美国小学科学教育讲座美国小学科学教育讲座【应国家小学《科学》课程标准项目负责人郝京华博士的邀请，美国学者梁玲女士于2001年7月在南京讲学，以下是她在《美国小学科学教育改革讲习班》上所作的学术交流报告美国最近一次课程改革的理论基础是建构主义，梁玲女士用丰富的材料，生动地阐释了建构主义理论在美国小学科学课程中的体现，这是一份帮助我们了解现代科学教育的难得的材料文字材料是根据刘晋斌老师摄制的录象资料整理的，未经梁玲女士审阅文中的标题，是由我们加的受摄象设备和条件的限制，录象资料有内容脱落和声音分辨不清之处，文字整理难免有误，恭候指正文字材料由武汉第二师范自然大专班李莉、沈玉婷、肖静、王岚、王茜、丁燕丽、孙丹灵等同学整理谨向他们致谢意《e21科学掠究》网站编者】 一. 什么是“科学”和“科学素养” ◆（梁玲女士的讲话，下同）：美国现在非常热的是建构主义，所谓建构主义：学生是学习的主体，学生对自己的学习要负责任，老师只是像教练或像导游，起指导性作用我们在这里讲科学教育，第一个问题就是什么是科学？我们现在不是要提高科学素养吗？它的目的就是科学教育的目的，在课程标准中，就是培养有科学素养的公民。
那么什么是科学素养，含义是什么？比如说我们都是小学老师，小学里面你要教科学，应该教些什么？你认为什么是重要的？我想给大家每个人一分钟，写一下科学教育应该教什么东西？ 我不会收上来的，随便大家怎么写写好之后，你就和你周围的三四个人讨论一下，交流看看什么叫科学素养，我们要教什么？每个组准备一个代表作交流▼（学员，下同我们认为对学生进行科学教育，一方面要让学生了解一些最基本的科学知识和技能，同时我认为更重要的是让他们通过科学教育，不断的发现生活当中的一些问题，提出问题，并且通过自己开动脑筋或试验，来解决这些问题，能辩证的看待自然世界和生活，我们是这样理解的◆：非常好，大家还有没有不同意见？还有什么不同补充？▼：我觉得教小孩子科学教育方法和素质教育，首先要教小孩子认识事物，因为孩子的脑子里是一片空白，他对客观事物的认识是从一点一滴做起的，认识事物就是探究事物，在他探究事物的过程，他就要想出方法去提出疑问，去研究它，去解决它，然后在他有限的知识能力上去发展他的能力，在这样一个过程中就培养了孩子们一些良好的科学习惯，比如说认真、第二细致、第三与人合作的态度。
◆：好，谢谢！ ▼：刚才那位老师说学生是一片空白这个我们不同意我们觉得学生都有他自己的经验，不管他的经验在我们眼里看起来怎么样，但他肯定是有经验的还有，我们觉得科学教育教给他一种科学态度精神，还有科学探究的一些方法，非常重要◆：非常好，非常好！科学态度、科学方法、科学精神这个正是我们的科学教育我补充一下，我过来时，特意带了汉语词典来，现代汉语词典上对科学的定义是：科学是反映自然社会思维的客观规律的分科的知识体系这样定义是不全面的，对不对？科学家呢，科学家是从事科学工作有一定成就的人美国使每个小孩都是科学家，孩子生来就带有天生的好奇心，他想去探索、去探究，只不过也许研究方法上不如科学家那么系统，但是不一定要有成就，每个人都可能是科学家，只要你把一些基本的技能应用到你的生活当中去关于科学的本质，有甲乙两方观点：甲：科学知识是对客观世界的一个真实的反映科学模型是对客观现实的一个直接的反映科学家在进行科学观察以及试验的过程当中，必须客观公正不持个人偏见乙：科学理论不是科学观察数据的一个简单堆积，而是科学家的发明创造。
科学观察不可能完全客观，对同一现象，不同的科学甲可能有不同的观察描述有多少人赞成甲方观点？赞成甲方观点的请举手赞成乙方的请举手统计人数）请赞成甲方观点的老师讲一讲为什么赞成甲方观点？▼：我是部分赞同甲方观点主要是第一条，科学知识是对客观世界的一个真实的反映另外科学模型是对客观现实的直接的反映，我觉得这两个对科学本质的描述，应该是客观现实的直接反映◆：为什么你同意乙方观点？有没有人站起来讲一讲？ ▼：我觉得“科学知识是对客观世界的一个真实的反映”，问题主要出在“真实`的反应”上，这个客观世界是我们人类认识的一种对象，投射到我们的头脑里面来，经过了我们头脑的一种认识加工，所以它不完全是一种真实的反应，是经过人的主观加工以后的对客观世界的认识第二条，如果第一条成立的话，第二条就和第一条同样的道理第三条“科学家在进行科学观察以及试验的过程当中，必须客观公正不持个人偏见”，其实，这个也错在它不可能不持个人的一种见解这样看来还是乙比较合理，乙实际上是对的，因为“科学理论不是科学观察数据的一个简单堆积，而是科学家的发明创造。
