小学科学趣味实验的校本开发与实施研究

开题报告

常州市博爱小学 吴萍

一、课题提出的背景

（一）实验对于培养学生科学素养具有重要意义

孩子对未知事物的探究兴趣有着与生俱来的好奇心，从某种意义上讲孩子就是天生的科学家。科学家们都是带着好奇心进行各种各样实验的，从而加深人类对客观物质的认识，有了重要的发现。他们的研究工作有充分的准备，严格的观察、实验、分析、探讨，有明确的目的性和确定的结论。好奇心作为科学的种子，需要实验的灌溉才能够发芽开花结果。而孩子们的探究活动往往是盲目的、不规范的，这就需要教师通过趣味实验，使孩子们在实践中从逐步了解、学习、熟悉、习惯，并遵从科学家和科学共同体的游戏规则，在实验过程中培养自己的动手、动脑能力以及观察、想象、归纳推理能力，才能使得孩子从天生的科学家成长为真正的科学家。

（二）小学科学实验教育趣味性下降

最新颁布的《义务教育小学科学课程标准》指出：“小学科学课程是一门实践性课程；”“保护学生的好奇心和求知欲，激发学生学习的科学兴趣，引导学生主动探究，积极生活的经验，增强课程的意义性和趣味性。”

新课程改革后，科学教材发生了较大的变化，科学实验随着教育理念的变化也随之发生了改变，由原先注重知识教学过渡到注重培养学生的探究能力和激发学生的创造精神，由注重实验结果过渡到注重探究过程。在这一转变中，很多学校及教师产生了不适应，尤其是科学探究背景下的小学科学实验，对教师、学生及实验器材都提出了更高的要求，由于有的教师实验依然保留有中学理、化、生等实验的痕迹，操作难度大，没有什么趣味性，不大喜欢上实验课；有的教师实验以演示为主，包办代替，草草了事，导致学生对实验不甚了解，造成了实验的趣味性及可操作性下降，影响了科学教学的质量。小学科学趣味实验的开发突出了过程与方法的重要性，将对探究实验教学起到了重要的推动作用，更强调学生在实验过程中的主体性体验。

（三）教材中实验不能完全满足学生探究的需求

科学探究活动是一个连续的过程，很多科学实验活动不可能在40分钟内得到学生的充分理解，需要课外继续开展；同时一些和课堂实验相关的探究活动也是科学学习的重要内容，需要在课外进行操作和实践，可用于解决一些实际生活中碰到的问题。由于受到课堂是学习主阵地的传统意识的影响，学生总是把学习活动印刻在课堂上，因此他们离开课堂主动开展实验的习惯很难养成。一是主要学科语、数、英的学习任务繁重，学生没有时间主动进行课外探究；二是课外延伸的探究活动趣味性不强，作业的意味浓厚，不能激发学生主动积极的探究热情。

综上所述，我们课题组希望通过小学科学趣味实验校本开发与实施的研究，旨在改变科学实验操作繁杂、趣味性不高，对师生的吸引力下降的现状，设计一些简单易行、趣味性强、实验器材通用性大，并且符合课标要求的实验设计。学生通过一个个趣味小实验，既学习了有关科学知识和技能，又增强了对自然科学的兴趣和爱好，掌握基本的科学方法，培养其观察、思维、相像、创造以及动手能力，还能解决生活中的问题，学以致用。

 

二、课题的研究价值

（一） 为教师提供有效的教学案例集和资源包

小学科学趣味实验的开发与实施研究并不是编写教材，而是为教师提供教学内容和策略改进的可行性方案，教师可以根据实际选择教学所需资源。

（二） 促进教师专业发展

当前很多科学教师仍停留在教知识的浅层次上，参与本课题实验与研究的教师既是研发者，也是实施者，目的是促进青年教师教学观念的转变，理解科学课程的内涵、理念、目标和内容，从而引起教学观念、模式、策略的变革，改变教师的教学方式和学生的学习方式，促进学生的有效发展，提高教师的专业水平，提升学校的教学质量。

(三)促进学生科学素养的全面提升

我们始终坚持，科学课堂以提高学生的科学素质为宗旨，促进学生的全面发展。掌握基础的科学知识，发展科学思维和语言能力，获得科学探究的有关技能和方法，培养热爱科学、善于思考、求真务实、互助合作、保护环境和呵护健康的生活态度，是科学课程的主要任务。

