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提高小学科学探究有效性的教学策略研究课题方案

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2020年4月19日
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《提高小学科学探究有效性的教学策略研究》课题方案
一、课题研究的背景和意义
小学科学课程标准中明确提出“科学课程要以探究为核心”。探究活动也是“做中学”的核心活动。科学课上，我们看到学生亲自动手操作、亲自体验，亲身经历着一个又一个的探究过程，科学课呈现出了与以往明显不同的特点：学生动手机会多了。然而，学生的科学探究到底情况如何？以探究为核心的课堂有效性怎么样？这是我们近两年来关注的问题，事实上，我们的许多科学课都存在着课堂教学低效的现象。笔者在这方面作了一些调查研究发现如下科学探究有效性缺失的现象：
1、内容不实际，探究走过场。有些时候，由于教师对学生的已有经验了解不够，要求探究的内容脱离学生生活实际，与学生认知水平、年龄特点不符，学生缺乏探究能力，脸上一片迷茫，无从下手或随意摆弄，致使探究成为一种课堂教学的摆设，走过场，毫无意义。
2、常规未养成，课堂闹哄哄。良好的习惯影响人的一生，好习惯使人终生受益。但我们经常会碰到或看到这样的现象，学生才进实验室，或刚到导入环节，就开始偷偷摆弄材料，到了活动环节，学生只顾着抢玩材料，甚至打翻了水，打破了烧杯，不会倾听，不会观察，不会记录，不会交流，课堂上闹哄哄，老师扯着嗓子叫，或者拿着小棒敲桌子，学生充耳不闻。
3、材料杂而乱，摆弄无结果。新课程强调让学生经历过程，这是针对原来只重结果不重过程的现象而言的，虽然说：收获尽在过程中，学生在探究中有技能、方法、情感上的收获，但现在有些老师片面地理解了这一新课程的理念，学生经过对一堆材料的摆弄，毫无收获也是徒劳。因为，只要过程不要结果，相当于只要耕耘不要收获，没有结果的过程是无意义的过程。
4、分组不合作，只作壁上观。学生探究活动往往以小组合作的形式进行，但由于学生认知上的差异、性格上的不同和探究能力上的高低等原因，真正参与科学探究的学生只占少数，小组活动中，个别学生承担全部探究任务，成了小组探究活动的主角，其它学生成了观众的现象不在少数。有调查发现，有五分之二的学生基本上不参与小组活动，只作旁观者，看别的学生探究。这种分组不合作的现象屡见不鲜。
5、动手不动脑，探究浅层次。虽然“以探究为核心”的理念已深入每一位科学老师的心，教师都重视了学生的动手活动过程，可是学生科学探究作表面功夫，多动手，少用脑的现象却普遍存在。我们经常能够看到在课堂上，问题刚提出，学生就摩拳擦掌，准备操作，缺乏了有根据的猜想，缺乏对研究方案的思考与制定，也缺乏组员之间思维的碰撞。这样虽然能保证较长的探究时间，然而在探究的过程中，学生只是动了手，到底在探究什么，观察到了什么现象，观察到的现象说明了什么，从中发现了什么，学生却说不上来。
造成学生在科学探究学习中的低效益的原因，我们认为是多方因素的综合结果。其一，社会因素造成学生将学习的主要精力集中在语数外三个学科的学习上，她们要应对主要学科的考试压力。其二，《科学》教科书几乎成为学生科学探究学习唯一的信息源，它们比较空泛，尽管做了很多的改进，但仍较远离学生的生活情境，缺乏情感，单调枯燥。其三，在科学课堂教学过程中，科学教师为了完成规定的教学任务量，师生之间、学生之间往往缺乏足够的沟通，鲜于理解与帮助，不会合作。教师对学生的指导缺乏策略，表现为多灌输验证，少启发探讨，多指责压抑，少宽容引导，多包办限制，少激励创新。这些都造成学生对知识的理解往往是表面性质的，学习中所体现的或能训练的思维过程大多是低质的，最终获得的知识往往又具有很强的纯记忆性色彩，在多变的真实情境中，常常因不能有效迁移而无法灵活应用……
