“三段五步式”科学教学模式的构建

“三段五步”式科学教学模式我是来此黑龙江省哈尔滨市继红小学的科学教师金光涛。

从事自然科学学科教学20年了。

现在是教育部“国陪计划”的科学学科的培训专家，全国的优秀科学教师。

教育部首批培训者国培班学员，教育部“十五”重点课题的先进个人，省教辅材料评议专家，省最佳教师，省科学学科教育学会的副秘书长，省网络兼职教研员，在从事小学自然和科学的二十个年头里，几十次的参加会全国、省、市、区各级的教学大赛。

均获得一等奖的好成绩。

在各级教学刊物发表文章十几篇，参与编写多本教育教学书籍。

参加完成各级科研课题十几项。

从2005年后在全国各地做各种培训、专题讲座80余场，培训教师近万人。

“三段五步式”教学模式的整体介绍我今天跟各位领导、专家、老师交流的题目是“三段五步式”科学教学模式的构建。

三段式教学模式既：“尝试发现——探究形成——联想应用”，我校对教学模式的探索始于“十五”期间，由数学学科率先进行“尝试发现——探究形成——联想应用”教学模式的研究。

“十一五”期间，为了深化教学模式改革，学校在科学、微机、综合实践学科展开了三段式教学模式的研究和推广活动。

在“十二五”期间，以三段式教学模式统领各科教学模式。

科学组在学校“三段式”教学模式的基础上，通过大量课例的研究，依照学生的认知规律和探究流程，将三段式教学模式进行细化和分解。

建构了“三段五步式”教学模式。

疑，铁块在水中是沉的，而且做成大轮船后在水中就是浮的。

材料没有改变，但是沉浮却发生的改变，从而提出新的可以研究的问题，让学生又一次经历一个完整的科学探究过程。

有时学生通过探究不能形成统一的结论或者得到结论与经典结论相违背的结论。

这个时候教师就要指导学生通过反思和交流去思考是设计出现问题还是收集证据的过程或者手段出现问题。

学生从可能出现问题的地方再次进行探究。

由此可以看出“五步”绝不是一个固定单一的循环，在“五步”中以“收集证据”和对“证据进行解释得出结论”这两个环节最为中心环节，必不可少。

无论如何循环学生都要经历这样两个中心环节。

模式的解读提出问题：科学探究的过程始于问题，让学生能通过一些活动提出一些可以研究的问题，会使得学生的科学探究具有更强的指向性。

在尝试发现过程中，充分调动学生已有的生活经验和原有认知，通过一系列的活动让学生自主的提出问题。

这样既能主动呈现原有认知过程，又是学生主动发现和提出问题的过程。

在教学时我们可以采用方法有：给学生提供一个提问的情景，有文字描述形式，也有图片情景。

从熟悉的现象提问；利用一些违背定势思维的现象导入，引起学生激情冲击，激发学生解决问题的欲望，从而提问；利用录像片段引入，让学生身临其境的观察从而提问；也可以通过的实验观察提问。

例如在教学教科版《光和影》一课时。

教师在上课伊始就为学生提供了手电，木块、白纸等有结构的实验材料。

让学生制造影子。

学生在这过程不用教师开口，就利用了有结构的实验材料，自主的研究出来影子形成条件——光源、遮挡物、屏。

而且学生在尝试的过程，发现了影子的大小在不断的过程。

进而主动提出影子的大小与哪些因素有关系？并能根据在尝试过程中获得的感性认识以及日常生活中的积累合理的进行猜测和设计实验。

由此可以看出来在尝试发现过程中，利用有结构的实验材料让学生进行实验，既可以高效的让学生对浅显的知识形成统一的认识，有可以很好让学生提供实验自主的提出问题——分析问题——解决问题。

