基于形式——

四年級下冊《認識幾種常見的巖石》

活動一：進一步觀察巖石還有哪些觀察巖石的方法活動一：進一步觀察巖石還有哪些觀察巖石的方法活動二：怎樣識別它們巖石閱讀資料活動二：怎樣識別它們比對資料，識別巖石活動三：巖石的特征與識別根據(jù)特征猜猜巖石慣常的教學流程了解觀察巖石的一些方法。閱讀巖石觀察記錄表，明確實驗要求。觀察巖石，記錄結(jié)果。交流觀察結(jié)果。比對巖石資料，識別巖石。根據(jù)巖石的主要特征，猜猜巖石的名稱。慣常的教學目標（摘自《教學用書·四年級下冊》）

知識概念：知道幾種常見巖石的顯著特征及用途；知道不同種類的巖石在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上有不同的特征；知道巖石的特征和它的成因有關(guān)。過程方法：學習幾種觀察巖石顏色、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的方法；根據(jù)巖石的特征對照有關(guān)資料來識別巖石。情感態(tài)度：激發(fā)研究巖石的興趣。

慣常的學習過程分析如果以學生視角來分析他們的學習過程，那么，他們的活動通常是由教師或?qū)W習單指導下的按序操作，所要觀察記錄的內(nèi)容往往源自教材、源自教師，而最終的知識指向是諸如花崗巖的特點等具體的事實性知識，知識的價值僅僅作用于本節(jié)課，也就是說，其他課中不再利用諸如花崗巖的特征之類的知識來進行學習。改進的教學流程觀察記錄巖石的五條特征，辨別哪條特征能將其從其他更多的巖石中區(qū)別出來。將巖石的主要特征匯總，利用資料表辨別巖石種類和名稱。為何我們的觀察不能將有些巖石辨別出來？【特征的獲取】閱讀資料表，了解科學家用哪些方法來獲取進一步的巖石主要特征。利用新方法進一步獲取巖石特征【顆粒、層理、化學反應】利用新特征和資料表，進一步辨別巖石。*根據(jù)巖石的特征猜猜巖石的名稱。改進的學習過程分析如果再以學生視角來分析他們的學習過程，那么，他們的活動通常是由一個自己想要探究的任務(wù)（“這到底是一塊什么巖石？”）來驅(qū)動的。探究活動是基于真正的實踐——“獲取特征→利用資料→辨別巖石→獲取特征→利用資料→辨別巖石”。于是，學生們的觀察過程具有了開放性、指向性，具有了內(nèi)驅(qū)力。改進的教學目標知識概念：了解幾種巖石的主要特征；特征有助于將一塊巖石從其他巖石中區(qū)別出來；巖石新特征的出現(xiàn)幫助我們更好地區(qū)分巖石。過程方法：為識別巖石而使用不同的觀察巖石的方法來獲得巖石的特征；為識別巖石而將巖石的觀察特征與巖石資料加以比對。情感態(tài)度：激發(fā)研究巖石的興趣；體會證據(jù)在科學探究中的重要性。教學活動中的概念升華課時具體概念：（1）巖石具有不同的特征，這些特征能被觀察到。（2）特征有助于將巖石從其他巖石中區(qū)別出來。（3）巖石的新特征的出現(xiàn)幫助我們認識巖石。教學活動中的概念升華學科核心概念：（1）物質(zhì)具有不同的特征，這些特征能被觀察到。（2）特征有助于將一種物質(zhì)從其他物質(zhì)中區(qū)別出來。（3）物質(zhì)的新特征（新信息、新證據(jù)）的出現(xiàn)促使人類認識的提高。教學活動中的概念升華跨越學科界限的通用概念：（1）自然事物以不同形式存在，這些形式能被觀察到。（2）事物或現(xiàn)象皆有與眾不同的特征。（3）新證據(jù)的出現(xiàn)促進人類對世界的認識。