科学家的发明创造就包括它对客观事物的一种看法，这个发明创造就是他对客观事物的看法◆：非常好下面我就看你怎么和学生去讲出示黑箱）这是我做的一个黑箱，你可以把它想象成是原子吧，你们有没有人看过原子？书上讲了所有的事物都是由分子组成的，分子都是由原子组成的，你们见过原子吗？有没有人见过原子？假如这是一个原子，那么你所能做的事情是什么？观察外部的现象，上面有几根绳子，你们看看这是怎么回事？（向学员示范拉动绳子）你想一想，到底里面有几根线？你们在笔记本上画一画学员在下面按自己的想法画，讨论几分钟后，教师把学员画的图示用幻灯机展示出来）你有这个科学模型之后下面怎么办呀？▼：验证！（齐答）◆：验证！你们每个小组都有一个桶，我想请你们做一做，看看能不能达到那个效果学员自己动手验证）（教师出示另一密箱）◆：做好以后应该是这样的，你看不到里面，是一个密箱嘛！外面所能看到的：一个漏斗、一根水管我做的时候，加一点水进去，大家看看，现在有一百多毫升（出示装有水的量杯），倒进去，从这边接，看能接多少水？有人说可能会少一点。
教师示范试验，学员观察试验结果：接的水比倒进去的水多）学员：再倒一次！◆：再倒一次呀？就限倒一次你要准备几个，做一次换一个，就是不要拿原来做了的那个再做进去的时候大概100（毫升），出来的时候大概500（毫升）有人问这是水吗？那我不知道，你要测一下看到底是不是水？你还可以闻一闻，尝一尝尝一尝也是观察的一个方面这个也是黑箱中的一种，我们下午有时间可以看一个录相，看学生是怎么做的 二.关于“科学探究方法”和“科学观察”◆：现在讲“科学探究方法”有多少种科学探究方法？有的说“观察”，还有“评价”“实验”、“推理”、“调查”、“假设”、“思维过程”，有一种看法：认为有很多种科学方法，只要你照着这个方法去做，按照这个理论的步骤去做，就一定会达到科学的顶端，就一定达到正确的科学的顶端是不是大家、所有的科学家、不同领域的科学家，都用的是同一种科学方法呢，不是的是根据需要，根据你的目的比如说你是研究物质科学的，假设你研究温度对什么有影响，你可以控制温度啊，就在实验室里面，可以改变你的控制变量。
但如果你是做理论物理的，或者如果你是做生物的，如果说你要了解某一个动物，一个植物，它的生活习性哪，那么要尽量到它存在的地方，在它的周围观察，尽量的不要打扰它，否则你观察出来的就不是它的真实情况，就是说你要到哪个实地去，尽量去不要影响它的情况下，也就是不在人造的实验室里面，在实验室里面没办法观察到的变化所以不同的领域它有不同的方法，跟学生讲的时候也是这个样子的主讲将幻灯片准备好）这些就在这（幻灯片）上面了科学探究划分了不同的类型，科学观察都提到了提出了科学研究的问题，我可以提出问题，这也是其中的一点，你研究什么问题，你的研究目的，你怎样提出科学假设，等等，然后查阅书刊和其他信息源 有一种观念：要探究了，我们就只能自己动手这也不一定，他去查资料，去阅读资料，这也是科学研究的一部分并不是说一定要自己动手，去学习他人已经有的，了解他人已经做的一些经历，看看现在有什么事情，然后在进行分析查阅书刊，设计要领方案，探究方案，根据实验证据来检验已为他人所知的东西，然后是根据实验证实。
可以根据不同的方法收集、分析和解析数据，提出答案，解释和预测美国的科学家总结出了科学研究活动到底包括一些什么这些就是我跟大家说的科学探究到底要不要自己动手，其实很多思维的过程，实际上不是目的，只是一种手段为什么，因为关于脑科学、其他心理学的一些理论都表明：孩子在小的时候，都要从那些从具体的来做，学习效果就比较高他用的感官、触觉越多，用手哪，用眼看哪，用鼻子闻哪，用的感官越多，他对他的理解，对他的思维的影响就越大，如果只看的话，那么了解的可能就只有10%，如果去做的话，它就能解得更多，这都是用一定的数据来说的，这里有一些数据来让大家看一看这是一个◆：我想说一下“科学观察”你们桌子下有一颗豆现在传给大家一颗同样类型的豆，在水里浸了大约20个小时大家看一看，观察一下这个种子有些什么组成部分——胚根、胚芽、子叶还有一个干的种子，你观察一下，看看你可以写出多少观察的句子出来，在你们的笔记本上写出来吧给学员两种种子以及放大镜）观察到那些不同？将不同的观察写下来，你记录的是什么，你是不是很仔细，看看大家在进行科学观察的时候，是不是把它的每个方面都考虑到了。
