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1、 小学科学实验改进与创新专题研究结题报告 小学科学实验改进与创新专题研究结题报告海安县海安镇仁桥小学课题组执笔：顾荣一、前言新一轮基础教育课程改革已尘埃落定，伴随着改革所带来的新课标、新理念、新教材和新要求都在随着教改的深入而不断的生成、发展、成熟。科学教育作为科学技术由知识形态向现实生产力转化的重要环节越来越受教育主管部门和教育专家的关注，新课改将小学自然改为小学科学更是一个重要的佐证，新的小学科学课程标准把小学科学课程性质定位为启蒙课程，将创新精神和实践能力作为培养重点，提出科学教学应以学生为中心，强调手、脑结合，采用探究方法进行真实问题的学习，实验探索的研究，更重视创新能力的培养，核心是
2、要学生认识科学，这些大方向决定着小学科学教材必须要落实课改理念、体现课改精神、实施课改目标，而承载着探究重要途径的科学实验，在小学科学教学中扮演着举足轻重的重要角色，是学生科学学习的最根本、最直接、最权威的重要途径，而随着苏教版三六年级科学教材的出炉，使用，出现了许多值得商榷的地方及至于弊端，一味强调与国际接轨，搬用西方科学教育模式，为达到一教学目标而牵强附会，实验教学项目的选择，实验材料的配备，实验过程的处理，实验结论的推敲逐步显现出深层次的矛盾，条块化的组编，拔高式的图表，机械式的作业每册教材都有遍布。苏教版科学教材每次进行的一系列的修订，说明了我省的科学教材体系结构始终还没有找到一种更为
3、准确、更为合理的，与学生年龄特征、心理认知能力相结合，与时代发展需求相结合的具有前瞻性、可领性的实验内容框架，进入了一条半明半暗、难以看清课改理念真正落实的弯胡同，整套教材面广量大点杂，导致教师执教进退两难，学生学解两困脱节窘境。如小学三年级“观察水”一课，在研究了水的基本特征之后，还涉及到毛细现象、水的表面张力并用木炭、石子、黄沙过滤水可取可行，但完全脱离三年级学生实际的实验操作水准要求和生活经验的超标式实验项目。五年级介绍平面镜，涉及到哈哈镜等学生日常生活几乎绝迹的过时(但仍有科学研究价值)内容。对于五年级昼夜变化的成因，课本选择公元前500多年的哲学思想的毕达哥拉斯、亚里士多德、柏拉图等
4、大哲学家让信息化时代五年级学生来领悟，他们的逻辑思维能力、想象能力、认知能力、辨别能力，与其当时的环境得出的结论的正确性和可比性都有较大的落差，造成误导、误解、误记。而作为原自然传统教学经典的定、动滑轮的组合成滑轮组，在生活中广泛应用这一重要的知识点却已完全删去，一个与现实生活应用紧密相联的实验项目就挥之而去。种种迹象、现象都表明，我省苏教版科学教材中的实验项目和所提供的配套仪器依然没有摆脱那种靠简单拼装验证规律，或在教师指导下学生进行操作过程，束缚学生思维，捆绑住教师的手脚。俗话说：内行看门道，外行看热闹，建立一种具有探究性、开放性、质疑性、挑战性，创新性的实验教学框架体系，拉近实验与小学生
5、的距离，拉近实验与生活的距离，拉近实验与未来发展的距离，做到改进与教材同步、创新与教材同行、观念与教材同新，形成有源之水，有本之木的优质科学实验教学资源，提高科学实验教学的效率，特别是在基于网络时代信息化的条件之下，多媒体环境中如何进行小学科学实验改进与创新的新思路、新模式、新特征，这是我们确立这一课题的研究背景，尤其是第二轮的基础教育课程改革，科学新课标迟迟未能出炉，更使我们的课题研究有着值得深入探索和全面改进更为广阔的空间，更为高端的构建，尤其是在新一轮课改中又准备在小学一、二年级开设科学课，为课题研究又提供了一个新的研究重点。基于这样的背景，2009年6月，我们申报了小学科学实验改进与创
