小学科学课程与教学论全套教案

第一章科学教育的目标

一、主要内容： 1、什么是科学 2、正确认识科学的性质 3、科学教育的目标 二、教学目标： 1、正确认识科学 2、明确科学教育的目标

三、教学重点、难点：对于科学的本质的认识 四、教学方法：讲授、讨论、看录像。

第一节、什么是科学

科学：是以客观事实为根据，对世界进行解释的一项人类活动.科学的三位一体说：科学态度、科学探究的过程和方法、科学知识体系。

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科学研究的特殊目的 科学研究的独特方法 科学家的独特品格

正确认识科学的相对真理性

提起科学，人们自然会想到科学概念、科学定律及科学理论、科学技术。多数人视科学为关于自然现象的有条理的、系统化的知识体系，或者说是对于表达自然现象的各种概念之间关系的理性研究。事实上，知识本身并不等于科学的全部。爱因斯坦曾把科学定义为一种“探求意义的经历”。目前科学教育界较流行的观念是所谓

的科学的三位一体说，即完整的“科学”定义应包括三个重要组成部分：科学态度、科学探究的过程和方法、科学探究的成果（科学知识体系）。

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科学研究的特殊目的 科学研究的独特方法 科学家的独特品格

正确认识科学的相对真理性

科学研究的目的：（对比科学家、艺术家、工程师、医生的工作目的）

科学课堂上的提问技巧：

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1. 教师创设问题情境：展示有关材料，提供信息，设置环境，演示实验、分组实验等；（如一杯水里等溶解多少食盐？） 2. 学生接触和进入境界，了解和分享信息；“有什么想法？有什么问题？” 3. 教师鼓励学生敢于质疑“有什么不同意见？有什么更好的想法？” 4. 提出有价值的问题。少提“这是什么？”这类知识性的问题，多提“有什么特点”等带有思考性的问题； 5. 选择一个合适的问题进行探究。

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科学研究的独特方法：

科学知识和常识的区别：

科学知识经得起进一步观察和实验的检验；时刻准备接受别人的修正；有明确的适用条件的阐述；具有预见性或普遍性。

1. 可重复性。强调科学方法的规则性、操作步骤和所获结果表述的准确性和清晰性。

2. 可积累性。

理论的可证伪性。

因此，科学教育，尤其是小学科学教育，应该把培养孩子们正确的观察态度和技术作为教育目标的重点。突出观察环节，重视观察的客观性和准确性。不仅要掌握其技能，更重要的是要认识到这样做的意义。

引导学生逐渐深入地观察、质疑，从而形成相关的科学概念。这样做的目的是：求真、求实、提高证据意识、质疑、创新、逻辑推理、规则意识等，教学中将科学的本质贯穿于科学内容的教学中。使观察是有目的的观察，并最终指向建立一个核心概念。

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科学家独特的品格：

1. 普遍主义：对知识评价的标准，是依据客观的观察事实和前人已有的研究； 2. 公有性： 3. 无私利性：（居里夫人、法拉第、美国科技教育协会ESS的专家学者自费来海南讲学2008年7月，海南侨中） 4. 有条理的怀疑主义：必须借助于实证的和逻辑的标准。 5. 合作精神和能力： 因此，对于我们初等科学教育的目标来讲，要将一个科学素养较低的孩子，培养为具有较高科学素养的未来公民，仅仅了解一个科学家的规范是不够的，而是要从最基本的素养开始，要求孩子们在处理日常生活中的问题时，要讲真话、要讲究事实、证据和逻辑，知错就改。

第二节 正确认识科学的性质

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后现代主义科学观：科学是人造符号；科学知识是科学家大脑的主观建构；科学研究的方法是无用的；科学的理论不是客观真理。 正确认识科学的相对真理性：

1. 人的认识能力的有限性决定了人类对自然界的认识过程是无穷无尽的。 2. 科学研究仪器的精密程度的局限性： 3. 科学对不确切的知识持谨慎的、准备被修正的态度。 任何科学真理都受到特定时间与人的因素的影响，是在一定条件下对现象或事物的有限度的认识。从真理的广度看，任何真理都是对无限客体运动的一个部分、一个过程或一个阶段的正确认识，并没有穷尽到对整个世界客体的全部正确认识。世界上的现象或事物很多在空间和时间上都是无限的，而科学家在一定的条件下对这些现象或事物的认识只是一个局部，是具体的，历史的，有条件的，因而这种认识只具有真理的相对性。从真理的深度看，任何真理只是对无限发展的客体的一定程度、一定层次的认识，总是在逼近正确的答案，但永远无法完全达到。随着客体的不断运动、发展与变化，人的认识也不会总是停留在这一点上，而是必须随着现象或事物的发展向更高更深的层次发展。从这一点上看这种认识也具有真理的相对性。

相信科学的相对真理性的意义在于，防止滥用科学、鼓励创新、崇尚质疑精神，而绝不是否定科学的客观性、严谨性。让孩子们通过亲自体验科学发现的过程而理解自然、理解科学。我们的义务就是要让孩子们掌握科学的思维方法、科学的乐观态度、科学的探究精神。 《面向全体美国人的科学》中明确指出，科学家们相信“世界是可被认知的”，“运用智慧和借助扩展感官功

能的仪器可以发现宇宙间各种特性的规律”，“即使无法获得尽善尽美和绝对正确的真理，要说明这个世界及其怎样运转，得到日益精确的近似真理还是可以做到的”，因此，虽然科学理论是会变化的，“但绝大部分知识具有持久性”。其实，科学之所以在19世纪末赢得它在教育中的位置，正是由于这种独特的客观、有条理的质疑和探究精神的教育价值。