尽管多方因素造成教师教得辛苦、学生学得痛苦，但主要问题还是出在科学教师身上，教师在科学探究教学的主渠道——课堂教学中缺乏有效的教学策略，这成为提高小学生科学探究学习有效性的最主要问题。解决这一问题的关键是要努力形成有效的科学课堂教学策略体系，用以指导学生进行有效学习，最终提高小学生科学探究学习的有效性。
只有教师在每一节课中实施有效教学，关注教学策略，学生的能力才能不断发展、提高。提高小学科学探究教学的有效性属于有效教学范畴。有效教学的理念源于20世纪上半叶西方的教学科学化运动，“有效教学”的提出还是当时“教学是艺术还是科学”之争的产物，逐渐引起了世界各国教育界同仁的密切关注。随着20世纪以来科学思潮的影响，以及心理学特别是行为科学的发展，人们才明确地提出，教学也是科学。也就是说，教学不但有科学的基础，而且还能够用科学的方法来研究。于是，人们开始关注教学的哲学、心理学、社会学的理论基础，以及如何用观察、实验等科学的方法来研究教学问题，有效教学就是在这一背景下提出来的，它的核心问题就是教学的效益，即什么样的教学是有效的？是高效、低效还是无效？
本课题以“有效的课堂教学实施策略”为目标，将运用现代教育学和心理学的研究成果，构建出提高小学生科学探究学习有效性的课堂教学实施程序、方法和技巧。经过改变教师的教学行为，为学生创设科学探究活动的情景，进而转变学生的学习方式。在科学探究课堂教学中，强调师生互动，注重师生交流，重视师生间、生生间动态的信息交流，彼此形成一个真正的“学习共同体”。本课题研究形成的课堂教学策略将能够促进学生在科学探究学习中形成良好的学习态度，增强自主学习的意识，学生进行科学学习的有效性将有明显的提高。同时，本课题的研究也能够促进教师专业的发展，解决教师“教”的科学性问题，教师在指导学生进行建构学科知识体系过程中发挥自己的优势和特长，形成符合学科实际且具有个性富有特色的科学课堂教学有效性模式，促进教学过程的优化，提高教学质量。
面临科学的发展及教育的改革，各国都十分关注儿童应该如何认识与她们未来生活密切相关的科学知识、科学方法和科学态度，提出了许多有价值的教育思想。各国基础教育改革的重点都集中在提高各国的科学教育水平，着手调整科学教育的结构、改变培养模式、革新教育内容、改革教学方法和构建新的基础教育课程体系。其实质是教育价值、人才观和培养模式的变革，关键是着眼于学习方式的转变，在小学科学教育中实施有效科学探究的策略研究立足于学生的发展，立足于提高未来公民的科学素养，培养一代具有科学创新意识和科技创新能力的一流人才。这些都能够对本课题的研究起到借鉴作用。
二、概念界定和理论依据
㈠“提高小学科学探究有效性的教学策略”的要素分析
为便于理解，我们将课题分解为“科学探究”、“有效性”、“教学策略”三个要素，下面逐一加以解释。
1、科学探究
探究是人类寻求信息和理解的一般过程，探究是用不同的方式来解决问题的途径。《美国国家科学教育标准》是这样定义“探究学习”的：“能够帮助学生掌握科学概念、获得科学探究能力和技巧、增进对科学探究的理解的各种亲身经历。” 中国《全日制义务教育科学(7～9年级)课程标准(实验稿)》对科学探究也下了定义：提出科学问题、进行猜想和假设、制定计划和设计实验、获取事实与证据、检验与评价、表示与交流。我们所说的科学探究是小学生的科学探究，是指学生在教师的帮助、指导下，从自身的学习生活和社会生活以及自然界的各种现象中发现问题，以个人或小组合作形式进行，经过亲身体验主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。