主讲人等待大家的观察结果）做实验的时候，为了避免中毒，我们一般不建议学生去尝一尝，而用的其他的触觉有的人掰开了这个（指着幻灯片）全面些，我不是说这些不好（指着前排学员），这个比较全面一些如果我们要打分的话，可以根据这个假设，给学生列出一些标准出来，怎么样算作好的科学观察的图？比较真实的啊，比较全面，是不是全部的画到了，有没有标注标注很重要的，什么部位（指着幻灯片）这就是科学观察记录了什么？ “颜色”，有的说颜色，好的，还有什么，“大小”，“手感”，“光滑程度”，是用手摸的吧？一个看，一个摸还有什么，闻吧，我建议不要尝含水量有多少”，含水的就胖了，有饱满的声音不同”，是落在桌子上声音的不同，这个很新啊！你就做了一下（做向下的手势）不光是看，有时候观察就被理解为就是这样看，像和摸无关的听，听听声音，还有什么呀，用手敲敲呀，拍拍它，摸，还有什么呀，闻，闻一闻这些，大家所写的都是定性的，描述的那么科学观察时还需要什么呀，定量的，有的说变大了，那我说变多大了，那么就要去量一量，不是有个尺吗，你只能记载用水浸以前，量一量是多少，浸了一夜后，我再量一量是多少。
这个是连续的记载的过程这就是科学观察，有定性观察、定量观察利用不同的感官，不光是看，还可以打开，你还可以用一些实验做一做，看看它到底是什么样的三.关于科学探究的一个例子◆：下面我再给大家看一看关于科学探究先看一个东西（幻灯片，雪地里的脚印），假设，一队科学家，就是你们吧，一组人，想象一下，你们就是一群科学家，所有科学家对实验怎么样呀，比较好奇吧，什么事情都喜欢寻根问底，或者说做一些推理那么假设你也是科学家，走到一片雪地，看到脚印，这（幻灯片）是一个脚印，我想让你写你观察到了什么，看到这个脚印，你应该知道怎么想了吧 这里我要你观察一下你认为是小鸡，那么这两个呢，其中一个是鸡，“一个大鸡，一个小鸡”这个是它的脚印，它的脚趾（指着幻灯片里的大脚印）朝前的，是朝这个方向的这个脚印比较细，这个脚印比较粗还看到什么？“步子的大小不一样”，这个（脚印细）比较均匀一些，这个（脚印粗）不太均匀一个是在跑的，由不同的方向在靠拢你说：这个（脚印粗）前面走得慢，后面走得快这是观察还是是推理？要把观察和推理区分开来。
你的观察是什么，推理是什么，要区分开来教学生写观察，如果你说开始的跑的慢，后面跑的快（指幻灯片），如果学生这样写，这不是一个观察的句子，而是一个推理的句子，所以应该放到推理的里面去还有什么？“步子加长了”，观察的话，开始的步距是多少，后来的步距是多少，这样观察比较仔细，要是学生这样去做的话，定量的说一些，让他去讲，看他观察到什么，拿尺去量那就更好了还有什么？（主讲人将幻灯片里脚印混合的部分露出来）这有可能是它们打起来了，这个“打起来了”是什么，是推理还有什么？ “到一起去了”，是你的观察，还是推理呀有多少人同意这个“两个走到一起去了”？是观察，有多少人同意这个观点？是推理，为什么是推理？因为它可能是有先后吧有的说左边（脚印粗）的鸟厉害，把右边脚印细的鸟吃掉了，这是个推理把假如用你这个推理的话，你预测一下后面（只有粗脚印）应该是什么，顺着他刚才的思路，他刚才说两个打架，大的把小的吃掉了，那就剩下一条脚印了，看看是不是（主讲人指向幻灯片）你说他的说法是大的把小的吃掉了还有说飞走了，还有说大的把小的背走了。
很好，所以说这些都是推理呀，不同的解释，对于同一个观察你有不同的推理，不同的解释你现在知道哪一个最正确呀？（摇头）你现在能确定哪一个最正确吗？这几种解释都可以的，还有一种可能是两只鸟先后经过，这两个根本就没有在一起过，它们两根本就没有关系一个在前，一个在后，两个根本就没有遇过，根本就没有打架对于同一个观察就有这么多不同，这也是科学家经常碰到的观察了之后，你可以测量啊，测量步距什么的，还有脚印模的分析啊最后你的理论、你的结论是什么？五花八门的结论你需要进一步的证据来验证假设是不是对的你需要后面的一些脚印，或者在这种情况下，能不能肯定你的推理呀？不能吧科学理论更不是百分之一百的，到底有多大的确定性？你说是百分之五十？我们在讲科学本质的时候，这些都是例子换幻灯片）说明考虑对同一现象的不同解释的可能性开放性的、发散性的思维，鼓励学生去思考不要把学生固定在一个固定的模式里，不要先告诉他这是什么学生的创造性是什么，就可以在这些方面体现出来可以结合写故事，你可以让他写故事，这样和语文又结合起来，就是一种渗透，科学不是单独作为一个科学来教，它可以跟音乐，可以跟语文，可以跟数学，可以跟体育，都可以结合起来，都是可以互相渗透的。
