科學設計精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的科學設計主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：科學設計范文

一、實驗設計要激發學生興趣

實踐出真知。小學科學教材中的內容，就是廣泛應用于生活中各個方面的一些知識。學生容易理解，在日常生活中也經常遇到，自己親手實踐的經歷卻很少。在教學六年級上冊《科學》第一單元《工具和機械》時，教師設計了實驗，帶著學生到實驗室上課，教學地點的變化，可以給學生帶來新鮮感。每當科學課我一走進教室，學生便雀躍歡呼。那場面，表現出學生對科學課的濃厚興趣。我在每課的實驗設計中，注重由易到難，由簡單到復雜，由個別到全面，讓大家都動手來做一做。在實踐中讓學生進一步體會科學的樂趣，輕易地掌握課文內容。在教學杠桿類工具的研究中，讓每個小組在實驗桌上裝好杠桿尺，然后，向學生提出：“什么情況下杠桿省力？什么情況下杠桿費力？什么情況下杠桿不省力也不費力？”讓每個小組的學生合作，由他們自己去探討這些問題。通過實驗，學生掌握了多種方法來解決這些問題，既強化了對杠桿原理的認識，又從中找到一些研究規律。使學生的感性認識上升到理性認識，再從理性認識應用到親手操作，對知識的掌握更加牢固，從中也培養了他們對科學的興趣。

二、實驗設計要符合學生的認知水平

學生才是學習的主人，教師在進行實驗設計時要充分考慮學生的主體地位，讓學生在實驗過程中能夠自己動手操作，仔細觀察，認真思考，得出結論，達到認識和掌握課本內容的目的。高年級的學生知識面比較廣，理解能力、思維能力都比較強，但他們對科學還只是停留在好奇的層面，往往抓不住事物的主要特征。因此，教師在設計實驗時要采取多種形式，調動他們的各種感官，有意識地觀察事物，并從中悟出道理，找出技巧與規律。在教學“滑輪”這組課文時，教師讓學生以組為單位組裝出一個定滑輪，向他們提問：“在我們的日常生活中，你在哪見過這樣的滑輪？”再讓學生在滑輪上的繩子一端掛上鉤碼，用手拉動另一端，讓學生體會一下。然后用直筒測力計去拉，看看需多大的力，并說說能否省力。學生通過實驗，發現用定滑輪提升物體，不能省力。在此基礎上，教師再給每個小組一個滑輪：“你們可做出能省力的滑輪嗎？”通過教師的啟發指導，學生小組共同合作，結果，學生把滑輪、滑輪組的實驗都自己做出來了，感到非常高興。在教學“拱形的力量”時，教師讓學生每個人用硬紙板做一個拱形放在桌上，在拱形上面放上筆等文具，讓學生自己觀察：“當拱塌下的時候，你發現了什么問題？為了使拱能承受較大的壓力，你如何解決這個問題？學生有了開頭的示范實驗，他們開動腦筋，再次動手。結果，全班學生很快發現用課本把拱的兩邊抵住，拱頂能承受較大壓力。我抓住這一機會，讓學生得出結論，然后再延伸到日常生活中，并結合實際提問：哪些地方運用了拱形？使學生進一步明白拱形的力量。這樣的實驗設計，達到了事半功倍的效果，同時激發了學生求知與探索的欲望。

三、實驗設計要充分發掘并利用本地的自然資源

第2篇：科學設計范文

關鍵詞:實驗教學,習題教學,高效課堂,和諧統一,科學探究能力,探索創新意識,運用科學方法,教學模式。

復習課是教學活動的重要一環,但因它既無現成的教材,也無固定的模式,因此與新授課相比更顯難教。有人把平時教學比喻成像栽活一棵樹,復習似育好一片林。栽活一棵樹容易,育好一片林可要花費一番功夫。

復習課之所以難上,是因為復習課的內容對學生來說都已學過,已失去了新鮮感,較難引起學生學習的積極性和熱情。因此如何才能做到通過教師對所教內容的再設計、再創造,使學生通過再學習,達到知識的再記憶、再理解、再整和、再遷移,并且重新構建知識的框架。這是上好復習課共同面臨的問題。有時復習課思想認識上模糊和茫然,把復習課當成了“堆積式”的新授課,這樣做形式是在系統復習,實質上是照本宣科“抄現飯”,老師在課堂上泛泛地講,學生聽起來興味索然,容易疲勞走神,而且占用時間較長,學生的自主探究時間相應減少,復習效果不佳。有時教法呆扳,表現為滿堂灌,以“講”代“練”;或放任自流,光“練”不“講”;或就題論題,題海戰術。在這樣的教學方式下,學生處于消極被動的學習狀態,學生的學習能力得不到提高,課堂效率非常低下。因此復習課的教學設計尤為重要。

如何才能使一堂科學復習課更好融入新課改精神,實現“雙基”與“能力”的和諧統一,真正成為高校課堂,起到事半功倍的效果呢。

一、復習課的設計符合新課改理念

體現“從生活走向科學,從科學走向社會”的新理念,整個過程要以問題為載體,為學生搭建動口、動腦的平臺。讓學生經歷科學探究過程,學習科學探究方法,培養學生的探索精神、實踐能力以及創新意識。體驗科學思維過程,培養分析問題、解決問題的能力。并將其應用于生產生活實際,培養學生終身的探索樂趣、良好的思維習慣和初步的科學實踐能力。

二、要有明確的教學目標

復習目標對復習起著導向、激勵、調節和評價的作用,復習目標的確定要考慮到下面的因素。

1.依據教材。復習要從教材整體出發,按知識體系或按章節、單元,抓住重點與難點來考慮復習目標,使學生能初步對知識的整體性進行把握進一步對重點知識進行加深與拓寬,從多層次、多角度認識重點與難點知識,以求解題時不會遇到大的障礙。

2.依據課程標準。既要考慮到學習目標,又要考慮到學習內容的具體目標。

3.依據學生實際。所謂學生實際就是對學生的認知和能力要了解,對學生的求知心理特點要掌握。既要研究學生的群體,又要研究學生的個體。尤其要對基礎好的和差的學生有不同的目標要求,因材施教,使他們各有所得。實際教學活動中,就某一節的目標而言應所側重,不要平均使用時間和精力,要有計劃地講課堂復習目標重點定位在認識、能力、情感的某一方面。

三、充分發揮復習課的作用

學生在認識和熟記知識的時候,遺忘也就開始了,這是客觀規律。和遺忘作斗爭的最好辦法就是復習。所以,教應有計劃地引導、及時進行復習,以鞏固知識、強化記憶,長久地記憶本學科最有價值的基本內容,在需要時得以重新構建和再現。復習不是簡單的再現或“查漏補缺”,也不僅是為了防止遺忘。常言道:“溫故而知新”,可見,復習也是一種知新的過程。再復習中可以更深入一步揭示出學生先前未注意到的事物或概念之間的內在聯系,從而加深學生對科學現象、概念和規律更透徹、更全面的理解,從而獲得更加簡明扼要、更加系統完整、更加鞏固可靠的結論,達到橫向拓寬知識,縱向深化知識的目的。眾所周知,掌握知識的最終目的在于應用。運用知識的過程能形成技能和技巧,使之更加成熟和完善,把知識轉化為能力。在復習過程中,經過教師的指導和啟發,通過書面的、口頭的、及做的各種練習,可培養學生概括和整理知識的能力,發展記憶能力。提高分析、解決問題的能力及培養學生學習科學的自覺性和主動精神。