2、有效性
有效在现代汉语词典中的释义为能实现预期目的。有效性亦指能实现预期目的。我认同有效性关注效益。有效性要求有时间与效益的观念。而且，有效性不是取决于内容的多少，而是取决于对单位时间内实现的结果。
科学探究的有效性是指经过探究活动学生获得的具体的进步或发展。首先，发展就其内涵而言，指的是知识、技能，过程、方法与情感、态度、价值观三者（三维目标）的协调发展。通俗地说探究的有效性是经过探究活动，使学生在活动中有收获，有提高，有进步。具体表现在：学生在认知上，从不懂到懂，从少知到多知，从不会到会；在情感上，从不喜欢到喜欢，从不热爱到热爱，从不感兴趣到感兴趣。而对于“科学探究的有效性有哪些标准？是否有公认的标准”问题，一些专家认为有效性特征能够列举很多，但在做中学中，最核心的一点是看学生是否愿意做、主动做以及怎么做、会不会做。
3、教学策略
李晓文、王莹在著作《教学策略》中对教学策略的定义是：教学策略是为了达成教学目的，完成教学任务，而在对教学活动清晰认识的基础上对教学活动进行调节和控制的一系列执行过程。
教学策略包含以下几层含义：第一，教学策略包括教学活动的元认知过程、教学活动的调控过程和教学方法的执行过程。教学活动的元认知过程是教师对教学过程中的因素、教学的进程的反思性认知。教学活动的调控过程是指教师根据教学的进程及其中的变化而对教学过程的反馈、调节活动。教学方法的执行过程是指教师在教学过程中采取的师生相互作用方式、方法与手段的展开过程。第二，教学策略不同于教学设计，也不同于教学方法，它是教师在现实的教学过程中对教学活动的整体性把握和推进的措施。第三，教师在教学策略的制定、选择与运用中要从教学活动的全过程入手和着眼，要兼顾教学的目的、任务、内容，学生的状况和现有的教学资源，灵活机动地采取措施，保证教学的有效有序进行。第四，教学策略是一系列有计划的动态过程，具有不同的层次和水平。
多元智能理论认为：教学策略指在教学过程中，首先应在合理分析每个学生的语言、逻辑、运觉、节奏、交际、自省等多元智能的基础上充分备课，形成有效教学的准备策略。其次应在以创新为目标，以问题为中心，以自主探究为基调，科学选择教学内容，设计教学过程，形成有效教学的实施策略。最后应围绕学生的多元智能的发展进行多元化教学评价，形成有效教学的评价策略，事实上有效教学就是学生多元智能得到有效发展的教学。
㈡ 课题研究的理论依据
1、科学主义的代表人物加涅认为：有效教学的最佳途径，是根据所期望的目标来安排教学工作，因为教学是为了达到特定的教学目标而教学的。加涅把一个人的学习结果分为认知、动作技能和态度三方面，认知结果又包括三个方面：言语信息、智慧技能、认知策略。在教学中关注学生全面的发展：特别是注重学生“大智慧”基本学习能力、创造力的发展，提倡“一切为了学生的发展”，为学生的未来发展而奠基；注重学生情感、态度、品质的发展；关注教师的发展，倡导“在教育教学中享受人生的真谛”，与学生一起成长。
2、巴班斯基的教学过程最优化理论：巴班斯基认为：“教学过程最优化是在全面考虑教学规律、原则、现代教学的形式和方法，该教学系统的特征以及内外部条件的基础上，为使过程从既定标准看来发挥最有效的（即最优）作用而组织的控制。”其中有两个最为重要的标准：一是效果、二是时间。效果是以限定的时间标准为前提的，在有限的教学时间内经过合理的组织教学过程得到最大教学效果，在原有的基础上得到最大限度的全面提高，不但要知识，而且要能力，更要情感与态度得到提高和发展。 