因此，科学的相对真理性要求我们，学习科学知识不要把科学知识当成结论而是要当成已经发现的证据和最合理的解释。 小结： 科学的性质：

科学是为了解释世界；科学依靠实证；科学强调可重复性；科学知识是相对真理；科学进步是渐进的过程；科学没有国界；科学家具有批判精神和创造性；科学代表一种社会传统和文化；科学思想受社会历史环境的影响；科学在技术发明中起到重要的作用；科学需要合作；新知识必须要通过公开交流才可能得到认可。 科学思想是不断发展变化的；科学需要证据；科学带有主观性，因而科学家应努力识别并避免偏见；科学是逻辑推理及人类想象和创造力的结合；科学的发展受社会及文化因素的影响。 作业：

1、从周老虎事件中想到的

2007年10月12日，陕西林业厅公布了猎人周正龙用数码相机和胶片相机拍摄的华南虎照片。随后，照片真实性受到来自部分网友、华南虎专家和中科院专家等方

面质疑。2008年6月29日，陕西政府通报周正龙华南虎照片造假。9月27日，周正龙一审获刑两年零六个月。11月17日，周正龙终审承认造假，获刑2年半缓期3年。 2、写看录像后的感想一篇。 看录像：探索新的科学教育（下） 中央教育科学研究所 郁波 第三节 科学教育的目标 ?

科学教育目标的演变：

1、美国20世纪20年代科学课的教育目标主要是自然知识的掌握，但已经开始注意有关情感和态度方面的因素。（绅士、贵妇人：学校教育关注文法、修辞、礼仪、拉丁文等）

2、20世纪60年代以后，技术化的精英主义的科学教育思想：目标是培养更多的高素质的科学家。（第二次世界大战以后，西方各国经过10年的修整，于60年代进入工业发展的高峰期，第三次工业革命的兴起，对各方面人才急剧上升，工业界对教育状况不满，改革，尤其需要提高学生在科学、数学、技术方面的水平，为企业输送合格人才。）

3、20世纪80年代以后，将科学教育与新人文主义精神相融合的、旨在提高全体公民素质的全新的“科学素养”的概念：将科学知识、技能、教养付诸实施。 目前，国际教育界对科学教育的普遍认识为：

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科学教育的目标：科学素养

科学教育的途径和手段：探究和过程。科学探究：科学家们用以研究自然界，并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。

广泛重视：科学史、科学哲学、科学技术与社会对科学教育的意义。 科学素养的含义：

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包含科学知识和科学方法的学习、理解和应用；包含人生观、价值观和现代道德伦理内容。具体来说，科学素养包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多方面。

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科学素养内涵的本土化诠释：

1. 认知方面的目标：

1. 知道什么是科学知识和科学方法。 2. 学会科学地分析问题和处理问题的方法。 3. 处理好规则意识与以人为本的关系。 4. 区分封建的人文主义与新人文主义。

封建的人文主义是以情感和信仰为基础的；新人文主义是以理性思维为基础的，如客观、创新、合作、进取、质疑、诚信、规则意识。 1. 情意方面的目标：

1. 注重意志自主性的培养 2. 鼓励创新精神和质疑态度 3. 处理好宽容精神与竞争意识的关系。

4. 注重科学理性的情感特征与浪漫主义的情感特征的区别。 我国目前的小学教育目标的重点应该是培养孩子们勤于观察、善于观察的能力，初步学会根据事实来解释不同现象之间的关系，从而养成尊重事实、严谨求实的品质。 小结：

1、科学以基于观察事实对世界进行解释为己任；科学教育就是根据大多数科学家公认的科学观念和研究方法，通过符合孩子们认知规律的教学过程，培养具有初步科学素养的21世纪社会所需要的公民；我国现阶段的小学科学教育目标的重点应放在培养孩子们勤于观察、善于观察的能力上，从而养成尊重事实、严谨求实、开拓创新的品质。

第二章 科学教育的历史

回顾

一、主要内容：

1、近代科学与科学教育的诞生 2、20世纪国际小学科学教育的发展 3、探寻我国小学科学教育的定位 二、教学目标：

1、了解近代科学与科学教育的诞生 2、了解20世纪国际小学科学教育的发展 3、探寻我国小学科学教育的定位

三、重点：探寻我国小学科学教育的定位 四、教学方法：讲授、讨论、看录像。 五、教学反思：

第一节 近代科学与科学教育的诞生

科学教育拥有一个短暂的历史和一个漫长的过去，近代学校科学教育的诞生，跟科学的发展、社会的发展密不可分。

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近代以前的科学与科学教育：

1. 从古希腊开始，哲学家们对自然界进行探索和思考，重视观察和理性思考的科学精神已经形成。代表人物是：泰勒斯、柏拉图、亚里斯多德。但只将科学视为普通人谋生需要的“有用学科”，远不如陶冶上等人优雅心灵所必须的“博雅学科”。 2. 古罗马人学习自然科学是为了给演说雄辩提供论据和素材，科学作为雄辩术的调味品保留在培养演说家的教育中。 3. 到了中世纪，科学的目的是为了解释和装饰至高无上的神学。 4. 15、16世纪的文艺复兴运动，奏响了近代科学和科学教育诞生的序曲。科学将人类从宗教的专制中解放出来。科学教育终于得以重振。代表人物及事件：哥伦布发现新大陆、哥白尼创立日心说、哈维提出血液循环理论、伽利略建立自由落体定律，同时把实验方法和数学方法有机地结合起来、斯宾塞提出“什么知识最有价值？”吹响了科学教育进军学校的序曲。

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近代科学与科学教育的诞生

1、16、17世纪，近代科学从哲学的母体中分离出来。代表人物：哥白尼、伽利略。

2、18世纪中叶科学成为生产发展的开路先锋。 3、19世纪中期，斯宾塞等为科学教育鼓与呼，对科学教育的兴起起有重要的影响。

4、从18世纪后期到19世纪，出现了一些私立、实科学校，以培养科学人才和具有科学素养的劳动者为目标。

5、从19世纪末到20世纪初，科学教育开始被纳入西方国家的义务教育体系中。

第二节 20世纪国际小学科学教育的发展

一、20世纪初期国际小学科学教育的发展;

