小学科学实验改进与创新专题研究结题报告.docx

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小学科学实验改进与创新专题研究结题报告

小学科学实验改进与创新专题研究结题报告

海安县海安镇仁桥小学课题组执笔：

顾荣

一、前言

新一轮基础教育课程改革已尘埃落定，伴随着改革所带来的新课标、新理念、新教材和新要求都在随着教改的深入而不断的生成、发展、成熟。

科学教育作为科学技术由知识形态向现实生产力转化的重要环节越来越受教育主管部门和教育专家的关注，新课改将小学《自然》改为小学《科学》更是一个重要的佐证，新的《小学科学课程标准》把小学科学课程性质定位为启蒙课程，将创新精神和实践能力作为培养重点，提出科学教学应以学生为中心，强调手、脑结合，采用探究方法进行真实问题的学习，实验探索的研究，更重视创新能力的培养，核心是要学生认识科学，这些大方向决定着小学科学教材必须要落实课改理念、体现课改精神、实施课改目标，而承载着探究重要途径的科学实验，在小学科学教学中扮演着举足轻重的重要角色，是学生科学学习的最根本、最直接、最权威的重要途径，而随着苏教版三－六年级科学教材的出炉，使用，出现了许多值得商榷的地方及至于弊端，一味强调与国际接轨，搬用西方科学教育模式，为达到一教学目标而牵强附会，实验教学项目的选择，实验材料的配备，实验过程的处理，实验结论的推敲逐步显现出深层次的矛盾，条块化的组编，拔高式的图表，机械式的作业每册教材都有遍布。

苏教版科学教材每次进行的一系列的修订，说明了我省的科学教材体系结构始终还没有找到一种更为准确、更为合理的，与学生年龄特征、心理认知能力相结合，与时代发展需求相结合的具有前瞻性、可领性的实验内容框架，进入了一条半明半暗、难以看清课改理念真正落实的弯胡同，整套教材面广量大点杂，导致教师执教进退两难，学生学解两困脱节窘境。

如小学三年级“观察水”一课，在研究了水的基本特征之后，还涉及到毛细现象、水的表面张力并用木炭、石子、黄沙过滤水可取可行，但完全脱离三年级学生实际的实验操作水准要求和生活经验的超标式实验项目。

五年级介绍平面镜，涉及到哈哈镜等学生日常生活几乎绝迹的过时（但仍有科学研究价值）内容。

对于五年级《昼夜变化的成因》，课本选择公元前500多年的哲学思想的毕达哥拉斯、亚里士多德、柏拉图等大哲学家让信息化时代五年级学生来领悟，他们的逻辑思维能力、想象能力、认知能力、辨别能力，与其当时的环境得出的结论的正确性和可比性都有较大的落差，造成误导、误解、误记。

而作为原《自然》传统教学经典的定、动滑轮的组合成滑轮组，在生活中广泛应用这一重要的知识点却已完全删去，一个与现实生活应用紧密相联的实验项目就挥之而去。

种种迹象、现象都表明，我省苏教版科学教材中的实验项目和所提供的配套仪器依然没有摆脱那种靠简单拼装验证规律，或在教师指导下学生进行操作过程，束缚学生思维，捆绑住教师的手脚。

俗话说：

内行看门道，外行看热闹，建立一种具有探究性、开放性、质疑性、挑战性，创新性的实验教学框架体系，拉近实验与小学生的距离，拉近实验与生活的距离，拉近实验与未来发展的距离，做到改进与教材同步、创新与教材同行、观念与教材同新，形成有源之水，有本之木的优质科学实验教学资源，提高科学实验教学的效率，特别是在基于网络时代信息化的条件之下，多媒体环境中如何进行小学科学实验改进与创新的新思路、新模式、新特征，这是我们确立这一课题的研究背景，尤其是第二轮的基础教育课程改革，科学新课标迟迟未能出炉，更使我们的课题研究有着值得深入探索和全面改进更为广阔的空间，更为高端的构建，尤其是在新一轮课改中又准备在小学一、二年级开设科学课，为课题研究又提供了一个新的研究重点。