 

三、核心概念的界定

实验：是指为了某个问题，而在相应领域内进行的明确、具体、可操作、有数据、有算法、有责任的技术操作行为。在人们的实验行为当中，既有为了发现或验证某种理论而进行的，需要做很长时间的实验，也有检验某个简单原理或者进行简单发明创造的实验，后者也可以称为小实验。本课题就是选择这样的小实验进行研究。

趣味实验：是指简单易学，生动有趣的科学小实验。实验中的材料都是日常生活中容易找到的物品，实验操作方法比较简单，易操作。通过做趣味实验，可以培养学生对自然事物的好奇心,激发他们探索科学的兴趣，锻炼他们的动手能力、观察能力和思维能力。

小学科学趣味实验校本开发与实施研究：趣味实验有很多，但本课题所选用的趣味实验具有一些要求：取材方便，贴近学生生活，符合年龄特点的实验；不是单一的演示或操作，揭示原理，而是加入了如何收集、记录数据，展示保存实验过程和结果等探究目标的主题式组合实验；以校为本，能解决学校的教育教学实际问题的实验。本课题是在2017年9月一年级为开设起始年级背景下，为激发学生探究科学实验的兴趣，提升学生科学素养，以本校科学教学中的问题为导向，由教师学生共同实际并操作的研究活动。

 

四、国内外研究现状

（一）国外研究现状

通过本课题前期调查与文献研究的基础来看，国外同一领域的研究，由于科学技术水平高，它对科学教育领域的研究也开始的较早，例如美国家课程标准中就提出：需要科学教师能够为学生提供必要的时间、空间和资源，有助于持续探究和认识世界。同时该领域的科普书籍也是比比皆是：《53个最棒的趣味科学实验》、《趣味物理学》等等，可见国外对这一领域的重视程度。本课题可以依据这些研究成果，依据本校学生学情，建立研究内容结构。

（二）国内研究现状

国内在这一领域的研究还很少，主要集中在小学科学学情分析，趣味实验在中小学理科教学中的应用研究，以及个别区域内趣味实验开发与策略的研究。而像本课题这样侧重于校本化实施的趣味实验开发还有很大的研究空间。

 

1．小学科学学情调查分析研究

由中国青少年研究中心、北京师范大学、北京出版社等单位的专家组成的“我国中小学生学习与发展课题组”，从1998年10月开始，以10个省市的中小学生进行的大规模的调查研究。其中最喜欢学科和最不喜欢学科一项调查令人惊讶：小学生喜欢社会活动和科学课的学生为数很少。这些想来非常有趣的学科却没有实现其应有的教育功能，确实令人困惑。

从学校教育角度进行分析，课题组认为应从两个方面去找原因：说明如今的教材内容有一定的局限性，还提不起学生的学习兴趣；老师的教学方法保守有余开放不足，造成实验的趣味性及可操作性下降。其实科学学科基本不受应试教育的影响，开放的空间，创新的空间都是比较大的，在完成国定教材内容的教学基础上，完全可以在小学生中开展科学的趣味实验活动，以引起学生对科学的兴趣和好奇心为中心的特色教育。

2．小学科学趣味实验选择与培养策略的研究

徐志标老师在《浅谈科学课堂中“趣味实验”的巧妙运用》中，总结了在一线科学课堂中，利用趣味实验进行导入、调节教学节奏，攻克教学难点的几个典型案例，阐明了趣味实验在教学中的重要地位。

顾婷婷老师在《以“趣味实验”为抓手，综合培养学生科学探究的能力》中，阐述教师必须结合小学科学课的特点，以“趣味实验”为抓手，充分发挥学生的主体作用，使学生积极主动地参与到观察、实验等学习活动中，亲自感知实验所产生的各种现象和变化，科学地、系统地培养学生科学探究的能力，从而达到有效的多元化科学探究。

朱心奇、李平的《科普趣味实验中酸的选择及其实践》中，主要是对某种材料的趣味性进行深入研究，阐述了在教学实践中，可以用柠檬酸或维生素C 代替醋酸做实验，其中涉及到了几个有关于酸的趣味实验很有借鉴意义。

