初中科技课外活动与学生科学探究能力培养的实践研究Word格式.docx
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5Abstract
Juniorhighschoolstageisthebeginningofmiddleschooleducation,thestudentsin
juniorhighschoolhaveexperiencedrapidpsychologicaldevelopmentandphysiological
development,whichhasdecidedjuniorhighschoolistheimportantperiodinthe
trainingofstudentsscienceinquiryability.Theauthorselectgrade8inaJuniorhigh
schoolinShanghaiasresearchobject,whichisbecausethisstudentsingrade8have
experiencednaturalscienceinprimaryschoolandsciencecoursesinjuniorhighschoolThestudentshasleanedbasicscienceinquiryelementsandmethod,inthisfoundationthe
authorledstudentstoexperiencecompletelyscienceinquiryinextracurricularscientific
activities,trainingstudentsofscienceinquiryabilityFirstlytheauthortestedtheentirelevelofscientificinquiryabilitywithall
studentsingrade8.Andthenrandomlyselected19studentsasaexperimentalclass.19
studentsaredividedinto4groups,eachgroupisledby1teacher,experiencedcompletely
scienceinquiryinextracurricularscientificactivities.Inthetrainingofscientificinquiry
ability,theauthortaughtthestudentsinsixelements:
askingquestions,assumptions,
planning,usingtoolsandevidence-gathering,analysisofdataandproblemsof
interpretation,expressionandexchangesandsoon.Aftertheexperimenttheauthortested
againtheentirelevelofscientificinquiryabilitywithallstudentsingrade8Theresearchindicatesthat:
extracurricularscientificactivitiesinjuniorhighschool
isaneffectivemeanstothetrainingofscientificinquiryability,whichbreakingthe
classroomtimeandspaceconstraints,givestudentsgreaterfreedomtoexperience
completelyscienceinquiry.Thestudentsinexperimentalclasshasmadegreaterprogress
inflowingelements:
plans,usingtoolsandevidence-gathering,analysisofdataand
problemsofinterpretation,expressionandexchanges
Keywords:
scientificinquiryability,juniorhighschool,extracurricularscientific
activities6目录
第一部分引言9
一.问题的提出9
(一)研究背景.9
(二)研究目标10
(三)研究内容10
(四)研究意义11
二、研究思路和方法12
(一)研究思路12
(二)研究方法13
第二部分理论综述.14
一、概念界定14
一科学探究的涵义.14
(二)关于科学探究的六个基本要素14
(三)上海市中小学自然科学学习领域课程指导纲要中科学探究要求。
16
二.国内外研究现状18
(一)科学探究能力的国内外研究现状.18
(二)科技课外活动的国内外研究现状.20
第三部分实践研究部分.25
一、实践研究前的准备工作25
(一)被试情况说明25
(二)学生科学探究能力访谈25