基于这样的背景，2009年6月，我们申报了小学科学实验改进与创新研究课题，2009年10月被省实验教学研究中心立项。

课题研究的目标是为创造性而改、为创新性而教，将抽象化的概念形象化实验，过程性研究巧妙地创造性地获取将科学教育理论作为支撑，以实验改进与创新作为验证，寻求用承载科学素养培养的重要渠道的科学实验，让学生更能自主独立地发现问题、研究问题、解决问题，用实验、操作、调查、搜集处理实验信息，进行表达和交流，获得知识技能、情感、态度的发展，特别是探索精神与创新能力的发展，将浅显的科学概念定理、原理和观察、比较、分类等知识与技能有机融合，让学生会看、会玩、会做、会谈、会创。

在课题组织申报过程中，我们进行了大量的理论搜索和寻求到本课题研究的各项理论作为支撑要点：

①后现代课程和教学理论。

新课标突破了过去的“唯教材”论，倡导教材的“创生”、“开放”及教师的“自由”、学生的“自主”，其教学思想给实验的改进与创新给予了更多的开发、改进、创新空间，留有选择和拓展的余地，体现出后现代课程的理论要素。

②建构主义理论，强调应让学生主动建构知识，促进其整体、全面可持续发展，实验改进与创新的最终目标是降低实验难度，放缓实验坡度，提高实验效度，激发学生学习科学兴趣，了解科学探究历程，形成科学技能，激发创新潜能，让学生主动建构知识，促进自身发展，与其不谋而合。

③多元智能理论。

实验的改进与创新，其目的是尽可能为学生设计适合其发展的学习方式，使个体的潜能在实验情境中充分发挥出来，为学生创造出多种多样展现潜能的情境，多元智能理论的要义在实验改进与创新中很好地得到了诠释。

④发展性教学理论。

重视学生的发展，特别是个性化发展，要求把学生的发展放在中心位置，而以学生发展为根本目标的实验教学必然重视实验项目的选择，实验内容的合理，实验设计的科学，都要体现以自主、合作、探究为标志的学习方式，体现实验改进与创新的精神实质，形成和谐共振，加速学生自身发展。

基于上述的理论基础，我们提出了课题研究的最终目标：

立足实际深入研究我省、市目前科学实验教学的现状，以动态的、辩证的观点分析目前小学科学教材中的成败得失，在课题研究过程中对小学科学教材所有实验项目进行验证性理解、体验式分析、特征型探索、创造性改进、创新型升级，探索多种可行的解决实验教学中合理方案，既是一种在前人的研究的成果基础上的继续，更是与目前科学教学改革领域大趋势的新发展，将科学技术、心理学研究、课程改革、教师培训及教学资源库等问题融合在一起的综合研究，实现科学实验内容的规范化、科学实验项目的可选化、科学实验渠道的多途化、科学实验结论的精确化，更好地服务于小学科学教学，对科学实验教学规范管理和适度调控，注重的是科学教学内容实验项目的有机选择、实验教学方法的合理融合、实验教学设计的结构整合，从而达到对整个小学科学实验的精确监控、精位实施、精点达标的一个转换。

二、研究内容

我们课题研究中的科学实验是指教师在科学课程标准指引下课堂教学过程中为学生开设的各类教师演示性实验、学生分组性实验、教师自主性验证性实验探究性实验等狭义的科学实验内涵，主要指定对象是小学科学实验（教学）。

改进与创新主要包含两个要义：

一是对科学教材中已提供的科学实验项目、科学实验仪器提供、科学实验流程的安排不科学性、不精确性、不易操作性进行适度的改进，降低学生学习的门槛，优化实验教学的环节，领悟科学中的真谛，更能方便快捷的达到教学目标；二是对为达到同一教学目标而进行实验项目的选择、实验仪器的配置、实验操作流程的改进，达到合理、准确、方便、快捷、探究实验过程、掌握变量和控制变量的特征性变化，又能体现出手脑结合、益心培智、融合探究情趣、注重技能训练的实验器材，寻求人文性和科学性的和谐统一，体现实验教学的应用价值。

小学科学实验改进与创新专题研究，是对小学科学教学实验中存在的问题进行改进与创新，寻求改进与创新思路与策略、改进与创新的基本原理和操作模式，及改进与创新中对师生的成长、发展效能影响研究。

其一：

现有实验验证性研究。

我们对现有小学科学教材三－六年级8册教材涉及的44个演示实验、120个分组实验、45个自主性实验项目进行全面精确细化研究，对具有可选性、可比性、科学性、趣味性、探究性实验内容进行研论研讨、实践操作、摸索规律，形成经验积累，并发现存在问题，供后续研究。