3．有关区域小学科学趣味实验开发与实施的研究

浙江省富阳市富春第四小学课题研究组认为，一些低成本的趣味实验活动取材方便，能在小学生中逐步普及推广，而且趣味性强，实验选材通用性大，能使小学生在活动中保持浓厚的兴趣，并将科学学习的兴趣转化为对科学的志趣。他们分别从科学教学中对趣味实验的开发和运用与课外活动的运用两个方面阐明课题的实施策略与过程，该课题组研究的科学教学是基于教科版教材而实施的，整个体系与苏教版有一定的差异；另一方面趣味实验在课外活动中的运用都建立在当地的一些科技活动，与我校的特色活动雷同不多，不一定适应我校学生的实际情况。

《小学科学趣味实验的开发研究探微》中华艳老师针对南京市鼓楼区小学生科学素养的现状，文中提出了通过开发低成本的趣味实验来培养小学生的科学素养，并对培养的途径和策略进行了探讨。

综上所述，学者、一线教师在小学科学趣味实验开发与实践、培养策略等方面进行了一些探索，为本课题研究奠定了一定的基础。但是通过查阅文献看到，这些研究开发的趣味实验并没有与本课题区域教材形成较高的匹配度，同时也不能和本校学生的情况完全融合，这就需要本课题组进行校本化实施。

 

五、研究目标与内容

（一）研究目标

1．初步形成适合本校学生趣味实验的案例集和资料包。

2．提升学生实验探究的能力，激发科学学习的兴趣，培养科学的思维方式，形成正确的科学态度，提高解决问题的能力。

3．教师初步具备开发与实施趣味实验课例的教学能力。

 

（二）研究内容

1．对本校学生科学实验现状的调查研究

常规课堂中，除去教师组织能力以外的因素，有些教材上的实验在实施过程中是低效的，学生很难开展观察或指向性不明确，同时通过学生访谈，课堂观察来发现实验教学中存在的问题，以及了解学生需求和形成实施要求。

2．符合学情的趣味实验内容选择策略的研究

要实现趣味实验校本化，实验内容的个性化选择是基本原则。教材中并不是所有课型和内容都适合进行趣味实验；同时，学生的千人千面，意味着适合不同学生的学习内容，难易层次应是不同的，内容呈现方式应是不同的，那么，如何科学地选择适合不同学生的实验内容就是一个必须要解决的问题。本课题组将通过三个途径来研究趣味实验内容选择的策略：

拓展教材。课题组成员从课本中的某一点出发确定研究内容，经过一系列实验的有机组合拓展成一个步步深入的探究性主题。这样也是对科学教材的一个补缺和拓展。

开放选择。通过学生主动发问，自己的爱好，确定研究主题。这样能充分发挥学生的好奇心，使趣味实验的内容更具个性，更具魅力。

教师引导。教师可以向学生推荐学习内容，或根据教师的专长、爱好选择确定研究主题，使得趣味实验的内容更贴合教学实际与生活。

课题组期望通过这两个渠道的信息提供，利弊互补，使学生的学习内容选择更具针对性，实现个性化的内容选择，从而形成趣味实验内容选择策略。

3．小学科学趣味实验校本系列主题设计研究

实验趣味化设计：教师或学生对选择的实验内容和过程进行趣味化的设计，在充分分析学情的基础上，使得它更符合学生的口味，激发他们的好奇心。

趣味实验嵌入课堂内容的设计

视频微教学的建模设计：它的设计既基于教材而又高于教材，是依据本校学生在国家课程学习的基础上，利用已有的科学素养与创新思维，玩转生活低碳材料的趣味游戏科学。教师通过本校学生的学情以建构趣味实验拓展性微教学的目标、内容、运作体系为顶层设计；以实践让科学植入游戏，让科学玩转激情为教学理念导向；以实现学生玩转科学的兴趣激发、思维发展、能力锻炼为教学目标，创新“教与学”的路径建模。

 

4．教师指导趣味实验的策略研究

在趣味实验教学时教师指导度要把握好，对实验的源起、难度等条件进行研究，同时对开发主体教师和学生的分工要明确：难度小的，以学生开发设计为主，难度大的，以教师指导设计为主。在整个设计开发过程中，充分提升学生的实验探究能力。在趣味实验教学时要应对生成，对学生前概念中容易出错的实验，教师要想到破除错误概念的应对策略。