復習在科學教學中的作用,可概括為:理順知識,強化記憶;溫故知新,拓寬加深;發展能力,綜合提高。

四、深刻認識復習課的特點

1.知識的歸納整理。無論是哪一類型的復習課,都要將所學的有關知識進行歸納、整理,進行縱、橫向的歸類,進而作知識的系統的整體綜合,形成結構化的知識。

2.知識的遷移訓練。復習不是簡單的重復,它最終目的在于培養和提高學生運用知識、解決問題的能力。在復習過程中,要加強知識的遷移訓練,培養學生舉一反三、觸類旁通、運用所學知識解決問題的能力。

五、認真領會復習課教學要注意的幾個問題

1.“四準”:對新課程、新教材把握的準;對教學的重點、難點“吃”的準;對學生的水平、能力看的準;對中考的動態、趨勢瞄的準。

2.“六多”:學生互動多;反饋評價多;獲取信息多;知識遷移多;解決問題多;實際應用多。

六、熟悉幾種常見復習方法、并掌握其優缺點,根據實際選擇合適的方法

1.常規復習法;

按課本的先后順序,先著重將本章的基本概念、規律、公式等重要提一提,然后在此基礎上再做一些有關的練習題。這種復習方式把握不好會成為知識的羅列,不容易激發學生的學習興趣。此法最大的優點是容易操作。

2.問題復習法;

認真選擇練習題,以分析講解練習題為主,將概念穿插在其中進行,以題談基,談不完整,遺漏難免;或以問題為線索,貫穿每章每節的始終,可以充分調動學生的積極性,讓學生動口、動手、動腦,使學生愿學、樂學,從而最大限度的提高復習效率。

3.歸納綜合法

復習中涉及到的科學規律和概念遍及科學教材的每個章節,教師要引導學生從基本概念、基本定義、基本實驗出發,對課本知識內容回憶、鞏固。整理時不拘于課本順序,按知識的性質歸類,將有關的知識用一條知識鏈貫穿起來,形成一幅網絡圖。這有益于學生較系統、條理掌握復習內容。

4.實驗復習法

科學上的許多規律、概念的得出都源于實驗,因而在考試中“實驗題”少不了。況且,對于某些復雜的實驗操作學生很容易忘記。在復習時可故意設一些錯漏點,讓學生觀察、糾正,這樣印象更深刻。或該換新知課器材探討新的方法,這樣有利于學生對理論知識的進一步理解,操作技能更加熟練,能提高學生分析問題、解決問題的能力。

總之,在設計的復習課中能使學生學會學習,開發學生的智力,提高學生的素質,重視對學生終身學習愿望、科學探究能力、創新意識以及科學精神的培養,增強適應社會發展的意識。

參考文獻:

1.許國梁:《中學物理教材教法》,江蘇教育出版社,1985年。

2.閻金鐸、田世昆:《中學物理教學概論》,高等教育出版社,1991年。

第3篇：科學設計范文

一、貼近兒童生活,尊重童趣,設計探索活動

偉大的教育家陶行知主張:“兒童的生活才是兒童的教育,要從成人的殘酷里把兒童解放出來。”這說明教育必須植根于兒童的生活,必須尊重童趣,必須給兒童保持童趣的權利。

1.以童趣事物作為探索發現的生長點,并貫穿探索活動的全過程,發揮童趣機制作用,激勵持續探索的動力。如教學《沉與浮》一課,學生從日常生活中找來了各種物品放入水中進行實驗,如:木珠、海棉、回形針、木片、塑料積木等等。觀察其在水中沉浮的情況并做好記錄。孩子們不僅越玩興趣越高,而且在個別孩子的帶動下,大家還玩出了新花樣:想辦法將沉入水中的物品讓它浮起來;浮在水面上的物品讓它沉下去。而在“橡皮泥浮起來”的實驗中,孩子通過自己反復的操作,發現了:原來,改變橡皮泥的形狀可以使下沉的橡皮泥浮起來。小小“沉浮實驗”給孩子們帶來了無窮的樂趣。

2.增加應用知識的趣味性,在愉悅之中讓學生體驗到獲取探索成果的意義,使他們今后樂于再探索。啟發學生綜合運用所學知識,動手動腦解決帶有好玩色彩的問題,開展游戲性的活動,進行有創意的趣味制作等等,都可以使應用知識變得生動有趣,富有吸引力。

實踐證明,把童趣心理具體化于教學,最能有效地解放學生,學生才會樂而忘倦,越學越想學。我校三(一)班的楊啟小朋友在他的日記中寫道:“一周一節科學課真是太少了。如果時間能像光速一樣該有多好啊!這樣,我們就可以天天上科學課了。”

二、“削枝強干”,突出探索重點

《科學》課本為我們教學提供了重要的依據,但是,只有把它轉化成學生在教師的引導下積極開展認知活動的教學過程,才能發揮它蘊含著的教育作用。啟發學生自行探求是探索性實驗教學的重要特征。教師在充分研究學生,深入鉆研教材的基礎上,綜合考慮以下四方面的要求,分清主次,以主帶從,突出所要探求的主要內容,使學生能在有限的教學時間內迅速有效地自行探求。

1.能體現人類探索發現的智慧價值,有利于培養學生探求知識形成過程的能力。

2.學生力所能及,能“跳一跳”摘到“果子”,能推動學生從“現有發展區”朝著“最近發展區”邁進。

3.能借助物化手段,為學生提供獨立支配的實物材料,讓學生能通過實踐活動探求未知。

4.教學時空條件允許,內容分量適度。

三、合理分解,形成遞進式探求環節

抓住了學生自行探求的重點后,還需要按照知識邏輯發展順序和學生認知發展順序,分析達到教學最終目標所要經歷的基本步驟,弄清學生能探求什么,可能會有什么困難,怎樣增設臺階,從而做到按照學生的步子把探索的過程分解為具有內在聯系、坡度恰當、拾級而上的遞進式探求環節,使探索過程具有漸進性、連續性和積累性,做到確保學生自行探求的實效性。

學生在把人類已有的認識成果轉化到自己的認知結構中時,常常會受主觀愿望、情感色彩的支配。因此,邏輯建構探索過程必須充分照顧學生的心理特征,防止邏輯僵化,靈活編排探求環節順序。如設計《流動的水》的探求過程時,考慮到學生對“借水幫忙使小水車轉起來”,最易發生興趣,而且還能探求流水的力量能幫助我們做什么,起到啟發設計思路的作用,故此我們不墨守知識的傳統編排,把探求水的內部壓力安排在第一個環節,使邏輯建構富含兒童的心理特色。

第4篇：科學設計范文

特衛強的確是一種看上去和白紙沒什么兩樣的材料，只不過摸起來更有韌性。從技術的角度說，它其實是一種由100%高密度聚乙烯通過閃蒸法制成的無紡布，和大多數實驗室產品一樣，很少有人知道它可以用來做什么。

1955年，杜邦的科學家在實驗室研制出特衛強的時候，也不清楚它具體能派上什么用場。最早的嘗試者是一些服裝設計師，他們看中它高不透明性和結構致密的特點而將它用在了羽絨服內襯里；隨后它又被戶外運動裝備設計師拿去制作防水耐用的戶外地圖；找上門來的還有建筑公司、印刷廠和醫療用品公司。目前特衛強被應用得最廣泛的領域是在美國的房屋外墻防水材料以及醫療防護服。

特衛強從誕生于實驗室到最終被市場接受，整個商業化的過程花了將近20年時間。而胡依林只花了10個月的時間就為這個材料開拓了一片新市場—他用杜邦特衛強做了一種特殊的鞋。