其二：

小学科学实验改进策略研究。

①、探索小学科学实验中验证性实验改进策略研究，主要从材料的选择与生活的联系入手。

②、探索小学科学实验中探究性实验改进策略研究，主要是以创造学的相关原理和科学实验紧密结合。

③、探索小学科学实验中中年级实验改进策略研究。

④、探索小学科学实验中高年级实验改进策略研究。

⑤、探索小学科学实验中实验改进原则体系、操作模式研究。

⑥、如何引导学生发现科学实验中的存在问题研究。

⑦、在实验改进中的需要注意的哪些问题研究。

其三：

小学科学实验创新策略研究。

①、探索小学科学实验中验证性实验创新项目、策略研究。

②、探索小学科学实验中探究性实验创新项目、策略研究。

③、探索小学科学实验中中年级实验创新项目、策略研究。

④、探索小学科学实验中高年级实验创新项目、策略研究。

⑤、探索小学科学实验中实验创新操作模式研究。

⑥、如何通过实验改进与创新培养学生创造性能力研究。

⑦、在实验创新中需要注意哪些问题研究。

其四：

小学科学实验改进与创新对学生能力培养及科学素养发展提升研究。

其五：

小学科学实验改进与创新对教师的专业发展促进作用研究。

其六：

实验改进和创新评价研究。

在对研究内容的概念和研究内容确定后，我们确定了本课题研究的重点和研究难点：

科学教材编写中极少数编写顺序、选择实验项目的不合理性研究，主要是教材中实验教学繁、杂、难、乱等脱离学生认知规律的教学内容，形成较为规范、科学、符合教学实际的编选体系，对已有实验项目所提供的材料的选择、实验程序的实效进行研究，解决易损、易产生与教学不相适应的现象的问题研究，形成一种科学原理多套实验方案解决问题的思路。

本课题研究的难点：

小学科学实验的改进与创新的成功与否，牵涉教材编写、实验项目的选择、地区差异、教师专业素养，学生知识层次等诸多因素的制约，实验成果的推广、应用还有待时间、空间的延续和充实，要对已有教材、器材进行合理化的推敲与论证，并不断加以矫正和完善与创新。

三、主要研究工作

本课题历时3年的研究，采用点面结合、分项推进、分类实施，由独立分项研究再到合作集体研究，由中高年级研究再到覆盖全面研究，然后扩展到整个实验教学研究领域，由规划性研究向自主性研究再到技术性研究，由实践研究再进行理论研究再落实到实践研究，采用各种研究方法、比较全面系统地掌握了小学科学苏教版教材和实验设计和研制体系。

（一）、研究步骤：

1、第一阶段：

（准备阶段）经验、反思、理论探讨阶段。

（2009年6月－2009年10月）

制订、论证课题研究方案和具体研究计划，申报课题，落实子课题组，搜集文献资料，提供理论依据，展开实际调查，掌握目前现状，进行经费预算，筹措资金，举行开题论证会，组织开题活动。

2009年11月26日，我们参与了南通市实验课题研究开题仪式，相关专家同行对我们的课题研究进行了开题论证，给予了画龙点睛的评价和建设性、指导性的研究思路和方向。

2、第二阶段：

（实施阶段）：

改进与创新要求、方法、策略、模式研究（2009年11月－2012年3月）

①按照年级和实验分类全面梳理小学科学实验项目和操作内容，进行验证性研究，找出实验项目中存在的问题，进行分析，把住问题症结，寻找突破口，对诊下药，提出改进策略。

②针对验证性研究中发现的问题、缺陷及不可取性，寻求根源，剖析原因，不断实践加以探讨，作为个案，从原理、原材、原法展开思索，对影响实验的各种因素探讨研究，进行合理化改进，加以对比，尊重实验差异，寻求验证性、探究性实验中的规律性，寻求实验改进的原则，把握实验改进的方法，寻求实验改进的策略、基本原则和理论依据支撑，完成实验改进的一般操作模式和实施原则。

③采取同目标异构的研究思路，集思广益，选取有创新价值的实验项目，进行二次、三次开发、改进、创新，从多维度进行实验项目的选取、实验器材的更新，符合学生的心理需求和实际教学需要的新的实验项目，选取不同的学习对象进行对比性实验项目效果检测，易于教学，易于普遍接受。

