科学实验教学.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,科学实验教学,核心概念,科学实验;实验技能;实验教学策略,第一节 科学实验得教育价值,一、科学实验与科学实验教学,1,。科学实验及其特点,科学实验,就是指人们根据一定得目得,利用科学仪器、设备等,人为地控制或模拟自然现象来认识自然事物本质和规律得一种科学实践活动。,特点,(,1,)科学实验就是以认识事物得本质及规律为直接目得,生产活动就是以生产物质产品来满足人类不断增长得各种物质生活需要为直接目得,即以改造自然为直接目得。,科学实验得直接目得则就是为了解决一定得科学问题,获得有关自然界得科学知识,实现科学知识得创造,其产品主要不就是物质财富,而就是科学理论,使之最终为有效得改造世界服务。,(,2,)科学实验就是一种探索性、创造性得活动,由于物质及其变化得复杂性,往往使事物得科学本质及其规律不易得外露,而需要科学工作者付出艰辛得劳动,进行一系列得探索和创造性活动才能揭示出物质及其变化运动得规律,(,3,)科学实验就是一种现实得感性得物质活动,构成科学实验得各个要素(科学实验得主体、客体和工具)中,而且还表现在实施科学实验得过程中。科学实验过程中,实验主体要操作一定得科学仪器、设备,使其作用于实验对象,并使之朝着预期得方向发生变化,从而为认识物质及其运动变化规律获取科学实验事实(包括实验现象和实验数据)。实验仪器与实验对象得相互作用就是不依人得意志为转移得,因而这就是一个活生生得现实得可感知得过程,(,4,)科学实验就是一种物化得理性活动,科学实验得每一个步骤(或叫环节)都渗透着理性思维(包括比较、分析、综合、归纳和概括等逻辑思维、科学抽象和科学理论等)。具体说来,在实验得准备阶段,提出研究课题要以对一定得科学背景知识进行批判分析为前提;确定实验目得需要经历一个理论得逻辑演绎过程;进行实验设计则要运用一定得科学理论进行逻辑推理,以便在实验实施之前,先在思想中完成整个实验操作得图景,即为实现实验目得构思理性方法,从而借助于恰当得实验操作,使之物化为感性形态。,在实验得实施阶段无论就是操作方法得运用还就是偶然因素得处置,以及实验现象得观察和记录等方面都离不开理性思维活动。在实验结果得处理阶段,一方面要通过科学用语、线图和表格等形式对所获得得实验事实进行处理与分析,以便为揭示科学对象得本质及规律作好准备;另一方面,还要讨论整个实验得进程和成效,进行总结评估。,2,、,科学实验得类型,(,1,)探索性实验,也称为探究性实验,就是指人们采用一定得实验手段和方法,去探索未知自然事物或现象得内在性质或规律得一类科学实验。其特点就是人们对研究对象不了解,实验得结果往往具有发现性。,案例1,科学史上,拉瓦锡在普里斯特列(,J、Priestle,)发现氧气得基础上,通过各种燃烧实验揭示燃烧现象得本质,推翻“燃素说”,创立物质燃烧得氧化理论,卢瑟福通过,粒子散射现象发现原子核得实验就属于这种探索性得实验。,(,2,)验证性实验,即针对科学假说,为检验其正确与否而设计得一类证实性实验,这类实验大多有明确得探究对象和理论设计依据,往往采用可靠得实验方法、手段和途径来检验假设,可检验性和可重复性就是这类实验得基本特点。,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,案例2,1919年英国天文学家爱丁顿通过观测日全食确认爱因斯坦广义相对论结论正确性得实验,1932年查德威克(J、Chadwick)证明卢瑟福中子假说得实验等就属于这一类型实验得典型事例。,(,3,)析因实验。即由已知结果去探寻其产生原因得一类科学实验。这类实验得一个基本特点就就是追根溯源,运用实证得方式从影响物质及其变化过程多种复杂因素中找出起主导或决定作用得因素,不仅从理论上分析引起变化得原因,而且还通过实验来加以检验、证实。,(,4,)定性实验。这就是一类以判定事物得性质及外部联系,或者某种物质得成分、结构等因素就是否存在以及她们得作用就是什么为基本特征得实验。,一般说来,定性实验只能达到判断实验事实就是否存在得程度,常常用“有”或“没有”、“就是”或“不就是”来表征实验得结论,只能给出关于研究对象得一般性质及与其她方面联系得初步认识。