美国中学研究性学习教材中的课题研究

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美国中学研究性学习教材中的课题研究
来源： 吉林省教育学院学报 2009.3
作者： 李姝丽　樊彩霞
            



    随着基础教育新课程改革的全面展开,以观察和实验为基础,以自然现象的过程、方法和规律为载体,以科学探究为主线,以提高全体学生科学素养和学习能力为基础目标的理科教学中的科学探究已成为当前基础教育课程改革的热点和难点。

在中学采用研究性学习是必然的趋势之一。研究性学习的主体是学生,客体是客观事物。这种学习方式要求在教师指导下,从学习、生活或社会实践中寻找相对独立而单一的问题作为最基本的研究课题单元,让学生自觉主动地用类似于科学研究的方法对客观事物进行独立自主研究,并在研究过程中获取知识、应用知识。

美国中学理科教材的一个显著特点就是教材蕴涵着丰富的探究性因素,精心设计相应的研究性课题,把学生置于开放、多元的学习环境中,增进独立思考能力,启迪创新思维,培养科学探究能力,使其逐步形成科学态度与科学精神。

以美国中学普遍选用的综合理科教材《科学探索者》为例。本套教材共15分册,包括物理、化学、生物、地理,全套教材总共66章,每章皆有贯穿整章的探索活动,帮助学生进行学科探索。课题类型有模型制作、实例研究、预测预报、系统设计、社会调查,下面试举几例加以说明。

一、课题1:设计水处理系统[1]

1.课题任务

在这章里,你需要从资源的角度探索水。你将发现水缺乏时会发生什么情况,以及水是怎样被污染的,同时你也将学习人们如何更有效地利用淡水资源,如何防止水污染以及如何净化污水。

2.课题目标

设计并建立一套水处理系统,净化一升污水,你的处理系统必须满足以下条件:

(1)至少包括两个处理步骤;

(2)使用老师指定的材料;

(3)尽可能净化一升污水;

(4)根据附录中的安全守则进行。

3.课题准备

首先观察老师给你的污水样本,然后记录你的观察结果,想一想在这份样本中有哪几种物质。注意:处理前后,均不能品尝或使用污水样本。

4.检查进度

(1)第一节复习。拟定并制作处理系统的进展情况。现在准备拟定你的水处理系统步骤。每一步要完成什么?演示每一步骤需要什么材料?画一张你的系统图样和流程图说明它的工作程序,和老师一起检验你的计划。

提示:务必充分考虑如何正确安装处理系统元件。

(2)第三节复习。组装你的处理系统。在这里,你应该开始着手组装你的处理系统模型,这个系统至少需要两个处理步骤。如有必要,请大人帮忙切割材料或组装模型。

提示:用干净的自来水检查你的处理系统有无漏水。

(3)第四节复习。检验并修改你的系统。现在准备使用老师提供的脏水检验你的处理系统模型。脏水通过你的处理系统后得到净化了吗?根据得到的结果,决定你是否应该重新设计处理系统的某一部分。

提示:为修改你的系统,考虑一下改变使用的材料或增加步骤。

5.总结

在本章学习结束时,你需要演示你的处理系统是怎样净化污水的。

(1)成果展示

到了该检测你的处理系统的时候了。用你的系统净化污水样本,测量净化后水的体积。怎样评估你所处理的水的净度?

(2)思考与记录

回想一下在组装水处理系统时所学到的东西。解释你同学的实验中所用的不同材料是如何影响其结果的。你怎样才能改善处理过程,净化更多水或使水更干净?在确认净化的水是否饮用之前,你觉得还应知道些什么?

二、课题2:制作牛顿踏板车[2]

1.课题任务

在这一章里,你将学习牛顿关于力与运动关系的三个定律,并且运用牛顿第三定律制造一辆滑板车。与足球不同,滑板车的运动可不是踢出来的。

2.课题目标

设计并制造一辆只基于牛顿第三定律运动的车子。你的车子必须:

(1)通过向后推其他物体而向前运动;

(2)没有任何形式的电力或引力提供动力;

(3)至少能运动1. 5米距离;

(4)根据附录的安全守则进行。

3.课题准备

集体讨论一下车子的设计方案,但要注意,千万不要使自己的思维固定于某一俗套中。记住,有轮子的汽车只是车子的一种。试着用你家里现成的各种材料来制造车子。

4.检查进度

在学习这一章的同时,进行这个课题的研究。为保证课题按时完成,在以下各阶段检查进度。

(1)第二节复习。弄清楚影响车子加速度的原因。你制造的车子得从静止状态开始加速。从牛顿第二定律我们可知,加速度=力/质量。也就是说,你有两种方法来增大加速度,即增大力或者减小质量。你如何增大车子的牵引力或减小它的质量?

(2)第三节复习。画一辆汽车受力示意图,在图上标出其所受的力,别把摩擦力给忘了。然后,大家讨论一下,减小摩擦力的途径有哪些。

(3)第四节复习。制作踏板车,并确定其动力来源。为你自己设计一辆汽车,看看你的车子是否按照牛顿第三定律驱动。在你画的示意图上标出车子施的力。是什么力使车子动起来?向同学解释你的示意图。

5.总结

在本章的最后,展示你的踏板车是如何运动的。

(1)成果展示

你是否已经测试过你的车子,确信它在教室的地面上能够正常行驶?你的车子会不会超越老师划定的界限?准备说出作用在车子上的所有的力。

请你至少列出你的车子在设计方面的三个特

点,而且它们必须是有助于提高车子性能的特点,比如说,你是否把车子设计为流线型,以此来减小空气阻力。

(2)思考与记录

你的车子受到的摩擦力的主要来源是什么?克服摩擦力最有效的途径是什么?请在笔记本中记下你的车子的优缺点。

从上述实例可见,美国教材将科学研究中形成的科学思想方法和各种研究模式贯穿于教材始终。课题研究的选题注重贴近学生的日常生活,以科学方法的训练为原则,并渗透对研究方法的指导,使学生能在有限时间内,尽快地、最有效地掌握最基本的具有迁移性的基础科学知识,也使学生在学习知识的同时能掌握科学研究的基本方法,受到人文精神的熏陶,培养科学精神。研究美国研究性学习教材,能够使我们在我国新一轮基础教育课程改革的浪潮中,以比较的视野来审视和反思我们的教材编写,处理好顺应国际潮流和坚持特色发展的关系,寻求适

当的平衡,研究开发出优秀的新教材。

[参考文献]

[1]Padilla,M. J.科学探索者———地球上的水[M].俞水根译.杭州:浙江教育出版社, 2004.

[2]Padilla,M. J.科学探索者———运动、力与能量[M].胡跃明、曹增节译.杭州:浙江教育出版社, 2005.