探究教学的设计

课件76张PPT。科学探究的教学与设计目 录一、教学活动
二、科学探究教学
的设计理念
三、探究教学的设计一、教学活动 教学活动是一项有目的、有计划的活动。
要避免随意性和盲目性。
要求教育工作者运用一定的基础理论，对教学活动进行系统分析和规划，才能达到一定的教学目标。1.制定学科教学目标的原则了解科学对于一般公民所具有的功能：
了解世界和人与这个世界的关系、
增进个人和公众的健康、
利用和保护自然资源、
建立兴趣和价值观
由此推导出物理学科的教学目标是：
科学知识、 科学态度、兴趣、
解决问题的能力、相关的技能2.传统教学设计的主要环节分析确定教学目标
了解：学生 、学习内容难易程度、 学校资源情况
教学过程
运用教学条件
选择合适的教学策略、手段达到教学目标
评价（或反思）
检验教学效果
对原来教学设计的修正3.新课程理念下，学生学习的目标发生了一些变化《标准》把科学探究和科学内容放一起，作为内容标准的内容。其次，在《标准》后续的文字中，还列表说明了科学探究的能力目标。
作为内容标准的第一部分，与传统物理教学的所有教学内容并列，地位等同。
凸现了科学探究地位的重要。这样的行文，也表达了对于初中物理教学，科学探究这个事物需要引起全体物理教育工作者的重视。基础教育课程改革纲要（试行） 在教学过程中应：
“注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师的指导下主动地、富有个性地学习。教师应尊重学生的人格，关注个体的差异，满足不同学生学习的需求，创设能引导学生主动参与的教育环境，激发学生的积极性，培养学生掌握和运用知识的态度和能力，使每个学生都能得到充分的发展。” 科学教育的内涵更加丰富了科学是科学知识科学方法科学精神
三方面组成的一个不可分割的有机整体
认为科学仅仅是知识的看法是片面的
科学是系统化的知识、一种方法论体系、一种文化现象
科学有深厚的人文基础 文艺复兴是近代科学的开始,近代科学给人们的观念和信念、人类的思想带来巨大的变化。物理学在社会发展上和技术发展上的贡献巨大 物理教育国际化趋势 STS方向的原由
科学是通过它的应用而不是它的理论为大多数人所认识的。
技术是人类征服与改造客观世界的武器，是人们为了一定的目的，根据已有的科学知识的经验，创造一定的手段和方法，对自然实行改造和控制的过程的总和。
科学技术是近代社会发生许多急剧转变的原因科学发现与技术进步　　　　　　　是互动的关系　　第一次工业革命——蒸汽时代
１７世纪　巴本锅和蒸气泵　 技术发明
１８世纪瓦特蒸汽机用于动力机　技术进步
１８世纪卡诺定理提出 科学发现 热力学第一、二定律建立 科学发现
　推动物理学发展　热机效率提高 技术进步
产生资本主义工业文明
第二次工业革命——电气化时代
新技术都是在新的自然科学理论直接指导下创造出来的,然后运用到生产实践
１9世纪40-60年代　
能量守恒定律建立 科学发现
电磁场理论发展 科学发现
促进蒸汽时代向电气化时代转变
１9世纪40-60年代以后
电力技术的发展与应用：电动机 发电机 变压器 电远距离传输技术的发明利用 技术发明
麦克思韦、赫兹 科学发现
贝尔、马可尼的贡献 技术发明
电信工业迅速崛起 第三次产业革命 现代技术时代
20世纪以来
以原子核能、电子计算机和空间技术的发展为标志开始第三次产业革命
20世纪70年代以来
微电子技术发展，材料、激光、遥感、人工智能、多媒体等信息技术等的长足进步，极大地拓展了人类利用、控制和保护自然的能力。物理教育应该展示科学·技术·社会的相互影响 例如:指南针与远洋航海
　郑和下西洋的工具----罗盘
针路图 ----绘制航海地图
----总结当时的航海技术和
航海地理知识 ----沟通东西