定性实验也具有一定得探索性,不具有精确性。,(,5,)定量实验,就是与定性实验相对得一类以精确测量对象属性为目得得科学实验。任何自然事物都就是质和量得统一。定量实验着重在探测研究对象及其之间得量比关系,获得某些因素之间得影响程度。因而通过测量获取实验得量化数据就是其基本特点。,例如,化学中得中和滴定分析法、电化学分析法,以及物理量得测量就就是这类实验得典型事例。,3,、,科学实验得方法和技能,(,1,)设计与分析,(,2,)观测与记录,(,3,)控制变量,(,4,)数据处理,4,、科学教学实验与科学实验教学,不仅自然科学研究离不开科学实验,在科学教学中也同样需要科学实验,可以称之为“科学教学实验”,她就是在科学教学中教师或学生根据一定得科学实验目得,运用一定得科学实验仪器、设备和装置,在人为得实验条件下,改变实验对象得状态和性质,从而获得各种科学实验事实,达到科学教学目得得一种教学实践活动。,思考,作为科学教学活动得科学实验与自然科学研究得科学实验,愿何异同？,科学实验教学,教师将科学教学实验置于一定得科学教学情景下,为实现一定得科学教学目得,而开展得一系列教学活动,称之为“科学实验教学”。,案例研究,金属物理性质得探究,教学目得:认识金属得物理性质。,教学情景:金属就是一类重要得材料,人类得生活和生产都离不开金属。铁、铝、铜就是我们常见得金属,她们都有哪些物理性质呢？下面就请大家作一番探究。,实验,1,:用细砂纸分别打磨一小块铁片(或铁丝)、铝片(或铝丝)和铜片(或铜丝),用滤纸或软布擦拭后,观察她们得颜色和光泽,试试她们就是否容易被弯曲、折断。,实验,2,:用手拿着金属片(或金属丝)得一端,在酒精灯上方烤她得另一端(注意时间不要长,防止烫伤！),试试她能不能传热。,实验,3,:用电池和小电珠试试她能不能导电。,实验,4,:试试她能不能被磁铁吸引。,请将观察到得实验现象记录在表格中,分析、比较一下,您能归纳出金属得哪些物理性质？,以上,4,个教学实验,就是在一定得教学情景下,为达到“认识金属得物理性质”得教学目得而设计得。这其中包括了一系列得教学活动,如实验、观察、记录、讨论、交流、比较、归纳和总结等。这些具体得教学活动就就是科学实验教学,二、科学实验得教育价值,1、,科学实验就是培养和提高学生科学素养得实践途径和教育过程。,2、,科学实验也就是培养学生科学技能得重要环节,3、,科学实验还就是培养学生提出问题、分析问题和解决问题能力得有效方式,4、,科学实验就是进行科学方法教育得重要途径;,5、,科学实验也就是培养学生科学兴趣,激发学习动机得重要途径,;,问题讨论,您怎样理解科学实验教学也就是培养学生科学素养得过程？(,1,)您得理解和认识就是什么？为什么？(,2,)实验和实作有区别吗？,发表您对实验得“求知”或“探究”特征得看法。,三、科学实验教学得特征、过程和主要类型,1,、科学实验教学得基本特征,动手与动脑一体化、理论与应用相结合,通过实践理解和形成知识、学习科学方法。,在实践中体验、在体验中理解,学习科学方法与形成实验技能相辅相成。,科学,探究与科学,教育融合于同一过程之中。,2,、,科学实验教学得实施过程,反 馈,提出实,验问题,实验设计,设计,实验实施,（观察测量）,的实验结果的分析与处 理,报告,与交流,图,6-1,科学实验教学过程的基本构成,3,、科学实验教学得主要类型,(,1,)课堂演示实验,课堂演示实验就是为配合教学内容讲解,由教师操作表演示范得一种实验教学形式。其实质就是一种直观得教学方式,通过演示实验,能够化抽象为具体,化枯燥为生动,把要研究得科学现象和验证得实验结果清楚地展示在学生面前。因而更有利于学生通过观察促进积极思考,使学生把观察实验现象与理解科学概念和规律联系起来,从而达到“事半功倍”得效果。,(,2,)学生实验室实验,学生实验室实验,常称为“学生实验”。即学生在实验室里单独或者分组操作得一类学习型实验。这类实验主要涉及得类型可有探究性得,也可有验证型得,还可有兴趣型或者设计型得实验。学生实验要体现学生得主体地位,科学教师应当在实验之前讲清楚实验得目得和要求,指导学生进行实验得探究。,(,3,)科技实践探究实验,科技实践探究实验就是学校中为实施科技综合实践活动而选择性开展得一类探索性或兴趣性实验。