胡依林的靈感來自于朋友寄給他的一個用特衛強材料制作的錢包，這位跨界設計師當時正醉心于新興趣—做鞋，并在費心尋找合適的材料。火花產生在這個錢包被擱置2個月后。一天，胡依林外出跑步，為了輕便，他拿了200元錢塞在這個錢包里，回來后隨手擱在玄關的柜子上，這只錢包很快便成了他家的貓撕咬玩耍的對象。“我當時就想，完了，紙做的錢包肯定壞掉了。”胡依林說，但出乎意料的是，錢包完好無損。胡依林便立即向朋友詢問了錢包材質的名稱，希望可以應用在自己正在進行的新鞋設計上。隨后，他從朋友那里拿到了一些特衛強材料。

胡依林完全按照自己以前的認知和直覺去處理，他先把材料送到印刷廠染上了顏色。然后用他自己的說法是像“疊紙飛機一樣”疊出了一雙鞋的樣子，用訂書機、膠水固定起來。

第二天，當時還是Frog設計師的胡依林就穿著這雙甚至還沒有鞋底的“鞋子”走進了辦公室。“同事們看到這雙鞋的第一句話都是‘我能摸一下嗎？’而不是‘我能看一下嗎？’，”胡依林說，“這是一種很奇特的體驗。”

不過他很快就發現，特衛強的材質非常牢固，導致它不像帆布或者皮革那樣具有伸縮性，穿起來很不舒適，而且還會褪色。這兩個關鍵問題必須解決，否則特衛強就永遠無法被做成一雙真正意義上的鞋。但這顯然超出了一個設計師的知識范疇。

胡依林決定試試運氣。他將這雙制作粗糙的鞋子的照片配上自己想法的簡單文字描述，做成一個PDF文件，托朋友交給杜邦中國公司。兩三天后，他就收到了來自杜邦防護科技事業部的邀請，一同開會討論解決方 案。

其實像胡依林這樣經常有些奇思妙想的本土設計師正是杜邦近年來一直在尋找的合作伙伴。從2008年起，杜邦就開始注意中國本土設計師，希望他們為旗下的專利技術和材料開拓更多的應用領域。杜邦防護科技事業部特衛強中國區銷售經理吳敏告訴《第一財經周刊》，杜邦內部建立了這樣一套機制：一線銷售人員收到設計師的創意后會立即將其反饋給相應的主管。根據設計方案，杜邦的技術和營銷團隊會先一起討論，考量設計方案的可行性。如果大家一致認定方案具有市場潛力并且在技術上是可行的，杜邦就會成立項目組，幫助設計師解決產品設計和制造中的技術難題。

而這些難題很多是設計方案中完全沒有設想到的。胡依林原以為要解決的問題很簡單，不外乎是掉色問題，以及想辦法讓材料變得柔軟一些，但技術人員顯然想得更多。他們首先更換了胡依林原本設計的鞋子所使用的特衛強的型號，通過在不同的部位使用不同密度和強度的特衛強材料來解決制鞋工藝中延展性和柔軟度的問題。同時，鞋幫和鞋底的粘合也是胡依林過去沒有考慮過、但未來必須面對的新挑戰。因為特衛強過去的應用場景大都不需要很強的結合能力，因此技術人員完全沒有粘合方面的經驗。

負責技術支持的鮑衛霞找了兩家供應商調制處理劑。“特衛強的結實程度超出我的想象，無論用什么膠水，最終都會脫膠。”胡依林說。調制過程花了差不多一個月，兩家供應商嘗試了十多種處理劑，最終的解決方法是在特衛強和鞋底之間引入第三種材料—超細纖維革。先用處理劑將表面處理過的特衛強和超細纖維革黏合到一起，然后用縫紉技術再加固一遍，最后將超細纖維革和鞋底粘合起來。

在掉色問題上，杜邦的技術人員也解決了胡依林搞不明白的化學公式、油墨數值、牢固度等問題。從頭到尾胡依林要做的就是把想要的效果做成文檔，然后杜邦的技術人員會去搞定背后的一系列測試，再反饋給他和供應商。

作為一個以技術研發為導向的公司，杜邦引入這樣一套機制的原因在于，設計師對于市場趨勢和消費者偏好的準確把握能為技術研發提供更多預判，從而最大限度地規避風險。杜邦高性聚合物工程塑料研發部的孫難見博士告訴《第一財經周刊》，材料的市場應用前景是非常難判斷的，很多時候可能一款新材料的各項實驗室指標都非常棒，但最終的市場銷售結果卻并不理 想。

設計師提供想象力和對市場趨勢的把握，科學家則提供技術的可能性，歷史上許多革命性的產品就是在這樣的火花中誕生的。

比如另一家化工集團3M的科學家Spencer Silver博士早在1968年就發明了一種粘性很弱但能反復粘貼的配方，但這種新膠水立即就被認為是失敗的發明而遭到擱置。直到1980年，3M工程師Art Fry把這種粘貼劑用在小紙片上，這項技術才變成3M公司最具標志性的資產—便利貼。每當提到技術的應用前景和“失敗是成功之母”精神的時候，這總是一個經典案例。

在孫難見的記憶里，10年前筆記本電腦的外殼還大都是黑白兩色，正是設計師將消費者對于彩殼的需求告訴科學家，才啟發了他們在塑料粒子中加入各種色彩的想法。10年后，孫難見發現來自設計師的要求變成了將筆記本電腦外殼變得更輕薄。“和科學家不同，設計師看待一個材料的角度會不一樣，會更貼近消費者的需求。”胡依林說。

第5篇：科學設計范文

關鍵詞：高職高專 雙語教學 問題 對策

由于近年來大部分學生面臨就業壓力大以及世界經濟全球化趨勢的影響,雙語教學已在我國大部分本科院校蓬勃開展起來。但是,什么是雙語教學？高職院校是否有必要有能力開展雙語教學？怎樣開展雙語教學以及在開展的過程中將面臨怎樣的困難與阻礙？這是我們每一位高職高專英語教師都十分關注的問題。

1、雙語教學的定義

1.1 國外有關的雙語教學定義

在國外,大都采用(bilingual education)雙語教育的提法,很少采用雙語教學的提法。其中較權威的定義有:《朗文應用語言學詞典》所給的“雙語教學”的定義:"The use of a second or foreign language in school for the teaching of content subjects"譯成中文,意思是能在學校里使用第二語言或外語進行各門學科的教學。

1.2 我國有關的雙語教學定義

目前國內各學者對我國高校的雙語教學理解分歧還較大,具體概括如下:

1.2.1 認為雙語教學是一種教學方式或形式

李紅兵在《高校雙語教學模式的探討》中認為雙語教學是指對高等學校的部分課程采用國外具有代表性和先進性的原版教材,并采用英語授課的一種教學方式。

1.2.2 認為雙語教學是在學科教學進程或過程中使用雙語當作教學手段

劉欽永在《關于雙語教育和雙語教學的思考》中認為雙語教學是指教學中使用外語或非本民族語言進行教學的進程。

1.2.3 認為雙語教學是一種語言教學

邱輝忠在《化學教學中實施雙語教學的思考》中認為雙語教學是指將學生的外語或第二語言,通過教學和環境,經過若干階段的訓練,使之能代替,或接近母語的表達水平。

但是目前我國大多正在實施的雙語教學的院校對其的理解組要包含兩方面的含意:一是教材選用原版教材且授課老師用外語講課,難度系數較大;二是教材選用的是外語,老師授課時采用漢語授課。

2、高職、高專院校雙語教學的必要性

目前高職高專教育是我國高等教育的重要組成部分。主要培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的全方面發展的高等技術應用性人才。然而高職高專的學生大多英語基礎差、學習積極性不高。從學校教育的角度講,解決這一問題的辦法就是提高學生外語的綜合素質,即進行卓有成效的雙語教學。