3、第三阶段：

总结推广阶段（2012年4月－2012年12月）

搜集整理分析资料，对照方案进行全面总结，编选“实验改进与创新”案例集，撰写研究报告，筹备结题鉴定会，做好课题评估验收工作，申请结题。

（二）、研究方法：

1、调查法：

对现有涉及与本课题研究的各种现状和现象进行深入调查，尤其是近年来在科学教材编写选择的实验项目的内容、操作、应用效果在教学过程中所带来的问题和难点，确定本课题研究的实验改进方向和创新思路，为本课题研究提供参考和改进创新依据。

2、经验总结法：

梳理前期实验教学中研究经验和体会，进行分析、概括、提炼加以应用。

3、实验研究法：

是本课题主要研究方法，通过大量实验不断探索和修正结累素材，摸索规律，凸显研究价值。

4、案例研究法：

通过积累大量实验改进与创新个案，对这些案例进行深入修订，验证，形成经得起推敲、值得推广，具有代表性的实验改进与创新研究成果。

上述几种研究方法将在研究过程中进行综合运用。

（三）研究的具体形式：

1、缺点会诊式。

一名教师围绕有争议性实验项目进行课堂教学，课题组全体成员共同听课，进行集体交流研讨，寻找存在问题，商榷解决策略，提出改进措施，进行实践验证。

2、项目攻坚式。

围绕某一有争议的实验项目，先进行个人攻克，寻找解决的方向、方式，然后请课题组成员进行集中把关攻坚，再请相关专家同行进行共同实验验证，精心打磨。

3、联合发展式。

结合我校中英气候课堂实验学校，将有关情况进行探讨，将研究成果摘要应用到本课题研究中，优势互补，逆势下沉。

4、表格对比式。

在对平行班实验教学时，将第一次原始状态教学，与第一次改进后学生掌握情况，第二次改进掌握情况进行数据对比，量化评估改进与创新的实际成效。

（四）项目分工：

主持人：

顾荣

课题研究研究方案、计划、总结：

刘斌

课题研究验证性实验改进与创新研究：

卢庆明

课题研究探究性实验改进与创新研究：

顾荣

课题研究高年级实验改进与创新研究：

张海燕、周华樱

课题研究中年级实验改进与创新研究：

张颖

课题研究档案资料搜集、整理：

陈金铎

课题研究实验改进与创新经费保障：

田桂楼

课题研究结题报告：

张贤跃

四、研究成果

（一）、鉴于课题的研究方向和要求，促进了我校科学实验教学的全面有效开展，培养了相关教师的实验操作能力和学生的动手实验能力，提高了科学教学的效果。

（二）、积累了一整套现行的小学科学实验详解记录，对每一个实验的目的、器材、实验步骤、存在不足、改进方法、注意事项等做到目的明确、器材明了、步骤明晰、问题明白，对科学教师的能力训练要求也作出了一定的指导，具有较强的可操作性。

（三）对小学科学实验改进与创新摸索到一些相关策略和改进与创新的实验项目、实验器材、实验程序。

在小学科学实验改进方面，我们主要从以下方面进行尝试和探索，针对教材中的一种现象，一种规律，一种原理，一种结构，一幅图画，一首儿歌，我们一是在原型上进行改进，例如课本中压缩空气的实验，课本介绍用橡皮堵住注射器口，这里面由于注射器口的不平整，橡皮表面的不平整，往往都会存在漏气的缺陷，如果能让学生进行实验能不能准确证明、达到实验结论，我们设法用一种比较照坚实的但有弹性的橡胶材料加以取代。

二是在原理上进行改进，例如风的形成模拟实验，课本介绍的蛇形环，并不能完全准确说明风的成因，看不到实验效果，我们结合原自然教材（苏教版）中的实验演示原理进行了改进，用一张复印纸圈成纸筒后，在一端开一个豁口，将此端沾上水后罩在点燃的蜡烛外，再将点燃的线香靠近豁口，可看到线香腾起的烟雾都横着向豁口处飘去，从而揭示空气流动形成了风。

在小学科学实验创新这一块，我们巧妙借鉴创造学上的相关原理，进行的技术创新、结构的创新、材料的创新、方法的创新，采取了异类求同法、更换载体法、扩展用途法、异类求新法、临时将就法等，进行了相关的创新，如用自制电子目镜显微镜展示微观世界等。