在执教《磁铁有磁性》一课时，上课开始，我就利用一个魔术激发学生的探究兴趣，学生会根据自己的已有经验，提出对魔术现象解释和猜测。

教师对他们解释中所运用的知识，进行了合理了质疑。

学生为了证明自己运用知识的合理性和存在性，接下来进行了一系列的科学探究活动。

这个案例中教师就合理利用情景，让学生提出一个自己需要证明的问题。

这样的一种提出问题的方式，让学生的探究活动具有内驱力和需求性，因此学生的学习就会更为主动和积极。

猜测设计：假说、猜想的提出，是通向科学理论道路的必要环节，这种猜测过程，对于科学发现、科学概括往往是非常起作用的。

猜测设计是学生收集证据之前的动脑过程；是对收集证据过程一个规划；是对结论的一个提前预判的过程。

在我们的课堂上，有些猜测往往是无意义的活动。

有意义的猜测活动一般发挥以下的作用：了解学生的知识基础、激发学生的学习兴趣、调动学生的思维、为后面的实验活动做好前奏。

猜测符合学生的心理活动，往往能使课堂活跃起来，所以在科学课堂上使用的概率比较高。

很多出现在科学课堂里的猜测是很有意义的，往往能令科学课堂事半功倍。

学生在猜测时要引导学生根据自己已有的经验和知识，对他人和自己的猜测进行质疑或者肯定。

反例是否定猜测的一种重要手段和方法。

例如学生在研究“种子的发芽与哪些因素有关系”这个问题时，很多学生会根据自己对植物的了解，猜测种子的发芽需要土壤。

有的学生就会用生豆芽和无土栽培的例子对这个猜测进行否定。

能为猜测提供更多的证据（例子）是对猜测进行肯定的常用方法。

更多的证据会使猜测更接近通过不完全归纳法所得到的结论。

设计是一个科学的程序。

猜想与假设不等于制订计划或“设计”。

制订计划或“设计”是切实可行的猜想与假设。

制订计划或“设计”是观察与实验的具体指导方法；设计是一种探究技能，不仅要识别与控制变量，还要综合考虑实验的材料、成本、实验场所、实验人员分工等综合因素。

设计有两个基本的属性：科学性和可操作性。

科学的设计要有一定的科学原理和固定的程序。

可操作性要求设计能够被别人所识别和可实施。

在小学阶段设计对比实验是要求学生必须掌握的内容和能力。

在对比实验设计时可以分成两个阶段。

第一个阶段是理论的设计阶段，在这个阶段要让学生明确实验中的变量（不同条件）和不变量（相同条件），以及变量与实验目的和猜测之间的关系。

既：实验中要验证的条件就是实验中的变量（不同条件），其他条件都是不变量（相同条件）。

实验中与猜测的内容相符的就是实验组；而且其他组都是对照组。

第二阶段实际操作的设计，要把学生的动脑过程和成果转化成可以实施的做法。

在研究一些生命领域问题的实验中往往还要加入对条件和变量的分析过程。

例如：在几年前一次考试中，一个年轻老师教的班级的学生在答“种子的发芽与哪些因素有关系”时，出现了很多这样的答案：有温度种子能发芽，没有温度种子不能发芽。

温度是客观存在的，不存在着有无。

当看到这样的问题时，全组教师对这个现象进行的反思和研究。

又让这位老师说了一下上课的环节。

我们发现年轻老师在上课时缺少了对于条件分析过程。

当学生提出种子的发芽可能与温度、水分、空气、阳光等因素有关后，就进行了后面的实际操作的设计和实验过程。

其实这些条件是不同类型的条件，有的条件有无的条件，如：空气、阳光、水分。

而有的条件是范围的条件，如：温度。

水分既可以是有无的条件也可以是范围的条件。

只有对条件分析清楚了，学生的实验后才能根据实验得出相应正确的结论。

因此设计时合理的分析变量是对动手实验后动脑形成结论的提前铺垫和科学的准备过程。

收集证据：科学探究是一个收集证据和利用证据对科学现象做出解释的活动过程，它以提出问题是科学探究的开始，对问题的解释与结论为结束，而收集证据是科学探究得出解释与结论的唯一依据。

