结题研究报告
发布时间：2013-12-16
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来源：本站原创
录入者：徐伟杰
《提高学生科学实验活动水平的研究》结题研究报告
执笔：武进区马杭中心小学 徐伟杰
一、研究背景与目标
《科学课程标准》指出：“科学探究是科学学习的中心环节。科学探究涉及提出问题、猜想结果、制定计划、观察、实验、制作、搜集证据、进行解释、表达与交流等活动。”在近十年的新课程改革中，探究越来越成为学生科学学习的主要方式，也有很多专家、教师针对提高科学探究的有效性展开了很多的研究，但在实际的教学过程中，我们却总是发现在科学探究学习中重要的环节——实验过程存在着很多的不良现象，如：实验过程中学生的参与率低，缺少合作；实验操作过程不规范，甚至处于无序状态；实验过程中学生的思维匮乏或浮于表面。缺少了细心的实验观察，准确的实验数据，严密的实验分析，就很难提高科学探究的有效性。
为切实提高学生的科学实验活动水平，从而提高科学探究的有效性，我校确立了“提高学生实验活动水平的研究”这一课题。
我校位于武进城区，属于经济发达地区，为了满足城区居民对于优质教育资源的需求，我们以科研为先导，努力提高教育教学质量。近几年，我校以市、区教科研专家作指导，带领广大教师积极开展教育科研，现在我校已形成一种积极参与教育科研和教学改革的氛围，建立起一套比较完善的能推进教育科研的工作制度和激励机制，培养出了一批理论水平高、科研能力强的教师，这为本课题研究创设了良好的环境和基础。另外，为弥补学校科学教师数量少这一不足，我们不仅加强了本校教育集团内科学专兼职教师的联系，还和武进区湖塘桥实验小学、武进区星韵学校和武进区李公朴小学的几位优秀科学教师合作，共同研究该课题，这也为该课题的顺利研究提供了更大保障。
本课题涉及了如下几个概念：
科学实验活动：是人们为实现预定目的，在人工控制条件下，通过干预和控制科研对象而观察和探索科研对象有关规律和机制的一种研究方法。它是人类获得知识、检验知识的一种实践形式。我们所说的科学实验活动是小学生的科学实验活动，指学生在老师的帮助、引导下，从自身的学习生活和社会生活以及自然界的各种现象中发现的问题着手，以个人或小组合作的形式进行，通过亲身体验主动获取知识的实验活动。
教学策略：根据已定的教学任务和学生的特征，有针对性地选择与组合相关的教学内容、教学组织形式，形成的具有效率意义的特定的教学方法。
提高学生实验活动水平的策略：策略指提高学生实验活动水平的方法，本课题指提高学生科学实验活动水平所采取的方法、措施。
鉴于以上情况，我们希望通过近三年的的研究，达到如下目标：
1、改善教师的教育教学行为。通过课题研究，促进教师更好地对目前的指导学生实验活动行为的反思，在实践中提炼出一套行之有效的提高学生实验活动水平的策略，为今后的教育教学提供参考，从而改变教师的教育教学行为。
2、激发学生的实验活动兴趣。兴趣是最好的老师，让学生能自发地，积极主动地去进行实验活动，可以起到事半功倍的作用。
3、提高学生的实验活动水平。在学生实验活动过程中，充分发挥学生的主体性，注重学生主体的参与体验，使学生主动实验，能够实验并成功实验，从而真正能提高科学探究的有效性。
4、促进科学学科的建设与发展。基于各校科学教师人单力薄，借助本课题这一平台，联合几所学校的优秀科学教师，推动各校科学教师间的交流和合作，力求推动科学教育更好更快发展。
二、研究的过程与措施
本课题研究从2011年2月开始筹备实施，2011年4月被确立为武进区级教科研课题。从2011年2月至2013年12月，本课题研究经历了近三年时间，课题组根据研究内容和研究目标，按照研究计划的安排组织研究活动。实际研究过程大体分如下三个阶段实施：