可以作为游戏啊，一个体育锻炼呀这是举个例子吧还要说一下提出科学研究的问题什么是一个好的问题，你怎么去判断？在我们这三天的讲习当中，有一个作业，这个作业，课堂上留一点时让你们做的小组作业吧，你自己要选一个科学的问题因为我们知道有一些东西，除非你自己能够发现其他的东西，不在这个旅馆里面，或者不在这个宿舍里面的东西，作为你选择的题目，是你想探究的我首先就问：什么叫一个好的科学探究的题目呀？怎么样提出一个科学研究的问题，怎么样的问题比较好，是比较好的一个问题葛老师刚才讲的时候，他说科学不能解决所有的问题并不是所有的问题一提出来就是科学的问题，并不是随便一个“为什么”就是一个好问题怎样才是一个好的科学问题？首先，这个问题要可以来验证吧你可以通过设计一个实验来验证，好的科学问题是可验证的问题还有什么？在设计这个问题的时候，要可以量化，你可以测量，测量得到数据设计了实验以后，你可以适当的把它量化一下一年级、二年级的定性的、定量的观察比较多了，定量的观察还会逐步增多自己提出一个课题，然后自己设计一个实验，一般建议你们到四五年级以上，。
在美国有一些县级的、州立的学校，他们经常都会有一个比赛，这个叫“science”，相当于每个学生自己做一个“PROJECT”就做一个小课题，然后，把它作成一个纸板，写出你（学生）的问题的提出，你怎么想的，你的假设是什么，然后你怎么做的，你的结论是什么，大家讨论，也有专家来评在校内选拔出来的优胜者，然后再选拔到县里面呀，省里面呀，不断去做这个科学探究的课题学生都可以做的作为教师的话，你也应该知道怎么个做法怎么样去评价四. 培养哪些科学探究技能◆：培养那些技能来做科学探究，大家已经基本上取得了一致的意见一些基本的技能和一些综合的技能，大家可以看看“科学探究技能”（幻灯片）基本技能低年级的时候就可以开始做了，从幼儿的时候就可以开始培养观察啦，分类啦比如我给你什么东西，怎么去分它可以根据颜色分啦，或根据别的什么去分啦传达就是交流了，因为它是互相交流，把你想的告诉别人，互相交流测量就是用工具去测量是估计，估测预测，是量化加未来因素就是给他一个观察，像刚才我们所做的这些都是比较基本的技能。
综合的技能在比较高一些年级，像我们的三年级开始例如建模啦、控制变量啦，这个我们下午的时候我们就做一下简单说一下测量吧测量那就要用测量工具了，大家的桌子上都有一个尺或别的什么在美国他们是怎样教学生测量的呢？首先要建立一个概念，就是说你为什么测量，怎么样有效的来测量先给他创造一个测量的需要比如说，你比较身高啊，比较长短啦，那么你只有这两件东西比较的时候，两个都要在场才好比，假如一个在南京，一个在上海，那么你来比较他的高低，那你该怎么办那就需要一个第三者作为比较的工具，这个工具也不一定就是这个米尺吧，其实随便得很，你也可以用你的手啊（主讲人用手比划长度）我们做的时候就可以让任何一个学生当尺，用他的名字来命名，比如说张华，可以说叫一个张华（主讲人用手做长度），如果是李丹，那就可以随便做一个长度，这就是一个李丹就说测一下你的桌子吧，有多少个张华，有多少个李丹然后他就测了一下，有五个张华，十个李丹那么你说哪一个长呀？标准不一样，所以就无法来比那么需要建一个标准标准要有国际性的，现在国际上用的就是米制呀。