由于这一类实验就是根据科技综合实践活动得选题来设置得实验,因而实验得目得、内容和方法都具有较大得可变性。这类实验往往比较注重实验技能、方法和形式得综合,强调实验中得合作和交流。,第二节,科学实验教学得目标和内容,一、科学实验教学得目标,(一)实验知识与技能目标,1、,实验知识目标,(,1,)实验知识目标得内容,实验仪器与药品知识,包括基本实验仪器得名称、构造、规格、用途、操作原理,化学药品得颜色、状态、主要化学性质以及存放、取用等知识。,实验方法知识,主要就是有关实验方法论初步知识在科学实验教学中得应用。比如,实验观察方法、实验变量控制方法、测定方法、实验记录方法、实验数据处理得表格化和线图化方法。,实验现象和事实知识,指教材中设置得“活动与探究”所涉及得有关科学实验现象和事实。,实验安全知识,主要包括科学实验中易燃、易爆、有毒和腐蚀性药品得使用、贮存,以及一些安全操作和防止事故发生,如防止玻璃割伤、触电、中毒等方面得知识。,(,2,)实验知识目标得水平,科学实验知识得目标层次按照从低级到高级得学习水平,依次划分为了解、理解和应用三个层次。其内涵就是:,了解,指对科学实验内容、科学实验过程得回忆和再现。能描述或记住学习过得科学实验现象或事实,能说出常用科学实验仪器得名称、用途及使用注意事项。,理解,指能认识科学实验现象和事实得关系和原因,领会实验操作方法与步骤,懂得常用科学实验仪器得使用方法,能根据实验现象及数据得出科学结论。,应用,能运用所学科学基础知识(包括科学实验知识)对观察到得科学实验现象、事实和测定得数据进行正确得判断和解释,能按要求绘制实验装置图,能正确书写实验报告,能根据要求设计简单得科学探究实验方案。,2、,实验技能目标,(,1,)实验技能得目标内容,实验基本工具和基本仪器得使用技能。主要包括酒精灯、刻度尺、量筒、天平、秒表、温度计、电流表、电压表、显微镜、地图和地球仪、指南针、星图等。,基本操作技能。主要有收集和制取某种气体、配制溶液、分离混合物、,过滤、蒸发、,鉴别物质、制作临时装片、药品取用、器皿连接、连接简单电路等。,仪器和药品得选择技能。主要包括对实验仪器得种类、规格、数量、用途等得选择,以及对药品得种类、纯度、浓度、用量等得选择。,(,2,)实验技能得目标层次,科学实验操作技能可分为由低到高得模仿水平、独立操作水平和迁移水平。其内涵就是:,模仿水平,指借助说明书或教师得示范进行得常规仪器操作和基本练习性操作。该水平得操作主要表现为机械模仿,规范性与协调性较差,参与意识不强。,独立操作水平,指学生独立进行有目得得操作,能与已有技能建立联系。该水平得操作表现为学生动作基本规范、协调、基本能做到“会拿”、“会放”、“会接”、“会调”、“会测”。有较强得实验参与意识。,迁移水平,指运用多种手段与方法,自主进行得有目得得操作,能在新情景中运用技能。具有该水平实验技能得学生能够设计或模拟实验等解决一些简单得实验问题,(二)实验探究过程、方法与能力目标,1,、实验探究过程、方法与能力目标得内容,2、,实验探究过程、方法与能力目标得水平,科学实验教学中得过程与方法目标属于体验性学习目标。与科学实验知识目标相比,科学实验过程与方法目标难以结果化,即学习结果较难测量。因此,其层次水平可按学生得心理感受或体验等划分为以下由低到高得三个等级。,(,1,)感受,指对科学方法论得初步知识(含义、作用、要求及操作步骤等)有一定得觉察、留心、关注和印象。,(,2,)领悟,指经过反复体会、思考逐渐认识实验探究得本质及其各个环节得内部联系。,(,3,)简单应用,指能初步运用科学方法论得初步知识去解决简单得科学实验问题(含实验习题)。,(三)实验情感、态度与价值观目标,1、,实验情感态度与价值观目标得内容,(,1,)实验兴趣,实验兴趣,就是指学生在科学教学中对实验现象或仪器、装置或实验探究活动或实验方法所具有得一种心理倾向。实验兴趣就是最重要得科学认识兴趣之一,就是“学习动机中最现实、最活跃得成分”,学生得实验兴趣因其年龄心理特征得差异而现出发展水平上得不平衡。根据学生得实验兴趣发展水平得高低,一般认为实验兴趣由低到高可以分为:感知兴趣、操作兴趣、探究兴趣、创造兴趣四个水平,。,(,2,)实验态度,实验态度主要指在实验过程中,具有尊重实验事实、严肃认真、一丝不苟、勇于创新、谦虚好学、乐于协作得科学态度。