2.1 高職院校實施雙語教學是市場的需求

隨著進一步經濟全球化的進程,當前畢業市場對畢業生崗位實際操作能力和英語日常用語的交際能力也提出了更高要求。

從高職學生近年就業崗位需求來看,無論是活躍在三產服務崗位的畢業生,還是選擇就職于一般企業的機電、磨具等專業的畢業生,就職的企業對畢業生的外語水平明顯提出了更高的要求。由于這類型企業大部分的機械設備是來自于國外的,因此他們不僅要求畢業生有過硬的專業能力,而且要求他們能看懂訂單、能參照國外的機械設備說明書進行簡單的維修等。因此,在高職院校開展面向工作崗位的雙語教學是非常必要的。

2.2 高職院校實施雙語教學是適應學生自身發展的需要

雙語教學重視的不僅僅是學生專業學習的能力,而是引導養學生了解如何使用外語去培養思考專業的能力。通過這種“外語+專業”的教學模式培養出來的學生,今后無論是在的工作崗位上,還是畢業后選擇繼續深造、出國留學,這種“外語+專業” 教學模式所帶來的優勢都會不斷地顯現出來。因此,通過實施雙語教學來滿足高職院校學生自身發展不僅必要,而且迫切需要開展的。

3、高職、高專院校實施雙語教學的阻礙

3.1 高職、高專院校雙語教學的現狀

由于高職高專院校大多數學生的英語基礎偏低,但是進入大學后,很多學校對全國A、B級考試過級率有相應的要求,在這種情況下很多學生不得不重新開始學習英語。在非主觀意愿地重頭學習英語的過程中,教師們一般會大量地向學生灌輸英語知識,這種填鴨式地講授必然會讓學生對英語學習產生更大的抵觸。學生外語基礎差再加上不合理的課程設置這也就是為什么雙語教學常常是進行于每學期開學初的頭幾次課,而幾次課后幾乎三分之二或以上的教師為了教學進度不得不把計劃好的雙語教學重新改回最原始的通過母語來教授英語的授課形式。

3.2 高職高專院校實行雙語教學面臨的困難

(1)學生英語基礎差。雙語教學不僅對教師提出了極高的要求,同時對學生的英語綜合素質也有相當高的要求。但是目前大多數高職高專院校學生的英語基礎較差,而且缺乏對外語學習的興趣。而且今年來很多高校開始擴招后,這樣擴招后入學的高職高專學生外語總體水平更是達不到雙語教學的要求。

(2)“雙語型”師資不足。雖然目前國內很多高校都提倡進行雙語教學,但是雙語教師缺失仍然是普遍存在的問題。因為雙語教學的教師不單單要有精深的專業知識,而且要有較高的英語口語水平,這樣才能夠用英語清楚明白地講解專業知識。目前國內很多高職高院校大主要專存在以下兩種現實情況:一是由校內專業知識較強且外語綜合水平稍高的教師擔任,這樣的專業教師雖然專業精通,但英語口語表達水平不高,很難用英語闡述并教授專業概念、專業理論。二是英語教師雖然英語水平高,但對專業知識幾乎是從不涉足,即使一些教授專業課外語的英語教師也僅僅是對教材進行全篇的翻譯至于“外語+專業”的教授模式卻是也很難勝任。

(3)缺少適用的教材和具體的語言環境。雙語教學的開展必須提倡或強制使用外語原版教材。沒有原版教材,雙語教學就變成了無源之水,無本之木。而且目前很多國內院校在英語課堂上創設的交際環境,都是演練性質的,缺少真實生活中語境的復雜性和無法預測性。

簡言之,學生基礎差,雙語教師少,雙語教材少以及英語教學沒有缺少練習的不同環境是目前大多院校雙語教學的主要現狀。

4、高職、高專院校雙語教學的解決方案

4.1 首先我們要改變教師傳統填鴨式英語授課的模式

首先教師要在課堂上模擬語言環境,不僅僅是在口語教學中,而是運用到所有英語課的教學當中。教師應當根據每次授課不同的內容,創設出不同的語言條件和要求,再根據這些具體的語言條件和要求構建一個實際可行的語言環境,讓學生置身于這個創設的環境中去練習口語。

4.2 盡可能為學生設計具體的語言環境

雙語教學的英語學習環境,不單是指學生聽到的、而是要求學生看到的和嘴里說的盡可能是英語。看到的主要是指學生學習生活中遇到的硬環境,最好是要讓學生在學習場所、生活場所都可以看到和學習英語。如:班級的課表、班規和其它布置（板報）最好用英漢雙語;體育館內的器材名稱也用雙語。而耳朵聽到的和嘴里說的主要是指軟環境。要學好一種語言,主要要從聽和說上下功夫,這需要教師的主觀努力,去引導,去營造環境,去創造機會。首先,在英語課堂上毫無疑問教師應盡量多用英語、少用母語,可能開始有的學生聽不懂,但教師可以借助直觀手段如實物、圖片等創設語境幫助學生去理解;同時老師要利用眼神、口形、手勢和其它一切肢體語言幫助學生學習理解。其次,在課堂外也應盡量多用英語。如校園內遇到同學要用英語打招呼以及課堂上發號施令都可以用英語;還可以充分利多媒體來播放英語歌曲、小電影等;并以定期舉行英語競賽活動,來檢驗雙語教學的效果,建議學校的其它一些大型活動也應盡量讓學生運用雙語進行主持。這些不僅讓學生有機會聽和說,最主要的是能激發學生的學習興趣。

4.3 如想切實有效地進行雙語教學,當前我們一定要想盡辦法提高高職院校學生英語的綜合水平

高職高專在生源競爭上往往比不上普通高校,尤其是在外語基礎方面,更是學生的薄弱環節。了解同學們問題所在,教師就要有針對的逐一的帶著同學去改進。只有把學生的綜合英語水平提上去才能最大化的發揮雙語教學的顯著作用。

雙語教學試驗是一項長期的任務,它不會一朝一日就能見效。所有急功近利的做法在表面上可能會有一時一地的轟動效果,但如果不以科學的態度認真學習,通過五年,十年甚至更長時間的積極實踐和探索,雙語教學只能又是以轟轟烈烈走過場了事。所以高職高專院校應如何管理雙語教學的發展非常現實地擺在我們面前。雖然目前不少院校已經建立了雙語教學的制度,但是接下來要做的工作仍是大量的,復雜的和艱巨的。只有通過深入地學習思考,認真分析研究,統一認識,理清思路,確定目標,才能將雙語教學的探索順利成功地進行下去。

參考文獻

[1]楊四耕.我國雙語教學研究新進展[J].上海教育科研,2005,08.

[2]吳平.五年來的雙語教學研究綜述[J].中國大學教學,2007年第1期.

[3]王旭東.關于“雙語教學”的思考.

