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1、小学科学活动设计与主题分析张玉亮 靖远师范学校,第一部分,小学科学活动设计模型与案例分析,小学科学教学设计基本模型,一、分析主题内容,1.分析核心内涵从科学性看，核心内容（概念）是什么？从教材安排看，基本要求是什么？,例：电路核心概念:回路是理解有关电路问题的基础。,一般来说，教材的基本要求应与科学上的核心内容（概念）一致，但应体现程度上的差异，应与学生的经验和认知水平相适应。,2.分析内容特点与学生认知条件,问题解决（需要高级规则的形成）高级规则（需要以规则和定义性概念为先决条件）规则和定义性概念（需要以具体概念为先决条件）具体概念（需要以辨别为先决条件）辨别智慧技能的不同复杂性水平,（1）
2、具体概念:反映某类事物共同特征的属性。行为表现：学生识别出某些共同特征。内部条件：辨别事物的外部特征。外部条件：一组概念例子。,各种概念变式和反例,例：昆虫学习要求：根据外部特征（头、胸、腹，三对足，一对触角）识别昆虫。能力要求：能辨别小动物的外部特征及差异。教学策略：提供一组不同的昆虫（蚂蚁、蝴蝶、蚱蜢、蝉、蚊子）；一些与昆虫相似的小动物（蜘蛛、蜈蚣、千足虫）。,2.定义性概念：反映事物或事物之间关系的意义。行为表现：学生识别出作为定义构成成分的概念的例子，并指出它们之间的关系。内部条件：已有包含在定义中所组成的概念，包括代表它们之间关系的概念。外部条件：观察和操作。,例：食物链和食物网,例
3、:“池塘中的食物链”教学过程一：活动1：猜谜语螳螂捕蝉活动2：观察、寻找池塘中的动植物活动3：寻找池塘中的食物链,教学过程二：活动1：猜谜语螳螂捕蝉活动2：观察、寻找池塘中的动植物，查找这些动植物的习性。活动3：寻找池塘中的食物链,3.规则：反映事物之间的某种关系。行为表现：通过具体例子说明事物之间的关系。内部条件：已有组成规则的每一个概念，包括代表关系的概念。外部条件：提示概念，指导学生用恰当的顺序组织概念。,例：电阻（导体的导电能力）与导体横截面的关系。学习要求：能用不同粗细的导体演示。能力要求：已具备导体、导电能力、横截面等概念，能连接简单电路。教学策略：提示所需概念，特别是如何反映导电
4、能力;指导学生辨别和控制变量；提供演示或指导学生操作。,不管是探究学习还是接受学习(有意义)，学生获得概念、建立规则的外部条件和认知过程是一致的，其不同在于是主动获取还是被动接受。如果是学生通过主动的“操作”，那么学生经历的是探究学习；如果主要是通过教师的讲解获得概念、建立规则，那么学生经历的是接受学习。,认知策略：选择和指导学习和思维内部过程的认知技能（科学方法、科学思维属于认知策略的范畴）。行为表现：不能直接观察，需要通过其他智慧技能学习过程中的表现来推断。内部条件：需要所学学科内容的相关知识。外部条件：交流、操作、演示。,科学探究：给学生提供丰富的经历和体验,单独学习策略效果不显著，与具
5、体的内容结合学习才能有明显的效果；交流、实践操作是有效的手段。,二、分析学生的经验和思维水平,1.思维发展阶段,儿童的发展阶段不是固定不变的，适当的训练可以加快发展阶段的转化，从上海目前的情况看，从具体运算到形式运算的转化大多在3年级。在形式运算阶段，学生虽能完成逻辑操作，但其能力和经验仍有限，在很多情况下仍需实物操作的支持。,2.观察分析学生的日常生活经验和活动范围家庭、学校生活和社区活动。过去学习积累。图书、网络、电视等各种信息来源。其他信息来源。,3.在教学过程中判断学生的经验和思维水平通过观察分析学生的学习表现，判断学生的经验和思维水平。有可能的话也可设计一些项目，通过测试等手段对学生
