科学探究实践

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科学探究实践范文第1篇

[关键词]探究活动；科学实践；认知冲突；推理论证；自主建构

[中图分类号]G623.6[文献标识码]A[文章编号]10079068（2017）18007502

案例1：流水改变岩石的模样

学生：四年级，11岁

教师在备课过程中发现，模拟流水对岩石的作用时，岩石发生非常细微的变化，如果不仔细观察，就无法发现实验前后所发生的变化。为了提高课堂教学效率，教师特地找了一些非常松脆的岩石，让学生进行实验，实验结果非常明显，学生很快就得出结论，流水会改变岩石的模样。

几年前，我们还为这样高效的探究活动沾沾自喜，但当下我们发现这样的探究活动存在很大的问题。其问题的症结在于我们只考虑到了时间，忽视了探究活动中的核心因素――科学家是否是这样来研究――用有效的推理论证找出模拟实验与实际实验的关联度。案例1中的探究活动完全服务于预设的结论，教师为了达到预设的结论特地找一些外在物来促成，我把这样的探究活动定为伪探究，而当下类似这样的伪探究在小学科学探究活动中大量存在。

“科学实践”全称是科学与工程实践，来源于2013 年公布的美国新一代科学教育标准（NGSS）。国内不少专家从不同角度对“科学实践”进行阐述，其中中央教科所郁波将“科学实践”解释为学生应该像科学家了解、认识自然世界的过程那样来学习科学。从教学层面上可以具体理解为：学生需要通过实践进行核心概念的有效学习，这种实践应该与科学家的研究更为相似。

基于此，笔者认为郁波从教学层面上将“科学实践”阐述为“学生需要通过实践进行核心概念的有效学习，这种实践应该与科学家的研究更为相似。”这对当下的科学探究活动具有重要的指导意义。那么，怎样才能让学生的研究与科学家的研究更为相似呢？所以笔者尝试从以下三个方面进行阐述。

一、引发认知冲突――学生探究的原动力

认知冲突是把新的现象与原来的认知相联系的过程，当新的现象无法纳入原来的认知时，会造成心理失衡，认知冲突就产生了。认知冲突是学生学习的起点，也是科学家研究问题的出发点。真正的探究活动必须让学生经历认知冲突，引起深刻反思，促发主动探究，但认知冲突会逐步推进，推进得越深，认知冲突越难进行，学生会把观察到的现象不停纳入原有的认知体系中，并从这个体系中出发寻找证据，而忽视其他证据的存在。现代科学认为，任何观察都是渗透着理论并受理论束缚的。在这种情况下，教师应怎样去引导学生发生深层次的认知冲突呢？

案例2： 物体在水中的沉浮

学生：五年级，12岁

教师演示各种物体的沉浮，有矿泉水瓶、蜡烛、回形针、泡沫、橡皮、小玻璃瓶、木块、石块等。每次演示之前都先让学生猜测，然后研讨沉浮跟什么因素有关，逐一讨论，有的说重量，有的说大小，有的说材料，有的说空气等。讨论中有很多因素被否定了，比如重量因素，一些学生听到之后会马上反驳，蜡烛比回形针重很多，但蜡烛浮，回形针却沉。这些都非常顺利，因为事实就摆在眼前，最终剩下空气因素不能否定，这是学生最后一根稻草，学生不会轻易放弃。学生认为有空气的物体容易浮，没有空气的物体就容易沉，用此观念来解释刚才很多物体的演示，似乎都能套用。这时，教师提到蜡烛没有空气，为什么是浮的呢？学生认为蜡烛中间有很多小空气存在，这时班级中绝大部分学生开始支持这样的观点。

这个观点的存在成了整个单元教学的死结，因为在后续的课中用不同重量同体积的塑料球和不同体积同重量的圆柱体这套材料进行实验时，学生也搬出了这套理论，同样也适用。在这种情况下，一定要找到一个沉浮现象是学生的“空气理论”解释不了的，这样才引发认知冲突，才能让学生重新去探索影响物体沉浮的因素。教师一开始想到的材料是一个浮的玻璃球，然后把里面的空气抽出来，再演示是沉是浮。可是小学科学材料中没有这样的设备，即使有，怎么样做才能让学生相信玻璃球里面的空气被抽干了呢？最终教师找到了注射器的妙用，将注射器的推手推到底部，把注射孔封住，不让空气进入，在注射器的两旁捆绑上两根三寸铁钉（这样注射器就能沉到水底），然后把注射器的推手往上拉（空气不能进来），将刚才的两枚铁钉撑在针筒和推手之间（因为这种情况下把手放开后，推手会自动拉回到原处，关键学生对此非常了解），这样还是注射器和刚才的铁钉，注射器内的空气也没有增多，让学生预测这注射器的沉浮。如果还是沉，说明确实跟空气有关，因为空气不增多，物体保持原来的沉浮。如果浮了，又说明什么呢？学生意识到，浮了就说明沉浮与空气因素无关，因为空气没有变，物体同样有沉浮的变化。预测时很多学生很肯定注射器会沉下去，演示后发现注射器浮起来了，学生都惊呆了。一些学生还怀疑注射器是否漏气，教师将撑在推手和针筒间的铁钉拿去后，推手回到原位……

从学生惊呆的表情中，我们知道认知冲突已经发生了。认知冲突有浅有深，浅层次的认知冲突在学生的研讨中就能发生，它会让部分学生进行概念建构，如案例2中一些学生认为重的沉、轻的浮，这种认知冲突是个别性的、浅层次的。随着研讨的推进，一些学生的概念逐步被修正，一些观念在经受一轮又一轮的实验后，学生会对它坚信不疑，并会出现很多支持者，所有的问题会聚焦在一个点上，这时的认知冲突是集体性的、深层次的。学生只有经过这样的认知冲突，后续的探究活动才会有意义。这种集体性的、深层次的认知冲突是否出现就可以作为甄别探究活动真伪的一个标准。