（四）、发表了相关论文

3年来，随着课题研究领域的不断拓宽，实验改进与创新策略的不断优化，教学实践研究和理论的探索的不断积累，先后有4篇论文在省、市教育报刊发表，课题组核心成员海安县教育局技术装备室陈金铎同志结合小学科学实验改进与创新要围绕教学目标展开，明确实验目的，要考虑学生实验能力，符合学生认知特点，要能激发学生对科学的兴趣，调动学生探究的欲望，小学科学实验改进与创新的火花来源于教学实践，关注生活中的科学现象是实验设计与创新取之不尽用之不竭的源泉，对我们这次课题的研究思路提出了明确的目标和研究的范畴，既有科学教育理论的探索，更多的是课堂教学实验改进实践经验积累和教学效果的检测，该文《小学科学实验设计与创新》发表在《实验教学仪器》2011年第2期上。

课题组核心成员刘斌、顾荣、卢庆明结合课题研究的改进与创新核心要素，注重实验的传承、汲取、改进、创新，围绕当前苏教版科学教材中存在的问题，积极寻求课题研究的理论支撑和改进与创新的相关依据，形成课题研究的经验总结，发表在《智慧与启迪》2012年第3期。

科学实验是科学探究重要的手段和支撑，科学探究首先是从问题开始，如何问，怎样问，一是提供有结构的材料，鼓励学生能先问，二是提供有结构的材料和相关的知识体系，引导学生从中发现联系，逐步形成相应的知识积淀，帮助形成质疑常规，三是选取有价值的问题是养成问的习惯，课题主持人顾荣围绕课题研究起始点《说问》发表在学习方法报。

（五）、顺利通过中期评估。

2012年2月27日，该课题顺利通过课题专家组中期评审，专家评审组认为：

课题组成员在课题研究过程中不断加强理论学习，提高自身业务素质水平，同时，加强与海安县装备中心、省中小学实验教学研究中心等部门的联络，聘请专家指导，健全组织管理网络，形成明确的考核机制与管理方法，开展了多种读书交流、学术沙龙、专题研讨等活动，编辑出了小学科学课程中的大部分实验项目的《科学实验详解》，对指导相关教师实验教学的开展有着重要意义，取得了一定的研究成果，为后续继续研究奠定了坚实的基础。

（六）、是促进了一批专业研究队伍的成长、成熟，通过课题研究，便利一大批专兼职科学教师的科学理论素养、课堂教学驾驭能力、改革创新的意识等得到大幅度的提升，课题主持人顾荣同志参加2010年度“行知杯”小学青年教师教学基本功竞赛荣获科学组一等奖，并多次参与对南通市、海安县小学科学教师实验操作培训，取得了较好的效果。

课题组核心成员顾荣、张颖老师被评为南通市“青蓝工程”优秀师徒，张颖教师在全县教育系统“创新争优”活动中表现突出，被评为教研标兵，周华樱教师参加海安县2011年小学科学教师实验操作技能竞赛荣获二等奖，被评为省优秀科技辅导员，县优秀指导老师。

（七）、促进了学校科学教育特色领域的高层次发展，促进了学生科学技能的有效提升，学校被评为江苏省青少年科技教育先进集体，南通市科普宣传先进集体，海安县和南通市青少年科技教育特色学校。

学校航模、四驱车模等具有科技技术含量的能启迪智慧陶冶情操的让学生磨炼坚强意志，培养协作精神的兴趣组正常活动，先后多次参与海安县、南通市相关比赛，荣获团体特等奖6项次、一等奖8项次、二等奖29项次，42人次获等级奖。

（八）、促进教师创新能力的培养，教师根据实验改进与创新的需要自己动手设计制作了一批新颖的教具器材，如固体体胀演示器、电子目镜显微镜、弱电流检验器等，为实验教学的高效开展创设了较好的基础。

五、研究的后续思考

科学技术日新月异的今天，创新浪潮不断催生出集成化、高端化、简约化的新项目、新能源、新设备、新产品、新材料，加快了人们物质生活水平的提高和精神世界的丰盈，更给小学科学教材的编写，小学科学实验的改进和创新提出了新的命题方向，我们近三年的课题研究只是打开了科学实验教学的一扇窗，在传统思维和创新意识的碰撞中迸发出一点点火花，现代化的生活设施、高档化的生活营养、程序化的产品模式，电脑的效能逐步替代人脑的功能让小学生生活经验越来越少，动手能力越来越弱，探究意识起来越模糊，追求传统与现代的融合，高端技术应用与小学生思维能力的结合迫切成为今后小学科学实验改进与创新的后续研究思路。

针对课题中尚未解决的问题，我们将继续进行研究。