方海路交通做出巨大贡献
----记载航行著作中介绍了三十几个国家的风土人情和山川地貌 ----开阔了中国人的地理视野
例如：地球观的确立
欧洲人的远洋探险：
科学实验----哥伦布在西班牙王室的支持下
1492年完成远洋航海：----发现磁偏角
1519年在西班牙王室的支持下----麦哲伦率领265名水手3年后回到西班牙----完成环球航行
意义：
推动航海事业发展
推动天文学大地测量学力学和数学的发展
促进冶金造船机器制造等技术的发展
使大地的球形猜想得到检验,确立了地球观1)科学文化与人文文化相互辉映近现代的教育中把科学文化与人文文化相互隔绝，分别从各自的角度阐述自己的知识理论逻辑，很少客观全面地反映它们的相互影响和相互辉映。
学生对高深的物理知识与技能容易使学生产生一种“神”的感觉，这对理解科学是不利的，有碍于学生的科学素质的提高。 弘扬物理教育的科学价值观
2)物理发展与社会发展的相互推动 近代三次技术革命对社会进步产生的巨大作用，应把物理的发展及其中学物理教育内容放到整个社会发展的大背景中：
使学生认识物理学的重大进步在人类的认识和生产力发展中产生的震撼人心的冲击和推动。
体现物理学自身及其与文化、经济和社会互动发展的时代性要求。
使学生感受科学文化
与人文文化的相互促进作用。著名科学家拉比说： 只有把科学和人文科学融为一体，我们才能期望达到与我们的时代和我们这一代人相称的智慧的顶点。 二、科学探究教学的设计理念1.树立新知识教学观审视
以知识积累、存储为中心的“传授知识----接受知识”的传统知识教学观
树立
以知识的经验、能力、智慧和方法为中心的 “再现知识----探索知识”的新知识教学观新知识教学观为学生的主动学习知识而教：
学生是学习的主人和知识的探求者，应该主动采集获、取知识
为学生在理解过程中学习知识而教：
知识的理解包括知识的生成和认识过程
为学生运用智慧的方法学习知识而教：
转向主动探索、发现学习，除关注陈述性知识外，还重视学生获取知识的方法
为学生在探索和发现中学习知识而教：
强调学生主动构建知识的过程，注重培养学生的知识创新精神和创新能力2.建立正确的学生观 通过发展学生的自主性，使学生获得可持续的发展。教师在实施教学的过程中，应该树立起让学生自主发展的强烈意识和正确思路，为学生的自主发展提供适宜的环境和空间。
教师应尊重学生的人格，关注个体的差异，满足不同学生学习的需要” “要保护学生的学习兴趣，探索因人而异的教学方式”这些都表达了国家对物理教育与教学提出了比较高的要求。
——《标准》3．科学探究教学的本质 ? 美国学者韦尔奇：
科学探究是人类寻求信息和理解的一般过程。广义上说,探究是一种思维方式 ……
? 狭义的探究专指科学探究或科学研究，它的对象是自然界，是在某种信仰和假设的指导下进行的。
?广义的探究倾向是人类的天性，是指一种思维方式。
科学探究是在一种有理论指导下的探究。 科学探究教学的本质l?? 把科学家解决自然领域或科学问题的思维方式用于教学，追求知识的确凿性。
l??? 通过科学探究获得证据，培养不迷信权威，不轻信盲从的科学态度。
l??? 运用科学思维的广阔性、深刻性、独立性和敏捷性的特点，揭示客观世界中复杂现象的本质，发现它们之间的联系，理解并掌握自然发展的规律。
l? 像科学家进行科学探究那样进行学习，围绕学习中的科学问题，展开研究活动,或者说是科学家科学探究活动的模拟。4.科学探究----不是物理教学的全部!!!科学探究不是唯一的学习方式。
学生不可能用探究的方式获得应学的所有知识:
科学探究教学需要较多的时间和较大的空间。
学生的初中物理学习仅是其知识积累过程的起点。
所有的学习领域和学习内容都需要用合作学习和探究式学习的组织形式。对于一些学习内容来说，个体学习的组织形式和接受学习也是必不可少的。
