科学课程与教学论-9

第9章地球、宇宙和空间科学教学实施◆学习目标1．认识地球、宇宙和空间科学教育的价值、性质与范畴；2．理解地球、宇宙和空间科学内容领域的构成和实施要求；3．理解地球、宇宙和空间科学内容教学的特点，掌握教学的方法和策略。◆核心概念地球、宇宙和空间科学；内容目标；教学要求；学习指导第一节地球、宇宙与空间科学的价值和目标一、地球、宇宙与空间科学教育的价值1．使学生获得日常生活、生产和进一步学习所必须的基本知识和能力2．使学生受到多方面的情感、态度和价值观的教育3．丰富学生的认识视野、促进科学能力得到进一步发展二、地球、宇宙和空间科学领域的构成与内容目标表9-1地球、宇宙和空间科学内容领域的主题构成与目标内容主题教学要求地球在宇宙中的位置通过收集资料、观察星空、参观讨论和课堂学习，初步了解太阳系、银河系乃至整个宇宙，激发对天文现象的兴趣与求知欲，初步形成科学的宇宙观。人类生存的地球在本主题的学习中，要尽可能采取活动形式让学生认识大自然，了解自然界中的地形、大气、水体、土壤等都是人类赖以生存的基本物质条件，同时也要引导学生认识人类的活动会对地形、大气、水体、土壤等产生影响。表9-2地球、宇宙和空间科学领域的具体构成和目标主题专题内容目标（举例）①星空1．通过观察识别若干著名的恒星与星座。2．说出阳历和地球公转的关系，知道冬至、夏至、春分、秋分四个节气。等···②太阳系与星际航行1．知道太阳和月球的概况等···地球在宇宙中的位置③银河系和宇宙1．说出银河系的构成、大小和形状。等···①地球1．描述地球的形状和大小。等···②地壳运动和地形变化1．知道地球内部的圈层结构。等·③土壤1．通过观察与实验知道土壤由水分、空气、矿物质和腐殖质构成，具有不同的质地和结构，土壤中有大量的生物。等···④地球上的水体1．知道水体的分类和比例。等···人类生存的地球⑤天气与气候1．联系生活经验了解天气与气候的区别。等···地球、宇宙和空间科学领域的具体内容构成地球、宇宙和空间科学内容领域中的科学能力培养要素•观察能力：直接具体地反映客观外界事物与现象的能力。包括图像观察、多媒体画面观察和实际观察等类型。•想象能力：借助于能够观察到的地球、宇宙和空间事物和现象，经过认知的配合而创造出新形象的能力。如：想象日、地、月的相对运动，想象地壳的变迁。•思维能力：在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的能力。如：对我国自然资源总体特征的归纳、对某种地形地貌成因的分析、对人类活动与自然环境关系的判断。•空间能力：包括空间定位能力，空间信息收集、加工处理、储存和提取的能力，空间思维能力等。比如，观察地图想象立体空间，心理地图的形成和运用。地球、宇宙和空间科学内容领域中的科学技能•图像技能：指通过图像获取和表达信息的技能。学生的图像技能包括用规范的方式识别图像、判读图像、填绘图像等。如：利用星图识别重要的星座，学会绘制简单的平面图像。•探究技能：指参与实际活动，提出、验证和解决实际问题的技能。如：使用风向仪、雨量器，利用恒星辨认方向，调查当地水资源的利用状况。地球、宇宙和空间科学内容中的情感、态度与价值观教育构成•培养科学的兴趣：学生力求认识地球、宇宙和空间事物和现象并对从事其学习和实践活动具有的意识倾向。如：学生愿意去野外观察各种岩石的特征。•促进学习动机的产生：学习兴趣、责任感等因素是引发学生学习动机的动力。如：看到喀斯特地貌奇丽景观的图片，产生要了解其原因的动机，并能够关心生存的环境，关注地球、宇宙和空间科学的发展，尊重自然规律等。•培养意志品质：学生有意识、有目的、有计划地调节和支配自己学习地球、宇宙和空间科学的心理过程。如：野外考察时，当最初的兴趣被疲劳代替后，就需要意志来维持学习的继续进行。•培养审美情感：对地球、宇宙和空间事物、现象及规律的感受、欣赏和体验。如：空间上地表景观的演替，时间上季节和年际的变化规律，都使人感到美是无处不在的。