6、进行判断。,高估学生不利于教学;而低估学生更是有害的!,在学习食物链过程中学生提出的问题:,学生问题（一）：什么是食物链？食物链的头是什么？食物链有什么作用？食物链有没有底？,学生问题（二）：食物链是不是循环的？如果没有人类会怎样？如果一种动物过多会发生什么情况？如果某一种灭绝了会怎样？,三、确定学习目标和学习活动,1.确定目标围绕核心内容（概念）确定目标的内容。根据学生的经验和思维水平确定目标的层次。结合探究要求和内容特点确定过程与方法目标。注意目标的可操作性。,目标举例:,通过观察,辨别昆虫的共同特征,并能根据昆虫的特征识别常见小动物中哪些是昆虫，哪些不是昆虫。通过对比实验探究导体导电能力
7、与横截面的关系，并能通过演示说明不同粗细导体的导电能力不同。,2.安排学习活动根据学习目标安排学习活动和要求。根据活动内容选择适当的活动类型。（概念、因果联系）从探究要求和学生思维特点与活动兴趣安排具体活动内容和形式。（体验生活中的力、使用工具）根据活动内容的难易程度确定活动的层次和顺序，为学生的思维活动提供支持。,四、安排活动过程 选择教学策略,1.合理安排活动过程，关注学生的“做”。合理安排学生活动过程，关注各种“做”的活动，包括学习过程中的具体活动，如完成活动设计方案，学生的记录、整理资料等。（测量水的温度）活动应有明确、具体的操作性目标，让学生知道做什么、怎么做、和做的结果。（连接电路
8、，使小电珠发光）重视学生在做的过程中的记录。给学生充分的活动时间和空间，注意活动的开放性。,2.从整体教学出发,精心设计交流活动突出教学重点安排主要的交流活动.包括确立交流的核心内容、交流的时间、交流形式等。（了解学生、达成共识、解决问题）注意与其他活动的配合,特别是活动记录的设计和安排要考虑交流的需要。根据学生交流结果与期望结果的切合度或差异度调整交流的策略和活动方式。（影响导体导电能力的因素）关注探究过程中产生的问题、遇到的困难、存在的错误和差异。,季成因内容分析与教学活动设计,1.分析核心内涵核心内容（概念）：四季的关键特征气温。气温与光照方向的关系。地轴倾角和地球公转与光照的变化。,教
9、材基本要求：（五下P86-87）用地轴倾斜和地球公转解释四季的形成。模拟古人的做法，通过观察杆影长短变化来判断季节变化。通过若干问题揭示地轴倾斜与四季的关系。,一、分析主题内容,2.分析内容特点与学生认知条件四季成因的解释模型：从加涅的分类看属于高级规则。行为表现：通过具体例子说明事物之间的关系。内部条件：已有组成规则的每一个概念，包括代表关系的概念。外部条件：提示概念，指导学生用恰当的顺序组织概念。学习要求：解释四季的成因，解释南北半球季节的差异。能力要求：能找出反映四季的关键特征气温，知道气温变化与光照角度的关系，了解地轴倾斜与光照角度变化的关系。教学策略：感知光照方向对温度的影响；模拟地
10、球公转过程，观察光照方向的变化；南北半球的对比。,二、分析学生的经验和思维水平,1.思维发展阶段虽五年级学生已具备相当的逻辑操作能力，但四季成因不仅需要逻辑操作能力，而且需要很强的空间想象能力，所以采用模拟的方式，使问题变得可操作是必要的。,2.分析学生的经验具有较丰富的关于季节的直接经验，虽然对季节的关键特征气温认知不是非常清晰，但有直接感受。对气温与光照方向关系有所体验，但一般不是十分深刻。知道地球公转，可能大部分学生不知道地轴倾斜。,不同地区学生对气温和气温与光照的关系体验有所不同。,三、确定学习目标和学习活动,1.确定目标目标及层次：用灯光照射不同方向放置的黑卡纸，模拟实验光照方向与气