教师的传授、学生的自学，对于基础性学习，尤其对于物理这种内涵非常丰富的学科，也非常重要。《基础教育课程改革纲要(试行)》 2001.7.27 基 础 教 育 课 程 改 革 的 具 体 目 标：改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使学生获得基础知识与基本技能的过程同时，成为学会学习和形成价值观的过程。
改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状… …以适应不同地区和学生发展的需求，体现课程结构的均衡性综合性和选择性。
改变课程内容“难、繁、深、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能。改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力，获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
改变课程评价过于强调甄别与选拔的功能，发挥评价促进学生发展、教师提高和改进教学实践的功能。
改变课程管理过于集中的状况，实行国家、地方、学校三级课程管理，增强课程对地方、学校及学生的适应。
　　　　我们要关注“过于”二字！5. 科学探究教学的条件 科学探究教学的过程需要一定条件:七个方面
一定的知识基础
一定难度的学习对象
充分发挥学生的主体性
融洽的课堂气氛
创设问题情境
优化探究的可行性
良好的探究环境
对教师提出更高的要求6.科学探究的教学目的服从于总目的科学探究教学也应该是
　　　一项有目的、有计划的教学活动。
要避免随意性和盲目性。
要求教育工作者运用一定的基础理论，对教学活动进行系统分析和规划，以达到一定的教学目标。
初中物理教学的目的：课程标准6页保持对自然界的好奇，发展对科学的探索兴趣,在了解和认识自然的过程中有满足感兴奋感;
学习一定的物理基础知识，养成良好的思维习惯，…
经历基本的科学探究过程，具有初步的科学探究能力…
具有创新意识…
关心科学发展前沿…
继承发展优秀的科学文化7.物理教育中科学探究的任务(大致概括)1. 它是一种学习方法，强调学生自己不断发现问题、解决问题，在这个过程中获取知识、体会科学方法、受到情感态度价值观的熏陶。
2.科学探究本身也是学习的内容。平常所说的知识包括了陈述性知识和程序性知识，怎样进行科学探究是一种程序性知识，以前我们对这类知识的学习不够重视。在科学课程的学习中，学生要通过对探究过程的反复体验，学会怎样进行科学探究。
3.科学探究是一种精神。
要用这种精神探索和研究自然规律，也要用这种精神学习整个课程中的所有内容。 l科学探究的精神，
教学中要随时立意。
?l?科学探究教学任务的实现:
　　　　　要主动融合多种方法进行三、探究教学的设计探究教学的设计，就是在对教学环境中的探究活动所涉及的各种因素进行系统分析的基础上，对探究教学活动进行合理规划的过程。
在这个过程中，一定要牢牢把握教学环境中探究活动的特点，根据不同的内容和环境灵活地对教学活动进行周密的安排。1.探究教学的本质特征模拟科学家的科学研究活动
探究教学的特征:
以学为核心的探究学习环境
给学生提供必要的帮助和指导，以明确研究的方向
2.探究教学设计的 两种主要方式 能力取向：强调探究技能、思维能力的培养
特点：立足于能力发展，加强学习的迁移性
局限：忽视知识的作用，不利于利用现有的教学资源,设计难度比较大
知识内容取向：强调知识是探究活动开展的基础，如果缺乏必要的知识，探究活动就难以为继。
特点：强调基础知识，通过探究活动获得比较系统的知识，更方便利用教科书。