秒制呀，千分制呀，用厘米、毫米做单位然后（主讲人拿出一个盒子）要列些米制，因为美国他们不用米制，他们用英制的所以就用米制来给大家看一点东西然后，像先估测房子，给大家看一看什么叫一这个，（主讲人示意手中的盒子）估测一下这个有多少，大概有多少，一个立方分米（学员说），是体积那这个长度呢，大概十个厘米，他估测的很好估测一下墙的高度，或者门的高度，长度，让他们先估测，估测了以后，他们再用尺去量一量把估计的结果与测量的结果作比较，他们经常的做，他估测的能力就会变强我们可以测量这个盒子的长度呀，也用面积的概念，或者是表面积，或者容积我们把许多一立方厘米见方的立方体组合成那种形状，然后我来问因为有时候学生想面积怎么算，总是长乘宽长乘宽是怎么来的？如果给你一个不规则的形状，你怎么去测量啊？比如说，他的面积是多少（主讲人在幻灯片上画），就是一块石子，它的体积是多少？放到水里来测面积怎么来测？不规则形状的面积怎么来测？划小格子，微分它，也就是一个个小格子，它就可以测，实际上就用S的公式用微分积分的概念，把它分成小格子，你划的越小就越精确。
这些基本的概念，基本的IDEA，在低年级的时候就开始接触到了高年级的时候，就可以用那个微分积分概念这样就能很自然的记住，当然在小学是没有微分积分的，只是让他们知道这样去做我给你们估测一下东西比如说这瓶豆子，你给我估测一下，看有多少颗（主讲人举起装着豆子的瓶子）大概数的差不多了，“150颗”（学员说），150颗是吗有人说300颗，你根据是什么？就根据体积，能不能给我估计准确一点最精确的答案，最高的答案，你可以数啊！有人说了：看看底下有多少颗，看看高有多少，也就是面积乘以高得体积，这是一种方法倒出来四分之一或五分之一，取一个小样本我们讲了科学态度，科学技能和科学方法，第三个要和这融合在一起的，是科学结果以前最传统的教知识，这就可以了，用现在的理论来说这是不完全的知识是要教的，如果只教知识，是不符合科学本质的，科学是一个过程，不是一个静态的，如果你只教知识，过段时间知识老化了怎么办？这样就是：你是给他鱼，还是教他捕鱼的问题所以这个知识的结构，它是一个金字塔出示图表：金字塔形状，有下到上依次是facts、concepts、principles、theorices)facts是观察数据以及客观的现象纪录。
从facts中抽象出科学概念concepts，什么是概念，？怎样才能抽象出概念？比如说4、5是一个概念，你把眼睛闭起来，我说一样东西，你到时候想想学员做）“桌子”，那么你脑子里面怎么想的？是什么图像？是什么形状？▼：方的，圆的◆：材料可能不同，颜色可以不同还有几条腿？▼：三条腿，四条腿 ◆：“桌子”是一个抽象的概念，你把所有具有这些功能的，有一个桌面，还有支撑的抽象了把具体的东西归类，科学概念就是指同类的东西五.经历探究摆动现象的过程◆：今天早上用那几个图的目的是什么？绝对不是为了好玩，而是学生很感兴趣其真正的目的是建立概念，揭示科学的本质什么是科学，科学到底是什么？科学的目的是不是要发现绝对的真理？科学的目的是为了寻求一种解释，一种对世界的解释既然是解释，就可能有很多种解释，但是你要发现最合理的一种解释是什么什么是最合理的解释呢？就是能够解释最多，最广泛的现象，或者能够比较准确的预测一些未来事件这也是判断一个理论是不是一个合理的理论，是不是一个能够被大家所接受的理论的标准。
可能这个理论与真正的现实不同，但是我们希望这个理论能够比较的接近真正的现实就像盲人摸象，每个人都只摸一部分，而不知道真正的大象是什么样子，我们的科学研究也是这样可能我们的理论与现实有差距，但是，大家如果把现存的理论当作一个真理的话，那就限制了大家的思维 刚才有人问：上午的那个实验把烧杯里的水倒进去，会不会是同一个结果？那么我来做给大家看看起身做实验，结果与上午相同)好现在我给大家放一段录相，看一看美国的学生是怎么做的录相，其中详细的演示了整个实验的准备过程) 我们再来看这个像门铃一样的东西如果你拉一下，它就“叮”一下，如果你一放，它就“铛”一下老师没有把原理告诉学生，只是把效果演示给学生看他只是给一些东西给学生，说这些是你可以用的，然后就要学生自己设计其中涉及一些工程的问题，先设计一个模型，然后对它进行测试，如果不行再修改，如此循环这一节主要是讲一些与工程有关的设计因为科学的目的是寻求一种解释，而这种解释是建立在理论基础上的，理论是与技术非常有关的。