6、新研究课题，2009年10月被省实验教学研究中心立项。课题研究的目标是为创造性而改、为创新性而教，将抽象化的概念形象化实验，过程性研究巧妙地创造性地获取将科学教育理论作为支撑，以实验改进与创新作为验证，寻求用承载科学素养培养的重要渠道的科学实验，让学生更能自主独立地发现问题、研究问题、解决问题，用实验、操作、调查、搜集处理实验信息，进行表达和交流，获得知识技能、情感、态度的发展，特别是探索精神与创新能力的发展，将浅显的科学概念定理、原理和观察、比较、分类等知识与技能有机融合，让学生会看、会玩、会做、会谈、会创。在课题组织申报过程中，我们进行了大量的理论搜索和寻求到本课题研究的各项理论作为支撑要
7、点：后现代课程和教学理论。新课标突破了过去的“唯教材”论，倡导教材的“创生”、“开放”及教师的“自由”、学生的“自主”，其教学思想给实验的改进与创新给予了更多的开发、改进、创新空间，留有选择和拓展的余地，体现出后现代课程的理论要素。建构主义理论，强调应让学生主动建构知识，促进其整体、全面可持续发展，实验改进与创新的最终目标是降低实验难度，放缓实验坡度，提高实验效度，激发学生学习科学兴趣，了解科学探究历程，形成科学技能，激发创新潜能，让学生主动建构知识，促进自身发展，与其不谋而合。多元智能理论。实验的改进与创新，其目的是尽可能为学生设计适合其发展的学习方式，使个体的潜能在实验情境中充分发挥出来，
8、为学生创造出多种多样展现潜能的情境，多元智能理论的要义在实验改进与创新中很好地得到了诠释。发展性教学理论。重视学生的发展，特别是个性化发展，要求把学生的发展放在中心位置，而以学生发展为根本目标的实验教学必然重视实验项目的选择，实验内容的合理，实验设计的科学，都要体现以自主、合作、探究为标志的学习方式，体现实验改进与创新的精神实质，形成和谐共振，加速学生自身发展。基于上述的理论基础，我们提出了课题研究的最终目标：立足实际深入研究我省、市目前科学实验教学的现状，以动态的、辩证的观点分析目前小学科学教材中的成败得失，在课题研究过程中对小学科学教材所有实验项目进行验证性理解、体验式分析、特征型探索、创
9、造性改进、创新型升级，探索多种可行的解决实验教学中合理方案，既是一种在前人的研究的成果基础上的继续，更是与目前科学教学改革领域大趋势的新发展，将科学技术、心理学研究、课程改革、教师培训及教学资源库等问题融合在一起的综合研究，实现科学实验内容的规范化、科学实验项目的可选化、科学实验渠道的多途化、科学实验结论的精确化，更好地服务于小学科学教学，对科学实验教学规范管理和适度调控，注重的是科学教学内容实验项目的有机选择、实验教学方法的合理融合、实验教学设计的结构整合，从而达到对整个小学科学实验的精确监控、精位实施、精点达标的一个转换。二、研究内容我们课题研究中的科学实验是指教师在科学课程标准指引下课堂
10、教学过程中为学生开设的各类教师演示性实验、学生分组性实验、教师自主性验证性实验探究性实验等狭义的科学实验内涵，主要指定对象是小学科学实验(教学)。改进与创新主要包含两个要义：一是对科学教材中已提供的科学实验项目、科学实验仪器提供、科学实验流程的安排不科学性、不精确性、不易操作性进行适度的改进，降低学生学习的门槛，优化实验教学的环节，领悟科学中的真谛，更能方便快捷的达到教学目标；二是对为达到同一教学目标而进行实验项目的选择、实验仪器的配置、实验操作流程的改进，达到合理、准确、方便、快捷、探究实验过程、掌握变量和控制变量的特征性变化，又能体现出手脑结合、益心培智、融合探究情趣、注重技能训练的实验器
11、材，寻求人文性和科学性的和谐统一，体现实验教学的应用价值。小学科学实验改进与创新专题研究，是对小学科学教学实验中存在的问题进行改进与创新，寻求改进与创新思路与策略、改进与创新的基本原理和操作模式，及改进与创新中对师生的成长、发展效能影响研究。其一：现有实验验证性研究。我们对现有小学科学教材三六年级8册教材涉及的44个演示实验、120个分组实验、45个自主性实验项目进行全面精确细化研究，对具有可选性、可比性、科学性、趣味性、探究性实验内容进行研论研讨、实践操作、摸索规律，形成经验积累，并发现存在问题，供后续研究。其二：小学科学实验改进策略研究。、探索小学科学实验中验证性实验改进策略研究，主要从材
