科学工具箱——探究科学的本质

青少年成长为科学家需要掌握的核心概念

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科学工具箱——探究科学的本质

青少年成长为科学家需要掌握的核心概念

这门课是一个帮你学习最基本的科学概念的工具箱。
在本课程中,我们将探讨科学的“本质”——核心内容和概念,这是奠定坚实的科学基础所必需的,它将帮你做好准备迎接具有挑战性的科学问题。无论你是刚开始学习,还是有一定基础,只对某个主题感兴趣,本课程都会为你提供一个通过解决问题来探索关键概念的机会。
你将了解推动科学发展的科学过程以及诸如物质、能量和热量等主题。本课程结束时,你将建立起一个包含重要概念的工具箱,以帮助你学习更多知识!

一、课程简介

什么是《科学工具箱》?

《科学工具箱》是一套科学核心素养课程, 以国务院发布的《全民科学素质行动规划纲要(2021-2035年)》以及教育部发布的《义务教育科学课程标准(2022年版)》为核心,通过学习科学概论、科学方法、科学测量、物质、力等不同主题的科学课程,陪学生一同探索科学的“本质   ”——奠定坚实的科学基础所必需的核心内容和概念。这将帮助学生为应对具有挑战性的科学问题做好准备。在本课程结束时,学生将建立一个包含许多重要概念的科学工具箱,提升科学素养,养成学习科学的良好习惯。

为什么要学习《科学工具箱》?

《义务教育科学课程标准(2022年版)》(以下简称《新课标》中指出,《新课标》以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,落实立德树人根本任务……《新课标》立足学生核心素养的发展,以了解物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等领域的一些常见基础知识,并初步形成基本的科学观念为基础,以科学思维能力、科学探究和实践能力、科学态度与社会责任的培养为重点,促进学习能力、创新能力的发展,形成清晰和精准的科学课程目标。

科学观念是在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识。

《科学工具箱》作为科学课的补充、拓展与提升,定位于科学课课外拓展课程或兴趣提高课,通过36节精品动画课程,配合相关的资源包和课堂拓展,结合《新课标》对学生科学观念塑造的要求,着重培养学生对科学本质的认识,同时也包括了运用这些科学观念在解释自然现象、解决实际问题中的应用。

《科学工具箱》怎么教

课程创设了不同的科学探究情景,学生通过对科学探究问题的还原和理解,由浅入深,阶梯式训练科学探究能力,培养科学观念,运用科学观念解释现象和解决实际应用。

  • 精美的动画视频教学。
  • 知识讲解与闯关练习相结合。
  • 课程中的闯关练习具有完整独立性,学习过程中可暂停视频进行练习。
  • 观看视频后,教师可根据科学链接的内容,进一步引导学生学习,拓展学生的知识领域,树立正确的科学观念。
  • 结合教案,学生可在终端自行学习或复习。

二、课程目标

1. 通过精美的动画和有趣的故事情节,带同学们逐步探寻科学的本质,了解科学的特性,初步形成基本的科学观念。能基于经验事实概括出抽象的理想模型,初步具有模型理解和模型建构能力。