二、反复推理论证――探究活动的核心

缺少反复论证与推理，是当下实验教学的突出问题，案例1就暴露了这个问题，结论的得出过于盲目，这显然不是“像科学家那样的研究”，教师也没有意识到要引导学生对得出的结论进行反思――结论可靠吗？有依据吗？相比教师盲目地下结论，让学生产生争论更有价值。

案例3： 白糖加热后的变化

学生：六年级，13岁

把白糖放在金属的调羹中，放在蜡烛上加热，教师要求学生观察白糖的变化，并把重要信息记录下来。观察中，一些现象超出了学生的预想，一开始学生就觉得很惊讶，课堂慢慢变得躁动起来，有些甚至大喊，教师提醒学生把重要信息记录下来。实验完成后，教师组织学生研讨，大家发现了白糖加热中发生很多变化。教师抛出了研讨主题“加热前的白糖和加热后的白糖是否是同一物质？”问题提出后，学生明显没有刚才活跃了，一些学生认为没有发生变化，因为没有加入其他的物质，应该还是糖。一些学生认为发生变化了，因为颜色气味都发生了改变。双方各占一词，争论不下。这时，教师组织接下去的活动：“小组讨论，你们认同哪一种观点，是否能找到更有力的证据或实验方法。在此过程中需要教师提供什么帮助或是器材。”一些学生就想重新做实验，并得到很多同学的支持。

在第二节课中，学生再次做了这个实验，学生明显没有上节课那样躁动。实验完成后，一些学生提到了白糖发生过程性的变化，一些学生认为最终的物质是炭而不是糖，但一些学生还是认为，白糖本质没有变，仅仅是颜色发生变化，刺鼻的气味是白糖加热中所散发出来的气味。于是有学生提到了是否能为他们提供一杯水，想看看加热后的白糖在水中的状态……

学生为什么会有重新做实验的想法，这就是科学家的思维，科学家对同一个实验会反反复复进行，直到没有思考点为止。学生做两次实验似乎是一样的，材料也是一样的，但两次实验的关注点不一样，后面的实验是在有了新的关注点的基础上进行的，而这个关注点一定是第一次实验中没有关注到的，这就是再做实验的意义。事实上，第二次做实验，学生会带着新思考去观察，实验后的确有更有意义的新发现。我认为这种观察本身就“与科学家的研究更为相似”。学生为什么会想到要再一次做实验，后来为什么会想到要一杯水，说明学生的思维在不断向前发展，反复推理论证不是在原地打转，而是需要思维不断推进。这种思维的推进，恰恰是探究活动中最为核心的部分，因此，是否有这样的反复推理论证是甄别探究活动真伪极为重要的标准。

三、自主建构概念――探究活动的归宿

如果学生的学习经历了认知冲突，反复推理论证，就能自主建构概念，它是探究活动的最终归宿，“探究”与“概念”双螺旋发展也是国内专家对“科学实践”达成的共识，但他的实现是在上述两点的基础上自然达成的。如果缺少了认知冲突，就无法进行反复论证推理，也就无法落实科学概念的自主建构。因此，概念的自主建构也作为甄别探究活动真伪的标准之一。

案例4：水与水蒸气

学生：三年级，10岁

第一个教学环节是交流生活中的蒸发现象，集体看了一组鱼缸中的水逐渐蒸发的照片，从而指出水变成水蒸气称为蒸发。第二个教学环节是观察水蒸猓让学生在桌面上、皮肤上用水写字，随即总结水蒸气是看不见、摸不着、无色无味的一种气体。并重复地问水蒸气是怎样的，试图让学生强化记忆。第三个教学环节是观察水蒸气的凝结现象，教师让学生用冷和热两块玻璃分别盖在同样温度的热水上，学生发现冷玻璃片上很快就有了水珠，当教师问这是什么时，几乎所有学生都说是水蒸气。教师只能搬出科学家，“科学家说水蒸气是看不见、摸不着的”。接着给每个小组发一瓶冰矿泉水，观察冰矿泉水外面的水，依旧有学生说是水蒸气。最后教师演示水烧开后喷出白气的现象，分析看不见的部分和看得见的部分各是什么。

课后我采访了一位上课表现非常出色的男同学，我问他：“你觉得水蒸气是看得见还是看不见的。”他回答道：“有时候看得见，有时候看不见。”我继续追问道：“什么时候看得见。”他回答道：“热的时候就能看见。”

从这位学生的回答中说明他对水蒸气的概念建构没有达到教师预期，甚至可以说毫无发展，原因在于他对水蒸气的原先认识，对于解释这整堂的实验现象绰绰有余，这就不会有认知冲突，因此后面看似满满的探究活动，对学生来说都是无效的。

科学探究实践范文第2篇

关键词：引领 有效 探究 探索

前苏联教育家苏霍姆林斯基曾说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探索者。而在儿童的精神世界中，这种需要则特别强烈。”《科学课程标准》中也强调：科学探究既是科学学习的目的，又是科学学习的主要方式。那么如何引领小学科学有效探究呢？课改以来，我进行了一些有益的尝试和探索：

一、准备有效的探究材料或经验，让探究活动有备而来。

巧妇难为无米之炊，没有“米”，探究就无从下手，更谈不上有效探究，因此，提供学生感兴趣的、有结构的材料或安排前置性的体验是有效探究的保证。

1.材料的选择贴近学生的生活。

来自学生身边的材料更能激发学生的探究兴趣，同时也会给学生一种启示：科学就在我们身边，就在我们熟悉的事物中，只要你留心观察和思考。比如在教学《声音的产生》一课的时候，我没有马上向学生提供专门的实验器材――音叉，而是先让学生自行准备生活中的一些材料，比如学生的塑料直尺、纸张、气球、皮筋、矿泉水瓶等。学生根据自己的生活经验想出了各种各样的办法让物体发出声音，操作简单学生又乐于探究。

