学生开始研究DaphneMajor岛的生态危机,对岛上的鸟雀突然死亡作出假设,并推断部分鸟雀存活的原因。首先,让学生阅读相关文献,对DaphneMajor岛的生态环境和野生动植物的特征、物种变化原理、达尔文研究历程有所了解。接着,观看科学家在Galapagos群岛上的研究录像,分析科学家得到的数据资料并用图表概括,然后围绕“谁是杀害岛上鸟雀的凶手,为什么有的鸟雀却能逃生”等问题进行讨论,为第三阶段的研究建立假设,分析并图示问题中的因素及其关系,初步制订出研究计划。在这个过程中,学生在分析数据方面积累了大量的经验,掌握了一些数据分析技术和制图表技术。
3。做科学研究
第三阶段是整个课程的核心,学生利用电脑和TheGalapagosFinches软件,对上一阶段提出的假设进行验证。首先,让学生以小组为单位学习TheGalapagosFinches软件,利用软件对科学家收集的数据进行分析,研究那些受到环境威胁的动物的生理和行为特征(如鸟雀的体重、翅膀和喙,比较个体之间的差别,跟踪鸟的数目的变化,等等),研究小岛生态环境的特征(如天气),验证他们先前提出的假设。各组在小组日志上记录他们的研究路线和成果,为课程末的总结汇报积累资料。在小组合作研究一段时间后,全班进行中期交流,两组为一个单位,相互汇报研究过程、成果并提意见。之后,各组继续研究,针对其他组提出的反馈意见,对自己的研究进行反思、改进、总结,给出具有说服力的解释。
4。成果展示
这个阶段是终期汇报,各组向全班展示研究成果。每个组都要精心设计海报,内容包括他们的研究历程、重要发现及相关证据,还要写一个书面报告。小组汇报时,其他学生可以提问和评价,这样能够很好地培养学生的口头表达能力、辩论能力和批判能力。最后,全班一起观看视频资料《新探索者》,通过了解科学家们对Galapagos群岛进行的调查和研究,反思自己的研究和观点,思考科学研究的本质。
该案例在构建背景阶段,重视激发和维持学生的研究兴趣和参与意识。采用头脑风暴法既活跃了课堂气氛,又激活了学生原有的知识经验和潜能。角色扮演这种虚拟式的活动对学生有极大的吸引力,且具有一定的挑战性。KWL讨论使讨论主题明确、思路清晰、组织紧密有效,对研究的进程起到了很好的调控作用。在第二阶段,教师不仅为学生提供了很多图表以供使用,还要求学生自己动手制作图和表格来表示案例中各概念、因素之间的关系和事物之间的异同,能很好地帮助学生理清知识点和研究思路。第三阶段使用了量身定做的TheGalapagosFinches软件。这个软件带有强大的模拟功能和数据库系统,为学生在电脑环境下研究DaphneMajor岛的微进化、学习自然选择等知识提供了支持。研究日志记录学生的研究过程,对个人、小组的研究有很好的调控作用,培养了学生的探究、反思和总结能力。成果展示汇报促进了交流反思,深化了对科学研究的理解。
(三)探究——研讨教学法
“探究——研讨”教学法是由美国哈佛大学教授本兰达在20世纪40年代创立的。主要由探究和研讨两个阶段组成。在探究阶段,教师选择所教科学概念的“有结构”的材料,按层次提供给学生,让学生独立支配、探索。在研讨阶段,教师引导学生将已获得的认识用他们自己的语言表达出来,通过他们之间的互相交流、启发、补充和争论,使他们对纷繁复杂的关系有所了解,使已有的感性认识上升为理性认识,既了解先前知识的局限性,又看到它的可行性,形成一定水平的科学概念。
“探究——研讨”教学法认为,科学教育的目标不仅是让学生掌握一定的科学知识,更重要的则在于通过对具体材料的探索、发现和交流,培养学生动手操作、积极思考、善于表达和解决问题的能力。其最终目的在于通过科学教育,发展学生继续前进和有所创新的愿望,让他们学会一种程序,掌握一种工作方法,发展一种思想方法。正如兰本达所说,通过这种方法,培养学生对学习的无限热爱,他们不仅在自然课上,而且在生活中,在将来,都会积极主动地探索、创造,利用已有的智慧解决面临的新矛盾、新问题。
案例三数学归纳法探究:归纳——猜想——证明
1。数学情境
(多媒体展示)依次画直线,两两相交,任何三线不共点,重点展示直线的交点数和平面被划分的区域数。
2。提出问题
(1)逐一数是不是解决问题的好方法?有没有规律可循?怎样找规律?
(2)交点数、区域数和直线条数有没有联系?
(3)n条直线划分平面的区域数f(n)的表达式是什么?n条直线的交点数g(n)的表达式是什么?
3。解答特殊问题
列一张表,依次作好记录,见表5-1。
表5-1直线的交点数和平面的区域数
4。猜想普遍规律
学生1:纵向看每次增加的数构成等差数列,由此得出最后一列的结果,f(n)=1+n(n+1)2,g(n)=n(n-1)2。
学生2:我们发现,当直线为1条时,平面区域数为2个,当增画第二条直线时,平面区域数增加了2个,当增画第三条直线时,平面区域数增加了3个……由此可以猜出,当增画第n条直线时,平面区域数比n多1条时增加n个,由此可以得出:
f(1)=2,
f(2)=f(1)+2=2+2,
f(3)=f(2)+3=2+2+3
…
f(n)=f(n-1)+n=1+n(n+1)2。
用同样的方法,可以处理交点数问题。
5。初步检验
学生3:我们用n=4时,检验一下,发现f(n),g(n)是正确的,可是n更大时不清楚。
6。严格证明
学生4:我们可以用“数学归纳法”来证明。(下略)
本节课采用“归纳——猜想——证明”的思维模式来解决一类探索性的问题,课堂民主和谐,学生思维积极、见解独特,在广泛的交流讨论比较中培养了提出问题、解决问题的能力。