1、自然研究：通过考察大自然，传授一种“自然神圣”的理念。它强调观察和亲近大自然，对于启发孩子们的想象力、对事实的领悟及表述能力，特别是对自然的敬畏等有着积极的意义。

2、进步主义教育研究：杜威。主张“做中学”，让学生把学习过程当作一个科学研究的过程来亲历。教学程序：提出问题-构成假设-指导实验-验证假设-自行发现知识。缺点：“儿童中心论”的立场，以及其注重生活教育、反对教材的极端的观点。

二、20世纪60年代国际小学科学教育的发展： 起因：1957年苏联成功发射第一颗人造地球卫星。从古典主义的、死记硬背事实性知识的、讲述型的“教师

和事实取向”的教学，向以“探究取向”的教学的转变。

局限性：目标定位：英才教育。学科中心、过于关注学理和“纯科学”，而没有考虑到科学在现实世界的应用，更没有认识到人人都有学科学的需要。没有相应的教师队伍与之相适应。

三、20世纪80年代以后国际小学科学教育的发展 1、标志：1985年美国开始实施“2061计划”。并发展成为世界性和跨世纪的行动。 2、两点显著变化：

（1）在肯定“探究取向”课程的基础上，强调STS课程的重要性。强调科学教育要走出“纯科学”的视野，要与科技社会相结合。

（2）从“英才教育”向“全民教育”的转变，将科学素养的培养作为科技教育的基本任务。

第三节 探寻我国小学科学教育的定位

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我国科学教育的历史“遗产”

几千年的中国文化，形成了它重人伦轻自然、重道轻器、重德轻艺的独特性格。我国古代的科学教育内容大都是以名物知识存在与识字课本中，并无多少科学现象的观察和科学原理的探究。

中国的科学教育有着“重名目记忆、轻理智训练”的传统。科学理性精神的缺乏，使科学教育被错误地归结为“博闻广记”，造成了当代科学教育中的顽症：用记忆取代理解，用知识结论的灌输取代自主的探究。

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从“自然”到“科学”

格致-自然-科学

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寻求新世纪我国小学科学教育的定位

小学科学教育的内涵是什么？它和“自然”有什么不同？

小学自然常识教学的目的是：教给学生一些浅近的自然科学知识，指导学生初步认识自然界和人对自然界的利用和改造。在这种思想的指导下，教学实践中注重传授现成的书本上的科学知识，要求儿童死记硬背书上的名词、概念、规律。

小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。该课程积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身的学习和生活打好基础。科学素养的形成是长期的，早期的科学教育将对一个人科学素养的形成具有决定性的作用。承担科学启蒙任务的这门课程，将细心呵护儿童与生俱来的好奇心，培养他们对科学的兴趣和求知欲，引领他们学习与周围世界有关的科学知识，帮助他们体验科学活动的过程和方法，使他们了解科学、技术与社会的关系，乐于与人合作，与环境和谐相处，为后继的科学学习、为其他学科的学习、为终身学习和全面发展打下基础。学习这门课程，有利于小学生形成科学的认知方式和科学的自然观，并将丰富他们的童年生活，发展他们的个性，开发他们的创造潜能。 作业：1、课本47页第一题（讨论）

2、在新一轮的课程改革中，小学“自然”课更名为“科学”。这其中究竟发

生了什么变化？课堂教学需要发生哪些变革？为什么发生这些变革？

第三章 儿童科学学习心理

主要内容：

1、人脑是如何工作的

2、皮亚杰对儿童科学学习心理的研究 3、认知结构理论与儿童的科学学习

4、建构主义学习理论及其对科学教育的影响 5、科学教学中对学生误解的甄别和防止 教学目标：

1. 了解皮亚杰对儿童科学学习心理的研究 2. 了解人脑是如何工作的 3. 理解认知结构理论与儿童的科学学习的关系 4. 了解建构主义学习理论及其对科学教育的影响 5. 了解科学教学中儿童的一些误解的特点 重点难点：

1. 了解皮亚杰对儿童科学学习心理的研究 2. 了解建构主义学习理论及其对科学教育的影响 3. 对误解的防止 教学方法和手段：讲解、讨论、多媒体、课例分析等 教学反思：

在这一章的教学中，我根据学生的具体情况和本课程的特点，增加了《人脑是如何工作的》、和《科学教学中对学生“误解”的甄别和防止》两节内容，更加深了学生对儿童学习科学的心理的了解，这样安排，教学效果较好。

教学过程：

了解儿童科学学习的心理，是进行科学

教育的前提。儿童究竟是怎样学习科学的？他们怎样观察、理解周围的世界？他们怎样进行思考和推理？

第一节 人脑是如何工作的

我国教育界有个传统的说法，叫做“要给学生一碗水，教师自己必须有一桶水”。有人因此进一步推论，认为学生的大脑好比接水的容器，知识好比流水，从教师的大脑通过一定的管道流入学生的大脑。人脑是由神经元组成，人脑大约有1000亿个神经元，每个神经元通常与1000到10000个其他神经元互相连接，也许更多。人脑在刚出生时重量只有成人脑重量的三分之一。人脑在出生后的前几年一直在成长，但这种成长并不是生成新的细胞，而是脑细胞本身及其与其他细胞之间的新连接的生成。

外界刺激通过人的感觉器官传向中枢神经系统，并形成某种神经元联系模式，因信息的种类不同，被触发的神经元在脑内的部位及神经元之间的联系模式也不相同。

一个人学习新知识的过程，也就是某种对应的神经网络模式建立的过程。决定信息能否被成功回忆的关键是找到激活某一神经元网络联系模式的合适的“通道”—

对某一事物记录下的信息越丰富，激发原神经元网络联系模式的通道就越多，回忆的过程也就越顺利。 人脑的分布式记忆的模式说明，人们学习新知识的过程是一个将记录下的信息重新组装的过程，而不是拷贝。儿童是知识的建构者，将这种认知模式运用于教学中最大的变化就是将单一的以教师讲授为主的形式改变为丰富多彩的学生主动学习，建构的模式，包括动手、动脑以探究为中心的教学方法。