(三)实验前期全样本科学探究能力水平的测试26
二、科技课外活动培养初中学生科学探究能力的教学实践.31
(一)科技课外活动培养学生提出问题的能力.31
(二)在科技课外活动中,培养学生根据已有资料作出假设的能力.34
(三)在科技课外活动中,培养学生制定计划的能力.38
(四)在科技课外活动中,培养学生使用工具和收集证据的能力41
(五)在科技课外活动中,培养学生分析数据和解释问题的能力477(六)在科技课外活动中,培养学生表达和交流能力.51
三、科技课外活动教学实践后对学生探究能力的后测试卷.57
第四部分学生科学探究能力的评价与分析62
一、实验开始前,对初测成绩独立样本t检验62
(一)实验前,总分项平均值的独立样本t检验.64
(二)实验前,提出问题项平均值的独立样本t检验65
(三)实验前,作出假设项平均值的独立样本t检验65
(四)实验前,制定计划项平均值的独立样本t检验65
(五)实验前,使用工具收集证据项平均值的独立样本t检验.66
(六)实验前,处理数据和解释问题项平均值的独立样本t检验66
(七)实验前,表达与交流项平均值的独立样本t检验.67
二、科技课外活动后,对后测成绩独立样本t检验67
(一)科技课外活动结束后,总分项平均值的独立样本t检验.69
(二)科技课外活动结束后,提出问题项平均值的独立样本t检验70
(三)科技课外活动结束后,作出假设项平均值的独立样本t检验70
(四)科技课外活动结束后,制定计划项平均值的独立样本t检验70
(五)科技课外活动结束后,使用工具搜集证据项平均值的独立样本t检验.71
(六)科技课外活动结束后,处理数据和解释问题项平均值的独立样本t检验71
(七)科技课外活动结束后,表达和交流项平均值的独立样本t检验.72
三、学生科学探究活动的过程性评价.72
第五部分结论与反思74
一、本研究的基本成果.74
二、本研究的不足和后续展望.75
附录.77
主要参考文献:
90
致谢.93
8第一部分引言
一.问题的提出
(一)研究背景
1.要提高学生的科学素养必然提高学生的的科学探究能力
世界科学技术的进步日新月异,深刻改变着人类社会生活的各个方面,教育作
为社会生活的一部分,同样又是培养公民科学素养的重要手段之一,各国都在改进
自己的科学教育方式和手段,以提高学生的科学探究能力。
[1]
调查结果显示,2007年我国公众具备科学素养的比例为2.25%。
而美国公众
的科学素养水平早在2000年时就已经达到17%,1999年的日本,公众的科学素养水平
为3%,加拿大的公众科学素养水平在1989年是4%。
以上数据显示,目前我国公众的
科学素养水平与美国、欧盟国家和日本相比,还处于落后地位。
现在世界各国都把
促进公众理解科学作为国家科技战略之一。
科学素养是公民应具备的基本素质之一,
它关系到个人生活的方方面面,关系到一个国家的前途和命运。
而教育是提高公民
科学素养的重要途径之一,培养学生的科学探究能力是提高学生科学素养的重要方
面。
2.“被动学习”的学习方式不能适应新时期的教学要求,以“科学探究”为突
破口的课程改革正在我国展开。
在知识经济时代,人才有了新的标准。
“新型人才信息获取能力+分析能力+
加工处理能力”。
新的人才标准要求新的培养方式、新的学习方式。
因此,学习方式
的转变是现在和未来课程改革的显著特征。
改变原有的单一、被动的学习方式,建
立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的多样化的学习方式,促进学生在教师指
导下主动地、富有个性地学习,自然成为教学改革的核心任务。
新的课程理念倡导
从学生和社会发展的需要出发,发挥学科自身的优势,将科学探究作为课程改革的
突破口,激发学生的主动性和创新意识,促使学生积极主动地学习,使获得科学知
识和技能的过程也成为理解知识、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价
[2]
值观的过程。
基于以上考虑,本文提出培养学生科学探究能力的理论实践研究。
3.科技课外活动为培养学生的科学探究能力提供了有效途径
课外活动不仅是课堂教学的延续、拓展,是学校教育不可缺少的重要组成部分
9[3]
更是由于课外活动为学生提供了更大的空间和时间,为学生的个性发展创造了
比课堂教学更有效的途径。
在课外活动中,学生能增长知识,开阔视野,发展智力,
培养创新能力,增强学习能力。
尤其是在初中阶段,学生的课业负担很重,教师也往往更注重于知识点的落实,
在上课期间很难有足够的时间和空间引导学生进行较为完整的科学探究过程,而课
外活动是很多初中学生向往的,在时间和空间上有较大的自由度,在课外活动中,
教师也有足够的空间引导学生对身边的问题展开科学探究。
所以,在初中阶段,科
技课外活动是培养学生的科学探究能力的重要途径。
综上,本文提出了这样一个课题:
初中科技课外活动培养学生科学探究能力的
实践研究。
(二)研究目标
本研究旨在通过分析初中学生科学知识水平和科学探究能力的现状,开展主题
探究式科技课外活动,采用有效评价,研究主题探究性科技类课外活动对学生科学