局限：学科的逻辑与能力的发展顺序不重合，不利于学生探究能力的发展。3.初中物理探究教学设计常见的两种路径发现的过程：
根据一定的原理，对事物进行有目的观察后，得出具体有逻辑合理的概念、原理或规律等
涉及问题及因素较多 学生困难大
常使用实验、归纳分析、推理、数学、演绎等方法
问题解决的过程：
综合运用各种概念、原理或规律来解决一个比较复杂的问题的过程
逻辑性强 处理变量较少 相对容易一些 通常把两种方法结合起来，使整个探究教学分为两个阶段。
第一阶段：
运用观察、实验和概括，
发现特定的原理、规则
第二阶段：
运用原理、规则和其他知识，
解决其他类似的问题4.科学探究教学设计的主要环节分析确定探究的教学目标
了解学生 、学习内容的难易程度、学习的关键点，找出最合理的解决问题的方式方法
（重难点的解决）
教学过程 为实现探究的教学目标服务
充分运用教学条件
选择合适的教学策略
运用合理的教学手段
评价（或反思） 检验教学效果
对原来教学设计的修正5.科学探究的方法　20世纪美国在课程改革运动中，由美国科学教育促进会提出了13种探究过程技能：
　观察、分类、应用数字、测量、应用空间与时间关系、交流、预测、推理、下定义、形成假设、解释数据、控制变量、实验等。
　这些探究技能，我国物理教师基本都熟悉，大都可以运用于科学探究的教学中。
我国物理教育中蕴涵大量优秀方法，仍是我们设计探究教学的基础。
　总之，科学探究要主动融合多种方法进行。我们课本中的科学探究事例收集资料 信息的传递（8下）观察 响度与什么因素有关系？（8上）
实验 颜料的混合（8上）
社会调查 调查本地发生火灾的事例，分析其成因和 如何防止
制作 让线圈转起来、
磁化钢针（8下）
交流 固体融化时的规律（8上）
推理 由阻力对物体运动的影响到牛顿第一定律
控制变量 欧姆定律（8下）
演绎 逻辑思维 液体的压强
数学方法 图象 等
测量 串并联电路中的电流规律（8下）
归纳 通电螺线管的磁场是什么样的（8下）关于实验的方法的思考 实验的方法是个好的方法。对于学生来说，获得大量的实验事实是十分重要的，有利于理解物理知识。
☆初中进行科学探究时，尽量用实验使学生获得大量真实的物理事实，这很重要，尽量不要用仿真实验的方法进行。实验的方法是主要的方法，但不是唯一方法
实验的方法不是绝对的。对于物理教学来说，实验的方法远不能满足其对于学生能力培养的全部内容。科学探究的设计，要运用多种教学方法。
☆初中进行科学探究时，要灵活运用多种方法，避免方法单一和简单化。 6.探究模式主要分为两大类自由探究：
开放度大、学生可以自由选择课题、自己决定探究方法、不追求结论统一和完善。容易做激励性评价。
定向探究：
开放度有限、根据教学目标和条件，由教师确定课题、决定探究方法的因素主要有教育者确定、最终的结论要跟教学目标一致。做评价的方法多种。探究教学模式举例通信发展历史 形式：自由探究
教学过程设计
兴趣、知识和方法的准备：
基于学生知识基础、与社会生活联系密切、 STS
探究过程：
提出问题----收集资料---展示成果
适用：自由度大、手段不限、结论不唯一、有一定学习资源的拓展性学习内容
适宜课外进行 进行激励性评价
常用的探究教学模式探究凸透镜成像的规律
形式：定向归纳探究
教学过程设计
兴趣、知识和方法的准备：
（ 1）由序言造成认知冲突，本章呈现凸透镜成像的不同情况,为提出问题激发兴趣打基础。
序言造成的认知冲突：通过放大镜看物体，不总是放大的！？（2）根据实际,给出实际中应用凸透镜的仪器所成实、虚像的情景,并给出相应的概念，以及如何观察虚像和实像等。自制照相机和生活常识：
照相机中的凸透镜成倒立缩小实像投影仪和放大镜中的凸透镜成的像也不相同？！知识、方法铺垫：实像与虚像怎样形成的?怎样观察（3）探究:教学的核心内容进行实验----收集证据----获得结论