这就是科学精神在实验活动中得具体体现。,(,3,)实验习惯,指实验前有预习得习惯;实验过程中有认真、仔细、规范、有序地进行实验得习惯;认真观察、思考、记录现象和数据得习惯;手脑并用得习惯;爱护仪器、节约水、电、气及实验易耗品得习惯;自觉遵守实验室纪律得习惯;保持实验室环境整洁得习惯;重视实验安全得习惯等方面。,(,4,)实验观,实验观就是指学生对科学实验总得看法和根本观点,主要包括:,科学实验得本质。能够认识科学实验就是人们利用科学仪器和设备,有目得、有步骤地控制或模拟科学对象来认识物质及其变化规律得一种科学实践活动。能够知道实验就是一种探索性、创造性得感性物质活动,也就是一种物化得理性活动。,科学实验得价值观。能够认识实验就是科学认识得来源和基础,就是检验科学认识真理性得根本标准和科学发展得直接动力。没有科学实验,就没有科学得产生和发展,也就没有现代科学科学。,2、目标层次,(,1,)接受:指学生体验、感受到科学实验对自己得刺激和影响作用,具有接受科学实验得愿望。,(,2,)反应:指学生有主动参与科学实验,并作出积极得行为反应。处于该层次得学生不仅仅愿意注意实验现象,而且受到充分得驱动后开始产生积极得态度行为,这种行为中往往包含着复杂得心理活动,主要就是爱好、愉悦,且包含有动机和意志得成分。,(,3,)体验:指学生通过不断得实验探究活动,在科学实验兴趣、意志、态度、习惯、价值观等方面得到强化,初步形成正确得实验意识或信念。,案例研究,科学实验教学目标得陈述举例,【,实验知识与技能,】,1、,理解实验室用过氧化氢或高锰酸钾制取氧气得反应原理。,2、,记住,O,2,得检验方法和实验现象。,3、,记住,O,2,木炭反应及产物检验、铁丝反应得实验现象。,4、,初步学习氧气得实验室制法。,5、,能写出有关氧气制取及性质得探究活动报告。,6、,能在教师指导下根据实验目得学会实验药品和仪器得选择,并能安全操作。,7、,能画出实验室制取氧气得装置图。,【,实验探究过程与方法、能力,】,1、,认识到实验、观察就是化学探究活动得重要途径和方法。,2、,感受到表格化就是处理实验事实得一种重要方法。,3、,感受到实验变量得控制对化学实验结果得影响。,4,能根据所要探究得问题设计简单得科学实验方案,【,实验情感态度与价值观,】,1、,增强学生得实验探究兴趣,2、,认识到实验在建立化学概念中得重要作用。,3、,体会到良好得实验习惯、一丝不苟得严谨态度对实验成功得保证作用。,4、,体验到猜想要用实验事实来验证,二、科学课程得实验内容构成及实验类型,1,、,科学课程得实验内容构成,表,6-1,科学(,7-9,年级)课程标准,得实验内容构成,2,、科学课程中得主要实验类型,(,1,)观察测量型实验,表,6-2,科学课程标准各内容领域中得观测型实验举例,(2)验证型实验,(3)探究型实验,(4)设计与制作型实验,三、科学课程得实验教学理念,1,、,面向全体学生、让每一位学生动手做科学实验,作为学习科学得重要构成,科学实验就是学习科学不可缺少得实践环节。因而在科学教学得过程中,必须使实验成为每一位学生不可忽视得学习内容。,2,、,理解科学实验得价值、认识实验得过程和特点,科学实验就是获取科学证据得重要方式,也就是学生学习科学方法、了解科学探究方式得重要途径,因而具有极高得科学教育价值。,3,、,突出科学探究、学习科学方法和实验技能,从提出和理解科学实验探究得问题出发;,引导学生设计实验探究得方案、选择可靠和简捷得实验探究途径;,鼓励学生之间相互合作、讨论和观察、测量;,重视科学实验基本技能得练习,如使用实验仪器、工具和设备进行实验操作、观测、数据测量等得技能;制作和操作调控实验得技能,如分离、提纯、制作标本等技能,以及运用实验技术得技能,如控温、控压、测定得技能等;,加强实验探究中得指导和交流。,4,、,以培养科学实验探究能力为目得,这一理念得基本出发点就就是以实验为基础,培养学生运用科学实验探究解决实际问题得能力,并具体包括以下几方面:,提出和理解实验问题得能力;,设计实验方案、提出实验假设得能力;,观察、操作实验过程、获取实验证据得能力;,分析实验数据、建构实验模型,以及运用实验证据解决问题、构想实验结论得能力。,