專題學習 像科學家那樣【課標落實】小學科學課程的總目標是培養學生的科學素養，并為他們繼續學習、 成為合格公民和終身發展奠定良好的基礎。這就意味著科學課程不能只教給學生科學知識，更重要的是讓他們認識到科學是什么，科學家怎么做科學研究，小孩子怎么學著科學家的樣子做科學研究。課程標準明確指出，科學探究是獲取科學知識的主要途徑，是通過多種方法尋找證據、運用創造性思維和邏輯推理解決問題，并通過評價與交流 等方式達成共識的過程。在科學探究總目標中，要求學生知道科學探究需要 圍繞已提出和聚焦的問題設計研究方案，通過收集和分析信息獲取證據，經過推理得出結論，并通過有效表達與他人交流自己的探究結果和觀點；能運用科學探究方法解決比較簡單的日常生活問題。要在探究過程中，初步了解分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法，發展學習能力、思維能力、實踐能力和創新能力，以及運用科學語言與他人交流和溝 通的能力。在科學探究活動的過程中，學生通過觀察、實驗等活動獲取信息（證據），并通過思維活動處理加工，獲得概念性知識。 專項學習“像科學家那樣”以落實課程標準對科學探究能力發展的目標為指向，促進學生反思性思考，有助于學生對科學方法、步驟、程序有更完整的認識。在一二年級的該專項學習中，突出了提出問題、搜集證據和分享交流三個過程要素，并以適合一、二年級學生年齡特點的方式，表述為發現問題、尋找證據、分享交流。從三年級開始，進一步拓展到全部的探究過程環節，主要為：提出問題、作出假設、設計方案、搜集證據、處理信息、得出結論、分享交流幾個方面。僅將查閱文獻這一通過資料探究的獨特探究方式在五年級專門提出介紹。【教材分析】蘇教版科學四年級下冊的專項學習像科學家那樣選取了擺作為研究對象，通過提出“擺的運動快慢和什么因素有關”的問題，讓學生自主分析討論，并對問題進行探究。本專項學習主要分成兩部分。第一部分介紹了科學家們具有的共同的素養，對世界充滿好奇，不盲從權威，重視證據，持之以恒的研究，不僅告訴學生科學家是怎么做科學研究的，還告訴學生科學家具有哪些科學素養，具有這些科學素養的科學家更容易獲得成功。第二部分從擺的現象入手，引發學生提出問題、作出假設、設計方案、搜集證據、處理信息、得出結論、分享交流。在提出問題階段，引導學生提出探究某種變化與什么因素有關的問題，這是在三年段的提出與對比實驗有關的問題的基礎上的進一步的提升，是由定性實驗向定量實驗的轉變；在作出假設階段，將問題的可能的因素都羅列出來，一次選一個作假設；在搜集證據階段，引導學生實驗要多做幾次，認真客觀地做好實驗記錄；在處理信息階段，強調用表格記錄整理信息。三年級的科學探究活動的指導要點為提出問題（能夠提出那些與對比有關的問題，并能通過實驗進行解答）；設計方案（設計對比實驗注意公平性）；得出結論（根據實驗結果對假設進行判斷）；分享交流（結合結論進行介紹，質疑時要有證據）。本冊的專項學習“像科學家那樣”指向科學探究過程方法的專門訓練。本冊科學探究活動的指導要點為提出問題（提出某種變化與什么因素有關）；作出假設（將可能的因素一一羅列，一次選擇一個因素進行假設）；搜集證據（多次實驗，認真客觀做好試驗記錄）；處理信息（用表格記錄整理信息）。在四年級上冊常見的力一單元，學生已經多次練習過科學探究的過程，探究活動的指導要點也是圍繞這幾個方面進行，這就為本節課的學習打下基礎。【學情分析】通過一、二、三年級下冊專項學習像科學家那樣的學習，學生已經掌握了科學探究的發現問題、尋找證據、分享交流幾個步驟，特別是三年級的學習，學生能夠提出那些與對比有關的問題，并能通過實驗進行解答；設計對比實驗注意公平性；根據實驗結果對假設進行判斷；結合結論進行介紹，質疑時要有證據等，學生的科學探究能力較之一二年級，已經有了很大的提高，在此基礎上，進行本節課內容的學習，進一步促進學生科學探究能力螺旋式上升。從學生的年齡結構和心理特征來看，四年級的小學生對一切事物都充滿好奇心，他們有很強的求知欲，喜歡動手。通過四年級上科學三單元常見的力的學習，對于控制變量來做到公平實驗有了一定的認識，能夠較好的完成對比實驗。本冊專項學習重點培養學生對提出某種變化與什么因素有關的問題；將可能的因素一一羅列，一次選擇一個因素進行假設；多次實驗，認真客觀做好試驗記錄；用表格記錄整理信息。