1、课题准备阶段（2011年2月——2011年4月）。主要成立课题组，确定课题组成员，组织课题组成员分析教育教学现状，学习相关理论，撰写开题报告，确立课题研究内容和目标，设计方案，制定计划，明确成员分工与研究步骤、活动安排，建立课题组网站。
2、课题研究阶段（2011年5月——2013年12月）。主要根据课题设计方案开展研究活动，收集资料并整理分析，完善研究方案。活动主要采取三种方式，一是组织学习理论，围绕提高学生实验活动水平的策略研究，收集关于提高学生实验活动水平策略等方面的理论文献和文章，展开学习和讨论，提升课题组成员的理论认识，依据理论走向实践；二是组织课堂教学研究活动，依据现场观摩课展开讨论与分析，联系学生的学习状态和学习活动的方式，评议、总结教师的教学策略、方法和手段等，积累课堂教学的资料；三是大力开展课外实验活动项目，让学生亲历丰富多彩的科学实验活动，并适时展开交流与竞赛活动，让学生在实践中不断提升自身的实验活动水平。
3、课题总结阶段（2013年11月——2013年12月）。主要对本课题的研究过程及资料进行整理与系统分析。整理过程资料、成果资料和论文材料，进行分析、总结，形成课题结题报告。
在具体的研究过程中，我们根据研究目标，着重做了以下几个方面的工作：
1、加强课题组教师的培训。采用请进来、走出去的方式，对教师进行培训。每年都会多次召开课题组教师培训活动，也会安排课题组教师外出学习。如到南京、苏州、江阴等地参加科学培训活动，参加全国“技术启迪智慧”项目学习培训活动，积极参加各级教研部门组织的教学研讨活动。这些课题组教师通过校内培训和外出学习，开阔了眼界，开拓了思路，提高了自身素养，对课题的研究起到了推进作用。
2、开设科研沙龙。课题研究是一个认识扩展的过程，也是一个实践操作的过程，只有在反复的认识和实践中才能不断提高教师的教育科研水平。为了提高教师的教育科研水平，我们把课题组变成名副其实的理论学习组，使教师在学习探讨中获得发展和进步。我们不定期开设科研沙龙，像实验操作沙龙，小学生国际数棋培训沙龙，组织课题组成员开展学习交流活动。通过多向互动的交流，激发灵感，产生启迪，推动学习的深入，促进水平的提高。
3、在教学中达成实验目标
课题的研究脱离了课堂教学显然会成为纸上谈兵，必须把课堂作为课题研究的主阵地。为了更好地做好课堂教学研究，我们主要采用了如下的一些措施：
（1）在马杭中心小学确立备课制度，形成集体备课的习惯。新课程下教与学方式的改变呼唤着教师的专业化成长，教师掌握的相关教育知识和技能不再是以知识形态，而是以行为方式来呈现。课堂教学是展现教师专业水平的最佳场所，一些实践性的、无法预见的、从未见过的教学情境对教师是一种强大的激励力量，这些情境所表现出来的一般性和偶然性的联系能够在教师那里不断形成新的专业知识或技能。但是，由于教师本身素质存在这样或那样的差异，所以为了教师的专业化成长必须加强集体备课。当教师们都充分认识到集体备课的必要性之后，为了更规范化管理，我们总结制定出了以下几条制度：①固定时间、地点、人员进行集体备课。每学期举行两次马杭片的集体备课，参加人员还包括学校其他科学兼职教师，由课题组长做好记录，其他学校课题组成员自行在本校进行备课活动。②固定各次备课内容。为了减少盲目性，开学初就组织一次全科性集体备课，主要讨论本学期的课题研究方向、重点研讨内容、教学时间的调配等宏观性的问题，再根据教材编排体系，制定好课题研究计划。这样，每次集体备课都有目的性、针对性、实效性。③安排人员整理。每次集体备课时均由组内教师分年级分任务执笔，负责把备课内容整理好后发给教师，以便各位成员参考。④结合自身教学实际进行修改。各教师领到资料后，必须根据自身的教学实际，对教案进行修改补充，甚至再创造，力求体现一种共性和个性完美的结合。⑤及时反馈改进。人总是在不断的反思中进步的。为了吸取经验，总结教训，我们要求老师写好反思，记下课堂实验的记录与反思，每次集体备课时首先讨论交流教后感，必要时请有关专家解难释疑。⑥评价备课过程，提高集体备课的实效，目的在于提高教师的专业水平，把“教科研为提高教学质量服务”的工作落到实处。每学期我们都要根据老师能否积极参与集体备课，能否在深钻教材的基础上提出有价值的问题，能否查阅资料、补充教学内容，能否在集体研讨时，发表有个性的见解，能否博采众人之长，运用于自己的教学实践等评选最佳教案及修改奖，制度和人性有机结合，提高集体备课的实效。
