有效指导科学专题探究,让小学生也能当上科学家小学生怎么当上明星

有效指导科学专题探究，让小学生也能当上科学家：小学生怎么当上明星摘要：所以，每次探究活动教师都要做好学生探究的引领者，指导学生从一开始就制订具体、可行的计划，为学生在观察、研究中规划好行动路线图，然而，当学生要进行较复杂的科学专题探究时，由于范围大、影响因素多，活动方案除了要包括研究器材的准备、成员的分工以外，教师还要重点引导学生设计详细的课题研究方法、活动程序，在这个环节中，教师要关注学生研究的进程，既鼓励学生按照计划认真、自主地实施，又应积极关注细节，做到心中有数，适时参与其中，作及时点拨和必要指导，以便适时调控研究的过程科学发现离小学生很远吗？一些科学课教师嘴上不答，思想却一直僵化在已有科学发现的条条框框中，科学探究教学也限于让学生探索和“发现”现成的事实与结论。在这样的环境下，小学生对待科学课也抱着科学研究太难，“只能玩玩而已”的态度。这就造成了小学科学专题研究成效低、流于形式的问题。究其原因，关键在于有些教师低估了学生的发现和创造能力，心中总存在着一个预判：小学生能发现什么？他们又不是科学家。这个判断是错误的。经过多年的实践，笔者发现，在教师科学、有效的指导下，学生完全能够由易到难，由简到繁，按照“发现问题一一提出假设一一设计方案一一实践验证一一分析论证一一撰写论文”的步骤掌握研究的方法。只要教师鼓励和引导学生向生活中的难题挑战，他们一样能当上科学家，一样能让科研成果服务于社会。十多年来，笔者带领一批又一批的学生坚持不懈地进行科学专题研究，使一项又一项研究成果在社会上得以推广，产生了良好的社会效应。如，学生们研究出的新型生物灭害方法，社区下岗工人学习后为居民上门服务，赢得了再就业的机会；生态绿化体系研究成果和建议为广州市亚运绿化工程所采纳，取得了良好的效果，引起了极大反响；使用斜纹夜蛾多角体病毒消灭蔬菜害虫的方法被广州生物防疫站蔬菜基地采用，使更多的广州市民吃上了绿色食品。当一项项研究专题（如“关机自动锋鸣U盘”“利用蚂蚁防治白蚁”“生物制剂消灭嶂螂”“芽抱杆菌毒杀蚊子幼虫”“珠江水质监测鱼类选种”“广州东濠涌生态修复”等）在各级科技比赛中屡获殊荣时，当学生们在人民大会堂获奖后得到党和国家领导人的接见时，当多家媒体对他们的研究进行报道时，学生们真正体会到了做科学家的成功和骄傲，体会到了创造的乐趣，同时心中还多了一份社会责任感。一、发现问题是科学探究的基础“问题”是学生进行科学专题研究活动的起点，发现问题是专题研究活动的前提。教师不应成为学生科学研究选题的决定者，使学生只能被动地接受，没有选择权和发言权，而应让他们在学习中自己发现问题，自己选择研究课题，从而激发他们质疑的兴趣，唤起他们探索未知的欲望。1.在书本中找问题学生平时的学习生活基本上在学校，若刚接触专题研究，教师最好先引导学生在书本中发现问题。例如，四年级科学课教材中的“食物”单元，内容多,琐碎又复杂，如果仅按课程编排进行讲授的话，不能达到很好的学习效果。于是，在单元学习伊始，笔者引导学生将本章内容作为一个整体来考虑，并向他们提出：“对于这个单元你想研究什么专题？”学生们认真地将单元内容梳理了一遍，提出了将内容重组成四个部分一一怎样制作一个合理的食谱，日常食物包含哪些营养成分，怎样延长食物保鲜的时间，生活中的食品常用哪些添加剂等。这些课题都来自课本，很容易被学生提炼和发现。先采用此类选题降低了学生发现问题的难度。再如，在学完“形状与结构”这一单元后，学生通过大量“纸桥”实验知道，改变物体的形状、结构可以改变承受力的大小，从而达到用最少材料获得最大效益的目标。然而生活中是否真的这样呢？学生们提出了“广州市桥梁是否能达到最优功能”的选题。因为广州位于岭南水乡，桥是他们生活中随处可见的建筑，他们很想知道书本上的拱形、波浪形、工形桥梁的实际应用效果。这种迫切的探究愿望促使他们走遍广州市的每个角落，调查分析了100多座桥梁。学生们从中体验到科学技术对社会进步的影响巨大，提高了探究兴趣和自信。