2.注重材料的结构性。

所谓材料的结构性就是教师经过精心设计的典型教学材料的组合。有结构的材料能明确指出实验目的，具有一定的引导性和暗示性，能激发学生的探究欲望。比如在研究“改变物体的浮沉”实验的时候，我准备了橡皮泥、玻璃瓶、胡萝卜等几种典型材料，把它们放入水中有沉有浮，改变它们浮沉的办法也很多，有的可以借助其它材料，有的可以改变它的重量，有的可以改变它的形状，有的可以增加水的密度，当然有的也可以几种方法并用。学生利用这些典型材料，依据自己的意愿去实验，在操作中验证假设，在探究中获取知识，在实践中感受快乐，提高了课堂探究的效率。

3.做好前置性的经验准备。

良好的、恰当的前置性研究是进行课堂教学前的一个重要环节，是课堂交流、学生自主探索科学问题的前提。如三年级下册《种子发芽》一课，在研究种子发芽需要什么条件时，为了增加学生对种子萌发的感性认识，获得必要的经验，我就提前安排学生回家种植种子。结果有的学生把种子种在肥沃的土壤里，有的把种子种在松散的沙子里，有的把种子直接浸在水里。一段时间以后，种子萌发的情况各不相同。通过动手做，学生产生了许多问题：为什么种子在沙土里会长得更好？种子萌发什么温度最合适？种子萌发一定要加肥料吗？……这样为课堂进一步的研究学习创造了良好的条件。

二、创设有效的探究情境，让探究活动充满快乐。

创设有效的探究情境，能够引发学生的思维，激发学生的兴趣，让学生感受到分享的快乐。

1.创设情境，激发学生的探究兴趣。

激发学生兴趣，能够促进探究欲望，使学习活动成为一种愉快的体验。比如在教学《有趣的浮沉现象》一课时，我设计了这样一个情境：狼追小兔子，小兔子跑到一条小河边，抱起一块木头跳入河中，浮在水面上。狼抱起一块大石头也跳进河里，结果沉入了水中。当教师在课堂上播放这段情境动画时，学生先是哈哈大笑，继而产生了许多关于浮沉的问题和猜测。这节课学生的探究热情高涨，思维活跃，出现了很多意想不到的精彩。

2.创设情境，培养学生的合作意识。

在探究活动中，教师不再是高高在上，而是弯下腰来倾听孩子的声音；让孩子在教学活动中担任主角，教师则乐意融入其中，与孩子一起探究，引导学生合作学习。在教学《土壤里有什么》一课时，我先让学生观察课前收集的土壤，引导学生分析土壤里有什么，然后让学生以小组为单位，自由选择其中一个或几个问题来研究，在探究之前先让学生讨论如何设计探究方案、如何操作实验|实验过程中应注意哪些问题。让学生在动手之前先动脑，交流后留给学生二十分钟的时间动手做，给学生留下了很大的发挥空间。教师则加入到其中几组去共同探究，并给予及时的指导。最后再用十几分钟的时间引导学生展示本组的研究成果，其余的学生认真倾听并互相评价，对于有分歧的观点组织争辩式的讨论。在整个合作探究的过程之中，学生学会了合作，体会到了和谐的欢愉，感受到了分享的快乐。

三、实施有效的引导，让探究活动扎实深入。

一个个探究活动是科学课堂的载体，而探究活动的有效开展有赖于教师的精心组织与指导。

1.引导学生猜想。

学生具有一定的生活经验和知识基础，他们可以根据这些积累对某个实验的结果进行猜想和预测，因此教师要抓住有利时机引导学生有理有据地进行猜测。比如教学《凝结》一课，在两个相同的杯中倒入同样多、温度相同的热水，分别盖上冷、热玻璃片，让学生观察有什么现象。在实验的同时教师引导学生猜想：你认为哪块玻璃上会有水珠？为什么？有的学生认为热玻璃片上有小水珠，理由是热玻璃温度高，水蒸发快，水蒸气多，会出现小水珠。有的学生认为冷玻璃上有小水珠，理由是冰淇淋的外壳是冷的，而且有小水珠。这样的教学设计既培养了学生良好的思维习惯，也激发了学生继续探究的欲望。

2.引导学生设计实验。

新课程提倡让学生自主设计实验，并不等同于把实验器材放在学生面前，愿怎么操作就怎么操作。如果是这样，学生表面上是在做实验，实质上很难达到实验目的与活动目标。因此教师对于实验设计中可能出现的问题要有预见性，才能做到有效引导。只有在教师的有效引导下，才能使实验设计更完善、更科学，才能把科学探究活动深入下去，使探究实验进入更理想的境界。比如在教学《水流产生力量吗》一课中，对于“什么情况下水流产生的力量大”这个问题，学生提出了很多猜想。有的同学认为：把水放得高一些，水流产生的力量就会大，小水轮肯定转得快。怎样验证自己的猜想呢？小组通过讨论制定了一个实验方案：把两个杯子放在不同的高度，用杯中的水来冲击小水轮，比较两个小水轮的转动速度，谁的速度快就是谁的力量大。“你觉得他们的验证方法有没有不严密的地方？”教师一句话打开了学生的思维空间，学生纷纷举起小手，提出了自己的看法。比如：应该用同样的杯子，并且两个杯中的水要一样多；杯子倾斜的角度要一样，这样才能保证水流一样大；要冲击水轮的相同位置……这样学生在教师的引导下，潜移默化地掌握了对比实验的实验方法，了解了对比实验的基本特征，培养了学生思考的严谨性和科学性。