第6篇：科學設計范文

什么是循證設計

一個簡單的定義是“有意識地優化使用現有的知識來輔助設計決策和提高設計成果”。設計師們如不參考相關的科學信息實屬浪費。在循證設計的過程中，建筑師需要積極、謹慎、思辨地分析目前的研究及實踐提供的科學信息，并和項目委托方進行溝通，由此優化適應具體項目的相關設計決策。

設計師如今需要來自新領域的科學知識和證據，正如綠色設計要求有關空氣質量、建筑能耗、綠色建筑材料和自然生態系統的知識，一個好的醫院設計需要應用相關的醫學和醫療衛生系統知識，了解護士在醫護過程中所起的作用。負責盡職地應用循證設計的建筑師應該做好充分準備去了解與具體項目相關、但其建筑專業教育并未涉獵的領域。

循證設計是一個過程而不是一個產品

循證設計是一個設計者和項目委托人共同尋求最佳設計方案的過程。在其復雜的問題中，人們想要尋找一個現成的答案通常以失望告終，于是有人期待循證設計會對關鍵的設計問題提供唯一的、放之四海而皆準的答案。但事實上，即便在類似的項目中，相同的數據和科學知識可能由于具體項目條件或時間因素會引領出不同的設計概念，同時科學界也在不停地進行新的研究，相關的數據和信息也在不停地更新。

循證設計必須使用多種信息途徑來尋求相關的知識和證據，避免過度依賴陳舊過期的信息或無視最新信息。由于與具體設計相關的信息范圍很廣，建筑師經常需要在新的、陌生的領域尋找信息。他需要在所有相關領域尋找重要可靠的信息以優化關鍵的決策，并且對科學研究的嚴謹度做出自己的分析判斷。

設計者也應該對每個具體項目都區別對待，因為沒有兩個設計是完全相同的。用來在某個設計中輔助決策的信息可能并不適合另一個設計。即便是采用一個相對標準化的設計時，建筑師也經常需要根據具體項目情況做出相應調整。目前的知識和證據也可能在短期內就會有所更新與演變，所以用現有的證據來制訂標準化的標準或規范是不可取的。合理使用循證設計不僅會帶來更佳的設計結果，也會引領出更多樣化的優秀設計概念。

理解科學研究對于設計實踐的意義

這要求設計師具備科學辯證的分析思維能力。建筑師在設計中往往參照源于其他建筑案例的知識信息，因此必須對這些信息在當前項目的適用性進行辯證分析，并對不能直接引用的信息根據具體情況的差異做出演繹。科學辯證的分析能幫助設計師對研究的嚴謹度及其成果的準確性做出合理的判斷，而前提是建筑師具有分析、綜合及評價這些信息的能力。

有時，設計者甚至會在不同研究項目中發現相互矛盾的研究結果，從而面臨在其中做出科學決策的挑戰。在這種情況下建筑師需要使用科學辯證的分析來優化其決策，結果可能是選擇少數服從多數，尊重更大量存在的事實，或甚至與主流觀念背道而馳。

循證設計需要建立一個嚴謹的“邏輯鏈”

這始于對科學可靠的研究成果的探尋，經過對所得信息的嚴謹分析，最終達成對具體項目的設計概念和目標的構思及相關的科學假設。一個建立在科學證據基礎上的設計必須體現這一從科學研究成果到具體設計目標之間的邏輯鏈。設計師有時會期待通過某個設計概念達成某方面的具體目標，例如“通過提供充分光照及優美的自然景觀來幫助患者減輕病痛”。這樣的目標和假設應該是建立在對現存的有關日光及景觀如何影響患者的研究成果充分了解及合理分析的基礎之上。

設計師有收集并使用相關科學信息的道德義務。他們有責任保護公眾不受結構坍塌、火災及其他建筑災害的威脅，而達成這一目標的途徑是通過對以往科學研究和實踐經驗，包括過往災害的研究及實際考察。在醫療設計領域，設計者面臨諸多可靠科學的新信息，尤其是有關健康及安全的信息，因此有責任將其應用在設計實踐中以優化公眾的安全和利益。

循證設計的實踐分為四個等級

*第一等級：遵照研究成果進行實踐，并聯接研究成果和設計概念

這一等級的設計者遵循循證設計的概念，及時了解最新的研究，并在設計中應用已研究的知識信息。他們會積極地分析建成的案例、發現其中的問題、并和公眾尤其是以后的客戶分享成功案例。也有公司收集不成功的例子以便在以后的設計中做出改進。這一等級的不足之處是設計者進行自我評定時傾向于發現成功的故事，容易缺乏從研究到預期設計成果之間的嚴謹邏輯鏈。

*第二等級：在第一等級的基礎上對所期待的設計結果進行科學的假設和實證

這一等級的建筑師在循證設計上走得更遠，對其設計概念可能帶來的益處提出了科學的假設，并通過實證的方法檢驗該假設。他們建立了一個邏輯鏈來聯接某一具體的設計手法和一個所期待的成果，并且通過收集數據進行實證的方法來檢驗其假設的關系是否成立。

第7篇：科學設計范文

關鍵詞：初中科學；實驗設計；自主探究；科學素養

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）11-151-02

浙教版新版初中科學旨在培養學生轉變學習方式――變被動接受式學習為主動探究式學習，重在培養學生的創新精神和實踐能力。教材中增設了大量的實驗活動，然而由于中考指揮棒等原因，科學教師在具體的教學活動中，并沒有很好地落實通過引導學生親身經歷科學探究過程來實現教育目標。正如一學生所說：看著老師的演示實驗，很吸引人的，一旦自己動手實驗，因只是驗證性做做，已沒什么興趣。對此，教師在科學實驗課的教學中，有效地進行實驗教學設計，讓學生自主探究活動的過程，“放大”學生的好奇心，激發學生的求知欲，既能提高學科課堂教學效率，又能促進學生科學思維的形成。筆者結合多年的科學實驗教學實踐談幾點做法。

一、精心設計探究性實驗，培養學生自主操作能力

實驗教學設計是教學的中心環節，成功的教學始于科學的教學設計。實驗教學設計應明確地把提高學生的智力和能力放在優先位置，也就是應把智能開發作為教學設計的始點和終點。把教材中的一些演示實驗、模擬實驗、驗證實驗盡可能設計成探究性實驗。如曾有一位教師在教學牛頓第三定律時，她讓學生用桌上的彈簧秤、鐵釘、磁鐵兩人一組動手實驗，通過觀察彈簧秤的讀數，分析相互作用力的方向，經過討論、歸納出牛頓第三定律。這樣做學生參與程度高，通過動手操作，動口討論，動腦思維，歸納規律，有利于學生發現品質的培養和抽象概括能力的提高。接著引導學生從相互作用力的性質、大小、方向和作用對象研究，找出作用力和反作用力與平衡力的共性與差異。這樣做既突出了學生的主體地位，又培養了學生“求異”和“比較思維”的能力。接著她借助多媒體展示了課件：我國110米欄冠軍劉翔起跑的鏡頭和14世紀末，有一位中國官吏想借助火箭飛行的動畫。這樣做，既使學生明白了作用力、反作用力的應用，同時又進行了愛國主義教育。這節課中，教師沒把要講的內容當成現成的知識傳授，而是進行了活化，作為一個知識探索及獲得的過程，有效地提高了學生“自主學習”的能力。這樣的實驗設計，既具有探究性和啟發性，又鍛煉了學生的實驗操作能力，激發了學生的探究心理，啟發和活躍了思維，為培養學生的創新能力創設了情境，提供了條件。

二、精心設計課堂探究與課外實驗相結合，培養學生的自主意識

自主意識是創新的前提，是求實的基礎。培養學生的自主意識，有利于造就開拓進取、勇于創新的人才。實驗教學中要尊重學生的人格，實驗活動中多用設問方式，保護和引導學生的好奇心，鼓勵他們質疑問難，勇于發表自己的見解；重視扶植和培養有不同愛好和特點的學生，讓他們有施展才華的機會，增強自主意識。