11、温变化的关系。通过模拟地球公转，观察光照方向的变化，体验地轴倾斜与光照方向变化的关系。借助模型解释四季成因以及不同地区季节的差异。,2.学习活动 活动一：用灯光照射不同方向放置的黑卡纸，测量不同黑卡纸温度的变化。活动二：模拟地球公转，观察光照方向的变化与差异。,四、安排活动过程与策略,活动一：交流对季节的认识，认识反映季节的关键特征气温。讨论引起季节变化的可能因素。设计并完成“黑卡纸实验”让光线照射到三个不同角度放置的黑卡纸上，用温度计测量卡纸温度的变化，并做好记录。交流实验结果。,教师指导学生交流的内容可能是发散的，而教师引导学生归纳时可先关注本地季节情况，再到其他区域。学生的猜测可能有地球
12、自转、离太阳的远近、太阳照射角度等。教师可通过摆事实排除一些因素，如地球离太阳的距离，促使学生集中到光照方向问题上。如学生没有提到光照问题，教师可引导学生回忆夏天和冬天光照有些什么不同。如一开始学生就提到地轴倾斜，可先作为一个问题留下来。为了降低设计难度，教师可为学生准备好卡纸，并折成小袋状，以便插温度计。注意指导学生控制实验条件，为了提高实验效果，卡纸放置可取与光照方向成90、45和平行的三种情况。为了提高效率，教师可统一实验时间，在实验过程中要指导学生先读出起始温度，最后算出温度的变化，并做好记录。交流过程要呈现每个小组的结果，从而得出结论，为了确认实验结果，可重复一次实验。,活动二：模拟
13、地球公转，观察光照方向变化。讨论如果地轴不倾斜，会看到什么现象，并通过模拟观察。根据观察结果交流一年中阳光照射情况的变化，不同地区光照情况的不同。解释四季成因和南北半球四季的差异。,教师指导教师可先让学生思考是什么造成阳光照射情况发生变化，然后布置学生开展模拟观察活动。模拟前教师应对地轴倾斜以及地球公转时地轴方向保持不变做明确说明。提醒学生在模拟时注意观察光照的变化，为方便观察可在地球仪上某一地点插上标杆。讨论如果地轴不倾斜，会看到什么现象，有助于清晰认识地轴倾斜的影响，由于学生空间想象能力有限，也需要通过模拟观察。交流一年中阳光照射变化应结合学生生活经验。解释四季成因时可让学生结合图示进行说
14、明。另外也要提醒学生了解阳光照射不是决定气温的唯一因素。,第二部分,活动主题分析,主题分析的两个主要方面,主题主要科学概念及概念之间的联系。不同概念在学生学习过程中的支持关系。,案例1：沉和浮,有关浮沉的概念以及概念之间的联系,不同概念在学生学习过程中的支持关系,两种不同的选择,获取知识V经历尝试,浮沉与什么因素有关：（五下P56）过程1：分析物体在水中的浮沉规律按体积大小顺序排列七种物体，标出它们的浮沉，思考物体的浮沉与体积有关吗？按轻重顺序排列七种物体，标出它们的浮沉，思考物体的浮沉与轻重有关吗？,过程2：控制其他因素进行研究把一组大小相同的球按轻重排列，推测它们的浮沉，再放进水里观察。思
15、考物体的浮沉与物体的轻重有关吗？把一组轻重相同的球按体积大小排列，推测它们的浮沉，再放进水里观察。思考物体的浮沉与物体的体积有关吗？过程3：用小瓶子继续研究（改变小瓶的沉浮），能得出什么结论？过程4：思考与讨论：不同材料构成的物体在水中的浮沉有什么规律？,问题：物体的浮沉与什么有关？过程1：交流关于物体浮沉与什么有关的想法。过程2：尝试（不同材料、不同大小、形状等）。交流学生的发现，归纳学生的观点，提出新的问题。过程3：尝试（根据学生观点，提供材料）。交流学生修正的观点和疑惑。过程4：尝试（根据学生观点和疑惑提供材料改变小瓶子和橡皮泥的沉浮）。引导归纳，尝试解释。,案例2:生态系统,开放的生态系统模型：,生态系统的动态过程：,生态系统稳定的条件：良好的物质环境、储存的能量大于被利用和耗散是能量、生物多样性。,小学阶段主要概念和支持关系：,对处理教学内容的建议：增加不同生态环境中食物链和食物网的分析，尤其是身边小环境。制作生态瓶作为开放自由的活动，不要做过多限制，后续活动以前期活动产生的问题为基础。讨论生态平衡时结合食物链和食物网的讨论，关注生物多样性对生态平衡的影响。,谢谢！,