第二节 皮亚杰对儿童科学学习心理的研究

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皮亚杰生平简介：

让·皮亚杰（Jean Piaget，1896—1980），瑞士心理学家，发生认识论创始人。皮亚杰还是多国著名大学的名誉博士或名誉教授。

皮亚杰自幼喜欢观察小动物。青年时代对科学研究科产生了浓厚的兴趣，1915年获得学士学位，1918年获得科学博士学位。

为了致力于研究发生认识论，皮亚杰于1955年在日内瓦创建了“国际发生认识论中心”并任主任，集合各国著名哲学家、心理学家、教育家、逻辑学家、数学家、语言学家和控制论学者研究发生认识论，对于儿童各类概念以及知识形成的过程和发展进行多学科的深入研究。皮亚杰一生最主要的贡献是对儿童智力发展规律的创造性研究。

二、主要教育观点或主张：

1、教育工作必须考虑儿童的年龄特点，符合儿童心理发展水平。

他说：“儿童是具有主动性的人，所教的东西要能引起儿童的兴趣，符合他的需要，才能有效地促使他的发展。”他把儿童思维的发展分为四个阶段：

1）感觉运动阶段（从出生至两岁），儿童思维的萌芽。这是语言前的阶段，儿童主要通过感觉运动图式来和外界取得平衡，他们的动作或行为包括本能、习惯和智力三个层次。这一时期的早期教育是及时给婴儿提供多样化的（听、看、触摸??），能吸引他们观察的物体（玩具、实物等），注意实施促进儿童动作发展的训练，在喂食和“游戏”时通过语言和手势等动作多与他们交往。

2）前运算阶段（2至7岁），表象和形象思维的出现。在前一阶段发展的基础上，各种感觉运动图式开始内化为表象或形象图式，特别是语言的出现和发展，促使儿童日益频繁地用表象符号来代替外界事物。这时进行的早期教育，主要是通过观察、测量、数数、讲故事等活动培养幼儿的重量、容量、时间、速度、数量等初步概念。

3）具体运算阶段（7至12岁），初步逻辑思维的形成。在前一阶段出现表象图式的基础上开始形成具体运算图式，这时儿童动作既是内化的，又是可逆的，即能使感觉运动图式内化为表象图式，又能从各种具体变化中抓住概念的本质所以，产生守恒概念。这一时期通过教学活动，主要是形成儿童各种科学的基本逻辑概念和逻辑分类能力，以及掌握各种逻辑关系。

小学生的认知发展正好处在具体运算阶段，即小学生具备了在具体水平上进行逻辑思考的能力，但是还不能做到脱离具体的事物进行抽象的推理。

4）形式运算阶段（12-15岁），抽象逻辑思维的发展。在上阶段的基础上，经过不断同化（“刺激输入的过滤或改变”）顺应（“内部格式的改变以适应现实”），逐步达到成人的逻辑思维水平。这时可以在头脑中把形

式和内容分开，可以离开具体事物，根据假设和条件进行复杂的推理活动。

皮亚杰认为，教育工作就是要根据儿童年龄阶段的特点来实施。各阶段从低级到高级，不能逾越，也不能互换。前一阶段为后一阶段打基础，两个阶段有质的差异，但也有一定的交叉。由于环境、教育、文化以及主体动机等各种因素的差异，阶段的出现或推迟或提前，但先后次序不变。 2、论新的教学原则和方法

皮亚杰把他的认识发展的心理学应用于教育上，认为教育的目的在于促进儿童的发展，即各个认识阶段智慧的发展。他把使学生具有逻辑推理能力和掌握复杂抽象概念的能力，当作教育的最高要求。他说：“教育的目的是造就能够创新，而不是简单的重复前人已做过的事情的人。”他所提出的新教学原则和方法有： 1）儿童实际经验中的智慧活动应居于优先地位

皮亚杰把知识的发生与发展归纳为两个方面：知识形成的心理结构（即认识结构）；知识发展过程中新知识形成的机制。他既反对经验论，也反对先验论，而主张结构论。因为认识结构要遵循一定的顺序，所以教育工作者提供给儿童的认识材料，不应明显超出儿童的认识发展水平，应尽可能地按照自发发展次序教给儿童新概念，并且指出有效教学的关键是确切了解儿童的发展阶段，确定儿童的真实认识机能的发展水平。 2）知识是学习者的内部构成物，学习是一种儿童主动动作的过程

皮亚杰强调智慧活动是儿童内部形成的，动作在儿童智慧和知识发展中起重要的作用。他的理论的核心思想就是思维产生于动作。他认为，儿童通过自己的摸、拉、推、看、听、翻等动作，可逐步形成和发展自己的认识结构。强调学校教育活动必须以儿童的兴趣和需要为先决条件，充分发挥儿童在活动中的主动性。所采用的方法有：

活动性。皮亚杰认为，高度集中注意的活动是儿童学习的最根本途径，是认识发展的最直接源泉。活动与认识结构的关系就象织网一样，活动愈多，则经纬交错愈缜密，认知结构同化外来信息的智能就愈强。

发现法。儿童只对自我发现的东西，才能积极地被同化，从而产生深刻的理解。他反对教师奉送现成结论或答案，鼓励学生通过自身积极的活动，自己去发现。

冲突法。平衡化规律是皮亚杰发生认识论中的一条根本的规律。他主张让儿童经常学习与自己已经具有的知识有所不同的新事物，当这些新信息被传入时，必然与原有的认识结构发生矛盾或冲突，产生认知结构的内部不平衡，并引发认知结构的调整，最终达到更高水平的平衡状态。