什么是大概念教學“概念”的概念概念：就是人們對客觀世界的概括化的認識。本質(zhì)：基于事實經(jīng)驗、知識概括、自我認知。范疇：人類長期實踐而形成的較穩(wěn)定的概念；學生實踐中逐步形成的可發(fā)展的概念。特征：在新證據(jù)、新觀念出現(xiàn)前保持穩(wěn)定；在新證據(jù)、新觀念出現(xiàn)時同化順應；

同化拓寬概念外延，順應改變概念內(nèi)涵。什么是大概念教學具體概念反映自然界特定事件和事實的具體科學概念。比如：一片完整的葉具有共同構(gòu)造，包括葉片和葉柄兩部分；由于雨水的沖刷，土壤或土壤中的部分物質(zhì)隨著水流而流失，就是侵蝕;什么是大概念教學科學大概念在具體科學概念基礎(chǔ)上形成的、對科學事實和科學探究更為宏觀而概括性的認識和觀念。包括兩個層次:學科（物質(zhì)科學、生命科學、地球與空間科學）內(nèi)部通用的概念；跨學科（橫貫科學各學科）的通用的概念。一是不同科學學科領(lǐng)域中的與下位的具體科學概念相聯(lián)系的大概念——學科核心概念。當物質(zhì)改變形式甚至變得仿佛看不見時，它的數(shù)量（重量）依然保持不變。降雨幫助塑造地形，并影響一個區(qū)域內(nèi)的生物類型。水、冰、風、生物和重力會讓巖石、土壤和沉積物碎裂成更細小的顆粒并被搬運到其他地方。物質(zhì)科學領(lǐng)域聲音能使物體振動，物體振動能產(chǎn)生聲音食物中釋放的能量最初來自太陽，植物利用陽光、空氣、水通過化學過程制造養(yǎng)料生命科學領(lǐng)域生物生活在多樣的環(huán)境中，環(huán)境的改變影響著那里的生物食物為動物提供了機體恢復、生長所需的原料，以及維持體溫和運動所需的能量地球與空間科學領(lǐng)域風和水能改變地形地球繞著太陽轉(zhuǎn)，月球繞著地球轉(zhuǎn)，同時地球還繞著地軸自轉(zhuǎn)。這些運動導致的自然現(xiàn)象包括晝夜交替、四季變化、陽光下的影子變化，以及日月星辰在不同時間里的位置不同工程與技術(shù)領(lǐng)域提問、做觀察、收集信息可以幫助我們思考問題為了確定各種方案中哪個更能滿足問題解決的標準和限制，需要對它們進行測試在工作與研究過程中并不會孤立地去審視和運用某個科學學科領(lǐng)域的核心概念，而且有時候一些核心概念之間的學科界限相對模糊。比如，在上述四個科學學科領(lǐng)域的核心概念中，均涉及到“能量的形式及其轉(zhuǎn)化”。也就是說，某些情況下的核心概念或核心概念元素，會出現(xiàn)在幾個不同的科學學科之中。類似于“能量”這樣的核心概念元素將不同科學學科領(lǐng)域的核心概念組織起來，發(fā)展成跨越學科界限“通用概念”。二是與不同科學學科領(lǐng)域的核心概念相聯(lián)系的更上位的跨學科概念——通用概念。自然界或人工領(lǐng)域中的因果關(guān)系通常能被識別，并用于解釋各種變化。標準單位被用來測量與描述物理量，比如重量、時間、溫度和體積。能量以各種不同方式存在，并能在物體之間轉(zhuǎn)移。通用概念將通向更抽象的科學哲學領(lǐng)域。形式是指可觀察到的客觀事物的存在、組織和分類方式，以及它們所隱含的涉及到關(guān)系與影響的問題。比如，“自然界和人工領(lǐng)域的事物具有可觀察的形式，這些形式可用于描述現(xiàn)象并作為證據(jù)”、“與時間有關(guān)的形式包括簡單的變化速度和周期，這些形式能夠預測事物的發(fā)展”。通向哲學領(lǐng)域：世界是客觀存在的。因果關(guān)系是指事件的過程或結(jié)果與產(chǎn)生原因之間的關(guān)系及其解釋。因果關(guān)系可以在特定環(huán)境中加以測試，并能預測與解釋新環(huán)境中的事件。因此，以事件為中介來探究和解釋因果關(guān)系成為科學探究的主要活動之一。比如，“設(shè)計簡單的測試來收集證據(jù)以支持或反駁關(guān)于事件成因的想法”、“根據(jù)因果關(guān)系或相關(guān)關(guān)系進行分類，認識到相關(guān)關(guān)系不等于因果關(guān)系”。通向哲學領(lǐng)域：前因后果、報應論尺度、比例和數(shù)量是指事物存在或變化的規(guī)模大小，以及不同規(guī)模對事物的影響。