因此发展技术的目的就是发展某种产品，这种产品可以提高我们的生活质量 下面我给大家做一个中小型实验，这个实验很多学生曾做过，可能大家觉得很简单，然而我想把它做为一个例子，让大家亲历这样一个过程，看看作图怎么做，它的标准是什么什么是变量，什么是控制变量现在大家桌子上是不是有一个垫圈 (底下回答："都有")大家四个人一组一个人计时，比如30秒一个人用一个链子拴上一个垫圈，形成一个单摆拿起链子的一头让它摆动，其它人数一数它摆动的快慢，摆动的次数我说“开始”，大家开始，我说“停”就停做实验后，统计实验结果)摆动20下的有多少？是不是每个组都是二十三？有的组数了二十四下，还有的组数了二十六下这一组呢？这一组是多少？三十六，三十二有的组数了三十二下，二十五，比较接近这一组三十四，还有一组是二十九为什么会有这些不同啊？这是因为线的长短不同，起始时的位置不同，角度不一样吊的重物不一样统一一下标准，这样来一次回一次，算一个回合现在问题主要集中在三个因素我把大家分成三组，每一组讨论一个问题第一组研究摆线的长度因素。
看一看摆线长度不一样，会对摆动的次数产生什么影响第二组讨论角度的问题大家看一看起始角度大和角度小，对整个单摆的摆动次数有什么影响还研究一开始给这个小垫圈一个摆动的力，使它摆动的角度大一些，看一看这一个力对摆动有没有什么影响第三组来做垫圈重量的不同，对整个单摆有什么影响我们这里没有天秤，只需要改变重量就可以了过程是大家先提出问题，然后给出假设，看一看哪个组问题提得清楚，假设比较清晰，好现在大家始第一组研究的是长度对单摆的影响，因此长度应当作为自变量第二组是在控制角度，因此应当把起始角度作为自变量什么是因变量呢？因为自变量改变了，所以结果就改变了自变量的定义是：如果一个变量是自己有意识的改变的，我们称为是自变量因变量的定义：因改变自变量而发生改变的变量，我们称之为因变量控制变量就是只有在单位时间内，只控制一个因素发生变化，而其它因素不发生变化即不能同时改变两个或两个以上的变量因此第一组在做长度因素研究的时候，要保持其它两个因素不要发生变化，只改变长度好，这些知道之后大家要制作一个数据表格，第二面有一个评分标准。
老师讲解评分标准)表格制作完之后，制作一个图，能够直观的表示你的实验在发给你们的东西之中还有一个示例大家可以看一下例子，仿制表格大家现在实际做一个实验大家先提出问题，然后提出假设，最后来设计你的实验注意过程中什么是自变量，什么是因变量然后把实验结果写下来分组研究后的表达交流）第一组实验者上台演示其实验过程实验时间每次为30秒，选用了三次长度不同的摆绳长度分别为8厘米，16厘米，32厘米8厘米的三次摆动次数分别为48次，50次，48次，取平均值49次16厘米的三次次数分别为36次，36次，33次取其平均值35次第三次32厘米分别为25次，25次，25次取其平均值为25次做好一张30秒内摆动次数与长度的关系图幻灯演示)最后得出这样的结论：当重物一定，起始角度相同，所用时间相同，线的类型相同的情况下，单摆摆动的频率与单摆的长度有关单摆的长度越长，单摆的频率越小30秒内摆动的次数是因变量并且实验报告要写清楚时间，次数，长度，使这个实验报告能让人一目了然，并且可以让别人重复你的实验，以检验你实验的正确性。
在报告中要说明清楚角度，重量比如角度是多少，是哪里作为角的始边，哪里作为角的终边并且给这个实验列个标题还要把自变量是什么，因变量是什么，都要写在报告里面写出实验的次数，取出其平均值，减少误差作出的图要能够清楚表明各个变量的关系如果有好几个图，要在每个图上列个标题 （教师利用幻灯机边示范画线边讲解）什么叫最佳进一步曲线？这是一条曲线如果它是一条直线，看上去像一条直线，那么你可以画一条直线，现在这个看上去像一条曲线，那么你就画圆弧圆弧什么是最佳？你就画最佳曲线，并不是简单的把所有的点连起来我们知道试验有误差，你画这个最佳渐近曲线的过程，实际上也是一个取平均值的过程你做的时候就尽量地使线两边的点均匀分布在（曲）线的两边，有的的左边，有的的右边就是说，你画曲线的时候，并不是简单的把所有的点连起来，而是取一个最佳渐近的曲线这种是线图你们自己做这个试验时，可能是做那种——给你不同品牌的卫生间手纸，有的比较便宜，有的比较贵，你就研究一下，它的质量是不是完全与价格之间有联系。