举例：课本P53表3-1 皮亚杰做过的一个研究 研究表明，处在具体运算阶段的小学生，其逻辑运算还不能脱离具体的内容，因此，小学生学习科学，也必定离不开具体的经验。儿童通过自身和周围世界的相互作用，自己建构关于客观世界的科学认识，因此，皮亚杰力倡“自主探究”的科学学习，即让儿童主动地通过与客观世界的相互作用来学习。

但皮亚杰理论更加关注儿童认识发展的自发性，相对忽视了教育对儿童发展的作用。

第三节 认知结构理论与儿童的科学学习

一、布鲁纳的结构与发现学习理论 1、简介：

杰罗姆?布鲁纳[Jerome Seymour Bruner 1915.10.01]，美国心理学家和教育家，生于美国纽约。1937 年毕业于杜克大学，1941 年获得哈佛大学心理学博士学位。1952－1972 年任哈佛大学教授。1960 年与 G.米勒一起创建哈佛大学认知研究中心。1962 年获美国心理学会颁发的杰出科学贡献奖，1965 年任美国心理学会主席。1972－1980 年任牛津大学教授。1980 年以后任纽约大学教授。他是认知心理学的先驱，是致力于将心理学原理实践于教育的典型代表，也是被誉为杜威之后对美国教育影响最大的人。在他的辉煌职业生涯中，先是在哈佛担任心理学教授，然后又受聘牛津担任沃茨教授（Watts Professor），

他宣称：“任何学科以一定的知识的正当形式，能有效地教给处于任何发展时期的任何儿童。”这在美国引起了一场课程改革运动。 2、主要教育观点或主张：

布鲁纳非常注意教育在儿童心理发展上的巨大作用，他认为：要让儿童学习学科知识的基本结构；教育应促进儿童认知能力的发展；注重儿童的早期教育；“发现法”是儿童的主要学习方法。

布鲁纳在其认知，发展说的基础上提出了一系列教学原则。他主张，教学的最终目标在于“促进对教材结构的一般理解”，使儿童“对教材能有直觉的理解”，并达到“学会如何学习”和促进智力发展。他认为，教学论必须考虑三个方面：人的天性、知识的本质和获得知识的过程的性质。由此，布鲁纳提出并论述了四条教与学的原则：

结构原则。强调要教给学生各门学科最基本和最佳的知识结构。任何教材结构的组织均需注意：再现的形式要适应学生的年龄和认知基础；教材的组织要符合经济法则，应教给学生简明、扼要而又有利于进一步学习的教材。

准备原则：都能够用在智力上是诚实的方式有效地教给任何发展阶段的儿童。”所谓诚实的方式，是指教材的形式、内容和教法要适合于儿童智力发展的水平。他强调，“不必奴性地跟随儿童认知发展的自然过程。向儿童提供挑战性但是适当的机会，会使发展步步向前，也可以引导智慧的发展”。因此，他主张对基础学科的早期学习，关键在于发现既能答得了，又能使之前进的、难易恰当的问题。 直觉原则

动机原则（兴趣）。认为内在动机的效应比外在动机持久而强有力，教师要善于激发学生的内在动机。

发现学习具有以下优点：①有利于提高智慧的潜能；②能促使外在动机向内在动机的转化，提高对学习材料的内在兴趣，增强发现的自信心；③能学会发现的试探方法。布鲁纳说：“人们只有通过提出问题和努力于发现，方能学会发现的试探方法。”④有助于增强记忆。 发现学习具有以下缺点：不是所有的知识都能够（或有必要）通过发现学习；发现学习的效率低下；不适合大规模的班级和学习速度慢、动机弱的儿童；不适合高年级、任务多的学习内容。

发现学习的贡献：①教育的目的是：应尽可能使学生牢固掌握学科内容，尽可能使学生成为自主而自动的思想家。②提出简化学科知识结构，使之便于掌握学科知识，即按照这个年龄儿童观察事物的方式去阐述那门学科

的结构。③为探究导向的科学教育提供了心理学的基础。

二、奥苏贝尔的有意义学习理论：

1、简介：戴维·奥苏贝尔(David P·Ausubel，1918~ )，1939年在宾夕法尼亚大学获学士学位，1940年在哥伦比亚大学获心理学硕士学位。1943年获布兰迪斯大学医学博士学位，1950年获哥伦比亚大学哲学博士学位。1950年后先后在美国伊里诺斯大学教育研究部、加拿大多伦多大学教育学院和安大略教育研究院(OISE)应用心理学系任教，1968年后在美国纽约市立大学任教，曾在该校师范***任研究和评价的主管，后来又在该校的研究生院和大学中心工作过。

2、意义：奥苏贝尔理论的创立理顺了接受学习、发现学习、意义学习、机械学习四者之间的关系，摆正了接受学习与发现学习的位置，现代教育要求学生要有广博的知识，而发现学习获得的知识较为零碎且费时太多，它一般不宜作为获取大量信息的重要手段。要在短时间内获取大量的知识主要得靠接受学习。但从另一个角度来看，发现学习重视学习的过程，让学生亲自去尝试，追求前人发现原理法则所经历的有效过程，使学生获得一种方法，习得一种能力，因此它又是培养学生的创新思维，提高学生的创新能力的不可或缺的手段之一。奥苏贝尔曾详细阐述了两种学习之间的非矛盾性，并进一步指出了意义学习的两大条件，认为无论接受学习，还是发现学习，只要能使学生具有意义学习的心向、使学习内容对学生具有潜在意义，就能使学生的学习具有意义性，促使学生主动地去创新。故此，对学校教育来说，接受学习和发现学习都是重要的教学形式，不应把它们