（2）鼓励课题组成员之间互相听课、评课。在评价中，尽量多做纵向比较，即找出执教者本次教学较之以往教学更合理、更科学的地方；指出执教者在哪些方面有所创新（哪怕只是点滴），对其创造性的劳动予以积极的肯定；鼓励执教者尝试使用多种教学方法，并帮助其逐渐完善富有个性的教学方法。总之，不管是评课者还是执教者，人人都要以平等交流的方式，做到评中带学，达到“评一课、促多人、带一方”的目的。
（3）开展各种教学实验研讨活动，切实提高科学实验教学的质量。我们定期开展研讨活动，像马杭片级研讨，一学期至少一次；有些是和课题组成员间几个学校的交流研讨，如2012年和李公朴小学的科学教师基本功研讨，2013年和湖塘桥实验小学的联合课题组活动等，在这些公开教学中，教师都能充分利用资源提高学生的实验活动水平，收到了好的效果。
4、开展各种与本课题相关的学生实验活动项目和实验评比，促进教师的教学热情，提高学生的学习激情。
近年来，武进的各项科技活动搞得有声有色，特别是近年来更加注重培养学生的动手实验能力。我们紧紧抓住这一契机，结合课题和学校科技教育实际，在校园广泛开展了多种科学实验活动项目，如金钥匙科技知识、小学生国际数棋、纸飞机、三模、科学探秘、创新实验、九连环、魔方、科学幻想画、电脑制作等，让更多的学生有机会进行实验活动。同时，还经常和课题组的其他学校老师交流实验活动成果和心得，如我们组织学生到李公朴小学交流国际数棋的技战术，到湖塘桥实验小学交流纸飞机和七巧板的创作，到星韵学校交流航空模型的制作与飞行心得。
在平时联系的基础上，我们还组织学生参加各种比赛，在展示自我的同时还能成就自我。我校每年都会举行科技节，而且每年都会有各种不同形式的比赛，像科技知识竞赛、航空模型比赛、电脑制作、国际数棋等，本学年开展的科技节活动项目之一就是六年级学生的自选实验演示，通过学生分组自行展示实验，收到了好的效果。像马杭片国际数棋比赛已经成为了我校的一个传统项目，每年都吸引了来自全教育集团的广大师生爱好者参与，2013年更是首次吸引了南塘桥小学的参加。我们还积极组织学生参加各级各类竞赛，像江苏省金钥匙科技比赛，省市区三级国际数棋比赛，市创新大赛，区航空模型比赛等，并且连续三年成功举办了武进区小学生电脑制作竞赛。
三、研究的策略
为切实提高学生的实验活动水平，我们认为应以科学课堂实验活动为主要载体，同时充分利用校园内外的各种资源，全方位地提高学生的实验活动水平。主要进行的研究策略有：
1、充分利用校内外的资源营造实验活动氛围，激发学生的实验兴趣。
俗话说：兴趣是最好的老师。科学课的实验是学生非常喜欢的，但很多学生对科学实验的兴趣仅仅停留在在好玩的层面上，他们的注意力易被实验以外的东西吸引，而一旦遇到实验过程中的诸多难点时，他们的兴趣也会急剧减退，那这样建立起来的兴趣就不是真兴趣。譬如在学习《常见材料》时，让学生寻找教室里的物品分别是什么材料做的，他们往往对教室里有什么物品非常感兴趣，但遇到一些难以界定材料的物品他们去不愿意去研究，这样的兴趣就是假兴趣，对提高他们的实验活动水平作用就不大。
