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前言义务教育科学课程（3~6年级）是以培养学生的科学素养为宗旨的科学启蒙课程，在课程理念、课程目标、课程内容、学习方式、学业评价等各个方面与自然课程都有很大不同，以及实现“以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身的学习和生活打好基础”。如何将新课程理念、课程标准转化成教师的教学行为，成为教师面临的最大挑战。实践需要理论的指导，没有理论指导的实践是盲目的。但教育理论只能指明教学发展的一般方向，要把教育理论转化为教学行为，就需要在理论与实践之间建立起联系，而教学设计就是联系二者的桥梁。为此，在全面实施义务教育科学新课程之际，我们编写了《义务教育新课程科学优秀教学设计与案例》。本书分三部分，第一部分为小学新课程科学教学设计概述，以教学设计的功能、教学设计的理论和技术为主线的构建，以“何为教学设计？为什么要进行教学设计？”等解决问题式思路呈现，赋以“教学设计的原则和教学设计策略”，从可操作的角度，力图突出实践性，为教师解决实际教学问题提供资源上的支持和技术上的帮助。第二部分为小学新课程科学优秀教学设计，汇集了具有一定代表性的教学设计，其内容都是根据课标的要求和具体的教学实际设计的，反映了一线教师的新课程教学理念及系统解决实际教学问题的方法，力图有助于教师的借鉴和创新。第三部分为小学新课程科学教学案例和教学实录，呈现教育理论与指导教学实践的内在教学理论相互转化的过程，为教师提供丰富的实际情境借此予教师以启示和引发教师不断反思，在实践中调整教学策略，提高教学的针对性和实效性。本书主编韩凌，编写人员有马学军、曾小兰、冯玉生、刘功正、张云、何建东、肖兰芬、陈凌锋、潘力行、张家尧、游月殿、陈汉红、李国东。本书采用了一线教师的教学设计、案例和实录，在此对从事实践工作的教师们的辛勤劳动表示衷心地感谢！由于编者水平所限，对书中存在的缺点和不足，欢迎各位老师提出宝贵意见，以便今后修订。编者2005年6月小学新课程科学优秀教学设计与案例目录第一部分小学新课程科学教学设计概述（1）一、关于教学设计（3）二、教学设计的依据（6）三、走进教学设计（11）四、教学设计的策略（22）第二部分小学新课程科学优秀教学设计（41）一、看不见的空气（43）二、蚂蚁（48）三、分离混合物（54）四、小吊车（58）五、动物的食物（63）六、解释（67）七、红番茄（71）八、蜗牛和蝗虫（77）九、给水变个样（80）十、我们在生长（1）（84）十一、稻谷的观察（89）十二、马铃薯在水中是沉还是浮（92）十三、盐到哪里去了（96）十四、我们穿什么（101）十五、纸（104）十六、冷和热对物体的影响（118）第三部分小学新课程科学教学案例与实录（113）一、走入儿童的头脑帮助儿童构建概念（115）二、探究，让学生变得更聪明（123）三、在丰富多彩的亲历活动中学科学（127）四、让课堂成为交流与展示的舞台（132）五、做一个生态瓶（139）六、给小车装上动力（145）七、不同用途的纸（154）八、像火箭那样启动小车（158）九、使沉在水里的物体浮起来（1６７）义务教育科学小学课程是以培养学生的科学素养为宗旨的科学启蒙课程。与自然课程不同，科学课程在课程理念、课程目标、课程内容、学习方式、学业评价等各个方面都有了新的变化：课程理念：科学课程要面向全体学生；学生是科学学习的主体；科学学习要以探究为核心；科学课程的内容要满足社会和学生双方面的需要；科学课程应具有开放性；科学课程的评价应能促进科学素养的形成与发展。课程目标：在培养学生科学素养的整体要求下建构了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面的目标体系。课程内容：科学课程内容的选择依据学生的已有经验和心理发展水平，分别从科学探究、情感态度与价值观、生命科学、物质科学、地球与宇宙5个方面展开。