新教材中安排了較多的“探究”和“進一步探究”活動，有一些探究活動無法在課堂教學中完成，如探索各類生物的習性、生長、發育規律，也有如月相及其變化、日食、月食、星圖等自然景觀的變化，這些都需要教師根據實際情況，提前1～2周，甚至提前1～2月或更多時間，引導學生課外作觀察日記，適時指導。這樣，既分解了一些課堂教學中的疑難點，增強了科學的直觀性、規律性，使學生獲得新知識增添了“催化劑”；又激發了學生學科學愛科學的積極性，培養了學生的自主探究意識，充分發揮了學生的主觀能動性、獨立性和創造性，真正體現了探究性學習的真諦。當學生接到任務后，情緒高漲，很快自由結合成一個個活動小組，各自準備實驗材料和實驗儀器：在制定計劃和實施計劃時，有的小組是自己設計的，有的是按照教材設計的。學生在這些探究活動中，教師要經常關心學生的實驗情況，定期召集學生匯總情況，及時組織討論和引導。讓學生在探究活動中漸漸養成持之以恒、一絲不茍的科學態度，提高學生自主探究的意識。

三、精心設計成功的情境，全面提高學生科學素養

“成功的情境”是讓學生通過成功的學習，使他們的好奇心與學習愿望獲得滿足。在探究實驗活動中，為了讓每一個學生都能從各自的實驗活動中獲得成功，可針對不同層次的學生采用多層次的啟發式的實驗教學設計，設立不同層次的教學目標，給每一位學生創造表達、交流和展示的機會。讓他們在成功的喜悅中，感悟自己潛在的能力，激發他們的求知欲，從而以更大的熱情投入到新的學習活動中去。

在“探究饅頭在口腔中的變化”的實驗課中，對后進生可設計如下問題：1.饅頭的主要成分是什么？2.淀粉有沒有甜味？淀粉分解成麥芽糖后有沒有甜味？3.淀粉遇碘變藍，麥芽糖遇碘變不變色？要求他們能敘述一些簡單的實驗過程和結果。當出現失誤時，教師要主動關心他們，少批評，多肯定，還要及時給予表揚和鼓勵，使他們看到自身的價值和潛力。美國心理學家吉爾福特把思維的方式分成復合思維和發散思維，其中的發散思維是指對同一問題，從不同角度、不同層次、不同方面出發，得出多種多樣的設計和解決問題的途徑的思維過程。針對思維開闊的學生可設計以下具有發散性特點的問題：1、為什么唾液淀粉酶的消化作用對溫度的要求大約是37℃？2、為什么3只試管各滴加2滴碘液？滴多了會出現什么現象？3、除了教材中提供收集唾液的方法外，誰還能想出別的方法？4、除了將3只試管一起放入37 ℃的溫水中，誰還能設計出更簡便的方法？這樣做可使不同層次學習水平的學生都能得到發展，讓學生驚奇于自己的諸多發現，學生在親身體驗中情感得到極大的滿足，在實踐和體驗中獲得獨特的、豐富的、深刻的感性材料，讓學生感到自己是一個“發現者、研究者、探索者”，體驗到智慧的力量和發現的快樂，從而使他們在成功的滿足中產生愉悅，以更飽滿的自信投入到新的學習中。

總之，實踐證明：合理的科學實驗課堂教學設計，能有效地發揮學生的主體作用，開發學生的智力和潛能，培養學生的科學操作、思維能力，掌握科學探究的方法，形成尊重事實、善于質疑、勇于探究的科學態度，培養學生科學的思維習慣，養成良好的科學素養。

參考文獻：

第8篇：科學設計范文

[關鍵詞]科學 教學設計 動態生成 教學 優化

[中圖分類號] G623.6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-9068（2016）36-075

在科學課堂教學中，教師應合理優化教學設計，珍視教學中的動態生成，讓預設與生成相互促進，和諧發展。做好課堂預設，能為課堂動態生成留足空間；展開多元對話，為課堂動態生成創設空間；及時調整教學設計，能有效捕捉動態生成訊息。動態生成是重要的教學資源，教師要有生成意識，為學生提供更豐富的學習內容，贏得課堂教學的主動權。

一、教學預設，儲蓄動態生成空間

在設計科學課堂教學教案時，教師應從教學內容的選擇、教法的運用、學法的指導等方面，為課堂教學資源的生成留足空間。教師要從學生學習基礎出發，找準學生學習興趣的激發點，使用適合度更高的教學方式為學生提供教學。學生學習興趣一旦被激活，教學效果自然會有所提高。

在教學《食物鏈和食物網》一課時，我讓學生判斷“誰吃誰”，這里的“誰”可指薔薇、小草、樹葉、蚜蟲、瓢蟲、蚯蚓、毛毛蟲、小鳥等。有的學生說：“小鳥吃瓢蟲，瓢蟲吃蚜蟲，蚜蟲吃小草或薔薇”；也有的學生說：“小鳥吃毛毛蟲，毛毛蟲吃薔薇，小鳥還可以吃蚯蚓，可是蚯蚓吃什么呢？”這個問題一經提出，立刻引起其他學生的關注。我順勢引導學生進行討論：所有生物都有自己的食物鏈或食物網，請你列舉出生活中見過的生物，找找它們之間的食物鏈。學生的探究熱情被點燃，教學課堂討論氣氛非常熱烈，很快就出現了許多條食物鏈。

教師針對課堂的動態生成，向學生提出問題，引導學生展開討論，很快將學生帶入思考中。學生在討論、分析、綜合中形成的學習認知，為學生提供重要的交流機會。教學生成隨時發生，教師應有捕捉意識，隨時點爆課堂學習氛圍，使科學課堂教學取得較好的效果。

二、多元對話，創設動態生成環境

教師應積極引導學生展開多元對話，與學生建立平等的對話機制，重視學生的言行，注重課堂的互動品質。教師巧妙地設計課堂的提問環節，引導學生展開交互對話活動，進行多種形式的合作學習。課堂教學呈現繁榮景象，教學生成自然形成，學生的學習思維也將得到有效激發。

多元對話體現在生生互動與師生互動中。如在教學《維護生態平衡》一課時，我提出問題：以草原為例，草原上常見的生物有鷹、兔子和草，這三種生物之間如何形成生態平衡呢？有學生回答：“如果鷹少了，兔子必然增多，兔子多了，草就少了，草大量減少，會引起沙漠化。生態平衡就會被打破，因此，人類不應隨意捕捉鷹。”有的學生說：“如果我們大量投放鷹的數量，讓鷹抓兔子，草原的兔子少了，草就會旺盛起來，這樣是不是會有好結果呢？”問題一提出，立刻引起熱議。有的學生說：“要減少兔子的數量，發動人們去獵殺兔子就可以了，不需要投放鷹？”有的學生說：“草原草長高了，冬天干燥易著火，就怕火勢太旺，難以控制呀。”

從學生激烈地討論中可以發現，學生學習的興趣被激發了，對生態平衡也有了更深刻地認識。此時，我再引導學生進行總結：自然界有比較固定的生態平衡，人類不應該隨意打破這種平衡，一旦生態平衡被破壞，必將給人類帶來巨大的災難。

三、及時調整，捕捉動態生成訊息

課堂教學不是一成不變的，教師應根據教學實際做出適時地調整。課堂教學動態生成隨時可能出現，教師面對教學生成時，需要快速做出應對，對原有的教學設計進行對位調整。在課堂教學中，教師要善于觀察學生的學習情況，對學生的點滴反應給予重視，鼓勵學生進行自主探究，根據學生的接受情況調整教學進度，為推進課堂創造良好條件。