2.在生活中发现问题在学生从研究课本简单易行的问题中取得经验以后，教师可引导学生对一些生活创新性问题展开研究。学校每年开展科技创新论文竞赛活动，活动要求研究选题要具有一定的深度。对于这样的科研选题，到底谁来选？笔者认为，教师不是课题的批发商，学生的创造性和洞察力是课题的真正源泉。教师要培养学生做生活的有心人，让学生们自主选择课题，让来自生活的问题引起他们强烈的研究冲动。只有他们自己感觉有趣的题目，才会使他们产生巨大的研究动力和高涨的积极性，才会激励他们克服一切困难完成自己的研究。学生小赖的选题是“利用蚂蚁防治白蚁实验”，由于题目是自己选的，他对这个问题非常感兴趣，始终满怀信心和热情去实践自己的目标。为了找到各种蚂蚁，无论有烈日还是暴雨，他总是利用周六、日的时间到野外寻找蚂蚁。一天下来，他总是满身泥，满身汗，却从不叫苦，对研究投入了无比的热情。筛选、确立课题是小学课题研究活动中的一个难点，学生能否恰当选择，直接影响学生课题研究活动的成功与否。在确立课题的过程中，教师应按以下几个方面对学生进行选题策略的辅导。科学性。研究课题必须是科学的。例如，有位学生打算研究“如何消灭牙齿中的虫子，减少蛀牙”。这个选题本身就缺乏科学性。这样的研究在立意上就错了，再怎么做也是白费工夫。实效性。课题必须具有实效性,有应用意义与推广前景，有可预见的社会效益、经济效益或效果。学生的选题可以从国家、社会关注焦点、当前科学研究的热点或日常生活中的奇特现象入手。有一次，学校组织学生到“万亩果园”秋游，学生在那儿自由采摘和品尝水果。可当一个个看似新鲜美味，表面上几乎没有什么虫咬痕迹的番石榴被掰开时，他们发现里面竟有几十条蠕动的米黄色虫蛆！吓得哇哇乱叫。学生请教了果农，才知道这些是桔小实蝇的幼虫，专门钻到水果里面导致水果失收。这也是近几年最令广州果农头疼的一种害虫，造成广州水果出现了大面积减产。桔小实蝇为何会对果树造成这么大的危害呢？人们现在是如何进行防治的呢？学生们选择了这些最有实效性的问题，开始了自己的科学研究行动。可行性。当研究的课题被学生们认为具有科学性、创新性、实用性的时候，教师还要再仔细想想这个选题是否具有可行性，学生是否能够在自身学识、精力、时间、经济和学校的条件下及周围环境中完成。如爱好天文的学生，得知人们在宇宙中发现碳元素异常丰富的行星时，于是准备研究“宇宙中是否真的存在钻石行星”这一课题。虽然此课题的研究有很大的社会意义，但学生目前的知识、能力还不够，背景资料难以读懂，不能进行相关调查实验，肯定属于学生无法实施的科学研究内容。这样的课题，即使开始研究，以后肯定会因困难重重而夭折。从生活中真实的问题出发，学生能深深地感受到解决问题的迫切性。如果他们能通过自己的努力解决疑问，那么，研究成功带给他们的快乐是无法比拟的。如果他们的研究成果能被人们称赞，能解决实际的问题，能服务于社会，那么，还会让学生进一步感受到研究存在的价值，进一步增加社会责任感。二、提出假设是科学探究的重要环节提出假设是科学专题研究在发现问题和实验验证之间的一个重要环节，起着承上启下的作用。提出假设就是让学生在研究之前，先猜想可能出现的结果或猜想导致结果产生的原因，并作出自己的判断。其目的在于引导学生在动手之前先动脑，增强研究活动的计划性，对观察和实验具有先导作用，使活动有明确的指向和目的。猜想不是胡猜乱想，教师要引导学生利用已有的生活经验，结合新的研究课题进行分析，提出合理的猜想和假设。当学生提出自己的设想时，教师可以多问几个为什么：“你是怎么想的？”“你为什么这样设想？”这会让学生在阐述自己想法的同时梳理思路、完善假设，也让教师能够了解学生真实的想法，为后面的指导提供线索。在思考假设的阶段，教师要先与学生们一起分析，假设是否科学、合理，使学生在相互交流中受到启发，将后面的探究活动引向一个明确的方向。例如，学生在开展“椰心叶甲生物防治”的科学专题研究时发现，给一些高大的大王椰子树喷洒化学农药时，很难将农药准确地喷洒到心叶上。