学习方式：倡导以科学探究为主的多样化的学习方式。学业评价：强调过程评价与结果评价并重、学生评价与教师评价相结合的多种评价方式。科学课程各个方面都有了变化，并且要求实现“以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习生活，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身的学习和生活打好基础”。如何将新课程理念、课程标准转化成教师的教学行为，成为教师面临的最大挑战。第一部分小学新课程科学教学设计概述小学新课程科学优秀教学设计与案例一、关于教学设计（一）何谓教学设计教学是一项有明确目的的培养人的社会实践活动。在这个社会实践活动中，使学习者学习和掌握基础知识和基本技能，发展学习者的智力，培养学习者的能力，使学习者形成一定的思想品质，促进学习者身心健康。设计是指在活动之前，根据一定的目的要求，预先对活动所进行的一种安排或策划。教学设计是设计的一种类型，是“为了便于学习各种大小不同的学科单元，而对学习情境的发展、评价和保持进行详细规划的科学”；是把教与学的原理用于策划教学资源和教学活动的系统过程，是教学理论、学习理论、设计思想和技术应用相结合的综合系统。教学设计是依据对学习需求的分析，提出解决问题的最佳方案，使教学效果达到优化的系统决策过程。简单地说，教学设计是对教什么和如何教的一种操作方案。帕顿（Patten,JV1989年）一文中提出：“教学设计是设计科学大家庭的一员，设计科学各成员的共同特征是用科学原理及应用来满足人的需要。因此，教学设计是对学业业绩问题的解决措施进行策划的过程。”这一定义将教学设计纳入了设计科学的子范畴，可以有效地解决教学中出现的问题。所以说教学设计是一门设计科学。教学设计者应了解其他一般设计的过程，进行教学设计时应将理论与实际活动紧密结合起来，也就是说教学设计既具有一般设计的程序，又有其独自的特点。因此应该将教学设计看作是理性的、合乎逻辑的、预定了的决定论过程，又不能忽略了它的创造性的一面；在强调教学设计必须依靠理性的同时，又不能忽略了该过程对直觉的依靠；既要注重专家的意见，又不能忽略了自己的教学设计着自己所做的一切，理论与实践相结合等等。从而使我们走出将教学设计视为某种孤立现象的误区，有利于促进教学设计者对有关设计过程、决策、问题界定、研究的假设等传统的教学设计观点作批判性的分析。教学设计具有以下特点：①教学设计把教学过程视为一个由诸要素构成的系统，因此需要用系统思想和方法对参与教学过程的各个要素及其相互关系作出分析、判断和操作。所以，教学设计强调运用系统方法。②教学设计重视对学生不同特征的分析，并以此作为教学设计的依据。强调调动学生的主动性和积极性，突出学生在学习过程中的主体地位；注重学生的个别差异，着重考虑对不同学生的指导。所以，教学设计以学生为出发点。③教学设计要依据现代教学理论和学习理论，以保证教学设计的科学性，从而使教学取得优化的教学效果。所以，教学设计以教学理论和学习理论为其理论基础。④教学设计是以促进学生学习为目的的，以学生所面临的学习问题为出发点，进而捕捉问题，确定问题的性质，分析研究解决问题的办法，达到解决教学问题的目的。所以，教学设计是一个解决问题的过程。（二）为什么要进行教学设计实践需要理论的指导，没有理论指导的实践是盲目的。教学理论只能指明教学发展的一般方向。要把教育理论转化为教学行为，就需要在理论与实践之间建立起联系，而教学设计就是联系二者的桥梁。教学设计不仅关注了教学的原则和策略，而且对教学的过程与方法进行了探究，从而保证了课堂教学的质量，促进了教师教育理论和教学技能的提高。教学活动具有明确的目的、丰富的内容、复杂的对象、不同的形式、多样的方法、灵活的传媒、固定的时间、繁重的任务以及影响教学活动的各种多变的因素。教学活动要在诸多因素影响下，取得令人满意的效果，优质高速地达到预定目标和完成预期任务，更需要对其进行全面细致地安排和精心巧妙地设计。现代教学论认为，在教与学的双边活动中，学习者发挥着主体作用。