•培养环境意识：学生认识到人类活动对地球、宇宙和空间环境造成了资源短缺、环境污染等问题，从而树立保护环境的观念。•培养科学精神：在对地球、宇宙和空间科学学习和探索的过程中，认识到科学的价值和力量，知道人类应该尊重和推崇科学。如：在地心说到日心说的发展史中，学生懂得证据对科学结论的重要性，并树立追求真理、捍卫真理、尊重事实的科学精神。•培养辩证观：认识地球、宇宙和空间各事物是普遍联系的，各要素具有物质性、运动性和统一性。如地形的形成是岩石、气温、水等长期共同作用的结果。第二节地球、宇宙和空间科学教学的原则与要求一、地球、宇宙和空间科学教学的原则1．多功能教育原则2．综合思维和比较思维为主原则3．事实与原理并重原则4．多种媒体搭配使用原则二、地球、宇宙和空间科学教学的要求〔1〕从学生熟悉的自然现象出发，注意激发他们的好奇心和求知欲，培养和提高学生的科学探究能力。（2）重视科学方法和科学探究技能的教育。比如，在有关天文学和地学内容的学习与探究过程中，就要重视像观察、测量、记录、数据分析、绘制图表等科学技能的训练，以及像建立科学模型、制作地形图例、提出假设、利用星图和地图等一类科学方法的运用。所以，重视把收集资料、观察、测量、绘图、识别等科学方法和科学探究技能作为这一内容领域教学的基本目标之一，也是教学的一个重要特征。（3）重视科学史教育、促进理解科学过程了解科学家的精神风貌和具体业绩，通过设置模拟性的科学探究，还有利于学生体验科学家的“探究工作”，学习科学家的科学探究精神、科学态度、科学品质，理解他们的科学价值观和社会贡献。第三节地球、宇宙和空间科学的教学实施与策略一、地球、宇宙和空间科学的教学实施方法1．直观方法（1）观察法（2）演示法观察月亮探究活动的设计【教学目标】通过观察活动培养学生的观测能力案例研究【预备问题】平时肉眼观察到的月亮是什么样的？你所知道的月亮的知识有哪些？【活动要求】用望远镜观察月亮，记录你所观察到的现象【思考问题】你对有关“月亮”的学习提出哪些问题？哪些问题你已经清楚了（有什么样的证据支持？），还有哪些疑问？你怎样解决？【探究过程】结合你所提出的问题，进行猜测和证实（1）设计解决途径：如何设计实验，收集证据，支持或推翻猜测。（2）提出假设：如果在月球上开发一项体育活动，对地球上的体育项目应如何修改？（3）探究解决：用游戏的方式理解月亮的自转和绕地球转动的周期问题（4）寻找证据：对给出的有关月亮的照片进行分析，指出哪个是月食的证据？（5）进行解释：到图书馆或上网查阅有关月亮的资料，然后写出这个问题目前科学家的解释（6）交流探究成果：发表你的见解，与同学交流。【活动安排】整个教学活动分为3次第1次：用望远镜观察月亮。教师应在观察开始前提出前列的问题和要求，以使学生有目的的观察，并让学生先查阅一些资料，对月亮有所了解。第2次：小组交流。让学生就自己所知道的有关月亮的知识和自己提出的问题进行说明，然后根据月亮的各种照片，用游戏的方式理解月亮的自转和绕地球转动周期的问题【活动作业】针对学生提出的问题，让学生合作提出猜测，本根据猜测查阅资料，了解科学家是怎样设计实验，怎样收集证据和怎样进行解释的。要求学生完成观察记录，在研究观察记录的基础上，写出一份简短的研究报告。第3次：分组交流。教师组织各探究小组的代表在全班交流，教师作总结。根据上列案例研讨下列问题：（1）本案例教学设计中运用了什么样的教学实施方法？表现在哪里？（2）本案例对“探究过程”教学设计的长处与不足是什么？（3）如果你来执教本案例的内容主题，你的教学设计会有什么样的变化？2．逻辑推理方法（1）比较法（2）分析综合法〔3〕归纳演绎法二、地球、宇宙和空间科学内容的教学实施策略1．重视图像运用，突出地球、宇宙和空间科学学习的特点2．理清要素关系，强调地球、宇宙和空间科学学习的综合性3．理论联系实际，体现地球、宇宙和空间科学教学的实践性日食和月食教学的设计案例研究【教学设计意图】突出新科学课程培养学生的探究意识和能力的理念，构建探究学习的过程，让学生通过观图，寻求有关日食和月食成因的答案。