同时大量药液随风飘洒，污染环境，令周围居民意见较大。学生回忆起自己到医院看病时打针和输液的情景，于是提出“把农药直接注射到树干里去，让药液经过树木的输导到达叶心消灭椰心叶甲”的假设。笔者带着学生查阅了资料，发现有对古树进行吊瓶注射营养液促进生长的实例，于是可以推测，通过输导组织运输药液是一种可行的方法。有了科学灭害的依据，学生重新进行实验尝试。再如，学生在开展“消灭白蚁之我见”的研究中发现，人们大量使用三氧化二砷（砒霜）这种剧毒药粉消灭白蚁。学生回想起农村的阿姨说过，她家原来有很多白蚁，但自从搬来了一窝蚂蚁之后，就再也见不到白蚁了。于是，这个学生提出了“蚂蚁可以消灭白蚁”的假设。为此，他捕捉了大量的黄丝蚁、大黑蚂蚁、拟黑多刺蚁来进行实验，发现用拟黑多刺蚁灭白蚁的效果真的极好！在指导学生开展专题研究的教学中，教师就是要这样让学生利用已有的经验、知识，通过仔细观察，再经过思考和推理而形成一种假设结论，这种假设有利于科学研究的持续展开，也有利于促进学生的思维活动从具体经验向抽象思维跨越，从而让学生养成大胆想象，尊重证据，通过实验发现规律的科学态度。三、设计方案是科学探究实施的前提受年龄、心理等因素的影响，面对课外专题研究活动，小学生的兴趣持久性不强，克服困难的意志薄弱。受知识、技能水平的限制，他们在研究过程中很可能遇到问题就没法深入研究下去，半途而废。所以，每次探究活动教师都要做好学生探究的引领者，指导学生从一开始就制订具体、可行的计划，为学生在观察、研究中规划好行动路线图。一开始，学生自己设计的实验方案往往漏洞百出，相关因素、无关因素混杂，无法有效地控制无关因素，教师可以通过多组交流研讨的方式，让学生论证实验方案的可行性，在教师引导下逐步剔除方案中的无关因素，明确相关因素，最终形成一个较为完善、可操作的详细方案。（如表1）学生们经过几次研究过程，就能渐渐掌握专题研究的套路，学会从一开始就先制订可行的计划，并对探究中的某些情况有所预测。然而，当学生要进行较复杂的科学专题探究时，由于范围大、影响因素多，活动方案除了要包括研究器材的准备、成员的分工以外，教师还要重点引导学生设计详细的课题研究方法、活动程序。四、实践验证是科学探究成功的保证实施设计方案，验证自己的假设，这是科学研究活动中重要的一环。在这个环节中，教师要关注学生研究的进程，既鼓励学生按照计划认真、自主地实施，又应积极关注细节，做到心中有数，适时参与其中，作及时点拨和必要指导，以便适时调控研究的过程。在研究过程中，教师要教会学生认真、细致地记录研究过程。记录要长话短说，抓住“关键字”和“核心内容”，把意思表达得清楚、准确。记录既可以采用文字，也可以采用直观形象的简笔画、个性符号、缩略语、关键词等多种形式，甚至贴上剪下来的图片、标本，让学生采用符合自身能力水平的记录方式，达到学生乐于记录、记录能发挥实效的效果。在探究过程出现一些意外时，教师还要引导学生及时、巧妙地捕捉新情况，适当地修改活动方案，调整研究进程，使实验具有灵活性和针对性。例如，有一组学生痛恨家中猖獗的蟑螂，他们兴致勃勃地用菊酯杀虫剂、硼酸、中药瓜蒌皮和蟑螂病毒进行灭害实验，但意想不到的难题出现了：蟑螂讨厌硼酸和蟑螂病毒的气味，即使饲养盒中的食物掺有一点药物，蟑螂们也坚决不吃！实验陷入了困境，无法进行下去。这时，笔者鼓励学生们不要被困难吓倒，想尽办法改善食物的气味和味道。他们尝试了在食物中加油、糖、香精、牛奶、橙汁、大蒜、洋葱等。最后，他们惊喜地发现：蟑螂居然最喜欢洋葱的味道!当混有硼酸或蟑螂病毒的食物增添了洋葱后，能吸引大量的蟑螂前来取食，取食后的蟑螂因脱水或病毒传播导致急速死亡，有效地减少了家庭蟑螂密度。学生们通过这个“意外”，发现了蟑螂最喜爱的食物味道，为今后灭蟑药饵的选择、研制打下了良好的实验基础。在学生自主探究中，教师虽然不再是主导者，但仍应以参与者的身份轮流参与到各个小组的研究活动中去。尤其对于一些动手能力弱、恒心毅力较差的学生，教师更要多一些关注，与他们一起进行观察、实验，共同探讨。