2. 带同学们化身小小科学家,了解科学家在解决问题时的整个流程,从观察、提问和假设→设计实验→策划实验→收集数据→数据分析与解读的过程中形成科学探究的意识。

3. 引导孩子发现生活中蕴含的科学问题,了解重要的科学测量工具和计数方法。让孩子在学习的过程中提升科学思维和计算能力。

4. 通过学习,能让孩子对各种信息进行合理的分析与判断,具有初步的推理与论证能力。

三、课程特色

1.主课程以精美的动画视频展现,更能吸引学生的注意力。

2.每一环节的闯关练习可完整且独立地呈现,学生思考问题时,按下暂停键,进行充分思考与讨论。

3.通过线上的视频学习,学生可以感受到科学的本质与发展;线下教师讲解的科学链接环节,学生可通过讨论分享进一步加深对科学的理解,同时也丰富了课堂活动。

4.课程内容丰富。除视频课程外,还有课程的延伸内容以“科学链接”和“科学拓展”的形式呈现,可供师生学习与互动。

四、课程设计原则

1. 有趣的动画课程:充分调动和吸引学生注意力,增强教学效果。

2. 培养好奇心:课程创设丰富的学习情境,动画中包含大量科学史和天文知识,激发学生学习科学的好奇心和探索欲。

3. 多元化:充分利用网络资源展开教科学学,课程形式与课程内容丰富多元。

4. 互动性:参与答题后再查看解析,引导学生之间进行讨论和交流。

5. 多年龄段适用:混龄通识,多个年龄段的学生都可以参与学习。

6. 问题与反思:好的教育不只是学习知识,还要学会提出问题和自我评价,并在此过程中了解自身的不足,帮助学生成为更好的自己。

五、评价体系

本课程根据国际通行的综合素养评价指标,包含基础通识能力、高阶通识能力、个性发展指标三个方面。其中学科核心素养也包含科学课程的核心素养指标。

  • 基础通识能力:阅读能力、表达能力、信息甄别能力、 科学素养、解决问题能力;
  • 高阶通识能力:审美能力、创新能力、审辨思维、价值 辨识能力、全球视野;
  • 个性发展指标:坚毅品格、责任担当、情绪管理、人际 交往、团队合作、领导力。

 

根据《义务教育科学课程标准(2022版)》,科学课程评价标准有四大方面:科学概念、科学思维、探究实践、态度责任。本课程也可依据《科学课标》来进行多元化评价。

六、教学方法

线上+线下混合式学习

线上启发,线下探究。以时间轴建立混合式教学流程,大致将混合式教学分为三个阶段:学生借助学习平台先行探索,师生在真实课堂中进行协作探究,学生借助学习平台进行拓展探究。

 

PBL项目式学习

采用PBL项目式学习法:让学生以团队合作的形式主动探索问题为导向,通过提出问题、规划方案、解决问题、评价反思等环节,让每个学生都积极参与其中,互相合作、互相启发、共同质疑、共同讨论,在学习中深入思考,真正把知识运用到实践中,从而提高学生的核心素养。

七、课程大纲

课程名称       章节名称    课时名称
科学工具箱    科学概论    01课-经验主义与怀疑精神
科学工具箱    科学概论    02课-科学是什么
科学工具箱    科学概论    03课-知识的分类
科学工具箱    科学方法    04课-观察、提问和假设
科学工具箱    科学方法    05课-设计实验
科学工具箱    科学方法    06课-如何策划我们的实验
科学工具箱    科学方法    07课-收集数据
科学工具箱    科学方法    08课-数据分析与解读
科学工具箱    科学测量    09课-单位
科学工具箱    科学测量    10课-科学记数法
科学工具箱    科学测量    11课-科学记数法:负指数
科学工具箱    科学测量    12课-单位换算:国际单位制词头
科学工具箱    科学测量    13课-单位换算:换算因子
科学工具箱    科学测量    14课-估值
科学工具箱    物质           15课-物质
科学工具箱    物质           16课-密度
科学工具箱    物质           17课-物态
科学工具箱    物质           18课-原子

八、适合人群

本课程适合小学高年级和初中阶段的学生学习。

课次数量

每周授课1~2课时,单课时可支持40~60分钟时长学习,建议每学期授课18课时。

九、教案讲义

对学习课程提出指引,帮助同学们了解课程中的关键点,同时发散思维,引导同学们对课程相关内容资料进行搜集整理。根据课程内容,设置难度适中的题目,范围涵盖课程的主要情节,让学生们进一步了解课程内容,并且增强进一步探究学习的兴趣。

课程设计

资深课程设计师
课程设计师
1

一、科学概论

什么是科学?我们该如何应用科学?

科学家是如何发现胃溃疡病因,并最终战胜胃溃疡的?
通过天花病毒的疫苗研发过程,理解科学的特性。
学习如何通过分类去组织和构建我们的知识。
2

二、科学方法

在一场外星球探险中学习科学的基本方法

从观察、提问和假设的角度,了解现代科学是如何进行的。
学习如何设计实验,并考虑影响实验的因素。
根据收集到的信息,设计一个可靠的“环形仓鼠”实验。
了解数据的类型,并学习如何将数据收集的流程标准化。
学习如何从数据中发现有用的信息,并最终得出结论。
3

三、科学测量

了解重要的科学测量工具!包括科学计数法、单位换算和估算。

感受单位的重要性,会根据测量的物体选取合适的度量单位。
学习如何用科学记数法改写一个很大的数,了解科学记数法的指数与大数的位数之间的关系。
学习如何用科学记数法表示一个很小的数,了解科学记数法的另一种形式。
了解词头的含义,运用词头间的倍数关系进行单位换算。
理解什么是换算因子,学习用换算因子进行时间单位的换算。
估值时应该注意什么?结合自己的经验,估计身边物体的面积或体积吧。
4

四、物质

探索构成了我们整个世界的原子物质

物质的多样性令人难以置信!
一起探索物质的一种特性——密度。
了解地球上最常见的三种物态,以及它们的特性。
熟悉原子的构成,并了解构成原子的三个亚原子粒子。