四、采用多样的评价方式，让探究活动科学有序。

“为了每一个学生的发展”是本次课程改革的核心理念。这一理念的确立，是对评价改革的重大突破。这一理念所追求的不再是给学生下一个精确的结论，更不是给学生一个等级与他人比较，而是重视被评价者的差异，关注学生在探究过程中的进步和变化，及时给予评价，帮助学生认识自我，激发学生学习科学的兴趣，促进学生自我发展，提高学生的科学素养。

1.语言激励。

教师对学生的口头评价是最快捷、最直接、最有影响力的评价方式。“你提出的问题很有研究价值！”“你观察得非常仔细！”“你的回答太精彩了！”“你分析得非常有道理！”“能设计出这么完美的实验方案，真了不起！”……这些话语不但激励着讲话者，也鼓舞着其他同学，能够增强孩子们的自信心，使他们更投入地进行探究活动。

2.作业评价。

通过观察学生完成专题作业的表现来评价学生科学素养的发展情况是一种科学有效的评价手段。

在教学《春季星空》一课时，我让学生利用观星箱对北极星和北斗七星进行中长期的观察。然后将学生的作品进行展示和交流，师生共同从作品的质量、学生的思考、投入的程度、运用资料的能力、独立作业的能力、合作与交流情况等方面进行评析。一次专题作业，是对学生科学知识、科学探究、情感态度价值观各方面的一次较全面的考验。

3.引入“成长记录袋”。

着眼于学生科学素养的形成，我们将“成长记录袋”引入了科学素质评价中。学生收集到的许多伟大的天文学家和科学家的小故事、科学探索的名言警句、奇妙的小实验、观察日记、科学小论文、生活摄影、研究性学习成果等都记录了学生科学成长的历程。

五、整合多种科学资源，让探究活动有效延伸。

科学探究不能仅仅局限于教室之中，应开放学习时空，让探究活动走向自然、走向生活、走向学生可以求知的每一个角落。探究不仅仅是让学生得出结论，更应该引导学生把学习延伸到课外，让学生有一个更广阔的探究空间。

1.校园实践活动。

在学习了《春天里的动植物》和《秋天里的动植物》两课后，我就利用课外活动时间组织学生对校园里的动植物进行细致的观察。他们采集标本、拍照、做记录、互相交流，回家后通过上网查阅相关的资料，制作植物名片，了解各种动植物的名称、特点和作用。通过一系列的探究活动，不仅使学生熟悉了科学实践活动的方法，也增长了知识，激发了他们研究动植物的兴趣。

2.家庭实践活动。

在学习《水在哪里》一课的最后，我建议学生课后搞一个“家庭节水情况小调查”活动，有的同学就发现很多家庭将厨房洗菜、淘米后可以再利用的水储存在水盆里，或倒进事先准备的桶里，有些麻烦。于是他们就反复研究，查阅大量的资料，经过多次改进终于发明了家庭厨房节水用具――新式节水菜盆，菜盆下安装了污水净化装置、储水箱及脚踏式压力泵，让节水变得科学、轻松又方便。这项发明荣获了山东省青少年劳动技术小发明二等奖。

3.社会实践活动。

我们在学习五年级上册《研究与实践》中《考察家乡的水域》一课时，指导学生对石岛的永安河进行考察。学生通过调查访问、实地考察、搜集资料等方式，对永安河流域进行了全面的考察与研究。通过考察，学生们意识到永安河流域已经受到了一定的污染，并且已经给附近居民的生活造成了很大的影响，也对附近海域形成了一定的污染，破坏了海洋生物的生存环境。其中一个小组所撰写的《永安河流域考察报告》还获得了第十七届山东省青少年科技创新大赛科学论文二等奖。

总之，提高科学探究的有效性是深化科学教学改革的关键和根本要求，是科学教师教学中需要面对的一个长久的、棘手的又必须关注、必须解决的问题。这需要我们广大科学教师在实践中不断地完善教学设计，关注学生的活动过程，做好合理适时的引导、评价，才能让科学探究真正做到有效，才能让科学教学真正的“科学”。

参考文献

科学探究实践范文第3篇

关键词：探究 实践 乐趣

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1672-8882（2013）02-136-01

浩瀚的星空，广袤的宇宙总有很多未知的东西。未知又是神秘的，它令人渴望找到答案，探究未知的过程就是追寻美丽梦想的过程。人对梦想总是充满着极大的兴趣，而众所周知，兴趣是最好的老师。斯宾塞在《教育论》中讲：在教育中应该尽量鼓励个人发展的过程。应该引导儿童自己进行探讨自己去推论。给他们讲的应该尽量少些，而引导他们去发现的应该尽量多些。因此在科学课中，教师更要提供充分的探究机会，让学生像科学家那样在进行科学探究的过程中，培养学习科学的兴趣，提高科学探究的能力，获取一定的科学知识。

一、引领学生在生活中探究

科学探究来源于生活，服务于生活，在生活中进行，最终超越生活。丰富多彩的现实生活可激发学生强烈的探究欲望，“打破砂锅纹（问）到底”的天性又驱使他们进行深入的科学探究。所以，我有时会在科学课上有意识地创造生活情境，以唤起他们的生活经验，其探究的欲望和自信也就更为强烈。用生活化理念组织教学，揭开科学探究神秘的面纱，使学生认识到日常生活中的很多实际现象都是我们可以进行科学研究的内容。同时也将抽象的探究问题链接到生动可见的生活或现象上，为学生的学习活动开辟一条开阔的通道。我们需要当科学探究融入到学生的生活中时，学生就会油然而生出一种亲切感，