看成彼此对立的两个个体，而应把它们结合起来，服务于当前的教育教学。

他提醒我们，不要过分地依赖“发现式”的学习。从具体的教学来说，教师要注重基本概念的教学，要注重学生良好认知结构的形成。

三、科学教学中对学生“误解”的甄别和防止 1、有关概念：

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前概念：是儿童在学习科学之前，对多种自然现象便已有了自己的认识，并形成了一些与科学知识相似、相悖或不尽一致的观念和规则。前概念在学生的科学学习中扮演着非常重要的角色。新概念的形成，建立在它的前概念基础之上。

误解：主要是指学生对一些科学概念的错误理解，或对科学现象的错误解释，而他本人却认为他们的理解或解释是合理的。

2、学生误解的一些基本特点：

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个性化 隐蔽性 矛盾性

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顽固性 普遍性

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你认为冬天地球离太阳较近还是夏天地球离太阳较近，为什么？

答：我认为夏天地球离太阳较近，这就导致地球在夏天接收到较多的阳光照射，因而我们觉得较热。

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一颗很小的树种，埋入土中，数年后长成一棵大树，你认为前后如此巨大的质量差异是由什么造成的？

答：这是由于植物从土壤及空气中吸收养分，包括阳光、水等。

以下在是儿童和成人中比较常见的误解： 1、太阳从东方生起，从西边下山。

2、夏天热、冬天冷是因为夏天太阳离地球近，冬天离地球远。

3、物体底面积越大，浮力越大。

4、一个物体温度越高，它所含的热量就越多。 5、电流通过灯泡以后就被用掉了。

6、物体受热膨胀因为里面分子受热后变大了。 7、云会跟着人走。 8、太阳系就是宇宙。

9、植物与人不同，在呼吸时吸进二氧化碳，吐出氧气。 10、从同一高度下落两个物体，重的物体先着地。 11、胃的主要功能是消化食物，吸收营养。

12、月亮发出的光不带热量，所以晚上一般比较冷。

二、小学科学教学中对“误解”的防止

1、诊断学生的“误解”，对症下药,认真做好“诊断性评估”

对于浮力学生存在以下这些观点：

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一块长木头竖着放人水中比横着放人水中时受到的浮力小，因为竖着放底面积小，而横着放底面积大，所以它的浮力就大；

大小一样的实心铁块和空心铁球放在水中时所受到的浮力不同，空心铁球所受的浮力大，因为空心球里有空气；

物体浸没得越深，它所受到的浮力就越大，因为往水中按物体时越深越费力；

沉没于盛水容器底部的物体不受浮力，因为它漂浮不起来；

同样大小的铁块和木块完全浸没于水中，木块所受的浮力大，因为一松手木块就能漂起来；

不施加外力，铁块不能漂浮于任何液体上，因为铁太重。

2、认真备课

3、根据儿童年龄特征进行教学 通俗科学概念

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用儿童能理解的语言把一些科学概念简单化

布鲁纳：任何学科内容如果以一种智慧的形式，可以有效地教给任何年龄的儿童。 pH：

1）一种能区分酸度和碱度的指标，它告诉我们某一样物体酸度或碱度有多强（小学）

2）一种氢离子浓度的表示方法（中学） 3）氢离子活度的负对数，即pH= —lgα

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+H

（大学）

4、让学生自己纠正

讨 论

有一班四年级的学生，竟然相信冬天穿的毛衣自己会发热。我们应该采取怎样的教学策略帮助学生改变这种误解？

第四节 建构主义学习理论及其对科学教育的影响

建构主义是一种有关知识的哲学，这一节，我们来分析建构主义心理学对科学教育的影响。

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从皮亚杰的个人建构论到维果茨基的社会建构论

18世纪哲学家维柯指出，人们只能清晰地理解他们自己建构的一切。 1. 皮亚杰的个人建构论：

个体的认识是通过主体与客体相互作用的过程建构起来的。即个体以自己的认知结构和经验为基础，来建构对现实的认识。我们每个人的经验以及对经验的理解不同，就导致了我们对外部世界的认识和理解不同。儿童的认识不同与成人，是因为儿童的认知结构、生活经验和成人相比尚不完善。皮亚杰的建构思想主要在于解

释客观的知识结构如果通过个体与它的交互作用而内化为个体的认知结构。 1. 维果茨基的社会建构论

（1）维果茨基简介：维果茨基（Lev Vygotsky，

1896-1934）出生于比罗卢西亚的一个小镇-奥沙。前苏联心理学家，“文化-历史”理论的创始人。1913年完成了大学预科学习。1917年毕业于莫斯科大学法律系和沙尼亚夫斯基大学历史哲学系。1924年到莫斯科心理研究所工作。是前苏联的心理学家，研究和倡导社会建构理论，也被有些人称为马克思主义的心理学家。 1913年至1915年，文学、法学、戏剧成为维果茨基兴趣的中心，心理学尚没有进入这一中心，他最早发表的作品是文学评论方面的，不属于心理学范畴，然而，从心理学思想的进化来看，这些作品具有重要的价值 维果茨基所处的年代，正是十月革命后苏维埃政权创建的初期。在意识形态领域，马克思列宁主义与各种资本主义思想发生了激烈的斗争。年轻的心理学家维果茨基积极参加了这场斗争，一方面反对唯心主义心理学，另一方面尝试建立马克思主义的心理学。针对行为主义的S-R公式和格式塔心理学的直觉主义，维果茨基对人的高级心理机能进行了研究，并在1925年发表了《意识是行为主义心理学的问题》，明确提出研究意识问题对科学心理学的重大意义。1931年撰写重要代表作《思维和言语》，详细论述了他对高级心理机能的社会起源与中介结构的理论观点，同时还对皮亚杰关于儿童自我中心言语的观点做了详细评述。此外，还写有多篇论文阐述教学与发展的关系，提出了“最近发展区”、“教学必须走在发展的前面”等观点。