就現(xiàn)象而言，關(guān)鍵是要認識到它在空間、時間、能量等不同測量屬性上的關(guān)系，認識到它的規(guī)模變化會影響一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能。比如，“用相對尺度（較大和較小、更熱和更冷、更快和更慢）來描述對象”、“在極小到極大的范圍內(nèi)識別自然對象和可觀察到的現(xiàn)象”。通向哲學領(lǐng)域：不同視角、不同尺度看到的世界是不同的。系統(tǒng)和系統(tǒng)模型是人們在研究各種事物和現(xiàn)象時經(jīng)常要使用的基本概念。系統(tǒng)，是指人為想定的某個邊界內(nèi)的事物及其關(guān)系的整合。比如，“自然領(lǐng)域和人工領(lǐng)域的系統(tǒng)具有協(xié)同工作的各部分”、“一個系統(tǒng)是由一系列相關(guān)部分組成的整體，并能實現(xiàn)單個部分無法實現(xiàn)的功能”。系統(tǒng)模型，則是指通過物理隔離或外部條件控制來排除某個系統(tǒng)內(nèi)外的一些無關(guān)因素而構(gòu)建一個相對簡化的模型。系統(tǒng)模型具有假設(shè)性和近似性，利用模型所做的探究可能是不準確或不可靠的，但它在預測系統(tǒng)的行為、診斷系統(tǒng)在功能上存在的問題或故障時是有價值的。通向哲學領(lǐng)域：事物并不是孤立存在的。能量和物質(zhì)是所有科學與工程學科中的基本概念，通常與系統(tǒng)有關(guān)。跟蹤能量和物質(zhì)進出系統(tǒng)以及在系統(tǒng)內(nèi)的流動，有助于理解系統(tǒng)以及它的局限性。比如，“物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的，能量能以多種途徑以及在物體之間進行轉(zhuǎn)移”、“通過跟蹤變化前后的物質(zhì)流動和周期來認識物質(zhì)守恒，并認識到物質(zhì)的總質(zhì)量不變”。對于工程技術(shù)而言，考慮系統(tǒng)內(nèi)或進程內(nèi)的能量和物質(zhì)的輸入、輸出、流動或轉(zhuǎn)化，同樣重要。通向哲學領(lǐng)域：能量、物質(zhì)不滅。結(jié)構(gòu)和功能所有科學與工程學科中與系統(tǒng)以及因果關(guān)系有關(guān)的基本概念。物體或生物的形狀及其亞結(jié)構(gòu)決定了它的許多特性和功能。同樣地，一個系統(tǒng)的運作也取決于某些關(guān)鍵部分的形狀、相互關(guān)系以及相應材料的屬性?！翱陀^事物的結(jié)構(gòu)的形狀和穩(wěn)定性與它們的功能有關(guān)”、“不同的材料具有不同的基本結(jié)構(gòu)，這些基本構(gòu)造有時能被觀察到，并具有為功能服務(wù)的形狀和部件”。結(jié)構(gòu)與功能存在著因果關(guān)系。結(jié)構(gòu)決定了功能，而功能的變化也促進了結(jié)構(gòu)的改進。在工程技術(shù)中，后者往往更能促進學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。通向哲學領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)與功能相適應。穩(wěn)定與變化穩(wěn)定，是指系統(tǒng)在某些方面的條件保持不變。它意味著當某種細微的干擾消除后，系統(tǒng)將保持或恢復原先平衡的狀態(tài)。穩(wěn)定包括靜態(tài)平衡、動態(tài)平衡，以及周期性的變化。穩(wěn)定是變化的一種特殊形式，并受到觀察尺度的制約。對于研究或構(gòu)建某個自然系統(tǒng)或人工系統(tǒng)而言，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及變化速度的因素是研究的關(guān)鍵所在。比如，“一些事物會發(fā)生變化而一些事物保持不變，事物變化可能很緩慢也可能很迅猛”、“某些系統(tǒng)看起來穩(wěn)定，但是在更長的時間周期內(nèi)它們最終會發(fā)生變化”。通向哲學領(lǐng)域：穩(wěn)定是相對的，變化是絕對的?；诔叨?、比例與數(shù)量——