3、《走进新课程》一书指出：按照国家课程计划和课程标准的统一要求，在地方的组织和指导下，学校实施课程改革的核心是：改变传统的教学方法，使学生由过去单一的接受性学习变为接受性学习与探究性学习相结合，变被动学习为主动学习；让学生学会合作学习，自主学习。探究性学习是一种现代的学习方式，其特点是“探究”和“思考”，即学生在教师的指导下，经过已知的条件去寻找和发现预知或未知的结论。探究性学习注重能力的培养，它的终极目标是培养能力非凡的卓越人才。在探究性学习中，教师是学习的指导者和评价者，学生是学习的主人。教师和学生是平等的关系。学生在探究过程中的努力程度，是形成能力的决定因素。
4、《科学（3—6年级）课程标准》中明确指出：“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”为此在我们当前的自然教学中应加强专题性学习的研究，促进学生探究能力的提高。  
三、课题研究的预期目标
本课题以研究“科学探究有效性的教学策略”为目标，以提升实验学校学生的科学素养为宗旨，以促进全区的小学科学教育水平为己任。其具体目标为：
1、实现有效探究　在学生的科学探究活动中，学生情绪亢奋，但要活而不乱；学生探究时空大了，但要围绕预期目的；学生人人开展探究和亲身体验，但要学会假设、取证；要开展以探究发现为宗旨开展开放性教育活动，实验要有计划，观察要到位，并学会表示和倾听，最终实现有效探究，达到预期目的。
2、培养科学素养  学生经过亲历科学探究的学习活动，获得亲身体验，产生积极情感，提高发现问题和解决问题的能力，并在学习中学会合作与分享，养成科学态度、科学精神和对社会的责任心。
3、初步形成小学科学教学中有效探究的策略 经过课题研究，初步形成在小学科学教学中教材处理、目标设定、过程建构、材料准备、组织教学、方法指导等方面促进学生有效探究的策略。
四、课题研究的内容
1、以有效探究为目标的教材处理策略研究：钻研、重组教学材料，确立有价值的教学目标，进行学情分析，根据学生已有经验建构教学过程，进行合理预设等。
　　2、开展有效探究必须满足条件的研究：如能引起学生注意的焦点问题；有结构的探究材料的提供；能让学生享有探究的自由；丰富的、容易引起学生反应的环境；恰当的探究任务；必要的时间和空间；教师的适时指导；学生的“手脑并用”等，以促使学生能更有效地探究。
3、以有效探究为目标的教学组织策略研究：在兴趣激发、氛围营造、课堂调控等方面进行研究。
4、以有效探究为目标的教师指导策略研究：学生的自主探究离不开教师的指导，教师要保证和促进探究活动的顺利进行，是探究活动的促进者。我们将研究在学生探究活动的各环节中，教师将如何进行有效指导，形成相关策略。
5、以有效探究为目标的学生探究策略研究：重点研究学生对探究形式的选择，探究各环节方法的掌握情况。如：如何分组，如何分工，如何讨论、收集材料，如何表示与交流等。
五、课题研究的方法
1、本课题以案例研究法和行动研究法为主。
案例研究法是对典型的课堂教学案例进行分析研究，归纳整理出相应的教师有效的教学行为方式。
行动研究法即在教与学的过程中，边实践，边探索，边检验，边总结，边完善，把研究与实践紧密地结合起来，最终形成一套系统的有效教学策略体系。
2、本课题以文献分析法和调查法为辅
文献分析法作为学习理论、收集信息的主要方法，其中信息资料主要来源于教育理论书籍、报刊杂志以及网络下载的相关资料等。经过对这些资料信息的分析与研究，可达到准确地界定课题研究的价值性、可行性及关键概念的内涵与外延，并制定研究目标与实施方案，在课题研究过程中修正研究的方向等目的。