通过学生的实验活动,观察实验现象,测量成不同实像、虚像的物距和像距，进一步找到与凸透镜的焦距的关系，获得凸透镜成像的规律。
在这个过程中，适度利用学生的知识和能力是十分重要的。
注意把握分寸！！！一个老师的探究设计●先演示：凸透镜成三种不同的像。
●然后，学生组装仪器。
● 学生在光屏上学习找像，体验找像的操作技巧。（使物、屏中心、凸透镜在光具座的一条线上。学会如何观察实像和虚像 ）保障实验顺利进行
●学生再设计表格。
●学生分两大组做实验，使用不同焦距的凸透镜，研究凸透镜成像大小的三种情况，测量物距和像距。
●分析数据，归纳。
●最后，指导学生观察虚像：用眼睛看到物体到凸透镜的距离小于焦距时，所成的放大、正立的像，用光屏能否承接到？实验得知：观察到的正立、放大的像用光屏接不到，这个像是虚像。分析数据：
1）根据实验数据，按照实际测量的数据，把成像的情况用纸条贴在黑板画出的凸透镜主轴上。放大的像用红色的纸，缩小的像用蓝色的纸。
得到1级结论：光屏上成放大、缩小像的分界点到凸透镜的距离不同
——猜想：与凸透镜的焦距有关。
2）给出各大组实验所用的凸透镜的焦距。3）归纳实验数据：
物距〉2f ,成倒立、缩小像
物距=2f , 成倒立、等大像
物距〈2f ,成倒立、放大像
物距〈 f , 光屏上找不到像
得出探究结论：
焦点是成实像、虚像的分界点。
当物体到凸透镜的距离大于焦距时，成实像；
当物体到凸透镜的距离小于焦距时，成虚像。
2f是放大、缩小实像的分界点。定向归纳探究的过程：提出问题----给出设计实验方案、指导如何进行实验----进行实验----收集事实(获得在不同情况下烛焰成像的大小、正倒、虚实的事实) -----获得结论(根据事实归纳总结)
适用：学科知识主干、结论唯一的内容，是目前使用的较多模式之一７．实施科学探究难在哪里？对教师的专业素质要求远高于讲授模式
要求对学生的了解更深入，对知识内容的把握更透彻，对教学目标的设置更有度（避免盲目过多的探究点），把学生的学习组织得更有序，方法更灵活得体
学生年龄小，知识、心理及能力不适应
不允许太多的失败
没有充裕的教学时间
农村学校缺少必要的仪器
班额大等 ，难以照顾得周到 科学探究注意●掌握知识、发展智力以及情感态度、能力的发展是具有规律性的，探究教学也要遵循。
学生探究能力的发展是渐进的，不是突发的。
不是仅仅的实际动手操作活动，不是随意胡探。
要以所掌握的基本概念和原理做科学探究基础。
●要与接受学习融合。
探究学习强调知识的可变性，接受学习强调知识的稳定性。 二者是相对的,不是对立的。
●既重视过程也重视结果。
没有结果就没有进步
基础教育的重要目标：传承
科学探究教学 ：教无定法!根据教学资源，积极构建、创新科学探究的教学形式
运用多种教学形式组织探究教学，融合灵活有效的物理教学方法
探究教学需要
经历由扶到放的过程８.探究教学设计的特点一般教学设计的特点：
指导性、统整性、操作性、预演性、
突显性、创造性
探究教学设计的特点：
指导性、统整性、操作性、突显性、
易控性和创造性、开放性、程序性探究教学设计的原则系统性原则
教师、学生、资源 统合考虑
知识的联系与展望 学科逻辑顺畅
主体性原则
学习主体的思考、创新能力
积极性的调动
交互性原则
发挥教师的主导作用，发挥交流的作用，
弥补学生独立探究活动的缺失
促进教师和全体学生的共同发展探究教学的目标目标的确定：
探究内容、选择学习材料、安排教学条件、调控教学环境
基本依据：
学科体系、学习特点和学习准备（硬件和软件条件）
探究目标的选择原则：
适度、引起兴趣、可操作性探究内容的选择适度的原则 工作量、难易适度
引起兴趣的原则
内在动机 动力源泉
超常规又在情理之中的问题内容