五年級下冊《證明地球在自轉(zhuǎn)》

活動一：擺的特點觀察擺在方向上的穩(wěn)定性活動二：傅科擺閱讀（觀察）傅科擺資料活動二：傅科擺閱讀其他證明地球自轉(zhuǎn)的資料活動三：解釋的去留對晝夜現(xiàn)象進行解釋慣常的教學流程觀察地球自轉(zhuǎn)的事實，提出實驗證明地球自轉(zhuǎn)的可能性。通過改變單擺底座的方向來觀察單擺擺動方向的特點。交流結(jié)果，得出“擺具有保持擺動方向不變的特點”結(jié)論。閱讀“傅科擺”史實資料或觀看“傅科擺”視頻資料。交流傅科擺擺動過程中的顯著現(xiàn)象。用“擺具有保持擺動方向不變的特點”來解釋傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的成因。得出“傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象是由于地球自轉(zhuǎn)造成的”的結(jié)論。交流其他能夠證明地球自轉(zhuǎn)的證據(jù)。慣常的教學目標知識概念：知道擺具有保持擺動方向不變的特點；知道傅科擺是證明地球自轉(zhuǎn)的有力證據(jù)。過程方法：通過擺的實驗探究，了解擺的特點，并借此理解“傅科擺”的原理；通過“傅科擺”的史實資料來理解人類證明地球自轉(zhuǎn)的過程。情感態(tài)度：懂得地球自轉(zhuǎn)是需要實證的；認識到地球自轉(zhuǎn)無法直接觀察到，到能通過實驗加以證實。慣常的學習過程分析如果以學生視角來分析他們的學習過程，那么，他們前半程的關(guān)于“擺的擺動方向穩(wěn)定性”的探究活動通常是由教師或?qū)W習單引發(fā)的，因為學生們一開始并不會意識到地球自轉(zhuǎn)與單擺擺動有絲毫關(guān)聯(lián)。因此，他們通常是程序性地進行“操作—觀察—記錄”的活動，而無法理解活動的意義。在后半程的活動中，學生們利用“擺具有保持擺動方向不變的特點”來解釋“傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象是由于地球自轉(zhuǎn)造成的”，似乎圓滿地達成了知識目標，但實際上他們的證據(jù)并不充分、邏輯推理并不嚴密。因為根據(jù)傅科擺的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象同樣也可以得出“擺的擺動方向會發(fā)生緩慢地改變”的結(jié)論。因此，這種在教師引領(lǐng)下的推理過程無非是滿足教學的需要，是一種假的推理。改進的教學流程對于現(xiàn)象的不同解釋（源自前兩課）皆有“證據(jù)”。傅科擺的兩種解釋：地球自轉(zhuǎn)擺不轉(zhuǎn)，地球不轉(zhuǎn)擺在轉(zhuǎn)。用單擺等向性不足以排除傅科擺的偏轉(zhuǎn)?！叭绻麛[架以極緩慢速度轉(zhuǎn)動，能觀察到擺的等向性嗎”可見，思維難度。改進的教學流程從不同視角來觀察火車行進等現(xiàn)象，并加以分析。通過交流，意識到“不同視角來觀察同一個運動現(xiàn)象，會產(chǎn)生不同的觀察結(jié)果”。觀察并交流傅科擺的擺動特點。以地面視角分析傅科擺的偏轉(zhuǎn)，并解釋傅科擺偏轉(zhuǎn)原因。嘗試用傅科擺的擺動面為視角來分析地面的偏轉(zhuǎn)，并解釋傅科擺偏轉(zhuǎn)的原因。傅科擺的模擬實驗，通過改變單擺底座的方向來觀察單擺在擺動方向上的特點，知道“擺具有保持擺動方向不變的特點”。