本课时学习有关日食的知识。在本案例中，教师引导学生查阅资料、实验模拟和合作探究基础上的交流讨论，是教学设计的基本特点。【教材分析】“日食和月食”属于空间科学学习的基础性内容，本课时中主要是形成日食和的科学概念，认识自然现象，为进一步了解自然界的运动变化打下基础。这一内容也是培养学生用科学的态度了解大自然奇特现象和规律，引起他们认识和探索自然的兴趣的素材。【教学目标】知识和技能：（1）了解日食的形成原因、过程和类型；（2）认识日食是自然界普遍存在的天文现象。过程和方法：（1）通过模拟日食的形成实验，培养学生的动手能力和观察能力。情感和态度：（1）培养学生正确认识日食现象的科学态度和探究成因的科学精神。【教学重、难点】教学重点：日食的形成过程和类型教学难点：日食形成的原因（通过模拟演示来解决）【教学方法】运用问题解决和探究学习相结合的方法实施教学，注意启发提问和讨论，并运用多媒体进行手段进行观察和日食形成的模拟。【学习指导】本案例教学中，由于运用了多媒体模拟和实景图片展示，并要通过探究]讨论来获取答案，所以需要加强对学生观察、模拟图示分析、讨论等的指导，教学生怎样作比较、观察的要点是什么、从哪些现象入手分析，以及怎样捕捉关键现象是学习指导的要领所在。根据这个案例探讨下列问题：（1）“日食和月食”地球、宇宙和空间科学领域的学习中有什么样的地位？（2）本案例的教学目标设计得合理吗？为什么？（3）你认为本案例中的教材分析恰当吗？为什么？（3）如果你来执教本案例的内容主题，你的教学设计理念是什么？第四节地球、宇宙和空间科学的学习指导1．地球、宇宙和空间科学知识知觉的特点与指导（1）地球、宇宙和空间科学学习中学生知觉的对象数量巨大，知觉对象包括不同尺度、不同空间众多的自然事物和现象，如：三角洲、地形雨、太阳系、洋流等。（2）学生对大量的地球、宇宙和空间的知觉对象不能直接接触。如多数学生没有亲眼见过火山、冰川、热带雨林等。（3）不少地球、宇宙和空间事物和现象空间尺度很大，学生即使有机会接触到这些事象，也往往只能接触到它们的局部，而无法对它们的整体进行直接知觉。例如，台风过境时，学生可以感受到狂风暴雨，但无法看到台风云系的三维结构。学习指导（1）重视对知觉对象的观察。如学生通过大量图像、图表、模型、电化教学等知觉地球、宇宙和空间事象的外表和过程，或在野外实地考察，不仅能获得视觉刺激，还有味觉、听觉、触觉等多方面的感受，可以增强知觉效果。（2）注意知觉对象的典型性。尽量通过少量的知觉获得事象准确、全面的理解，如对断层的观察要选择两侧岩层有明显错动的新鲜断面。（3）明确知觉对象。通过对能反映知觉对象要素的观察来获得正确的知觉。如对热带雨林图像的知觉，要注意树木的种类、高度、茂密程度、林间动物等。（4）遵循正确的知觉程序，养成进行正确知觉的习惯。学生要懂得从外界获得第一手资料的重要性；养成边知觉边思考的习惯；及时记录知觉结果，养成良好的记录习惯；学会整理笔记，能够写出合格的报告。2．地球、宇宙和空间科学思维的特点与学习指导地球、宇宙和空间科学思维的特点主要反映在以下几方面：（1）普遍涉及地球、宇宙和空间事物和现象在空间的相互联系。如对温带海洋性气候形成原因的分析，涉及这种气候类型所处的纬度位置，西风与海陆分布的关系，山脉走向与西风风向的关系等一系列地球、宇宙和空间事物和现象在空间的相互关系。（2）较多运用逻辑实证的方法。尤其是比较、分析、综合和归纳与演绎方法。例如，要认识一个地区的气候特点，总是要分别分析这一地区的气温、降水平均量，以及气温、降水的季节变化和年际变化；而将有关这一地区气候的各个要素在思维中综合考虑，最终就能得出该地区的气候特征。又如通过对大量亚热带季风地区气候资料的分析，归纳出亚热带季风气候的特点是夏季高温多雨、冬季低温少雨；另一方面，当某地区的气候资料符合夏季高温多雨、冬季低温少雨的特征，便可通过演绎判断其为亚热带季风气候。学习指导（1）地球、宇宙和空间