探究能力的培养作用,从而提高初中生的科学素养。
(三)研究内容
1.科学探究能力的内涵、要素、过程等的理论研究。
在科学探究能力国内外理论研究的基础上,通过亲身教育实践,分析目前初中
科学教育下初中生科学探究能力的水平,进一步丰富对科学探究能力的内涵和要素
研究,尤其是丰富在全过程级的科学探究活动中学生综合科学探究能力的研究。
2.初中科学探究能力评价方法的实践研究。
了解国内外科学探究能力评价的理论,将其有效地应用到初中生的科学探究能
力评价的实践中去,分析科学探究能力各个过程的比重,综合运用实验、现场观察、
工作单和纸笔测验等评价方法,分析各种方法在不同方面的优劣性。
3.初中科技类课外活动开展的方法、条件、策略等的研究。
结合教育教学实际,了解上海市初中学生主题探究式科技课外活动的实施现状,
探索在课外活动中如何有效地开展全过程级的科学探究活动,包括课题选择、实验
条件、内外部环境、学生激励方法等等方面的研究。
4.初中科技类课外活动对学生科学探究能力培养的作用研究。
什么样的科技课外活动是有效的,怎么样的科技课外活动能够提高学生的科学
10探究能力,全过程级的课外科技探究活动在哪些方面提高了学生的科学探究能力,
是科学探究的要素能力还是综合能力,与同类型的学生相比,经历过全过程级的科
技课外活动的学生在哪些方面有着明显的进步,这些都是研究的重要内容。
(四)研究意义
最近公布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要2010-2020年》中,关于义
务教育阶段,特别指出:
“培养学生学习兴趣和爱好。
丰富学生课外及校外活动。
”
再一次将课外活动作为减轻学生课业负担、接触社会实践,培养学生的科学探究能
[4]
力的重要途径。
《上海市中小学自然科学学习领域课程指导纲要》明确提出培养学生初步具备
科学探究和解决问题的能力。
《上海市中小学课程方案》的总目标提出:
培养学生具
[5]
有基本的人文素养和科学素养。
科学探究是科学知识形成的核心,科学探究能力
与方法的培养是全面发展学生科学素养的关键。
而全过程级的科学探究活动往往利
用科技课外活动来开展。
本研究之所以选择初中生,正是因为初中阶段是中学教育的开端,也是学生科
[6]
学素养培养的关键期,初中生的心理和生理的飞跃发展决定了初中阶段是整个中
学教育的一个特殊阶段,从这个角度来看,培养初中学生的科学探究能力就显得尤
[7]
为重要了。
笔者选择初中八年级学生作为研究对象,正是因为这个阶段的学生经
历了小学自然科学和初中《科学》课程的学习,已经掌握了科学探究的方法和要素,
在这个基础上进行主题式探究性科技课外活动,具有很强的针对性。
鉴于上述的国内外研究现状,本课题具有下列意义。
1.理论意义:
(1)丰富科学探究能力尤其是初中阶段学生科学探究能力的内涵、要素、过程
等的理论研究。
进一步丰富科学探究能力的评价研究。
(2)研究适合国情的,尤其是上海初中科技课外活动的策略、方法和评价等的
研究。
2.实践意义:
(1)丰富初中主题探究式科技课外活动的实践研究,对其在促进学生科学探究
能力培养的作用进行评价,研究科技课外活动提高了学生科学探究能力的哪些方面
以及成效如何,对同类型的教育活动具有一定的实际指导意义。
11
(2)将科学探究能力的评价手段和方法应用到实际的工作中,丰富科学探究能
力评价的应用研究。
(3)结合我国的基本国情,尤其是上海初中科学教育的现状和初中学生科学探
究能力的水平,探索如何在科技类课外活动中开展有效的全过程级的科学探究活动。
本文是研究义务教育初中阶段学生的科学探究能力,进行这方面的实践研究具
有很强的针对性,通过严格的实验过程和条件控制,取得有价值的数据,从而得出
结论。
创新之处在于进行科学探究能力培养方面的实证研究,一方面是对科学探究
能力培养方面理论研究的有益补充,可以填补了初中科学探究能力应用研究的空白。
本课题的另一大特色是可操作性强,实验环境易于控制,积累和丰富初中主题
探究式科技类课外活动的案例、实施方法和策略,并可以加以规范形成校本课程,
有一定的推广性。
本课题的研究成果具有较强的实用性,它是结合我国的基本国情尤其是初中科
学教育的现状,在应试教育的模式没有根本改变之前,在初中科学课堂教学难以实
现全过程级的探究活动的情况下,探索如何在课外活动中开展有效的“研究性学习”,
研究适合国情的初中开展研究性学习的策略、方法和评价等,进而提高学生的科学
探究能力。
希望本文能为在一线工作的科学教师提高一些帮助。
二、研究思路和方法
(一)研究思路
1.首先进行理论研究,查阅文献,了解科学探究能力的理论基础和评价方法。
2.分析初中学生学情和生活社会环境的特点,了解主题探究式科技类课外活动
的实施现状。
3.实验阶段:
设立实验班和对照班,实验班开展主题式课外科技活动,然后进
行横向和纵向比较。
实验活动:
(1)以笔者从教的中学中选择初二年级为研究对象,测试整个年级科学探究能
力水平,了解总体样本情况。
(2)随机抽取19人组成实验班,其他的为对照班。