要想真正激发学生的实验兴趣，教师应当充分利用好校内外的各种资源营造实验氛围，三年来，我们在科学课堂上着重做好课堂的导入，探究过程中的启发与激励，让学生兴趣盎然地参与到实验活动中来，并意识到通过实验可以解决很多探究过程中遇到的问题。我们在学校校园网上建立了本课题的网站，栏目中经常发布课题研究信息，如学生科学小论文、科学小常识、还有课题研究情况等。我们还在校园内建立“科技长廊”，宣传科学知识，科学实验与学生生活相结合，让学生感受科学生活的快乐，使学生从小受到科学知识的熏陶。同时，依托马小教育集团城东校区的科普地质馆，我们每年组织学生徒步去参观，让学生意识到科学知识的积累和科学结论的获得需要通过长期的观察实验才能获得，另外，我们还组织学生参观诸如长安大巷科普中心等社会科普基地，进一步激发学生动手动脑做实验、扎扎实实学科学的兴趣。
2、准确把握学科特征，追求课堂实验教学的质量。
科学课堂实验教学的有效性是提高学生实验活动水平的重中之重。我们课题组围绕课堂教学，每学期都会组织几次相应的课堂教学研讨活动。在研究过程中，我们注意到，课堂中学生实验能力的提高，主要可以从以下几个方面着手：
（1）提醒学生常用实验仪器或实验材料的使用方法及注意事项，是提高学生科学实验活动水平的前提。
小学生由于年龄和身心特点等原因，对许多实验仪器及材料的使用方法和注意事项都不清楚，若不能正确掌握方法，他们在使用仪器和材料实验时，既影响课堂效率，又容易出错，甚至会出现不必要的课堂教学事故。像在做电磁铁时，材料虽然很简单常见，干电池，导线和铁钉，但当做好电磁铁并正确连接电路后，电磁铁虽然能正常工作，但其实这是一种短路现象，因为电路中没有任何的用电器，所以容易导致电池、导线或铁钉的发热，特别是在改变电池节数以改变电磁铁的磁性大小时，由于学生的电池电量不同，有的学生两节电池刚连接就出现了急剧发热或出现火花的现象，为避免危险，教师就应该事先提醒学生注意此类短路现象，保证实验的安全有效。因此，作为科学教师，在小学生遇到新的仪器或材料时，一定要让学生充分接触，引导他们认识并了解使用方法和注意事项。至于是教师讲解、示范，还是让学生实验中探索，或是实验后引导学生归纳，这要根据实验仪器和材料的具体特性而定。
（2）教师课前的实验预演和课堂准确的实验示范，是提高学生科学实验活动水平的基础。
小学科学课程中有两类实验，一类是教师的演示实验，一类是学生的分组实验。前者教师的准确演示自不必说，即使是后者，同样需要教师的科学示范，尤其是刚接触科学课的中年级学生。《科学课程标准》指出：科学探究必须符合小学生的年龄特点，由扶到放，逐步培养。教师的科学实验示范，能有效给学生作出垂范，有助于小学生实验能力的培养，是提高小学生科学实验活动水平的基础。在教师的科学实验示范中，一定要注意让学生养成认真观察并记录实验程序、过程和结果的良好实验习惯。如在指导学生做往一元硬币表面滴水，感受水的表面张力实验时，教师用演示的方法准确向学生示范滴管滴水的方法，就是保证实验效果的重要前提。
（3）提倡人人动手的分组实验活动，是提高学生科学实验活动水平的关键。
心理学认为：“能力是指人们顺利地完成某种活动所必须具备的个性心理特征”。人的能力是在实践活动中形成和发展起来的。离开了实践活动，即使学生有良好的素质和环境，能力也不会得到发展。那么作为小学生顺利完成科学实验所必须具备的科学实验能力，当然也必须在小学生不断的科学实验中才能形成和发展，它是培养小学生科学实验能力的关键。现在的科学分组实验，通常有四人一组或两人一组之分，而两人一组的分组实验，在培养学生团队合作意识的同时，显然使学生有更多的机会进行实验，对提高他们的实验活动水平也更为有利。所以我们应该主动创造条件，让学生有更多的机会参与到实验活动中去。需要强调的是，在小学生的分组实验中，同样要注意培养学生认真观察、记录实验程序、过程和结果的良好实验习惯。
（4）注重学生记录、分析、整理、归纳和交流，是提高学生实验活动水平的必要补充。