我特别鼓励学生利用生活中可以找到的材料搞科学探究，同样的内容用不同的材料做，同样的材料又可以做不同的东西，既培养学生的创新意识和探究能力，又发展学生的求异思维和情趣。如在学习“物质在水中的结晶”后，我让学生回家用盐、味精做一下结晶；在学习“粗盐提纯”后，我让学生周末去海边玩时用矿泉水瓶带一瓶海水回来，自己在家提纯粗盐；在学习“气体的流速与压强的关系”后，我让学生自制飞机机翼模型等等，让学生充分享受成功的喜悦，也使他们的实践能力得到了培养。

二、引领学生在教学活动中探究

例如在探究“物体的沉浮”时，让学生在一推轻重各不相同的物体前，先猜想这个物体在水中是沉还是浮，再把它放入水中观察。把猜想正确的物体放在一堆，把猜想错误的放在一堆。有的事实和猜想一致，有的和事实矛盾，这是怎么回事？引导学生讨论：你们是根据什么猜想的？物体的沉浮和什么有关？学生的经验和事实产生了矛盾，进一步引发学生的思考：是不是大的沉，小的浮；重的沉，轻的浮？然后按大小顺序排列几种物体，标出这些物体在水中是沉还是浮。学生发现“物体的沉浮和它们的大小无关”。接着按轻重顺序排列几种物体，再标出它们在水中是沉还是浮。学生又发现“物体的沉浮和它的轻重无关”。接着又提供两组特殊的材料，一组大小相同轻重不同，另一组轻重相同而大小不同，让学生继续实验。学生发现原来物体的浮沉跟轻重和大小还是有关系的，学生又产生了认知矛盾，更进一步激发了他们探究的兴趣。在后引导学生充分思考好讨论物体的浮沉好它的轻重、大小到底有什么关系。

三、引领学生在交流中体验乐趣

科学探究实践范文第4篇

关键词：研究性；实践教学；教学模式；教学措施；信息与计算科学

作者简介：谢海（1972-），男，广西岑溪人，桂林理工大学理学院，讲师。（广西?桂林?541004）

基金项目：本文系广西教改工程2011年项目（项目编号：2011JGA055）的研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）28-0112-02

研究性学习内涵丰富、形式多样，泛指学生主动探究的学习活动。而相应来说，研究性教学则是指支持学生研究性学习的教学方法、策略和模式。[1]研究性教学作为一种有效的引导学生主动探究、培养学生实践能力和创新精神的教学方式，已成为21世纪中国高等教育改革的热点，并得到教育部的大力倡导（教育部教高[2005]1号文件）。研究性实践教学则是将研究性教学理念引入到实践教学当中，重点体现了研究性、实践性和创新性，不仅注重传统实践教学所强调的专业能力的培养，注重理论与实践相结合，而且更注重学生自主学习能力、自主探索能力及研究能力的锻炼。

一、信息与计算科学专业大力加强研究性实践教学的重要意义

《信息与计算科学专业教学规范》（试行稿）强调指出：“本专业应特别重视实践性教学环节，应按照课程要求安排上机实习与试验，也可单独开设实验课程或组织社会实践，亦应安排毕业实习或完成毕业论文。”信息与计算科学专业以信息处理和科学与工程计算为背景，是由信息科学、计算科学、运筹学与控制科学等学科交叉渗透而形成的一个新的理科专业。该专业覆盖原有的计算数学及其应用软件、信息科学与运筹控制等专业，因此该专业是综合性、交叉性和实践性都极强的专业。信息与计算科学专业虽然划归为理科专业，但它具有浓厚的工科背景，因此大力加强实际动手能力的培养是促进该专业健康发展的必然要求。必须不断深化信息与计算科学专业实践教学改革，稳步提高该专业实践教学成效。

大力加强信息与计算科学专业研究性实践教学，具有深远的理论意义和重要的现实意义，如：有利于学生巩固并加深对该专业理论认识的理解；有利于学生理论联系实际、掌握科学方法和提高动手实践能力；有利于培养学生科研意识、激发科研潜能、形成初步的科研能力；有利于培养学生创新精神、创造意识、创业能力；有利于信息与计算科学专业整体协调发展。

二、构建有特色的信息与计算科学专业研究性实践教学模式

1.理论教学与实践教学有机融合

在制订信息与计算科学专业人才培养方案、教学大纲、教学计划时，充分考虑到理论教学与实践教学两者之间的相互关系。采取切实有效的措施，使理论教学与实践教学有机融合、协调发展。实践教学作为教学体系的重要组成部分，与理论教学相辅相成、相互促进、互为补充。理论教学与实践教学在教学内容上要有连贯性，在教学时间上要相互衔接，在课时安排上要合理分配。

2.构建科学合理的信息与计算科学专业研究性实践教学内容体系

构建具有科学性、针对性、规范性的研究性实践教学体系是开展研究性实践教学的重要基础。科学合理的研究性实践教学内容体系具备三大特征：一是专业性。由于每个专业的研究对象、培养目标、人才标准、实践能力的要求各不相同，因此构建研究性实践教学体系时，必须突出特色，反映出本专业的发展内涵和发展趋势。二是研究性。研究性侧重于动脑，重点是训练学生的科研意识、科研思维、激发科研潜能、培养初步科研能力，学会提出问题、分析问题、解决问题。三是实践性。实践性侧重于动手，大力加强学生实际操作能力的训练，使学生脑手并用，切实做到理论联系实际。

信息与计算科学专业实践教学主要分两个层次：课程实验和集中性实习。课程实验是随堂实验，主要是在理论课教学过程中安排适当的课时对某些重难点教学内容进行验证性、操作性、训练性的实验或操作，通过这些实验或操作，以加深学生对理论课程所涉及的知识、技能和方法的理解，为开展综合性实验打下坚实基础。