调查法主要调查本课题研究之初课堂教学的现状、师生理解情况以及对研究过程中、研究之后的状况进行详细跟踪调查，为研究的顺利进行提供事实性依据。           
六、课题研究的策略
制定和选择了适当的教学策略，还要能够在教学实践中正确地运用。虽然教学策略有明确的指向性和一套实施的操作程序，具有可模仿性，但由于具体的教学活动过程中存在着许多变量，教学策略的运用并不能照抄照搬，而要在运用中有所变化，有所创造。
1．要树立正确的教学指导思想。教学策略总是受一定教学思想、教学观念支配和规范的，教学策略的运用能否达到预期效果，关键在于是否有正确的思想指导。在错误的教学思想干扰下，无论采用什么样的教学策略，都不可能达到最佳教学效果。
2，要树立完整的观点。每一种教学策略都有各自的功能、特点及应用范围和具体条件，而且又有各自的局限性。为了更好地完成教学任务，达成教学目标，教师必须坚持完整的观点，随教学的进程、环节及具体情况的变化，注意各种教学策略之间的有机配合，充分发挥教学策略体系的整体综合功能。
3．要坚持以学生的主动自主学习为主。教学过程中，学生是学习的主人，教师的教是为了学生的学，是为了学生学会学习。教学的根本目的在于使学生学会作学习的主人，能自觉主动地学习，成为自我发展的主体。教学策略的运用应以此为根本指导思想，应经过采用各种有效的形式去调动学生学习的积极性、主动性和独立性，引导学生经过自己积极的智力活动去掌握知识、发展能力、完善人格。
4．要寻求教学策略的多样化配合和变通运用。教学过程是具体而复杂的，教学内容是丰富多彩的，教学要完成的任务又是多方面的。因此实际教学过程中应当有多种策略，不可能一种策略从头到尾用到底，要根据不同的教学目标、不同的教学情境、不同的教学环节，采用不同的教学策略。从学生方面而言，必须根据学生的学习准备、认知风格、学习进度、学习技能等方面的个别差异来作出相应的变化和调整，以适应在班级教学中对学生进行个别指导的需要，要给每个学生提供尽可能多的参与教学活动的机会。因此，教学策略应呈现动态可调的结构。教师要根据教学的实际情况创造性地组织教学，融会贯通地理解和运用多样化的教学策略。
七、课题的成果形式
课题研究主体报告，与课题研究相关的教学论文、教学案例、教学反思、教育叙事等，相关理论学习资料，活动音像资料，学生成果资料。
八、课题研究的步骤
本课题实施计划用时三年，具体分四个阶段进行。
第一阶段：准备阶段( .2—— .6)
本阶段主要采取文献法和调查法，对课题提出的背景、课题研究的问题、课题研究的必要性和可能性以及课题研究的主要内容和策略等进行深入、全面的论证。撰写课题实施的方案，确定课题研究的主要内容和研究策略，明确课题研究的人员及分工。
第二阶段：实施阶段( .9—— .6)
课题研究教师的课堂教学具体实践与探索。在课题组内广泛开展课题方案中所确立的研究内容进行实践，探索在小学科学探究活动教学的各个环节的怎样进行思维教学，及时总结出既符合小学生探究活动学习规律又能发展学生思维的教学实施策略，以提高教师课堂教学的效率，培养学生的科学素养。
第三阶段：中期评估阶段（ .9—— .10）
总结前阶段研究情况，收集活动资料及部分成果，填写中期评估表，参加中期评估。
第四阶段：总结阶段( .5—— .6)
课题组成员分析课题实施过程，整理课题研究的资料，撰写课题研究报告，总结课题研究成果。

参考文献：
1．《有效教学方法》 [美]加里.D.鲍里奇著
2．《科学（3~6年级）课程标准》
3．有效教学丛书《小学科学教学中的问题与对策》 徐敬标编著
4．《在探究中体验科学——科学主题的研究性学习》 裴新宁 郑泰年编著
5．《新课程背景下的有效课堂教学策略》黎奇主编
6．《科学究竟是什么》 孙红霞著
7.《教学策略》 李晓文、王莹著