这个时候品牌，品名这个变量，跟这个变量有什么不同呀？这个线长10、20中间有没有意义？有意义的！“15”，我虽然没有直接去做15，但是我通过这个图，我来问你，我说：这是你的实验数据吧! 10的时候它应该占多少？ 10的时候一定在这两个之间你利用这个图，可以做出估测，从这个可以读出来，这也是作图的一个便利，这一项就是科学预测你没有做过这么多图，但这是你的数据，你可以根据这个观察的数据做出科学的预测，我们讲的内推外推呀？所谓内推就是在数据之内，你没做到这一点，可以把它找出来外推.就在这个地方另外刚才讲的变量，如果你是用不同品牌，或者是猫呀、狗呀，我们来比较，那么它的中间就没有意义啦这个变量我们把它叫连续变量，比如人的身高也是连续变量，可以分割的那种牌子的就不好分割了，那叫不连续变量，不连续变量画图、画曲线就没有意义，这个时候你就画什么图呀？▼：条图◆：（教师利用幻灯机边示范画线边讲解）假如我这个表示的是猫，这个是狗，点在这， 这个时候可以做条形图还可以做什么图呀？▼：饼图◆：反正只要选定一个比较图形，这条线直的，就有不同的图形。
主要是连续变量，不连续变量的问题，这大概就是这样你的结论就是说：这个实验结果验证了你的假设下面第二种教师利用幻灯机出示第二种设计）这个其他组有没有不同的（设想），你们这一组有没有什么不同，上来讲一讲▼：我们这个实验包括问题、假设跟那个差不多，问题写着：不影响假设摆线长度单位时间摆动次数越少，实验设计：我们测量摆长10厘米，20厘米，30厘米是的摆动次数，每一长度测三次，单位时间30秒，实验过程中的重量不变，角度不变，这些控制变量写清了，记入表格可以确定一个标题，摆长，实验的序，每一个实验做三次，实验结果验证了假设那边就是一个图◆：这个图稍微整理一下变为关系的曲线是吧？还有什么？对这个表格有什么建议呀？表格的自变量是不是竖的？应变量是横的？从规范性来说，这个不规范，你自己用是可以，别人也听得懂，但一般情况下，比如科学家在杂志上发表什么东西，就必须规范那么下一组▼：我们这一组，平时都这样要求孩子们，在摆的时候，不要给它加力当时我们就想，加力的与否，是否与摆的快慢有关呢？于是就围绕这个话题展开，在摆一开始的时候，加力，不加力会影响摆的快慢吗？我们这组就有两种假设：一种是不影响快慢；第二种是会影响快慢，并认为加力会快一些，加的力越大，它的次数就多一些。
于是我们就设计了这样一个过程：设计以一个摆测三次，分别不加力测一次；加小力测一次；加大力再测一次同时我们控制的自变量是以一个摆，不改变摆线、摆长和摆幅，只改变当初加力与否通过我们的三次试验，我们的数值是：不加力的时候是28次，加力27次，加大力27次；第二次还是这样；第三次通过我们的图表可以看出来，观察到这个现象：无论加力与否，摆的快慢次数都不变这是我们的结论，以后上课的时候，可以少说这一句话掌声） ◆：很好，他们做了一个课外的题，怎么样，有没有什么问题？▼：你加力之后，还不是影响摆频吗？力大了，摆频就大了吗？对不对？他刚才说了一个，就不考虑摆幅，力大，摆幅就肯定就大▼：我想是这样的，在实验过程当中你加力，实际上是不能保持摆幅不变，刚才讲的你是保证摆长是不变的，实际上就不是一个变量的问题▼：我再加一句，严格来说最大摆角变化，实际上对这个结果还是有影响的，最大摆角不超过五度◆：但是，如果你更精确的去测量的话，它更容易变化，一般情况下，在小学教室里面，摆角接近90度，基本上影响不是很大，根据它的结果、根据它试验的数据来说，至少变化不是很大。
现在长度是一个很重要的因素，角度不是特别重要的因素▼：当然注意孩子们学习探究的方法很重要，如果孩子们注意到了这些知识点，对他的学习会不会有影响呢？◆：什么意思？注意到这个知识……？▼：“同摆幅没影响”，会不会影响今后的学习？会不会？当然探究很重要，探究的过程也很重要这么个问题，他们第二组提出来了，他们说了，如果他们结论是没有影响的，那会不会影响到今后的学习呢？◆：有的人提出问题，就是说现在好像有一个错误观念，在小学里面，为什么（摆角）不变？这个…我觉得影响不是特别大，对吧？用更精确的仪器来做，结果可能会影响很大，但是，实际在一定范围变化会很小摆角变化不是绝对大的比如说，哪个45度到90度，两倍了甚至频率也改变了两倍，在试验记录上没有显现出来重量加了2倍、3倍、4倍，加5倍了，哪它是不是改变了？重量组的？▼(重量组)：没有变化▼(角度组)：几乎没有什么变化◆：重量组什么结果，选一个代表发言▼：这是我们这组研究的问题就是“什么因素会对摆的速度产生影响”我们假设摆锤越重，摆的速度越快我们设计的是做三次，第一次是一个垫圈，第二次是两个垫圈，第三次是三个垫圈，这是变量，不变量时间控制在10秒，因为时间有限，然后摆的角度也是不变的，线的长度也不变，并且手部给它加一个力，这是不变的量。