根据信息与计算科学专业课程特点和专业发展需要，需安排课程实验的有13门课程：“计算机知识及应用初步”、“C语言程序设计”、“MATLAB基础”、“面向对象程序设计”、“数学建模”、“数据结构”、“数值分析”、“数据分析”、“数学软件”、“数据库原理”、“算法设计与分析”、“运筹学与优化”、“微分方程数值解”。集中性实习是综合性、设计性、创新性、研究性的实践教学。主要集中实践教学环节：C程序语言课程设计、认识实习、面向对象语言课程设计、计算实习、数学建模实习、学年论文、现代流行语言实习、综合训练实习、生产实习、毕业实习（论文）。这10个集中性实践环节，遵循着循序渐进的原则，着重培养学生实践动手能力，提高学生综合分析问题、解决问题的能力，形成初步的科研意识，激发学生的科研潜能。

3.确定切合实际的选题

研究性实践教学的选题是十分关键的，选题是否恰当，直接关系到研究性实践教学能否顺利开展。研究性实践教学的选题要具备综合性、创新性和研究性。如“信息与计算科学实验平台设计与实现”、“信息与计算科学专业设计（论文）选题系统”、“遗传算法在函数优化中的应用”等选题，都是师生通过共同努力，反复探讨确定下来的。学生在完成这些选题的过程中，科研能力、自学能力等各方面得到了极大提高。

科学探究实践范文第5篇

沈永政 浙江省嘉兴市教育研究和培训中心

浩瀚无垠的太空，自古以来一直令人类可望而不可即，人们用天赋的想象丰富着对它的无尽猜想，演绎着“天上”的传奇，丰实着一代又一代人的精神食粮。随着空间科技的发展，太空的神秘面纱正在被层层揭开，当人类以科学发展观的眼光来观察与认知整个宇宙时，不得不为它的广袤和神奇所震撼。空间科技的发展为人类探索太空、开发宇宙做出了重要贡献，它使人类将目光投向了更为遥远的星空，梦想着更为辉煌的未来。

“宇宙中真有外星人吗？它们是什么样子的？”“我们中国人什么时候能够登陆火星？”“将来我们能驾驶什么样的飞行器去太空呢？”“在月球上能建一个家吗？”……对小学生来说，“太空画”不仅能开启他们的创造性想象，更能激发他们对未知世界的追求，产生探究科学的兴趣。由此，本着以人为本的育人理念，以“太空画”教学为抓手，以培养小学生的科学想象能力与科学探究能力为出发点，以提高小学生的美术素养为目标，我们做了如下探索与实践。

一、科普滋养与“太空画”技能探究并举

任何事物的发展都与周边环境紧密相连，与环境所传递的信息密不可分。信息是人们认知事物的基础，也是学生们思维成长的重要通道；而科普信息则是他们了解科技、探究科学、掌握科研方法的一座无形桥梁，使他们对科技的兴趣不断滋生和发展。借助学校科技教育这一平台，我们以校园环境为突破口，在科普信息传播的过程中激发学生创作太空画的动机。

1．全方位拓展信息传播渠道，建立“太空画”科普信息传播源

为了能有效刺激学生的内心需求，产生对空间科技的好奇，引起他们的兴趣，我们将校园环境信息传播分为以下几种：

(1)墙体信息传播

校园长廊、宣传橱窗、教室内墙、学校专用美术教室等都是信息传播渠道。我们在学校的走廊里布置了科普长廊，在宣传橱窗中布置上优秀的学生太空画作品，将美术教室的内墙打造成学生的太空画作品展示墙，等等，以使学生在浓浓的科普和艺术氛围中真切感受到现代科技的进步与空间科技的美妙，引起对未知世界的好奇与关注，形成初步的太空科学价值观。

(2)读物信息传播

时代的年轮将我们带到了科技高速发展的轨道上，读物信息传播方式也随之变得更为多样。午休阅读、课外阅读、活动阅读等都给我校学生增添了无穷的科普阅读乐趣。阅读，既让学生们增长了知识，拓宽了科技视野，获得了探索科学的经验和方法，也为他们今后的太空画创作积累了宝贵的资源和素材，为教师的创作辅导提供了肥沃的土壤。

(3)媒体信息传播

校园媒体主要有网络媒体、广播媒体、教学媒体三种。借助这些媒体，可以让学生了解太空科普，了解中国航天，搜索航空航天科学家的故事，等等，以激励学生探索太空的兴趣，引起他们对未来太空世界的美好畅想和无限憧憬。

(4)语言信息传播

课堂教学、科普知识讲座、同学之间的科普交流、科技参观讲解等，都是科普信息传播的主要来源。每月一次的太空画课堂教学，不定期的、由航天专家主讲的航天科普知识讲座，学校组织的航天科技夏令营、太空蔬菜育苗、太空画创作比赛等一系列的校园航天科技主题活动，都成为学生太空科普的精神美食，使他们对太空科技充满激情。

用眼睛来观赏，用耳朵来聆听，用头脑来思考，用心灵来感悟。全方位的科普信息拓展了传播渠道，充分调动了学生的各种感官，陶冶他们的情操，涤荡他们的心灵，不断催生他们太空画创作的新能源、新力量。

2.深入开展创造性技能探究，形成“太空画”创作兴趣的生长点

儿童画是孩子表达自我、抒感的一种绘画语言，从中我们可以了解童心、童事，感受儿童绘画语言的生动与创造。而在“太空画”教学中，建立在发展学生创新思维、形成艺术原创力基础上的技能探究，则更具有科学的启发性与艺术的原创性。

(1)工具材料运用的技能探究

不同的绘画工具和材料可以表达不一样的画面效果，那么怎样的绘画工具和材料更适合创作太空画呢？根据学生的年龄和心理特点，我们对不同年级段的学生实施了不同的教学，进行了一系列教学尝试。

