时特意安排两人一组，每组解剖两朵油菜花，提供给学生两人一把镊子，每人一朵油菜花、一份记录单。
避免了学生在解剖的时候，四人小组因镊子数量不够等待浪费时间的现象，同时也降到了由于油菜花的某部分不完整而出现实验有误差导致数据分析受到影响的几率。
有的实验适合多人一组（最多6人）进行开展，比如《用纸造一座桥》由于课堂时间有限，在分析讨论和确定了造纸桥的方案后，小组同学分工合作，按照要求建造一座纸质桥梁，并进行小组间的比赛。
俗话说人多力量大，小组成员间的配合密切能大大提高实验效率，节约课堂时间。
有极个别的实验学生操作可能存在很大的难度或成功率不高，这样的实验由教师进行演示，学生仔细观察后再进行分组讨论交流学习。
以下以《日食和月食》实验为例：
小学科学六年级下册三单元中的第四课《日食和月食》由于天文现象相当抽象，假若光凭教师讲解，学生根本无法理解这些内容。
如果教师先进行讲解演示，化抽象为直观、具体，就会收到了事半功倍的效果。
教师先用三球仪在黑板前演示：
朔日这天，太阳、月亮、地球在同一条直线上，月亮恰好运动到太阳、地球之间，月亮挡住太阳。
此时，学生还很难明白太阳光为什么被挡住，教师利用幻灯演示：
太阳光下，月亮、地球的背向都有一条长长的影子，（学生此时可能会联想到：
阳光下的树人、人⋯⋯它们的背后都有影子）。
随着地球和月亮的运动，它们的影子也会跟着相同的方向运动。
农历初一（朔日）这一天，月亮的影子掠过地球，这样处在影子里的人，便会看到太阳部分或完全变黑，这就发生了日食。
由于月亮和地球的运转，一会儿后，太阳又重新复圆。
为了更好地了解日食发生的原因，让学生动手做个实验：
用电灯当作“太阳”用乒乓球当“月亮”，用甲同学看着“太阳”，乙同学举着乒乓球围绕甲同学的脸移动，
当“月亮”的影子落在甲同学的眼睛上时他会说看不见“太阳”，当“月亮”的影子离开他的眼睛时，他重新见到了“太阳”。
通过演示和实验，学生自然就理解了日食的成因。
那么日食形成过程怎样呢？
让学生实验：
在黑板上贴着一个黄色的圆代表太阳，学生人人手里拿着一个小圆形硬纸片当“月亮”，闭上一只眼睛，调整“月亮”与眼睛的距离，使“月亮”能完全遮住“太阳”。
把手在同一高度向右移动，使“月亮”逐渐遮住“太阳”，再逐渐向左移动，便能看到日全食的全过程。
如果使“月亮”离“太阳”近些，便能看到日环食的全过程。
（因月亮的视圆面
小于太阳的视圆面才发生日环食）。
如果使“月亮”的位置略高或略低一些，便出现了日偏食。
通过这一实验，学生也知道了日食的种类，即：
日偏食，日全食，日环食，更容易理解它们的形成过程。
掌握了日食的成因、种类、过程后，学生也会把月食的成因、过程说出来。
然后，关于月食的种类，学生争论不休。
这时，又让他们自己实验：
农历十五或十六这天，地球恰好运动到太阳与月亮的中间，是地球挡住太阳光⋯⋯学生实验后再不争执了，认为只有月偏食和月全食，而没有月环食，因为地球大于月亮，所以它要么遮一部分月亮，要么全遮，不会出现月环食现象。
2、规范设计方案，便于实验有序开展。
制定实验方案其实就是从操作角度对探究作出具体化、程序化的假设，是对实验的途径和方法作出恰当选择，对收集证据的范围与要求作出正确判断，对所需要的材料、仪器和技术等作出准备，明确探究的目的和已知条件。
如六年级《控制铁生锈的速度》一课，教师提供实验设计表格，让学生书面进行设计。
控制铁生锈速度实验方案
研究的问题：
我的假设：
研究的材料：
研究的方法与步骤：
研究时的注意事项：
研究发现：
研究结果：
对于六年级学生来说，在他们填写过程中，教师就可以放开手让学生自已设计，让学生在自主设计中明确实验步骤和方法提高实验能力。
3、明确实验目的，调动学实验自觉性。
学生明确实验目的，自觉地产生动手实验的内部动机，实验效果就会很好。
如《比较水的多少》学习量筒的方法，教师可以从前面的几次实验结果引出量筒这一种仪器，再追问学生，生活中哪些地方会用到量筒？
通过讨论，学生知道量筒的用途非常广泛，那他们在学习它的使用方法时会更加的投入，激发他们的学习动力，提高实验的效率。
4、进行过程监控，确保实验有效进行。
学生小组实验并不意味着我们采取了“放羊式”的教学模式，这时教师的主要任务是巡视指导，及时解决实验中出现的各种问题甚至特发事件，以免造成课堂的混乱。
例如在上六年级用显微镜观察玻片标本时，学生在使用显微镜时会遇到很多问题，教师就要巡视，不断地帮助学生，指出看不到标本中微小物体的原因，尽量让每个学生都会正确地使用显微镜，都能看到他们感兴趣的微小世界。
又如，“用碘酒检测食物中的淀粉”这一实验时，教师要关注学生在实验时滴管的正确使用，如果使用不当，就会影响后面几次的实验效果。
5．规范材料整理，养成良好实验习惯。
实验完毕后，材料的整理也是一种学问。
材料整理的规范有序，可以加强学生对材料的认识，可以提高材料的使用效率，同时可以减轻教师的工作量。
整理材料，不是一个人的事。
学生在整理材料时，组长要进行分工，谁整理桌面，谁放回材料等等。
教师要对分工明确，合作较好的实验小组进行表扬，激励学生规范地整理材料，提高课堂探究效率。
总之，只要教师在课前进行充分准备，在课堂上有效指导学生实验，规范实验教学，就有助于学生知识的掌握和能力的培养，有助于学生情感态度与价值观的培养，更有助于课堂探究效率的真正提高。
七、研究成效
（一）教师的学科素养发展和改变
1、教师组织教学效率提高通过课题研究，促使教师不断地深入学习《小学科学课程标准》，深切领会其新教学理念，对教学内容、教学设计、教学过程、教学方法进行研究与不断改善，方法的改善带来了教师组织实验课堂效率的提高。
2、教师实验设计能力有较大提升
分年级对重难点实验完成了有结构的实验材料的准备或改进，实验设计能力达到极大的提升。
课题组老师参加区、市科学教师实验操作获得一等奖。
（二）学生兴趣的提高及探究能力的提升
1、学生科学探究能力得到发展，学习兴趣浓厚
学生通过亲历有结构材料的科学探究的学习活动，培养动手能力，获得亲身体验，产生积极情感，提高发现问题和解决问题的能力，并在学习中学会合作与分享，养成科学态度、科学精神，在自主探究、亲身实践、合作交流的氛围中，解除困惑，使得科学素养不断提升。
2、学生对实验程序操作规范，实验目的明确，对实验的掌握更加有效，实验操作能力得到较大的提升。
兵马未动，粮草先行。
通过各种途径提前做好实验材料的准备，当经调查反馈，知道学生们在生活中的探究能力明显增强时，我们知道，我们的材料准备的改进方法与实施有了些许的成功。
但是，学生的对科学课的热爱让我们倍感肩上的重任，促使我们今后在教学上做更多的思考与改进！
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