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1、第三单元第三单元 计量时间计量时间7.计量时间和我们的生活一、一、聚焦聚焦聚焦聚焦我们每天都要通过钟表来掌握时间、安排工作或做出决定。在现代生活里，人们对精确计时又做出了哪些努力呢？二二、探索探索探索探索活动一 总结和比较人类计时工具的演变。活动二 调查和了解精确计时的重要性。航天器的发射过程，需要精确计时，才能保证安全和成功。百米赛跑的时候，需要精确计时，才能知道是否打破了纪录。时刻表可以保障交通有序运行，提醒我们准时到达。石英晶体受到电池电力影响时，和音叉一样会产生有规律的振动。现在的石英钟表里都有一个电池和一片石英晶体，带电的石英晶体始终在做微小的往返运动（振动），每个振动都保持严格的相
2、同时间，所以石英钟表可以非常精确地计时，一天之内的误差不会超过1秒。当今计时最精确的是原子钟，精度可以达到每2000万年才误差1秒。科学小课堂你还知道哪些更精准的计时工具？三、研讨 1.计时工具的设计运用了物体运动的什么规律？计时计时工具利用了物体运动的周期性变化工具利用了物体运动的周期性变化规律。规律。2.说说我们知道的现代计时工具。3.如果计时工具不精准，会给我们的生活带来哪些影响？四、拓展四、拓展 在没有导航仪的年代，航行在茫茫大海上的船员，曾利用钟表来辨识自己所在的位置，让船成功地从一个地方航行到另一个地方。他们是怎样做到的呢？四、拓展四、拓展 方法三 将一根小棍垂直立在手表中央转动手
3、表，使小棍的影子与时针重给，时与12时刻度之间的平分线即是北方。分秒日晷水钟摆钟1秒原子钟有规律的振动16如何培养学生的科学探究技能与思维能力17过渡页TRANSITION PAGE探究的地位一、科学探究总目标培养能力是获取科学知识的主要途径，但不是唯一途径，要克服探究的形式化倾向。分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法，发展学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力。18过渡页TRANSITION PAGE二、科学探究学段目标提出问题作出假设制订计划搜集证据处理信息表达交流反思评价得出结论19三、科学探究教学模式比较三、科学探究教学模式比
4、较探究探究教学的典型模式教学的典型模式1 1 萨其曼萨其曼(J.R.Suchman)(J.R.Suchman)探究教学模式。探究教学模式。萨其曼坚信课堂上要开展探究教学必须满足萨其曼坚信课堂上要开展探究教学必须满足三个条件：三个条件：第一第一,有一个集中学生注意的焦点有一个集中学生注意的焦点,最好是一个能引起学生惊异的事件或最好是一个能引起学生惊异的事件或现象现象;第二第二,学生享有探索的自由学生享有探索的自由;第三第三,有一个丰富的容易引起反应的环境。有一个丰富的容易引起反应的环境。20运用这种观点作指导的探究教学模式运用这种观点作指导的探究教学模式,一般由一个惊异事件或现象开始一般由一个惊
5、异事件或现象开始教学教学;接着让学生对他们所观察的现象提出接着让学生对他们所观察的现象提出“是是”或或“否否”之类的问题之类的问题,以收集数据以收集数据;当学生对观察结果作出推测性解释当学生对观察结果作出推测性解释(假设假设)后后,他们进一步通他们进一步通过过“是是”或或“否否”之类的提问来检验自己的假设。无论在哪一阶段提出之类的提问来检验自己的假设。无论在哪一阶段提出“是是”或或“否否”的问题的问题,都必须是操作性的都必须是操作性的,即能用实际经验或实验来回即能用实际经验或实验来回答的。答的。212 2 有结构的探究有结构的探究(Structured Inquiry)(Structured
6、Inquiry)。有结构的探究是指：探究时给学生提供将要调查研究的问题、解有结构的探究是指：探究时给学生提供将要调查研究的问题、解决问题所要使用的方法和材料决问题所要使用的方法和材料,但不提供预期结果。学生自己要但不提供预期结果。学生自己要根据收集到的数据进行概括根据收集到的数据进行概括,发现某种联系发现某种联系,找到问题的答案。研找到问题的答案。研究者们称此种探究为一级水平的探究活动。有结构的探究和相应究者们称此种探究为一级水平的探究活动。有结构的探究和相应的证明活动的证明活动,又被人们习惯地称作又被人们习惯地称作“食谱式活动食谱式活动”。223 3 指导型探究指导型探究(Guided In
7、quiry)(Guided Inquiry)。指导型探究是指：探究活动时只给学生提供要调查研究的指导型探究是指：探究活动时只给学生提供要调查研究的问题问题,有时也提供材料有时也提供材料,学生必须自己对收集到的数据进行学生必须自己对收集到的数据进行概括概括,弄清楚如何回答探究问题。这种探究被称为二级水平弄清楚如何回答探究问题。这种探究被称为二级水平的探究活动。的探究活动。234 4 自由探究自由探究(Free Inquiry)(Free Inquiry)。自由探究是指：在探究活动时学生必须自己独立完成所有的探自由探究是指：在探究活动时学生必须自己独立完成所有的探究任务究任务,当然也包括形成要调查