比如，我们让二年级学生创作的刮画就很有趣味性。他们的习作不但线条稚拙稳健，而且色彩协调，画面内容趣味盎然。如《外星人来啦！》（图1）这幅作品的星空背景刻画得惟妙惟肖，外星人的形象描绘得传神、可爱，而画面所表现的情节则更让人浮想联翩。

又如，我们让高年级学生在黑色卡纸上用荧光笔进行太空画创作（图2）。在荧光笔的作用下，那散发着银色光芒的星星、星球将宇宙的神秘与浩瀚展露无遗，而那金属质感的飞船形象则表达得更是栩栩如生。

再如，我们让六年级学生在有色卡纸上用水粉颜料进行创作，其习作（图3）也有异曲同工之妙。画面中那些代表着无数星云、星球和星际物质组成的美丽星空，在斑斑点点的水粉色彩的点缀下显得妙趣横生。

工具材料的多样性，使每一幅作品都显示出独特的创造性与审美性。

(2)太空事物创作的技能性探究

宇宙是由无数的星际物质组成的天体系统，除了我们常见的太阳、月亮之外，还有许许多多的其他事物，如陨石，各种不同的星球、星系、星云、黑洞等。如果让学生通过对这些事物的深入观察、把握其特征，并在此基础上进行研究性的创作，对于充满想象力的小学生而言，创作的画面将会与众不同。

比如，在让二年级学生创作最常见的太阳时，首先，邀请学生通过查阅资料的方式来了解太阳的内部结构，了解太阳为什么是一个发光的球体，太阳的色彩是怎样的，人类在地球上和星空里看太阳有哪些不同；接着，让他们说一说自己心目中的太阳究竟是怎样的；然后，再让他们画出自己心中的太阳。于是就出现了图4中的那一组太阳。同学们心目中的太阳在各自作品中鲜活地呈现了出来，虽形态各异，却又不失太阳的基本特征。

其实每个学生都有自己独特的绘画语言，我们没有必要对他们强调什么样的事物一定要怎样画，我们所要做的只是让学生多了解一点太空常识，多观察太空事物，多掌握一些科学知识，在此基础上再进行想象与创作，那么，他们的作品就是艺术，而且美不胜收。

(3)飞行器创作技能的创新思维探究

未来的太空景象壮观，造型多样的飞行器必然是主要的交通工具，而飞行器的表现也是“太空画”教学中的重点。我们将飞行器归纳为两类进行指导：一类是根据不同的飞行高度来确定的，分为低空飞行器、高空飞行器、深空飞行器等；还有一类是根据不同的功能来划分的，分为运输型、采矿型、勘测型等。同时，我们还采用了实物联想法，启发学生进行创作。比如：将深空飞行器联想成仿生型、飞碟型、变形金刚型等；将运输型中的飞行器联想成太空巴士、太空游船、太空列车、太空飞碟等；并且在实物联想的基础上进行再生式综合性联想，将太空巴士联想成仿生式太空巴士、子母便携式太空巴士、机械组合式太空巴士等。由此，创新思维的火花就在这创新技能的探究中闪耀出它迷人的光彩。（图5至图9）

兴趣是最好的老师，也是学生认知事物、能力发展的加油站，是他们提高学力、掌握知识技能的助推器。学生在太空画创造性技能的探究中，潜移默化地获得了科普的滋养、技能的锻炼、艺术的熏陶与美感的提升，在耳濡目染、多维感受中提升了创作兴趣，激发了创造潜能。

二、学生创作与教师辅导并行

“对于创新来说，方法就是新的世界，最重要的不是知识，而是思路。”对于“太空画”教学而言，则更需要建立一种创作辅导能够遵循的有效模式，以这种创作思路的引导方式唤起学生的想象与思考。我们尝试以教师辅导引领学生创作实践的方式，推进“太空画”教学往纵深方向发展。

1．开发创作主题，启发创意思维

创作主题的开发可以依据我们地球人的生活来拓展，从人们的衣食住行中去挖掘。环保问题、生活起居问题、人类外太空生存问题……凡是和人类生活、生存相关的问题，都成了我们主题开发的对象。如“太空画创意模块拓展图”（图10）所示，从地球人生活所涉及的环境、建筑、医疗、运输、娱乐等方面去挖掘，学生的“创想视界”就豁然开朗了。

2．启迪创新思维，丰富创作想象

在选择创作主题的基础上，根据创作的需要，我们还要不断拓宽与延伸学生的创新思路，开启他们的梦想之旅，使他们的创新思维获得不断激发。

(1)从飞行类主题中衍生出的“仿生飞行器”

人类的创造发明一般都是从模仿自然物开始的。早期的飞机是根据飞鸟的构造来设计的，船和潜艇是人们根据鱼类模仿的，而在现代科技文明高度发展的时期，则有仿蜂巢轮胎、仿蜻蜓概念农场、仿鸟巢体育馆等。所以，我们可以从仿生开始，对学生进行创新思维的引导，这样既可以模仿对象的外观，又可以模仿对象的功能。

(2)从生物类主题中衍生出的“奇特的外星生物”

宇宙之大，无奇不有，偌大的太空世界难道只有地球上才有生物吗？浩渺的宇宙中难道没有类地星球吗？如果有，它又将是怎样的？带着这样的疑问，我们让学生观看了《走进霍金的宇宙世界》，了解了生命的起源以及对外星生物的假设性猜测，使他们创作出了千奇百怪、造型百变而生动的外星人、外星植物、外星昆虫等形象，让入看了叹为观止。（图11至图13）

(3)从建筑类主题中衍生出的“太空家园”