维果茨基的思想获得了一批年轻心理学家的拥护，鲁利亚和列昂节夫一直追随维果茨基，研究人的高级心理机能的社会历史发生问题。因此，社会文化-历史学派又称“维列鲁”学派。1934年维果茨基因患肺结核逝世，年仅38岁。维果茨基一生留下180多种著作，其心理学思想至今仍有很大影响。

在儿童自己能做什么，和儿童在帮助之下能够做什么，这两者之间存在差异，维果茨基把这种差异称为最近发展区（the zone of proximal development.）。 由于儿童学习受到文化背景的很大影响，而且儿童解决问题需要通过成人的帮助，所以只是孤立的考虑儿童自身是不正确的，这样的研究并不能说明儿童获得新能力的过程。

儿童周围的文化环境和他们进行社会交往的对象，如父母和比其更有能力的同伴，对儿童智力的发展是有重要意义的。

按照维果茨基的社会建构理论在教学中中应用如： 1.由于学习主要通过交互来实现，因而课程设计应该强调学习者和学习任务之间的交互过程。

2.借助于适当的成人的帮助，儿童常常能完成原来他们自己单独无法完成的任务，因而教师应该为儿童提供“脚手架（scaffolding）”。脚手架是成人根据儿童成绩水平的变化而不断调整的帮助。脚手架不仅能产生直接的效果，而且有助于培养儿童逐渐具有独立解决问题的能力。

3.评测方法必须要考虑儿童的最邻近发展区。儿童自己能独立做什么，表示了儿童实际发展的水平；而儿童在成人帮助下能够完成什么，代表了他们具有潜力发展的水平。两个孩子也许会具有同样的实际发展水平，但是他们在成人的适当帮助下，一个可能解决的问题比另一个要多，或者要好。在设计评价方法时，应该同时考虑

儿童的实际发展水平和他们具有的潜力发展水平。 总之，维果茨基主张的社会建构理论更加接近教学实际和符合科学发展研究的新成果，所以目前国际上在探究式科学教育中，普遍接受了维果茨基的社会建构理论。维果茨基理论的不足之处在于没有考虑儿童先天遗传基因的差异，以及人类和其他动物不同，生而具有某些学习能力倾向。 （2）概念和复合体：

概念反映的是事物之间内在的、共同的、本质的联系；复合体反映的是直接经验所揭示的广泛的、多样的、实际的、任意的却非实质的联系。

（3）科学概念和自发概念：它们互相联系、互相补充、互相依赖。科学概念不是简单地取代儿童头脑中固有的自发概念。科学概念不是为儿童所掌握和记诵，也不是用记忆吸取的，而是借助他自己思维的全部积极性的最紧张工作而产生和成型的。

二、当代建构主义学习理论及其对科学教育的启示 当代建构主义理论认为，主体按照自己的需要主动地建构知识。世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。所以建构主义关注如何以学习者原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识，强调学习的主动性、社会性和情境性。 建构主义心理学对儿童的假设是：儿童具有理解世界的一种强烈的、天生的愿望，即使是特别小的儿童也会组织来自外部的各种信息。儿童在他们自身经验的基础上，形成对世界的理解并形成自己的理论。学习者努力把新的信息和他们已经知道的知识联系起来，以便用已经建立的认知图式来解释新的材料。

儿童在大脑中组织外部的信息方式取决于多种因素，包括个人的经历、气质、个性以及文化。当这些因素结合起来时，便形成了自己独特而持久的关于世界及其变化的理论。（有些是带有误解概念性质的所谓“天真理论”），如果成人不关注儿童已有的概念，并提供学习者更有效的机会去更正他们原本的错误概念，而只是习惯于告诉儿童正确的概念，就会导致儿童对科学概念的不理解。因此，建构主义主张，科学教学必须要关注儿童已有的概念，并设法改变他们的错误概念。 要使儿童的概念发生改变，必须具备四个条件：

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学生要不满于自己已有的概念；

学生对于新概念必须要有初步的了解； 新概念必须是有点合理的；

新概念必须是解释得通而且是有预测力的。

这一切都依赖于教师为儿童提供一种以研究为基础的、以探究为中心的经验，来构建他们的经验基础，这样，儿童才可能通过自己的经历、通过新旧经验之间的相互作用，促使个人概念的转变。总之，建构主义学习理论承认学习者的主动性，关注儿童已有的经验和概念，提倡以学习者为中心的教学，并注重通过教学促进儿童的科学学习。这些对科学教育的改革具有积极的意义。

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全面看待建构主义学习理论的贡献和局限

局限：

没有客观的知识，只有主观的建构。片面夸大儿童科学学习的困难性，认为科学知识不可传授。或片面夸大认知主体的主动建构作用，丧失客观性这一根本的科学标准。

第四章 观察在科学探究中的

地位

【教学内容】

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科学观察追求真实 测量和实验的意义 科学观察的方法 观察教学的过程

【教学目标】

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掌握观察的方法

掌握观察教学的方法

理解观察在小学科学教育中具有核心地位

【重点难点】

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掌握观察的方法

掌握观察教学的方法

理解观察在小学科学教育中具有核心地位

【教学方法】 讲授、讨论等

【教学反思】参考《探究式科学教育教学指导》中的“关于观察”增加《小学科学教育概论》中的“科学过程技能”等内容，完善本章的教学，使学生对科学探究的方法有了全面的了解。此外上完理论课后，结合科学过程技能，进行一次科学探究活动“摆的研究”，使学生理论与实践相结合。取得了较好的教学效果。

第一节 科学观察追求真实

3. 没有足够的工具、不知道如何选用工具、不知道科学地使用工具 4. 观察不仔细、精神不集中、没有耐心等 5. 不会表达观察结果 6. 分析能力不能适应观察要求。

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学生需要通过自己在学习实践中构建起属于自己的观察的认知结构，这种认知结构需要在体验的基础上生成，即有一个感知、体验、内化的过程。 观察教学的基本环节：