教学设计是在对学习者进行全方位的了解和分析，获得大量信息的基础上，才进行的设计，所以有助于突出学习者的主体地位；在教学设计中充分考虑了学习者的经验和特点，运用了相应的教学策略，精心设计能激发学习者兴趣的活动，有助于增强学习者的学习兴趣，挖掘他们的学习潜能，培养他们的创新精神和创造意识；教学设计从教学规律出发，并从教学问题和需求入手，应用系统的观点和分析的方法，建立解决问题的步骤，选择相应的策略，有助于增强教学的科学性；教学设计是在对学习需要、学习内容和学习者进行客观分析的基础上，科学地制定教学目标、策略、进度和评价等，有助于提高教学效率；教学设计把教学目标、教学活动和教学评价统整起来，即教学目标是教学活动的出发点和归宿，教学目标也是教学评价的依据，所以说，教学设计有助于目标、活动和评价的一致性。信息社会的发展对教育提出更高的要求。首先信息社会使得教育信息激增，使得知识增长的无限性与学生学习时间有限性之间的矛盾日益增加；知识更新加速，要求学生具备终身学习的能力；信息社会人才竞争激烈，要求教育追求高效率、高质量。进行教学设计有利于教学工作由经验型走向科学化。教学设计是从教学的科学规律出发，对教学问题的确定、分析，对解决教学问题方案的设计、试行乃至评价和修改等一系列教学设计的内容和程序都建立在系统方法的科学基础上，从而使教学活动的设计摆脱了纯经验主义，纳入到科学的轨道。同时，教学设计可促进教育技术的实践与理论的发展。二、教学设计的依据（一）教学设计的理论基础教学设计是依据对学习需求的分析，提出解决问题的最佳方案，使教学效果达到优化的系统决策过程。它以传播理论、学习理论和教学理论为基础，应用系统科学理论的观点和方法，调查、分析教学中的问题和需求，确定目标，建立解决问题的步骤，选择相应的教学活动和教学资源，评价其结果，从而使教学效果达到最优化。1.系统理论系统理论是作为一种科学的方法论对教学设计产生举足轻重的影响。任何系统都包括五个要素：人、物、过程、外部限制因素和可用资源，这五个要素间有三种联系形式：①过程的时间顺序；②各个因素间数据或信息流程；③从一个系统中输入或输出的原材料（人或物）。系统教学设计的最根本特征是追求教学系统的整体优化。系统理论把事物看成是由相互关联的部分所组成的具有特定功能的整体。它要求人们着眼于整体，从整体与部分、整体与环境之间的相互联系、相互制约中选择解决问题的优化方案。例如相对于一堂课来说，不仅要考虑这堂课中的各个要素，把它本身作为整体来看待，同时，还要考虑这堂课与本单元教学甚至本课程教学的关系。所以，教学系统作为一种“人为系统”，其本身是分层次的，而且由于参照点不同，系统的构成也是灵活多变的。当我们把课堂教学作为一个系统来对待时，系统教学设计主要是从“输入（建立目标）—过程（导向目标）—输出（评价目标）”这一视角来看待其整体优化问题的。系统教学设计有利于保证真正从行动上落实教学系统的整体观念，克服以往的局部改革对旧教学机制触动不大的缺陷。2.传播理论信息传播是由信息源、信息内容、信息渠道与信息接受者为主要成分的系统。进行信息传播，必须对信息进行编码，考虑信息的结构与顺序是否符合信息接受者的思维与心理顺序。信息不能“超载”，过于密集的信息直接影响传递效果，增加负担。而且不同信息的注意获得特性不同。有些材料宜于以视觉方式呈现，有些则宜于用听觉方式呈现。还可以运用多种暗示技巧来增强这种注意获得特性，更重要的是考虑信息接受者的特性（年龄、性别、偏好等），激发其内在学习动机等。3.学习理论行为主义理论与教学设计。概括地说，行为主义观点在教学设计中的最基本应用是把可观察行为作为教学基础，提出用可观察行为动词界定各类教学目标（包括价值观与态度教学）并依此进行教学传递与评价。认知理论与教学设计。认知理论探讨学习者内部的认知活动，其中主要是信息加工学习理论和认知建构学习理论。信息加工学习理论把人类的学习过程看成是由一系列信息加工的转换过程，例如，加涅的信息加工的学习与记忆的8个阶段的学习模型。认知建构