改進的教學流程從單擺底座視角與擺動面視角分別來觀察并交流結(jié)果（教學中，可以借助放置在不同位置上的玩具小兵人，以小兵人的視角來幫助學生觀察與聯(lián)想。當然，最好的方法是使用攝像頭）。將傅科擺實驗中的擺、地面及其觀察結(jié)果與模擬實驗中的擺、底盤及其觀察結(jié)果建立聯(lián)系。用“地球自轉(zhuǎn)”來解釋傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的成因，知道“傅科擺是證明地球自轉(zhuǎn)的證據(jù)之一”。交流其他能夠證明地球自轉(zhuǎn)的實證案例。改進的學習過程分析如果再以學生視角來分析他們的學習過程，那么，他們的活動始終圍繞著“不同視角來觀察同一個運動現(xiàn)象，會產(chǎn)生不同的觀察結(jié)果”這一學科核心概念不斷前進的。借助火車前行的事實而得到的這個學科核心概念是容易被學生們接受的，然后在這一概念的支持下，來嘗試解釋傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。再由單擺保持擺動方向不變的模擬實驗來進一步檢驗他們的解釋，最終知道“傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象可以用地球自轉(zhuǎn)來解釋”。這種利用科學大概念和實證證據(jù)來支持解釋的探究活動，遠比先前的假推理更接近科學的本質(zhì)。改進的教學目標知識概念：知道擺具有保持擺動方向不變的特點；知道傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象可以用地球自轉(zhuǎn)來解釋；知道“不同視角來觀察火車前行、傅科擺偏轉(zhuǎn)、單擺擺動等運動現(xiàn)象，會產(chǎn)生不同的觀察結(jié)果”；知道“對同一種運動現(xiàn)象或結(jié)果的解釋，因不同的觀察角度和已有認識而不同。改進的教學目標過程方法：通過從不同視角觀察火車前行來獲得“不同視角觀察同一個運動現(xiàn)象會產(chǎn)生不同的觀察結(jié)果”的概念；用上述概念以及單擺模擬實驗來解釋傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的成因。情感態(tài)度：激發(fā)研究地球運動及其現(xiàn)象的興趣；體會證據(jù)對科學解釋的影響。教學活動中的具體概念擺具有保持擺動方向不變的特點。傅科擺偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象可以用地球自轉(zhuǎn)來解釋。不同視角來觀察火車前行、傅科擺偏轉(zhuǎn)、單擺擺動等運動現(xiàn)象，會產(chǎn)生不同的觀察結(jié)果。對同一種運動現(xiàn)象或結(jié)果的解釋，因不同的觀察角度和已有認識而不同。

學科核心概念當物體運動具有一定規(guī)律時，它未來的運動能被預測。不同的角度看物體的運動變化，會產(chǎn)生不同的觀察結(jié)果。物體的某種變化過程或結(jié)果，可以有多種解釋。對地球運動時所呈現(xiàn)的各種現(xiàn)象的解釋，隨著新證據(jù)的出現(xiàn)而不斷修正。

跨學科通用概念同一個事件或事物以不同角度或尺度所觀察到的結(jié)果往往不同。同一種現(xiàn)象或結(jié)果，往往有不同的解釋，并受到觀察角度或尺度、人類認識的影響。人類對世界的解釋隨著新證據(jù)的出現(xiàn)而不斷修正。科學理論是對自然現(xiàn)象的解釋，但并一定是真相。