12、料的选择与生活的联系入手。、探索小学科学实验中探究性实验改进策略研究，主要是以创造学的相关原理和科学实验紧密结合。、探索小学科学实验中中年级实验改进策略研究。、探索小学科学实验中高年级实验改进策略研究。、探索小学科学实验中实验改进原则体系、操作模式研究。、如何引导学生发现科学实验中的存在问题研究。、在实验改进中的需要注意的哪些问题研究。其三：小学科学实验创新策略研究。、探索小学科学实验中验证性实验创新项目、策略研究。、探索小学科学实验中探究性实验创新项目、策略研究。、探索小学科学实验中中年级实验创新项目、策略研究。、探索小学科学实验中高年级实验创新项目、策略研究。、探索小学科学实验中实验创新操
13、作模式研究。、如何通过实验改进与创新培养学生创造性能力研究。、在实验创新中需要注意哪些问题研究。其四：小学科学实验改进与创新对学生能力培养及科学素养发展提升研究。其五：小学科学实验改进与创新对教师的专业发展促进作用研究。其六：实验改进和创新评价研究。在对研究内容的概念和研究内容确定后，我们确定了本课题研究的重点和研究难点：科学教材编写中极少数编写顺序、选择实验项目的不合理性研究，主要是教材中实验教学繁、杂、难、乱等脱离学生认知规律的教学内容，形成较为规范、科学、符合教学实际的编选体系，对已有实验项目所提供的材料的选择、实验程序的实效进行研究，解决易损、易产生与教学不相适应的现象的问题研究，形成
14、一种科学原理多套实验方案解决问题的思路。本课题研究的难点：小学科学实验的改进与创新的成功与否，牵涉教材编写、实验项目的选择、地区差异、教师专业素养，学生知识层次等诸多因素的制约，实验成果的推广、应用还有待时间、空间的延续和充实，要对已有教材、器材进行合理化的推敲与论证，并不断加以矫正和完善与创新。三、主要研究工作本课题历时3年的研究，采用点面结合、分项推进、分类实施，由独立分项研究再到合作集体研究，由中高年级研究再到覆盖全面研究，然后扩展到整个实验教学研究领域，由规划性研究向自主性研究再到技术性研究，由实践研究再进行理论研究再落实到实践研究，采用各种研究方法、比较全面系统地掌握了小学科学苏教版
15、教材和实验设计和研制体系。（一）、研究步骤：1、第一阶段：（准备阶段）经验、反思、理论探讨阶段。(2009年6月2009年10月)制订、论证课题研究方案和具体研究计划，申报课题，落实子课题组，搜集文献资料，提供理论依据，展开实际调查，掌握目前现状，进行经费预算，筹措资金，举行开题论证会，组织开题活动。2009年11月26日，我们参与了南通市实验课题研究开题仪式，相关专家同行对我们的课题研究进行了开题论证，给予了画龙点睛的评价和建设性、指导性的研究思路和方向。2、第二阶段：（实施阶段）：改进与创新要求、方法、策略、模式研究(2009年11月2012年3月)按照年级和实验分类全面梳理小学科学实验项
16、目和操作内容，进行验证性研究，找出实验项目中存在的问题，进行分析，把住问题症结，寻找突破口，对诊下药，提出改进策略。针对验证性研究中发现的问题、缺陷及不可取性，寻求根源，剖析原因，不断实践加以探讨，作为个案，从原理、原材、原法展开思索，对影响实验的各种因素探讨研究，进行合理化改进，加以对比，尊重实验差异，寻求验证性、探究性实验中的规律性，寻求实验改进的原则，把握实验改进的方法，寻求实验改进的策略、基本原则和理论依据支撑，完成实验改进的一般操作模式和实施原则。采取同目标异构的研究思路，集思广益，选取有创新价值的实验项目，进行二次、三次开发、改进、创新，从多维度进行实验项目的选取、实验器材的更新，符合学生的心理需求和实际教学需要的新的实验项目，选取不同的学习对象进行对比性实验项目效果检测，易于教学，易于普遍接受。3、第三阶段：总结推广阶段(2012