在小学科学课堂中收集证据的手段也是多种多样的，不同的课型。

收集证据的方法也不一样。

实验就是一种收集证据的重要手段。

实验的种类很多，有探究性实验、验证性实验、模拟实验等。

自制教具在模拟实验中发挥着重要的作用。

例如：《骨骼、关节和肌肉》一课，肌肉与骨骼的附着关系就不可见。

对于肌肉的功能，学生是无法独立设计实验加以证明的，我们就制作了这样一个教具。

（出示教具）用格尺模拟骨骼，用橡皮筋模拟肌肉。

（演示）（P片：出示学生演示的照片）学生通过操作这样的教具，然后模仿教具，在身边找到与教具相似学具——比如，折叠格尺。

（P片：出示学具照片）学生操作学具感知完成一系列动作（P片：学生实验照片）于是就会发现（演示）：肌肉只有附着在不同的骨骼上才能牵动所附着骨产生运动。

（肌肉与骨骼之间的运动关系）教师引领学生设计相应的教具与学具，解决了不可见的物体构造性的问题。

再比如我们研究耳朵的功能性的设计时，我们设计制作了这样一个教具：研究耳朵内部的中耳的功能。

（出示教具）（P片：图片）用塑料薄膜模拟鼓膜，用三个不同的泡沫小球模拟三块听小骨，这后面的背板绘制成条形，可以直观地观察到小球振动的幅度。

当声音来临时可以看到三个小球的振动幅度是不同的，最小的小球振幅最大；通过这样的模拟实验学生可以知道鼓膜在声波的作用下产生振动，振动传给听小骨，听小骨传递并放大振动。

从而把不可见的中耳的功能，再现于学生面前，解决了中耳传导的问题。

形成结论：学生要能在科学探究过后对证据进行合理的解释和说明，并形成一定的共识和结论。

这样的科学探究才是一个完整的探究过程。

学生在对证据进行解释的过程中要把感性的实验现象、实验数据提升到理性的高度，从而实现认识上的飞跃。

并能通过一定的方式与人进行交流和表达。

某一科学的结论都是有一定的局限性，尤其对于小学生而言，他们的认识水平有限，探究手段单一简单，所以往往他们所得到的结论往往是一个中间结论或者是受条件限制的结论，我们要能通过教学让学生认识到科学概念的建构是一个过程，随着他们的年龄的增加，认识水平的提升，先阶段得到的很多结论和概念都是要不断的完善和发展的。

而且作为一个正确的科学结论它可以经过反复的验证，和多角度的验证。

测量作为学生获得证据的重要手段，被广泛的应用到小学科学的各个领域。

通过测量学生会收集到一些实验的数据。

利用数据模型，能使学生获得的感性认识上升为理性的认识，从而形成科学的概念。

比如：在教学《冰融化》一课时就可以把学生测量到不同阶段时的温度转化成这样的一种数学模型：然后把模型的数据与实验中的现象相对应了，学生会发现从0——6分钟的时候，冰不断吸收周围的热量，改变着自己的温度，从6——12分钟，尽管冰也再吸收周围的热量，但是物体的温度没有发生改变，而是状态发生了变化，由冰变成了水。

等到学习《水结冰了》的时候，在利用这种方法就可以得到一个与冰融合了完全相反的数学模型。

把连个数学模型合在就可以发现这样两种现象是一种可逆变化。

而且还会发现当物质吸热或者放热的时候，要么变化物体的温度，要么改变物质的状态。

使学生对物质变化有更为本质的认识。

形成了科学的结论。

学以致用：科学知识要能够在实际的生活中得到应用才体现出来科学知识的重要性。

也体现了科学为生活服务的一种理念。

同时应用知识的过程也是一个巩固知识的过程，科学学科应用的方式有多种多样，有把知识转化成作品和技术的，有对科学现象进行解释的，也可以通过一些实验对概念的进一步深化和丰富的。

以上研究成果还有很多不当之处，也恳请各位同行进行批评指正！谢谢。