小学生科学实验能力的培养，不仅要培养他们的观察能力和实验操作技能，还要培养他们实事求是的科学实验态度，更要培养他们整理、归纳数据的能力、交流沟通的能力和创造的能力。因而在学生实验过程中，一定要让学生如实作好实验记录，并对实验的数据加以分析、整理和归纳，得出自己的实验结论。学生在这个过程中，记录、分析、整理、归纳的能力就会随着时间的推移而不断提高。语言是思维的外在形式，因而教师还要组织学生开展生生之间、组组之间、师生之间的实验交流，让学生把他们实验中的困惑与经验，用语言的方式表达出来，从而促进学生的思维发展。
3、广泛开展各类科学实验活动项目，拓宽学生实验水平提升的途径。
百看不如一做。只有多做，多尝试，才能在实践中能力不断得到提高，科学实验活动水平也是如此。由于课堂时间、空间、材料等都有很大的局限性，因而学生实验活动水平的提高，仅仅依靠课堂是不够的，而各类科学实验活动项目就为学生提高实验水平提供了更多平台。
近年来，武进的各项科技活动搞得有声有色，特别是近年来更加注重培养学生的动手实验能力。我们紧紧抓住这一契机，结合课题和学校科技教育实际，在校园广泛开展了多种科学实验活动项目，如金钥匙科技知识、小学生国际数棋、纸飞机、三模、科学探秘、创新实验、九连环、魔方、科学幻想画、电脑制作等，让更多的学生有机会进行实验活动。
4、利用多种实验活动评比竞赛，提高实验活动的效果。
以赛促成长，以赛促进步，通过比赛的方式能更好地促进学生的实验活动水平。如在平时的教学中，可以分组进行比赛，展示实验结果。如在指导学生用吸管和大头针搭支架时，可以让学生比一比，哪组使用规定的器材搭的支架既高又稳固。这样学生在实验操作中会更加地小心，也会积极动脑思考，动手创作，已能取得比赛的优胜，这样的效果显然比单纯让学生搭一搭好多了。
至于课后的各类科学实验活动项目，比赛的积极作用更是明显。譬如每年学校都会举行科技节，科技节不仅是一次科技的盛会，更是一次科技比赛的盛会，通过各式各样的科学实验活动评比，能大大提高学生在实验过程中的观察、思考和动手能力，对学生的实验活动水平提高大有好处。在本课题的研究过程中，我们还加强了校际之间学生实验活动项目的合作与交流，经常进行学校之间的学生实验活动竞赛，让学生在活动中不断加强自身的实验活动水平。
四、研究成效
通过近三年的课题研究，无论是从理论认识上还是教育教学实践上，都取得了一些有效的成果。主要体现在以下几个方面：
1、进一步提高了教师的理论认识与理论水平。
参与研究的教师，通过理论学习和教学实验课的探索，认为提高学生的实验活动水平，教师的教学行为起了关键的作用。《科学课程标准》指出：“科学探究是科学学习的中心环节。科学探究涉及提出问题、猜想结果、制定计划、观察、实验、制作、搜集证据、进行解释、表达与交流等活动。探究必须符合小学生的年龄特点，由扶到放，逐步培养。”实验是探究的重要环节，教师是学生实验活动的组织者、引导者，但既不能全盘包办，也不能放任不管，学生的实验活动水平是在教师的引领下慢慢提高的。
参与研究的教师还重视了对理论认识、理论与实践的结合，积极撰写教学论文，促进理论水平的的提高，并取得了丰硕的成果。近几年，徐伟杰老师的《利用信息技术提高小学生实验水平的研究》获2011年武进区电教论文一等奖，《非一般的科学课》获2012年武进区电教论文三等奖，《课内外结合，彰显探究活力》获常州市年会论文三等奖，《教育公平背景下科学教师的转型》在2013年民盟江苏省委组织的教育论坛上交流，并有多篇文章获校沙龙名帖评比一二三等奖；徐菊老师的《有效组建科学合作小组之我见》获2011年江苏省年会论文一等奖，两篇文章发表于《科学课》杂志；王学秀老师的《“组员聘用制”对提高科学课堂管理效率影响的研究》获2011年江苏省省年会论文一等奖，《科学教学不妨也来点“清口”》、《 让故事情境有效地服务于科学课堂教学》两篇文章在杂志上发表；恽亚杰老师的《小学科学教学中问题元素的思考与实践》2011年获常州市一等奖，《让材料为探究掌舵》2011年获江苏省二等奖，《追求真实有效地科学探究》2012年获常州市二等奖，《让探究成为有米之炊》2011年获常州市三等奖，《例谈科学概念的生成之路》发表于《常州教师教育》2014年第四期。特别是科学兼职教师章瑞华老师撰写的论文《整合信息技术，优化课堂教学》获得了2012年武进区电教论文一等奖。