探究活動的指導要點也是圍繞這幾個方面進行。由于學生已經有了一定的實驗基礎，也掌握了一定的實驗方法，所以本節課除介紹單擺的一些概念外，在探究過程可以嘗試放手讓學生主動探究。【教學目標】1通過自主閱讀和交流介紹，了解科學家們在各自的領域里探索自然界事物的現象變化及其規律時表現出來的共同的素養。 2能夠從問題情境中發現并提出問題，親歷科學探究的過程，并通過回顧這一探究過程，形成對科學探究活動要素的較為整體的認識。 3著重培養學生提出“提出某種變化與什么因素有關的問題”及初步掌握通過多次實驗搜集證據的方法，能夠用表格記錄并整理分析信息。【教學重點】了解和掌握提出問題、作出假設、搜集證據、處理信息的新要求【教學難點】設計對比實驗時能夠通過控制變量來做到公平實驗。【教學準備】教師材料：課件、秒表和擺。學生材料：可調節擺線長短擺角大小的擺、秒表、布尺、實驗方案記錄表。【教學時間】建議23課時（第一課時：閱讀學習科學家所具有的科學素養；認識擺的結構，通過動手操作擺并進行擺的讀數，修正操作中的一些錯誤；通過的擺動次數不同這一實際情境認識提出“擺的運動快慢和什么因素有關”的問題，將影響因素一一羅列。）（第二、三課時：對問題影響因素選擇其中一個作出假設；小組討論控制變量設計探究方案；學生多次實驗并認真、客觀做好實驗記錄；用表格記錄數據，并學習通過表格數據整理信息）【教學過程設計】一、閱讀資料，了解科學家所具備的共同素養1出示科學家圖片，這些科學家，你認識嗎？老師這里有他們的小資料，我們一起來看一看。2展示科學家的資料（資料一個一個呈現，看完小故事就出現該科學家所具有的科學素養）3小結：雖然這些科學家們有不同領域的研究，但是他們都具有共同的素養：對世界充滿好奇、不盲從權威、重視證據、持之以恒。4今天讓我們要像科學家那樣進行一次研究。設計意圖：在三年級認識各領域的科學家的基礎上，再認識科學家所具備的一些共同的專業素養，加深對科學家的認識，從而更好地像科學家那樣進行研究。 2、 探究影響擺的快慢的因素（一）提出問題1出示游樂場里的一些裝置：秋千、游樂場的大擺錘、海盜船；師：同學們，游樂場里有各種各樣的裝置，看這是“秋千”“大擺錘”“海盜船”這些裝置有什么共同特點呢？生：會擺來擺去；會來回擺動；師：對，像這樣的裝置我們稱為擺；師：老師現在也做一個擺，我們來認識一下擺的結構。2用圖釘釘在黑板上沿，用一條線掛在圖釘上，線下面吊上小球。師：下面吊著的這個小球稱為擺錘（板書：擺錘），小球上連著的這根線稱為擺線（板書：擺線），（板書在擺的實物位置）。輕輕拉動擺錘的時候，這個擺線和之前豎直位置出現一個夾角稱為擺角（板書擺角）（板書:擺的結構）（認識擺的結構，為下面的探究做好準備）。3下面我們一起來讓這個擺擺動起來，看看20秒內能擺動幾次？老師輕輕拉動小球，然后松手，讓這個小球自然下落。（強調拉動擺錘而不是擺線，讓擺錘自然下落，手不能給小球施加前進的力，為下面順利進行研究做鋪墊。強調擺來回一次算擺動一次。請一個同學幫忙計時。同學們一起數數。）4剛才老師的這個擺在20秒內擺動了15次，現在老師為每個小組都準備了一個擺。你們能不能自己測量這些擺在20秒內擺動幾次呢？怎樣可以測的又快又好呢？生：小組分工合作師：請你們小組快速的分工一下，每個小組可以安排一個計時員、操作員、記錄員、匯報員。我們每個小組也來玩一玩。生：5請每個小組領取擺并動手操作，看看你們的擺在20秒內可以擺動幾次，比一比哪個組玩得又快又好。（學生動手，教師巡視查看學生操作中存在的問題，并及時糾正）生：1、2、3、4、5生：1、 2、 36請各組匯報員匯報一下你們組擺了多少次，教師及時記錄。7科學家研究發現只進行一次測量可能不準確，那我們再來測一下看看擺動次數是多少？（再次測試并記錄，注意不要改變擺線擺長）8通過這兩次的測試，你們發現了什么？生：每個小組兩次擺的次數一樣不同小組的擺，擺動次數不同9由此，你可以提出什么樣的問題呢？（板書提出問題）生：擺的快慢跟什么有關系？師：你們覺得可能跟什么有關系呢？生：擺錘的大小；擺錘的輕重；擺線長短；擺線的粗細；擺角大小設計意圖：通過認識擺的結構，讓學生學會如何讓擺動起來，如何計數擺動的次數，學會分工合作。