《陽光下的影子》一課要求學生從陽光照射物體產生的影子中形成新的認知。在教學中，我讓學生根據自身實踐繪制影子隨時間變化的示意圖。在課堂展示中，學生大多能給出實驗結果之后，我再要求學生講述實驗過程與感悟。有學生說：“我用一根竹竿進行測試，從上午十點開始，每隔一個小時，測量一次竹竿的影子的長度，一直到下午四點。從描繪的示意圖中發現，陽光照射方向呈現規律性轉移，影子長短和角度也隨之變化，且所有變化都呈現規律性。教師對學生的實踐成果進行科學、合理地分析評價。

先讓學生自主探索相關內容，再進入課堂學習，真正體現“先學后教”的教學理念。學生有了實踐感知作為學習基礎，對課堂學習有重要的促進作用。課堂教學中，學生參與度、學習效率都能有效提升。學生前期實踐情況教師難以預設，給課堂教學帶來諸多的不確定性，教學生成特征明顯，也為課堂教學地靈活調整創造條件。

第9篇：科學設計范文

【關鍵詞】科學探究；學習平臺；科學教育

【中圖分類號】G40057【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097 (2008) 09―0056―04

我國在貫徹落實“科教興國”戰略、全面推進素質教育的進程中，改革與加強中小學的科學教育，切實有效地提高青少年的科學素養，已經引起人們的高度重視。《科學課程標準（3－6年級）》中明確指出：科學課程“以培養小學生科學素養為宗旨”[1]，要把科學探究作為科學學習的核心。但是，許多研究表明，常規教學方式無法有效地支持科學探究的開展。當前應用網絡來支持教學科學探究也成為了信息技術與科學課程整合的研究焦點，本研究力圖構建一個基于網絡的科學探究學習平臺，促進科學探究在中小學科學教育的開展。

一 概念界定

本文所涉及到的“科學探究”是指：在科學教學中，以培養學生科學探究能力、提升科學素養為目的，在教師引導下，學生通過模擬類似科學家的探究過程來理解科學概念和探究的本質的一種學習活動。一般認為，科學探究的基本步驟有形成問題，建立假設，制定研究方案，檢驗假設，作結論，表達與交流。

由于目前學術界對什么是科學探究平臺尚無定義，本文所使用的“科學探究平臺”是指面向中小學科學教學，以科學探究理論為指導，以支持科學探究的活動過程、培養科學探究技能為目標的基于網絡的教學軟件系統。

二 國內對科學探究學習平臺的研究

國內對科學探究學習平臺設計與開發方面的研究只有以下一些：

《高中物理探究型網絡課件的設計研究》一文就如何設計、開發培養高中學生科學探究能力物理網絡課件進行了探討，劉海華[2]提出的“設計支持科學探究的教學軟件必須結合科學探究的要素”值得借鑒，即科學探究一般分為形成問題，建立假設，制定研究方案，檢驗假設，作結論，表達與交流的步驟等步驟，教學軟件要支持這些步驟。但是作者開發的案例《單擺周期》在支持科學探究方面還存在一些不足，功能很少，不具備科學探究所需的檢驗假設、數據搜集分析等學習工具，不具備對科學探究過程的支持功能。此外，文章也沒有對設計支持科學探究的網絡課件的一般方法進行總結歸納。

上海市寶山區月浦新村小學“因特網支持下小學科學探究學習的實踐研究”總結出了因特網支持下的小學科學探究活動基本的操作模式、評價方案并開發了兩個主題網站。在主題網站建設方面，建設了“網上少科院”和“小學生做研究”兩個主題學習網站，它們對科學探究活動的支持還有一些不足：“網站是靜態的，交互性不夠，除了BBS論壇，更多的是信息的展示。以探究科學小課題為主的科學探究活動，需要網上調查、數據分析等活動，網站的功能不夠。科學探究的成果必須通過網站管理人員上傳，學生沒有自，上傳后也不能進行反復修改。”[3]

我國臺灣地區的科學探究研究項目主要有臺北市教育局主辦的“臺北市2006氣象探究網絡競賽”1。這個項目是面向中學生的課外活動，它依托臺北市校園氣象臺，開展網絡科學探究競賽。參加活動的學生從競賽網站上限定的主題中，選擇一個要探究的主題。進行探究活動時，使用臺北市校園氣象臺提供的氣象數據、學生結成學習小組圍繞該主題設計科學探究活動，請專家學者評分及學員互評選出優秀的設計方案。校園氣象臺作為氣象數據、資源和信息呈現工具，而在競賽過程中的擬定計劃、交流討論、作品互評等活動是通過另外設置的論壇以及相應的作品提交系統來實現的。總體而言，校園氣象臺不是一個完備的科學探究支持平臺，缺乏對科學探究活動過程的支持。

三 國外對科學探究學習平臺的研究

美國對科學探究支持軟件工具進行了較系統研究的主要有美國密歇根大學教育學院HI－CE的Krajcik教授，以及加州大學柏克萊分校TELS的Linn教授等人。他們根據實踐經驗進行了設計方法與原則的歸納。

Quintana和Krajcik等人[4]提出了設計支持科學探究軟件的理論框架。該理論框架圍繞學習者進行科學探究活動時可能遇到的三個主要的障礙設計支持策略：“第一，針對理解科學性內容提出的支持策略：軟件應包含科學內容的表征，這些表征應該可以讓學習者從不同角度進行操縱、觀察，這樣才能幫助學習者理解該表征的不同特征。第二，針對探究過程管理提出的支持策略：把復雜的探究過程用結構化的形式表現出來。第三，針對反思和溝通提出的溝通支持策略：學習者不僅需要對某個科學知識點進行反思與交流，還需要對自己的學習流程如探究計劃、探究過程進行反思，軟件應該提供指示使學習者能跟蹤自己的學習進程。”

此外，美國開展的應用網絡支持科學探究的研究項目比較多，如GLOBE2（Global Learning and Observations to Benefit the Environment）、GEODE3（Geographic Data on Education）和實時數據項目4。這些研究的共同之處在于：

首先，均應用了某個科學領域的大量數據，并且開發了相應的數據處理軟件工具，如GEODE是利用地理地圖數據、CIESE則應用了包括氣象、洋流、航空等多個領域的科學數據。這說明基于網絡的科學探究活動不僅是搜集網絡資源，獲取并分析、解讀科學數據是很重要的活動，科學探究平臺需要對這方面提供支持。

其次，各項目都重視開發課程資源，課程資源分為技術工具和相應的使用方案（如教材、專題探究活動）。Simons和Clark[5]指出，“探究活動的成功最終取決于精心設計的教學活動而不是基于計算機的工具，當然這些工具在對學習者理解什么是數據、如何收集、處理、轉化數據方面乃至理解科學知識上起著不可或缺的作用”，Edelson[6]發現了利用可視化技術來支持地理科學的探究學習項目中出現的阻礙因素，并提出解決的辦法是設計相應的技術工具和課程。這啟示我們在設計開發科學探究平臺的時候，需要設置各種學習工具，同時還要有配套的學習活動。

四 科學探究支持軟件案例分析

國外（主要是美國）開展了許多應用網絡支持科學探究研究的項目，這些項目均開發了一些軟件工具，按照軟件工具對科學探究過程的支持程度進行分類，筆者把目前用于支持科學探究的軟件工具分為兩大類：科學探究支持工具與科學探究支持平臺。

1 科學探究支持工具

“科學探究支持工具”是指只支持科學探究的某個環節的軟件工具。科學探究一般有提出科學性問題、進行假設、制定研究計劃、搜集證據、檢驗假設、交流協作等環節，科學探究支持工具是針對支持某個或幾個環節而設計的軟件。目前學術界常提及的這一類軟件工具主要有以下一些，見表1。