5．小学科学趣味实验校本实施评价策略

过程性评价研究：对学生一阶段的趣味实验学习进行及时反馈，例如科学实验记载卡；探究实验小能人评选……

结果性评价研究：通过多种方式对不同学龄段的学生趣味实验学习进行探究能力的测试，生成信息，即时地了解学生的不同学习需求，及时调整教学策略，为实施针对性教学提供依据。

随着研究的深入，课题组成员将根据两种反馈所表达的信息、数据变化所蕴含的规律，梳理出较为稳定的评价策略。

研究重点：

1．符合学情的趣味实验内容选择策略的研究

2． 教师指导趣味实验的策略研究

 

六、研究思路

 

七、研究方法与途径

1.调查法：在研究之初，用于了解本校学生科学实验存在的问题和需求，厘清学生端的现状。在研究之中，用于了解学生科学实验探究能力发展现状和生活中的科学问题，及对操作趣味科学实验中产生的困难与问题。

2.案例研究法：根据课堂实践和学生对趣味实验的兴趣，形成趣味实验运用于科学课堂的典型案例。

3.课堂观察法：用于了解学生的科学实验的现状，包括科学趣味实验实施前、实施中和实施后三个阶段；用于研究过程中学生科学探究的能力、科学学习的态度和科学素养的形成状态。

 

八、课题组织机构：

1.主要成员

组  长：吴萍

副组长：吴晓霞、俞颉、 陈文琳、范文娟

成  员：陈益、王晓雪、葛甜、朱琴、吴文洁

2.成员职责

组  长：课题总体指导，进度和质量掌控，定期检查总结。

成  员：按课题任务分工和进度，完成相应的研究任务。

    3.管理机制

（1）课题参与机制

全员参与制。集团内所有成员必须全员参与课题研究。每一位老师参与课题研究，认真落实所承担的课题研究工作。 

（2）课题管理机制 

互动学习制：开好两会：期初课题研讨会、期末课题总结交流会。课题开放日：自主申报开放日活动，每学期一次。

（3）课题评价机制

线上调研制：通过课题网页，实时了解课题的研究动态，关注研究过程。

    4.课题组成员分工

姓名	工作单位	职称	研究专长	研究任务分工
吴晓霞	常州市博爱小学	中小学二级	教学实践	负责资料收集和整理
俞颉	常州市博爱小学	中小学一级	教学实践	负责资料整理和数据分析
陈文琳	常州市博爱小学	中小学二级	教学实践	负责资料收集和整理
范文娟	常州市怡康小学		理论研究	负责资料收集和整理

九、课题分工和进度

（一）课题分工

	成果名称	成果形式	完成时间	负责人
阶段成果（限5项）	小学科学趣味实验校本设计	论文	2018.6	吴萍、吴晓霞
	小学科学趣味实验教师指导策略	论文	2018.12	吴萍、吴晓霞
	小学科学趣味实验视频集	光盘	2019.2	全体成员
	《小学科学趣味实验校本开发与实施研究》报告	研究报告	2020.10	吴萍、吴晓霞
	小学科学趣味实验案例集	案例集	2020.10	全体成员
最终成果（限3项，其中必含研究报告）	小学科学趣味实验校本开发与实施研究报告	论文	2020.12	全体成员
	小学科学趣味实验校本设计与实施	论文	2018.6	吴萍、吴晓霞

 

（二）课题研究进度

1.准备与申报阶段：2017年12月-2018年2月

组建课题组，填写申报评审书，同时收集趣味实验和相关文献资料。

2.研究与实施阶段：2018年3月-2019年8月

运用调查研究法了解本校科学实验存在的问题和实施需求，运用行动研究法在部分班级进行趣味实验教学实践，构建小学趣味科学实验实施策略、教师指导的策略、学习评价策略。

3.整理与总结阶段：2019年9月-2020年12月

完成趣味实验教学的内容建构、实施策略、教师指导策略和评价策略的提炼，撰写课题研究报告，总结研究成果。

 

                                                  2018年4月16日