在小組的測試中初步發現擺的一些規律，有的擺動快，有的擺動慢，引導學生提問問題：擺的快慢和什么因素有關（2） 作出假設、設計方案1同學們認為擺的快慢可能跟這么多因素有關，但每一次我們只能選擇其中一個作出假設，今天我們圍繞擺線長短、擺錘輕重、擺角大小這三個因素進行假設、探究，一節課的時間有限，為了把這個三個因素都研究一下我們準備分小組。幾個組研究這個因素，幾個組研究那個因素，然后把研究結果一起分享交流。現在請每個小組用最快的速度決定你們組要研究哪個因素。師：想研究（）因素的小組請舉手，（老師把組號寫在對應的影響因素的旁邊）有個因素只有一個組選擇了，他們研究的對不對我們也不知道啊，哪個組愿意放棄原來的計劃，幫這個組一起研究這個因素。2每個組都選擇其中一個因素，你們組準備怎么研究呢？小組同學討論，并完成研究報告的前3條。3研究擺線長短的小組，說一說你們的想法：生：擺的快慢與擺線長短有關，擺線越長，擺的越慢（快），擺線越短，擺的越慢（快）保持不變的條件是：擺角大小，擺錘輕重需要改變的條件是：擺線長短師：那擺線長短如何改變呢，只要輕輕轉動擺的上方的這個圓盤，可以調節擺線長短。4研究擺錘輕重的小組，說一說你們的想法：生：擺的快慢與擺錘輕重有關，擺錘越重，擺的越慢（快），擺錘越輕，擺的越慢（快）保持不變的條件是：擺角大小，擺線長短需要改變的條件是：擺錘輕重師：那擺錘輕重如何改變呢，注意如何改變擺錘，打開小球，里面裝入不同數量的螺母改變擺錘輕重。5研究擺角大小的小組，說一說你們的想法：生:擺的快慢與擺角大小有關，擺角越大，擺的越慢（快），擺角越小，擺的越慢（快）保持不變的條件是：擺線長短，擺錘輕重需要改變的條件是：擺角大小師：那擺角大小如何改變呢，在拉開擺錘的時候我們可以控制角大小。設計意圖：將可能影響擺的快慢的因素一一列舉出來，選擇一個因素并用控制變量法設計研究方案。將三個研究方案一一分析，學生雖然匯報了需要改變的因素，但是還需要老師指出怎么去改變，改變擺線長短和擺角大小只有少數學生有困難，改變擺錘輕重的辦法，加入自制的教具，通過在小球中加入螺母的方法，既不改變擺錘大小、也避免擺錘重心變化，以及更換擺錘耗費的時間。（3） 搜集證據、處理信息1這個實驗有哪些地方需要提醒大家注意的呢？生：讓擺錘自由下落生：手不能推動擺錘生：多次測量生：小學合作師：為了測試結果更加可靠，每個條件要測試2-3次，把實驗數據記錄在表格里。2研究擺錘輕重的組，注意如何改變擺錘，打開小球，里面裝入不同的螺母。3小組合作實驗，及時記錄實驗數據設計意圖：增加實驗的次數，使測試結果更加準確可靠，學會使用表格記錄整理信息。（四）得出結論、分享交流展臺展示學生實驗報告數據并請對應的小組說一說小組的研究結果。1研究擺錘輕重的小組，說一說你們的研究結果是什么？生：擺的快慢和擺錘輕重無關2研究擺角大小的小組，說一說你們的研究結果是什么？生：擺的快慢和擺角大小無關3研究擺線長短的小組，說一說你們的研究結果是什么？生：擺的快慢和擺線長短有關師：有什么樣的關系呢？生：擺線越長擺的越慢，擺線越短擺的越快。師：通過我們全班一起合作研究，我們發現擺的快慢與擺錘輕重，擺角大小無關，與擺線長短有關，擺線越長，擺的越慢，擺線越短擺動越快。（4） 讓我們一起回顧一下今天的研究，我們先從玩這個擺的過程中提出問題，作出假設、設計方案（板書）、搜集證據、處理信息（板書），最后得出結論、分享交流。科學家們的研究也經歷了這樣的過程。設計意圖：回顧本節課學生研究經歷的科學探究的過程，指明學生經歷了和科學家進行科學研究的過程相同。三、運用與拓展介紹科學家的故事：1最先研究擺的科學家是伽利略，呈現資料：伽利略研究擺的故事生：閱讀伽利略和擺的故事2后來一位科學家在伽利略研究的基礎上進一步研究又有新的發現。呈現資料：惠更斯制作擺鐘的故事3科學家和工程師的工作之間既有區別有有聯系。科學家研究各種現象背后的原因、規律等，工程師善于利用這些發現去改造世界，改善生活。伽利略和傅科從事的是科學研究，而惠更斯則在科學研究的基礎上進行了制造，將科學發現加以利用，發明了擺鐘，方便了我們計時。設計意圖：體會自己的研究過程和科學家的探究過程相同，發現科學家和工程師工作的聯系和區別。【板書設計】專項學習：像科學家那樣提出問題擺的快慢和什么因素有關作出假設、設計方案擺線長短擺錘輕重擺角大小搜集證據、處理信息得出結論、分享交流擺的快慢和擺線長短有關，擺線越長，擺的越慢- 8