五、分析论证是科学探究成功的关键观察、实验会产生丰富的现象及数据，这是科学研究的价值所在。如果在实验分析阶段一味堆砌材料和罗列过程，学生面对繁杂的数据就容易感到迷惑了。对此，教师可指导学生采用插图、表格或图表等形式将混乱的数据进行整理和分析。通过数理统计和误差分析来证明推测的准确性，把实验结果与假设作比较，说明结果的适用对象和范围，分析不符合预见的现象和数据，为提出新建议提供合理的依据。例如，全校学生在进行“广州市载人交通工具空气质量对人体健康的分析”的专题研究中，对各种交通工具内的空气质量进行检测，共检测了8类99台车辆中甲醛、苯、一氧化碳、二氧化氮、二氧化碳、微生物、可吸入颗粒、负离子的含量以及湿度、温度等项目，得到了的990个数据。学生光记录这些检测数据就用了一个大笔记本。怎样在这么多的数据中发现规律？笔者和学生们先把数据整合成一张表格。完成后发现，这个表格有7页之多！非常不方便分析结果。笔者又指导学生对数据进行再分类，通过柱形图、折线图、饼状图和单项对比表格等方法将数据分类处理，删除了一些重复数据，压缩了一些对结果影响不大的数据，突出了重要数据内容。这样，数据就一目了然了，数据分析结果（如下）也轻松得出了。非空调公交车开窗时空气质量较好。在人数超过30人时，空调公交车主要存在着微生物、二氧化碳含量超标，特别是不开空调时情况更加严重；出租车和私家车中甲醛、苯超标较严重；旅游车、单位交通车各项指标均有超标；摩托车、自行车的空气质量与周围环境空气质量情况有关；地铁内各项空气指标均不超标，空气质量最好。实践证明：这种以事实为依据，以直观表格为形式的数据整理方法在学生科学研究专题活动中的充分应用，能化繁为简，大大提高学生对实验结果和假设的比较、判断效率。六、论文是科学研究成果最好的展示学生完成了课题研究后，就要整理和分析实验、调查的结果，并撰写科学论文。教师指导学生撰写科学论文也不能一概而论，要根据不同的选题及范围有区别地要求：当学生开展的是简单的、课本中的选题研究时，学生只需实事求是地阐述好自己选题的目的、开展的方法、得出的结论即可。如果学生开展的是针对社会实际问题的科学研究，其科技论文要求就比较高，更加需要教师的有效指导。此类科技论文要求由七部分组成：（1）课题名称和研究人员；（2）研究目的；（3）研究方法，包括实验对象、所用材料、研究具体过程；（4）结果与分析，用数据表、曲线图、照片等形式展示实验成果，并对数据进行具体分析；（5）讨论与建议；（6）收获或体会；（7）参考文献。当然，小学生的科学论文，虽然要有科学论文的严谨性，要在分析材料、整理实验或观察结果的基础上提出能反映客观规律的见解，但也允许他们在论文中有生动的描述。例如，学生在利用白蚁消灭蚂蚁这篇科学论文中，详细地描述了蚂蚁与白蚁从一见面打斗到激战的全过程。生动的描述展示了学生认真、细致的观察过程，也令人感受到学生们对科学研究的无比投入。蚂蚁和白蚁一见面，就会有激烈的战斗发生。蚂蚁和白蚁的战争主要有两种情况：（1）见到白蚁，蚂蚁主动进攻。蚂蚁用它巨大的大颚对准白蚁最软弱的腹部狠狠咬过去；（2）白蚁先挑起战争。白蚁似乎知道蚂蚁是它的敌人，于是先下手为强，一口咬住蚂蚁后足，宁死不松口。有时蚂蚁很勇猛,一下就能把白蚁咬成重伤，受了重伤的白蚁在培养皿里扭来扭去，不一会就倒地而死了。有时白蚁咬住蚂蚁的足，蚂蚁反复挣扎，因为它的腰比较细,所以可以灵活地反过头来与白蚁搏斗，最后将白蚁咬死。由于蚂蚁的后足还被白蚁咬着，它只能反复地伸缩足，将足慢慢地抽出来，如果失败了，它就会失去一只足通过科学专题研究，学生动手、动口、动脑，学会了自己设计方案、搜集信息，提高了实验、统计、归纳、撰写论文的能力。学生经历科学研究过程，品味了科学家发现的喜悦，体味了成功的滋味与价值。这种成就感和满足感会打破条条框框对学生思维的限制，从根本上消除对科技创新活动的畏难情绪，使学生越来越乐观，越来越自信。（作者单位：广东省广州市越秀区雅荷塘小学）（责任编辑：李奇志）