1. 创设情境，吸引注意

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直接出示实物；

从学生自己提出的有争议的预测导入（如空气占据空间一节，出示一个瓶子，把一个气球放入这个瓶子，用气球口封住瓶子，让学生预测，气球能够吹大吗？存在两种意见。） 从学生的不同感受引入： 以科学小故事导入； 用科学小实验导入

以图像导入：如摆的研究，用多媒体录像的方式，把各式各样的摆钟展示在学生面前。

1. 明确目的，指向鲜明：

教师用简洁明了的语言引导学生明确观察目的：教师用反问或选择句式引导学生思考：

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这个观察的要求到底是什么？ 需要解决什么问题？

1. 走向开放，自主选择

让学生自己制定观察计划，自由选择观察方法、观察工具、观察记录的表现形式、汇报观察结果的表达方式、收集相关资料的途径、自主分工.如《保护鸡蛋》 1. 合作研究，优势互补

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通过交流，可以分享彼此的观察，互相弥补经验上的不足，达到重复观察的效果，最终让事实全部呈现，推进后面的研究与学习。 通过讨论还可以发现一些矛盾

教师的主要任务是帮助学生们在小组或小组间建立起合作的规则

1. 综合运用，细致观察 2. 巧用记录，留下过程 3. 表达交流，形成共识：观察教学要尽量给学生一个全班共同认可的观察记录，也就是可靠的事实或证据。

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观察教学中应注意的问题

1. 观察的目的要明确

观察教学首先要让孩子们明确观察的目的和观察的对象，并试图提出假说。如《纸飞翼》中，提出“怎样使纸飞翼下落得慢些？”《空气占据空间》：瓶子里的气球为什么不能吹大？假说：空气占据空间。证明：把瓶底钻一个洞，并把整个装置放入水中。教师出示有结构的材料：砖块、杯子、白纸、塑料袋等让学生自己设计实验来证明自己的想法。

1. 一次观察活动只针对一个科学问题 2. 所观察对象的变量要少，一般不超过两个 3. 观察一定要配合记录与描述

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数字的形式 文字的形式 绘画的形式

1. 强调观察记录的客观性和准确性 2. 观察教学与思维活动要结合起来 3. 努力发展学生的观察品质

教师要紧紧抓住观察的契机加强培养学生细心、耐心、恒心等心理品质，尊重事实、寻找证据的态度，克服困难、勇于发现、大胆质疑的精神。 课例《我的手》

一、游戏导入

1.上课之前先来做一个小游戏怎么样？游戏的名字叫“我说你做对对碰”。老师说一个动作，你就用手把它做出来，看谁听得清、做得准。（摸一摸、抓一抓、抠一抠??）师：手能做这么多动作，可真巧。 今天我们就来探究一下我们灵活的手。（板书：我的手）。 （说明：通过一个小任务让学生体验手的灵活性，激发探索手灵活性的兴趣。）

2.那我们的手能做哪些事情呢？ 写字：你能写给我们看一下吗？ 拿东西：你能拿着试一下吗？ 画画?

二、观察实验、合作探究 1.观察我的手

（１）教师：我们的手真能干，没有了它可不行。现在我要考考大家对手这个小伙伴是不是真的很熟悉，现在

请两个同学上台来，戴上手套，回忆一下手上有什么？在手形记录单上画出来。（同时在黑板上画）

刚才这两位同学通过回忆，将记忆中的手画出来了，他们回忆得准确吗？那我们有什么办法知道呢？ 好，下面我们就一起来仔细观察一下手，老师为每位同学准备了一张记录单，大家看：左边是我们的手掌，右边是我们的手背。大家可以看一看我们的手，把你看到的画在记录单上。

（２）学生活动：学生对手进行观察，然后画下来。

（３）交流评议：

教师：你看这位同学真善于观察，已经画好了，让我们来看看他画得怎么样。

（４）展示作品：学生上台展示记录单，汇报自己的发现，请同学在黑板上另一记录单上画出来，同时板书观察到手各部分的名称。

说明：通过设计“观察手、画手、描述手”这一系列小任务组成了一个较大任务——手的观察，各任务之间既相互关联、又逐步推进，为后续手的灵活性探究打好基础。本环节任务的设计遵循了一定的科学原则——科学探究始于“细致观察”，《课标》要求“能用各种感官对物体进行较细致的观察，并能用图和语言表达”。通过对观察结果的描述能使学生对事物的认识更加准确和清楚，还可以检验学生在观察活动中思维的参与状态，在交流、倾听与评议中则能使学生不断修正自己的思维。）

2.探究手的灵活性与褶皱有关

对于我们的手，大家有了这么多的发现，我们就一个一个地来研究一下它们怎么样？先来研究褶皱行不行？ （１）师：请大家看一看手指这个地方的皮肤（教师手指横线），摸一摸，再摸摸其他地方，比较一下，你有什么感觉？

生：是皱皱的。

师：对，像这样皱皱的皮肤就叫褶皱。（板书：褶皱） （２）师：那它有什么作用呢？

请每个组将两个吸管拿出来，一根有褶皱、一根没有，请大家玩一玩它们，看看有什么发现。（学生活动） 师：你有什么发现？(学生汇报)

师：你可真会观察，有了褶皱能便于手指弯曲。手才会这么灵活。

（说明：通过“摸自己的褶皱”这一小任务自然地过渡到褶皱作用的探究上来，利用教师提供的两种不同的吸管这一材料，小组合作完成“探究褶皱有何作用”这一任务。）

3.探究手的灵活性与关节有关

（１）接下来大家还想研究什么呢？（关节）那关节能用眼睛直接观察到吗？那你们想看看吗？（想）我们一起来看看吧！

课件：大家看。（出现一张手的X光片）

师：大家看到了什么？（手的骨头）

师：（指着骨头）哦，这是手骨头，在两块骨头中间连接的地方叫关节

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