8、研究的问题。从许多方面来看当然也包括形成要调查研究的问题。从许多方面来看,自由探究类似自由探究类似“搞搞”科学科学,即科学探究。研究者将这种探究称即科学探究。研究者将这种探究称为三级水平的探究活动。为三级水平的探究活动。245 5 学习环学习环(The Learning Cycle)(The Learning Cycle)。学习环是一种很有影响的科学教学模式学习环是一种很有影响的科学教学模式,被广泛地称作探究教学。尽被广泛地称作探究教学。尽管它有多种多样的表现形式管它有多种多样的表现形式,其基本程序是：其基本程序是：开始是探索阶段开始是探索阶段,让学生从事各种探索活动让学生从事各种探索活动,以
9、便从经验中产生新观念以便从经验中产生新观念;接着是引入概念阶段接着是引入概念阶段,让学生给前面发现的观点或经历的想法命名让学生给前面发现的观点或经历的想法命名;最后是概念的运用阶段最后是概念的运用阶段,让学生有机会把新观点运用到不同的背景中让学生有机会把新观点运用到不同的背景中去。去。25另一面另一面,成功开展探究教学需要形式思维能力成功开展探究教学需要形式思维能力,并非仅对学生并非仅对学生而言的而言的,教师也同样要具备这种能力。森纳尔教师也同样要具备这种能力。森纳尔(D.W.Sunal)(D.W.Sunal)等等人在人在19851985年的研究中提供大量例子年的研究中提供大量例子,说明教授行
10、为涉及去自我说明教授行为涉及去自我中心化、假设中心化、假设演绎推理、确定和运用变量、控制变量和逻演绎推理、确定和运用变量、控制变量和逻辑推理等。他们还列出大量证据辑推理等。他们还列出大量证据,表明许多教师完全是在具体表明许多教师完全是在具体操作思维水平上开展探究教学。操作思维水平上开展探究教学。26过渡页TRANSITION PAGE四.探究过程中的思维能力和技能培养探究过程技能探究过程技能基本基本：观察、分类、测量、交流与表达、推断与预测：观察、分类、测量、交流与表达、推断与预测综合综合：变量识别与控制、制作图表、假设、实验设计：变量识别与控制、制作图表、假设、实验设计操作要点操作要点用什么
11、内容承载，顺序（体验、初学、用什么内容承载，顺序（体验、初学、巩固、应用巩固、应用）27过渡页TRANSITION PAGE 理解探究不是模式化的线性过程，而是循环往复、理解探究不是模式化的线性过程，而是循环往复、相互交叉的过程。能将科学探究的过程和方法应相互交叉的过程。能将科学探究的过程和方法应用于力所能及的探究活动。用于力所能及的探究活动。建立学生某种能力发展的结构图就成为评价的基础建立学生某种能力发展的结构图就成为评价的基础28过渡页TRANSITION PAGE 观察观察观察观察是对客观事物有目的、有计划、有步骤、比较持久的主动知觉。它是以视觉为主，融其它感觉为一体的综合感知，是知觉的
12、一种高级形式，也是科学研究的重点方法之一。学生的观察能力发展分为三个层次：学生的观察能力发展分为三个层次：1.运用感官辨别事物的特征（用单一或多种感官直接观察或间接利用仪器观察。2.能够依据时间顺序或空间位置的不同观察事物的变化。3.能够依据对某种概念的认知，有矛盾、有计划地观察（选择观察的方法、时间、角度、纪录方法等）。29过渡页TRANSITION PAGE例如：学生观察能力发展及评价结构图观察自然观察实验观察形态与组成观察性状观察过程观察验证实验探究实验30过渡页TRANSITION PAGE比较和分类学生的比较和分类能力发展包括下面的几个层次：l用比较的方法（定性或定量）分辨物体的差异
13、（如大小、强弱等）；l通过比较找出物体的共同点和不同点；l能够依据某个属性把物体分类；l能够根据标准对物体或事物做分级的分类；l能够根具分类做出检索表，能够根据检索表查找物体的特征；l能够根据科学概念，提出分类的标准；l能够用图表或其他形式表示分类的结果。基本的分类方法：科学研究中的分类有很多方法，适合儿童年龄特征的分类方法：“顺序排列法”，“多级二分法”和“集合法”有最基本的三种方法:例如用“多级二分法”把下列事物分类：猴，卵石，电话，猫，狗，橘子，橡皮泥，玫瑰花。这实际上也是皮亚杰理论中从具体的形象思维到抽象逻辑思维的过渡。31过渡页TRANSITION PAGE被被测物体包含多少个物体包