有一定难度的内容
可操作性原则
探究内容与某些变量之间具有因果关系，通过演绎推理可以成立
因果关系在现有条件（学生或硬件）下，可以通过探究活动而证明进行科学探究课的必要条件是：学生对结果是未知的
兴趣
教师的指导
必要的设备
恰当的学习空间民主气氛探究教学设计的一般程序确定问题情境：提出问题
分析因果关系：提出猜想与假设
设计方案 ：设计实验
验证假设：进行实验与收集证据
分析数据，得出结论：分析与论证
反馈与反思：评估
改变学习方式，扩展学习资源：交流与合作探究教学活动设计把对科学探究的设计落实到学生探究行为的设计上，体现科学探究的基本能力要求。
1)在激发学生学习热情的同时注意落实对知识的理解。
要避免从文字定义来演绎知识。
2)在设计开放性活动时，要融合有效的传统方式。
例:进行一些有效的演示实验和比喻,让学生把概念建立在物理事实的基础上。
3)要对探究的目标（七要素）进行分析，在具体的探究中：
需要根据实际情况确定侧重实施的目标要素，以逐渐实现自主探究。
4)方法往往不是针对一个具体事物的，许多情况是从许多同类事物中概括出来的。
方法依赖具体的事物，如果没有具体知识的支撑而空谈方法，“方法”只能是空洞的条文。
5)在进行新课教学中，不可能撇开知识。
如果以“方法”作为展开教学的线索,是很困难的。９.关于探究教学设计的策略和手段的思考 进行初中物理探究教学设计时，要发掘实现三维目标的内容，而且要发挥教学课题隐含的什么内容对实现三维目标的内容具有明显的优势。
☆从有明显优势处入手，探究教学会相对容易一些。

科学探究有七个环节，都是为实现教学目标服务的。 由于受课时制约探究时往往不能全面展开七个环节，可以抓住教学核心目标处理。
☆探究点要相对集中，所谓集中兵力打歼灭战。围绕解决问题的关键点处理，问题容易解决些。一节课上探究目标不可过多。 成功的教学设计特征选择合理的教学内容
使用丰富的教学手段
营造和谐的教学氛围
实施流畅有序的教学流程
10.教师在科学探究中的价值设计者、引导者和组织者
需要掌握教学的基本功
需要研究学生的学习心理
需要掌握更多的教学技巧
需要更加灵活的教学设计
需要积极地调配学习资源
… …
对驾御教学的能力要求更高评价1你的科学探究教学设计是否达到了教学目标？
知识与技能
过程与方法
情感态度价值观评价2备课者：
你备完课后，是否可以具体地说出来，除了知识之外，
你准备让学生获得什么？
评价3 对听课的老师和教学管理者：
你听完这节课后，能否具体地说一说出： 除了知识之外，
学生在这节课中获得了什么？　教育实质上是一种显露人的潜在能力的过程，它与社会条件有着特殊的联系。
　教育是要使学生为完美的成人生活做准备，因此，我们应该根据对社会的需要的研究来确定目标。
　教育是一种主动的过程，这个过程涉及学习者自身的积极主动的努力。
博比特国际21世纪教育委员会于1996年向联合国教科文组织提交的报告内容教育应当促使每个人的全面发展,即身心、智力、敏感性、审美意识、个人责任感、精神价值等方面的发展。应该使每个人尤其借助于青年时代所受的教育，能够形成一种独立自主的、富有批判精神的思想意识、以及培养自己的判断能力，以便由他自己确定在人生的各种不同的情况下他认为应该做的事情。
要适应未来社会发展，教育必须围绕这四种基本学习能力来全新设计。
学会认知 学会做事 学会共同生活 学会生存 联合国教科文组织对教育的看法　教育：
　　财富蕴藏其中
Learning 　　Treasure With in感应系电度表注意几个参数
１０（２０）Ａ
１０Ａ是标定电流，也叫基本
电流，
是确定仪表有关特性的电流值．
２０Ａ为额定最大电流
如果电表只有一个电流值，只
是基本电流值，一般能超载到
１２０％运行
轻载到５％基本电流时无法启动
谢谢大家！