从人类生活的角度讲，我们的生活离不开建筑，更离不开我们世代栖居的家园。然而，随着空间科技的发展以及人们对新生活的渴望，在未来的宇宙星空中一定会有我们地球人所创造的、蔚为壮观的太空家园。我们让孩子以画配文的方式来表达他们的创意。

①六年级(1)班黄幸康《乌贼飞行器》（图14）

看绯红映照的那片天际，隐隐约约的是什么？劈开黑雾，映入眼帘的是一片繁华似锦的高楼，那形态之斑斓，色彩之鲜艳，造型之奇特，不禁让人大饱眼福……“乌贼”甩动着它那纤弱细长的触角游来了，看似慢悠悠的，眨眼间就到了跟前，它是这个宇宙中负责清洁与运载的飞行器。果然，由它经过之处，楼更美了，色更亮了，路面更洁净了…… 这是该同学的画配文，他用优美的文字表达了心目中未来太空家园的美景，画面与思想相互融合，使作品的内涵揭示得更为深刻。

②四年级(2)班史洋婷《火星岛新家园》（图15）

在遥远的宇宙太空，有一座神奇的火星岛。“看！那是什么？”火星岛的外层盖着一个氧气罩，扩散出一道道淡淡的蓝光，真是美极了！哦，原来是人类在那上面“工作”——建造太空火星岛新家园呢！“走，咱们一起去瞧瞧吧！”

走进火星岛高科技大门，一眼就望见了里面一大片建筑工地，这里的人们每一位都身穿宇航服。哈哈！他们就是我们伟大的中国宇航员，他们正在不停地忙碌着……

这位同学的想象力是丰富的，创意是奇特的，而在画配文的描述中，这幅作品则显得更加丰满与厚实。

3．理顺画面逻辑，提升作品内涵

一幅想象力丰富的作品，有时不一定拥有合乎逻辑的画面，这是很多学生的通病。为了帮助这些学生克服这种逻辑混乱、思路不清、画面交代不明的毛病，我们采取了“一点辐射式”“链式”“芝麻开花式”等多种太空画创意作品辅导法，使他们的作品在逻辑性和思想性等方面得到了进一步的提升。

(1)“一点辐射式”群体创意引导法

这是通过某一创意点来拓展创意的方法。如以一种自然现象、一个词语、一条新闻、一个故事等作为创意点，来衍生、拓展学生们的创意，并将学生们的思路引向不同的方向，发散他们的思维，丰富他们的想象，使他们的太空画创作向多元化格局发展。

(2)“链”式单个引导、群体推进式创意指导法

其中，“链”有“单链”“双链”“多链”，以及“混合链”等。此法将各种创意进行有机重组、整合，生成新的创意，如同生命基因链中的DNA，通过不同组合生成不同的新的生命个体，既丰富了作品内涵，提高了学生的创作能力和水平，同时也使他们的作品更具创造性和逻辑性。

(3)“芝麻开花式”群体创作指导法

此法以一个创意点来引发学生生成几个创意点，然后由这几个创意点再衍生出更多创意；如同芝麻开花，不断提高、不断升华，从而使他们创作出更富有逻辑性、科幻性的太空画作品。

从作品《火星上的中国城》（图16）和《太空里的加能站》（图17）中可以看出，学生的构思充满创意。为了培养他们的创作兴趣，发展他们的科学想象能力和逻辑思维能力，增强他们的创新意识与科技为人类服务的思想，我们在太空画的教学中不断探索着、研究着，乐此而不疲。

三、课内与课外结合，学习与探究兼容

学习是获得新知、掌握技能、形成能力的重要手段，是学生产生兴趣、萌发创作想象的源泉，而探究则是他们自发产生的一种自我学习能力；将两者结合，会更有利于太空画创作兴趣的培养与保持。我们以学习与探究兼容、课内与课外结合的方式，将“太空画”教学延续至今，并获得了不断的衍生与发展。

1．课内学、课外究

课内学，学的是科学常识、绘画基础知识；课外究，究的是太空科普知识、创作技能。此即要求学生在课外进行自主式探究时，一方面做到对那些与课堂学习内容相关的科学知识要了解深入、研究细致，从而使创作更有科学依据，使作品更有说服力；另一方面，也可以根据自己创作的需要，在没有老师辅导的情况下，能自主进行绘画技能的研究，形成自己独有的绘画方法与创作风格。

2．课内究、课外学

此即以课堂教学的方式，通过师生互动、生生互动，开展探究式太空画创作教学，启发创作思路，拓展创新思维，研究创作方法，并通过课外自主探究学习，进一步完善作品内涵，增强作品的科技创新性与艺术感染力，形成生动而富有逻辑的太空画作品。

3．课内学、课内究

将航天科普知识和美术基础知识以教学“资源包”的形式加以整理归档，然后依此设计教学方案，实施课堂教学，进行课堂探究式创作。此法有助于及时解决课一内产生的问题，帮助学生进行针对性的科学探究，养成太空画创作过程中的探究习惯，提升创作自信心。

4．课外学、课外究

此法旨在让学生通过自主学习科普书籍，在产生创作冲动、形成创作灵感之时能够进行自主创作，将通过自主学习获得的科学猜想或科幻内容，以绘画日记的形式呈现出来，漫画式、简笔式、涂鸦式皆可，也可以是绘画创作式，使创作充满探索激情与活力。

学习与探究兼容，课内与课外相结合，是“太空画”兴趣培养的一种延伸方式，为“太空画”创作辅导教学开辟了一条全新的途径，让学生在“太空画”教学中，不断拓展视野，提高认知，增强兴趣，树立科学的价值观与人生观，并在“太空画”创作学习中，了解人类探索太空的重要意义，了解中国人探索太空的国防价值与长远目标，从而促进“太空画”教学内涵的不断升华和教学意义的不断彰显。