为实验班的每位同学建立档
案袋,了解实验组每个人的科学探究能力水平。
12(3)19个人按照自由组合和老师指派相结合的方式,分成四个小组,各由4个
老师带领,开展课外活动。
从身边的生活、社会中寻找问题,开展主题探究式的课
外活动。
以学生为主体,老师做好引导和把关。
控制好外部条件。
(4)实验样本的跟踪研究,完成档案袋管理。
(5)一个学期结束后,通过测验法、工作单及现场观察法评价实验组和对照组
的科学探究能力水平。
(6)分析数据,利用统计学的方法,比较实验组和对照组学生科学探究能力水
平提高的程度如何,实验是否有效,结果是否可信。
(7)得出结论。
4.分析数据,信息处理,得出结论,总结本文研究的结果。
(二)研究方法
本课题研究所采用的主要方法如下:
1.文献法:
通过图书馆、资料室和电子资源等途径,查阅文献,做好理论基础。
2.实验法:
组成实验班和对照班,实验班进行主题探究式科技类课外活动,然
后进行横向比较和纵向比较。
3.现场观察法:
在真实情境中评价学生的探究过程和结果的方法。
4.工作单评价法:
要求学生把探究过程和结果写在工作单上,然后评分者按照
评分标准对工作单进行延时评价。
5.纸笔测验法:
通过选择题或问答题等来评价科学探究能力的测验方法。
13第二部分理论综述
一、概念界定
一科学探究的涵义
探究是目前教育界尤其是科技教育界非常热门的词,英文的表示是“Inquiry”,
英文词典中的解释为:
“Theactionofseeking,esp.fortruth,knowledge,
orinformationconcerningsomething;
search,research,investigation,
[35]
examination”。
在美国《国家科学教育标准》里也有对探究的解释:
“科学探究
指的是科学家们用来研究自然界并基于此种研究所获事实证据做出种种解释的多种
不同途径。
科学探究也指的是学生用以获取知识、领悟科学的观念、领悟科学家研
究自然界所用的方法而进行的各种活动。
”
从探究的对象上看,人类的探究包括科学探究、社会探究、心理探究、技术探
究、符合探究等多种形式;
其中,科学探究是对自然界的探究。
从这个意义上理解,
科学探究是一般探究的“子集”。
本论文讲的培养学生的科学探究能力,指的是学生在日常生活中遇到的科学问
题,然后带着问题进行多样化探究的实践活动。
(二)关于科学探究的六个基本要素
科学探究的要素是科学探究所包含的特征元素,它们体现科学探究的基本特征,
并渗透在科学探究的各个环节中。
国内外许多研究对此看法不一,一般来说有6要素
论和8要素论。
6要素论认为科学探究过程包含提出问题、作出假设、制定计划、
[33]
使用工具和收集证据、处理数据和解释问题、表达与交流等6个要素。
8要素论
认为科学探究过程包括提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、
结论与解释、反思与评价、交流与讨论。
在实际教学中我们主要采用的是6要素论,
但同时也认为科学探究过程中所有的这些要素并不是缺一不可的,其顺序也不是固
定不变的。
但为了让学生全面了解科学探究的基本要素,在最初的科学探究活动中
要求学生按照6要素论开展活动,随着学生探究能力的增强及实际问题的需要,对
探究活动的要素并没有刻意要求那么完整,避免过分的程式化,不利于学生个性的
发挥。
下面介绍科学探究的六个基本构成要素:
141.提出问题
科学探究是一种问题解决式的学习,它源于发现和提出问题。
孔子云,“疑是
思之始,学之端”。
意思是问题既是思维的起点,又是思维的动力。
提出问题是一
种深层次的思维活动,在课堂教学中,往往是老师来发问,学生来思考,学生提出
问题的机会不多。
2.作出假设
在科学研究中,为了让探究继续,我们往往要先做出假设,依据已经找到的资
料和信息,利用科学的思维方式逻辑推理,这就是作出假设。
它是人们根据已有知
识经验和客观事实材料,运用一定的科学方法对所探索的问题提出假定性的解释,
然后按照形成的假设理论,去进行实验验证的过程。
可以说,几乎所有伟大的自然
[36]
发现都是经过假设而来的。
科学的发展是一个个假设被证实或者被证误的过程。
3.制定计划
假设或猜想一旦提出后,就需要通过实践进行假设或猜想的证实或证伪。
为使
这一实践能顺利而有效地进行,就必须精心设计探究方案、制定活动计划。
制定计
划是学生针对探究的目的,根据现有的条件,选择合适的方案,设计可行的操作步
骤,运用可实现的器材、设备、技术,同时考虑影响探究结果的主要因素,并采用
适当的方法控制实验条件。
此外,计划的制定还包括仪器的规格、药品的配比、时
间的安排、环境的选择、人员的分工等等。
计划是探究活动的蓝图和规划,是猜想
与假设的具体化和程序化。
4.使用工具和搜集证据
由假说上升为科学理论,必须利用实践来检验猜想与假设。
科学学科特点决定
了科学实验是科学探究中验证假设的
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