14、含多少个测量量单位位对象、单位、工具、原理、使用方法、读数、注意事项长度时间角度测力液体体积温度质量32过渡页TRANSITION PAGE信息处理信息处理 表格、流程图、循环图、柱状图、折线图1.通过对柱状图和折线图复习，使学生初步适应坐标坐标系；2.明白单位长度单位长度的含义；3.初步建立图中的点与横、纵坐标“一一对应一一对应”的概念。4.确定坐标系明确意义和作图5.根据图形进行分析（或从图形中获取信息，形成结论6.利用图形进行估算、推测、猜想等。33过渡页TRANSITION PAGE实验设计能力实验设计能力根据情况计划的能力根据情况计划的能力局部局部整体整体口头口头-文字文字给出、扶持
15、、半放手、放手给出、扶持、半放手、放手34过渡页TRANSITION PAGE要素分解：要素分解：1分析与确定问题、表述问题分析与确定问题、表述问题2对结果初步猜想对结果初步猜想3对解决问题方法思考（观察、比对解决问题方法思考（观察、比较、从数据的结论、关系有意致较、从数据的结论、关系有意致变、变量控制）变、变量控制）4实验目的实验目的5对器材的认识对器材的认识6步骤（流程）步骤（流程）7记录（设计）记录（设计）8步骤和记录的关系步骤和记录的关系9怎么用解决问题的方法得出结怎么用解决问题的方法得出结论（归纳、比较、描述、数据、论（归纳、比较、描述、数据、相关）相关）10问题讨论与解释（优化、下
16、问题讨论与解释（优化、下位思考、推理、归纳）位思考、推理、归纳）35过渡页TRANSITION PAGE问题、猜想问题、猜想l教师提出、学生确定（口头）l给出情景、提示、学生确定、教师提升（口头）l给出情景、提示、学生确定、给出情景、提示、学生确定、教师提升教师提升（文字）l学生在提示下分析情景，确学生在提示下分析情景，确定问题（文字）定问题（文字）目标目标l教师提出，学生重复l教师提出，学生明白l学生领悟的基础上口学生领悟的基础上口头说出实验目的和头说出实验目的和解解决问题的方法决问题的方法36过渡页TRANSITION PAGE器材器材l知道名称、用途、怎么使用知道名称、用途、怎么使用l领
17、会为什么选用这样的器材（领会为什么选用这样的器材（1、2次）次）步骤步骤l教师给出、强调注意事项（要点）l教师给出、思考注意事项（要点、预见可能出现的问题）（要点、预见可能出现的问题）l初步建立流程概念、分工、初步建立流程概念、分工、文字载体37过渡页TRANSITION PAGE假设假设研究假设是根据现有的证据和以往的经验，对所研究假设是根据现有的证据和以往的经验，对所要研究的问题的结果做出的估计。要研究的问题的结果做出的估计。假设可以指引我们更加集中地收集证据。假设包括三个发展阶段假设包括三个发展阶段；根据事实和自己原有的经验做出合乎逻辑的猜想（关键是有事实依据），将要发生的事情；设计适宜
18、的方案证实自己的假设；当发现自己的假设不正确时，是能够反思自己原有的经验和检查方案及实验过程是否有问题。38过渡页TRANSITION PAGE归纳归纳是由一系列具体事实概括出一般原理的推理方法。科学的认识活动总是从认识个别事物开始，然后认识事物的普遍规律。归纳正是从个别到一般，从特殊事例到一般原理的科学思维方法。39过渡页TRANSITION PAGE小学阶段除了反复运用的探究技能除了小学阶段除了反复运用的探究技能除了问题问题、证证据据、解释解释、表达表达以外，还应以以外，还应以“学习进阶学习进阶”的思的思想，发展学生在初中阶段用的较多的变量识别与想，发展学生在初中阶段用的较多的变量识别与控
19、制、模型与建模，推理与论证等较复杂的思维。控制、模型与建模，推理与论证等较复杂的思维。40过渡页TRANSITION PAGE学习进阶(learning progressions，简称LPs)也称学习进程，是近几年的美国科学教育改革中的一个新兴的概念，是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。41学习进阶水平测试与评价（以变量的识别与控制为例）学习进阶水平测试与评价（以变量的识别与控制为例）1.分为五次测试，每次测试结果作为下一实验的基础，教师对每次测试结果进行统计，并保留数据，作为分析每个学习
20、阶段的学习成就的依据。2.最后一次，整理五个阶段学生学习进阶水平，做出整体评价42过渡页TRANSITION PAGE推理与论证推理与论证学生能够运用归纳、演绎、类比等方法进行假设检验或问题解决，能够正确建立证据与解释之间的关系，提出合理见解。43过渡页TRANSITION PAGE根据已有经验和所学知识，提出假设。根据研究问题，提出科学假设；确定、分析和评价科学实验中的变量控制；基于证据和逻辑，检验假设，得出结论。3.2.1 在交流中，根据证据提出自己的观点；能用证据支持、反对自己或别人的观点。在讨论与交流中，基于证据提出自己的科学观点；使用证据阐明自己观点的合理性；能开展基于证据的反驳。提出假设，运用合理证据对假设进行验证。参与基于证据的论证，构建令人信服的论点，支持或反驳对科学现象的解释。44谢谢观看！