（1） 科學探究支持工具的優點：

它們是專門化的工具，針對科學探究的某個環節而設計，專門設計這一方面的功能從而使其具有“專而深”的特點。

它們提供專門科學領域的原始數據，以及數據可視化、數據分析工具。以大量的科學數據為基礎，開發相應的數據分析工具，學生在探究過程中應用這些工具進行數據獲取與分析，檢驗假設。

（2） 科學探究支持工具的缺點

這些軟件工具只支持科學探究活動的某個環節，因而功能單一，缺少配套的學習工具以及配套的活動案例。因而在應用到科學教學時，教師需要根據軟件工具的功能重新設計探究活動、尋找配套的學習工具。

2 科學探究支持平臺

科學探究支持平臺可以支持科學探究活動的多個環節，應用比較多的系統是WISE9（Web-based Inquiry Science Environment）。WISE即“基于網絡的科學探究平臺”，其特點是按照科學探究的程序，一步一步引導學生開展活動，并提供了一系列工具來支持學生的探究。

（1） 科學探究支持平臺的優點

支持科學探究活動的多個環節，學生可以在平臺上進行諸如提出科學性問題、進行假設、制定研究計劃、搜集證據、交流協作等系列活動，這是科學探究支持平臺一個明顯的優點，使它成為一個完備的基于網絡的科學學習環境。

（2） 科學探究支持平臺的缺點

WISE本身只提供系統功能，如用戶管理、作業評價、提供各種學習工具等，但不提供學習資源，科學探究活動所需的學習資源由“項目”開發者整理而來。相比之下前文介紹的以提供科學數據為特點的科學探究支持工具，由建設好的科學儀器自動探測到某個科學領域的數據，不用人工干預就可獲得，大量的數據本身就是學習資源。

其次，現有的活動項目里的科學探究活動一般是由閱讀材料、整理網絡資料、形成結論構成，缺少獲取直接證據的活動，如何獲取科學數據、處理并解讀數據的活動很少。對于自然科學類的課程的學習而言，不能僅通過網上資源的閱讀來完成，其中很重要的一個方面就是對數據的分析處理。

五 中小學科學探究學習平臺的設計

綜合以上文獻分析與軟件調研結果，作者發現科學探究支持工具長于提供專門化工具與資源（包括大量科學數據），但難以支持完整的科學探究活動；而作為應用最廣泛的科學探究支持平臺WISE，在支持完整的探究過程、提供相應的活動案例方面是其顯著優點，但缺少提供專門領域科學數據的功能。并且從文獻分析與研究項目的分析中得出，開發科學探究平臺需要注意兩個問題，一是科學探究平臺需要支持科學數據的獲取并支持學生分析、解讀科學數據能力的培養；二是科學探究平臺需要設計學習工具和相應的探究活動。

因而，綜合以上觀點，可以構建出如圖1所示的科學探究平臺的模型框架。

1 活動層

活動層是指在平臺上開展的科學探究活動。根據科學探究的含義，每個活動按照科學探究的基本程序分為提出問題、猜想與假設、制定計劃、觀察實驗制作、搜集證據、交流討論、成果7個步驟進行。

2 工具層

工具層是指用以支持科學探究活動開展和進行的一系列認知工具，本平臺的認知工具包括某個科學學習領域的科學數據、數據可視化工具和分析工具、網絡資源以及探究活動創編工具。

（1） 科學數據：指由專門的數據采集器及配套軟件采集到的各類物理、化學、生物、環境等領域內科學問題的數據，如位移、速度、溫度、濕度、聲音、光、電、力、pH值等等。科學數據還可分為和歷史數據：實時數據是指由數據采集器探測到的科學數據并實時上傳到學習平臺的數據。歷史數據是指探測到的科學數據自動存儲在數據庫中，長期積累下來的數據就是歷史數據，歷史數據可以反映某一科學現象變遷的趨勢。

（2） 數據可視化工具和分析工具：在大量的數據基礎上，利用計算機的高速計算能力，進行簡單的2－D繪圖或者3－D繪圖，實現數據的圖形可視化，提高數據的直觀性。學生可以通過數據可視化工具和分析工具來進行驗證假設、搜集證據、探察科學現象的變化規律等活動。

（3） 網絡資源：提供與活動主題相關的網絡資源，包括名詞解釋、相關網址、多媒體資源等。

（4） 探究活動創編工具：為教師提供的設計符合自己教學需要的探究活動的工具，可以通過活動創編工具來修改平臺自帶的探究活動，也可以自行設計出新的探究活動。

（5） 探究過程支持工具：針對科學探究活動的不同環節，提供不同的支持工具。如針對制定計劃環節，提供計劃模板與編輯工具；針對表達與交流環節，設計異時交互工具。

3 硬件層

特指用于采集數據的的數據采集器及配套軟件。

六 中小學科學探究學習平臺的應用前景

科學探究平臺適于基于某一科學專題（氣象、環境、生物等），因為通用的平臺難以提供有針對性的資源與硬件工具，而科學探究所需的支持工具往往是專業性非常強的工具。平臺應用于科學及其他學科教學（化學、物理、生物等理科科目）都有很好的應用前景，例如,以手持技術、自動氣象站為硬件基礎，可以構建基于專題的科學探究平臺。

“手持技術（Hand-held Technology），可以方便而迅速地收集各類物理、化學、生物、環境等數據，如位移、速度、溫度、聲音、光、電、力、pH值等，廣泛應用于理科實驗中”[7]。它是用傳感器獲取數據信息，以計算機和數據采集器為核心的實驗平臺，能夠將實驗數據進行數字化并通過計算機完成對實驗數據的顯示、分析、存儲以及傳輸。利用手持技術，構建基于手持技術的科學探究平臺，可以促進手持技術的應用范圍，開展基于網絡的校際協作學習。

自動氣象站是由電子設備或計算機控制的自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站。自動探測基本的氣象信息項目如氣壓、氣溫、相對濕度、風向、風速、雨量，并把數據保存到計算機數據庫中，還可以通過網絡、遠程查詢、生成統計圖表。利用自動氣象站，在校園里建立氣象科學探究平臺，讓同學們通過網絡學習平臺學習氣象知識，不僅能使同學們掌握氣象觀測的基本方法，更重要的是能夠激發同學們學習自然地理、科學的興趣和熱情，提高他們的科學素養，掌握科學探究的理念和方法。

七 結語

利用信息技術開展科學探究，促進科學課程的改革，培養學生的科學素養，這是教育技術研究的一個重要領域，本文在對國內外應用網絡支持科學探究的研究分析的基礎上，就如何構建網絡學習平臺以支持科學探究活動做一些探索性研究，提出了中小學科學探究學習平臺的設計方法。本文作者已經按照此設計方法，以自動氣象臺為基礎，采用.net開發平臺和SQL Server數據庫開發了基于氣象專題的科學探究平臺，并進行了初步的應用。

注：

臺灣校園氣象臺網站：

5 Rivere Run網站：

8 Progress Portfolio網站：

9 WISE基于網絡的科學探究平臺：wise.berkeley.edu

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制.全日制義務教育科學（3－6年級）課程標準（實驗稿）[S].北京:北京師范大學出版社,2001:1-1.

[2] 劉海華.高中物理探究型網絡課件的設計研究[D].河北大學,2005.

[3] 佚名.月浦新村小學科技教育的發展之路[DB/OL].

[4] Quintana, C., Reiser, B. J., Davis, E. A.,et al. A scaffolding design framework for software to support science inquiry [J].Journal of the Learning Sciences, 2004, 3:337-386.

[5] Simons, Krista, Supporting the Development of Science Inquiry Skills with Special Classes of Software [J]. Educational Technology Research and Development, 2000, 2:81-95.