基于結(jié)構(gòu)與功能量——

四年級上冊《食物在身體內(nèi)的旅行》

慣常的教學流程活動一“吃下去的食物到哪里去了”，主要引導學生結(jié)合自己的經(jīng)驗來了解人體消化系統(tǒng)的主要器官及大致位置?；顒佣叭梭w的消化器官”，主要引導學生通過觀察與實驗來探究消化器官的結(jié)構(gòu)與功能。慣常的教學流程交流食物在身體內(nèi)的旅行過程。根據(jù)經(jīng)驗繪制人體消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。交流人體消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。閱讀“人體消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖”。交流各個消化器官的特征與功能。通過模擬實驗觀察胃與食管的功能。了解人體的消化過程，修正人體消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。慣常的目標設(shè)計知識概念：知道人體活動需要的能量來自于消化器官對食物中營養(yǎng)的吸收；知道人體的消化器官包括口腔、食管、胃、小腸和大腸，每個器官都有各自的功能，食物在人體內(nèi)會按順序進入這些消化器官，被消化吸收。慣常的目標設(shè)計過程方法：在已有經(jīng)驗基礎(chǔ)上，繪制食物消化過程圖，并能在不斷認識的過程中，對自己畫的食物消化過程圖進行補充完善；查閱資料，了解有關(guān)食物在體內(nèi)消化的過程，對照資料能夠完善自己對人體消化器官的認識。情感態(tài)度：愿意在獨立思考基礎(chǔ)上，與他人分享結(jié)果，合作交流；正確對待研究中不完善的認識，善于在反復觀察、研究中完善認識。慣常的學習過程分析如果以學生視角來分析他們的學習過程，那么，他們前半程的繪制和交流人體消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，是基于日常生活情境與學生原始經(jīng)驗展開的，這有助于激發(fā)學生們的探究興趣、整合原始認識。而在學習的后半程，無論是閱讀“人體消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖”還是交流消化器官的特征與功能，均是基于人類已有的知識而不是學生們的探究經(jīng)驗。為了彌補學生探究經(jīng)驗的不足，教學中提供了兩個模擬實驗，然而這兩個模擬實驗與實際的人體器官在結(jié)構(gòu)與功能上都相去甚遠。因此，學習的后半程對學生的發(fā)展貢獻不大?；诖蟾拍罱虒W的流程交流食物在身體內(nèi)的旅行過程。根據(jù)經(jīng)驗繪制人體消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。交流人體消化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。提供動物消化器官的實物，分組觀察并記錄消化器官的結(jié)構(gòu)與特征（教師可提供雞的食管、小腸，豬的胃、大腸?？紤]到供應量的不足，可采用組際走動的活動方式）。根據(jù)消化器官的結(jié)構(gòu)與特征，嘗試分析不同器官及結(jié)構(gòu)所具有的功能?；诖蟾拍罱虒W的流程交流動物消化器官的結(jié)構(gòu)、特征及其相應功能。得出“動物（包括人類）的不同消化器官實現(xiàn)不同的消化或吸收功能”、“每個消化器官具有與功能相適應的不同結(jié)構(gòu)”的概念。閱讀“人體消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖”，了解人體的消化過程，知道“不同的消化器官具有不同的功能，它們有序地組成人體的消化系統(tǒng)，并協(xié)同工作”概念。修正人體消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖?；诖蟾拍畹膶W習過程分析如果再以學生視角來分析他們的學習過程，那么，他們的活動的前半程與慣常教學流程相似，但由于教學主旨的改變，繪制消化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以改為集中式的板演。本課的變化主要集中在后半程，通過實物觀察來了解消化器官的結(jié)構(gòu)及其功能，這不僅為后續(xù)的“結(jié)構(gòu)與功能”分析提供了直接經(jīng)驗，也擺脫了