通过研究，课题组老师一致认为，要提高学生的实验活动水平，可以采用以下几个策略：1、充分利用校内外的资源营造实验活动氛围，激发学生的实验兴趣。2、准确把握学科特征，追求课堂实验教学的质量。3、广泛开展各类科学实验活动项目，拓宽学生实验水平提升的途径。4、利用多种实验活动评比竞赛，提高实验活动的效果。
2、逐步提高了教师的实验课堂教学的有效性。
课堂是提高学生实验活动水平的关键。为更好地提高课堂实验教学的有效性，我们主要进行了4个方面的针对性策略研究：一是提醒学生常用实验仪器或实验材料的使用方法及注意事项，这是提高学生科学实验活动水平的前提；二是教师课前的实验预演和课堂准确的实验示范，这是提高学生科学实验活动水平的基础；三是提倡人人动手的分组实验活动，这是提高学生科学实验活动水平的关键；四是注重学生记录、分析、整理、归纳和交流，是提高学生实验活动水平的必要补充。
在这四个教学策略的引领下，课题组成员的教学效率得到逐步提高，教学效果也越来越好。其中徐伟杰老师4次在区级以上的评优课中获奖，获2013年武进区科学教师基本功比赛一等奖，获2013年常州市科学教师基本功比赛三等奖，被评为常州市第十批骨干教师；徐菊老师被评为常州市科学学科学科带头人，被聘为武进区科学学科委员；王学秀老师被评为常州市第十批骨干教师，并获2013年武进区科学教师基本功比赛一等奖；恽亚杰老师被评为常州市教坛新秀，并获2013年武进区科学教师基本功比赛一等奖，2013年常州市科学教师基本功比赛三等奖。
3、学生对于实验的本质认识有了较大的提升，实验活动的水平也不断提高，取得了丰硕的成果。
通过研究，学生慢慢认识到，科学是一种实证的系统，它可以通过证实、证伪的方法来得出结果，而且是可以重复多次，是可以检验的。他们愿意不断地进行尝试并不断改进实验方法，以期得出科学的数据和结论。特别是随着研究的深入，学生也慢慢地成熟，本学期开展的科技节活动项目之一就是六年级学生的自选实验演示，通过学生分组自行展示实验，收到了好的效果。
在其他科学实验活动项目中，学生也在不断的锻炼中提升自身的实验活动水平，收获更大的成果。如马杭中心小学的国际数棋2011至2013年三年来蝉联武进区比赛的一等奖，并且近两年连续获得常州市比赛的一等奖，湖塘桥实验小学和星韵学校的航空模型比赛近几年一直是武进区团体一等奖，李公朴小学的电脑制作获得2013年武进区团体一等奖。而且近年来，学校开展的科学实验活动项目越来越多，成果越来越大，学生的受益面也越来越广。
4、校际间的交流和合作得到显著较强。
由于小学科学学科仅在三至六年级开设，因而各校的科学教师相对数量较少，很难形成语数学科动辄数十人的教研组。本课题的研究，整合了我校周围几所学校的优秀科学教师，同时又有我校的其他科学专兼职教师，克服了以往学校教研活动人数匮乏，形式单一的问题，形成了更大的合力。本课题研究的意义不仅仅在于课题本身，更是加强了不同学校、不同领域的小学科学教育工作者的交流和合作，它必定将促进小学科学这门学科更好更快地发展。
五、问题思考与今后研究方向
1、课题组成员在平时的实践中思考反思还需加强，要引导教师用理论指导实践，在实践中总结提升。
2、应处理好实验公开课与随堂课的关系，往往实验活动比较容易在公开课中进行，但到了随堂课学生的注意力就容易分散。
今后我们还要继续学习与课题相关的课例、理论等，不断充实课题组成员自身的理论功底，把握方向，朝着预定目标，以课堂为平台，有序开展课题研究活动；继续积累更多的案例，做好更深刻的反思，形成一定的理论，提升本课题的价值。
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