实验结果是这样的，这张图表可以看出，摆速与摆重关系数量的统计，这是摆锤，一个圈，两个圈，三个圈，分三次试验，时间控制在十秒第一次九次，第二次九次，第三次九次，平均值是九次，同样两个圈，三个圈的结果是一样的用图表来表示的话，不同重量对摆速影响的曲线图，我们看到，横轴是摆的重量，也就是圈的个数，纵轴是十秒内摆动的平均数，一个垫圈的话也是九次，两个垫圈是九次，三个垫圈是九次，那么我们的结果，实验结果表明摆的重量没有加快速度，摆重与摆速是没有关系的结论就是，实验证实我们的假设是错误的◆：谢谢呀!大家有没有什么问题呀？实验证明那个假设是错的为什么不变呀？有没有人能解释？有没有人能讲讲为什么不变？▼：他们受到的重力是一样的◆：重力不一样呀，两个，三个重力还一样呀？摆为什么会下来？是由于重力，还有拉力…，摆锤它受几个力呀？▼：两个力◆：哪两个力？▼：一个拉力，一个重力◆：这两个力的合力，对吧？合力是这个方向（斜向下），所以它（锤）要下来那么你锤的重量加大了，它的力加不加大？▼：加大了◆：为什么加大了？重力加大了，它当然要加大了。
▼：拉力也大了◆：拉力大了，重力也大了，那么它的合力怎么样？▼：合力不变◆：（利用幻灯机做受力分析图）这个是拉力，合力是这样，重力大了，拉力大了，和力怎么样？▼：也大了◆：也大了合力大了，但是什么也大了？S=ma，合力大了，质量也大了，加速度怎么样？s大了，m也大了，两个都增加一倍，什么东西没有变呀？▼：加速度◆：加速度没有变，所以快慢没有受影响，实际上力是大了，对吧？小学生可以不用解释，你不要用S=ma就怎么样定性去解释▼：小孩子会问为什么？： ◆： 小孩子会问的？怎么解释？大家想一想怎么给小孩子解释？我这个解释不是最好的跟小孩子解释的方法，我是告诉你们的为什么加速度不变？还有什么问题？这是重量对周期没有影响好多人那个错误观念就是认为重量对周期有影响传统教学法就是，你拿一个周期公式，那个公式上面没有重量，所以就硬性性的加给它说应该是跟重量没有影响的这个就是通过实验来证明它是没有影响的实际上在概念上再进一步想一想，为什么会没有影响？不同的年龄段有不同的处理下面还有什么问题？都讲过了是吧？下面请研究角度的小组讲。
▼：第二组：我们几位老师研究的是“摆幅的大小与摆动次数的关系”，我们准备回答的问题就是单摆摆幅的大小与摆动的次数是否有关？这个摆幅指的是摆动的幅度我们设计的变量：摆幅的大小分别是30度、50度和70度还有90度，我们控制的变量就是摆动的时间，摆线的长度和摆锤的重量，另外垂直与地面为0度，平行于地面为90度我们在实验中需要测量的是，10秒内摆动的次数，我们需要的实验器材是单摆、秒表和量角器我们作出的假设是摆幅的大小与摆动次数有关我们做的时候是每一个度数测量了三次， 每次的情况是这样的：十秒钟内30度、50度都是十一次，那么十秒钟内70度和90度有点变化，70度一次测量是十一次，第二次、第三次测量都是十点五次，90度时是十点五次最后我们得出的结论是：在摆线摆锤一定的情况下，摆动次与摆幅基本无关▼：另外，关于摆幅的大小与摆动次数有没有关系，我们几个人觉得，在平时教学中，学生研究这个问题时，对这个摆幅大小跟摆动次数有没有关系还很感兴趣，但是在我们的教材当中，没有涉及到摆幅大小跟摆动的次数有没有关系，教材研究的是摆线的长短与摆锤的轻重有没有关系。
我们学校的老师在上这一课的时候，我们也发现了这么一个问题，就是说这个摆幅的大小（与摆动次数）好像不是完全没有关系，就想刚才老师提出过这个问题，就是说它实际上有关系，但这关系不是很明显，所以我们在上课的时候，学生提出这个问题后，我们是这样解释的，就是说摆幅大小与摆动次数没有什么特别大的关系，但是还是有一定关系的，这涉及到许多问题，所以你们长大之后还会进一步研究因为我们当时在研究这个问题的时候，老师他查了查字典，相关的一些资料说到摆幅的大小和摆动次数是有关的，但不是说（关系）非常大，所以我们是这样解释的刚才我们提出这是因为我们一直在探讨，从这个情况看是基本掌握了掌声）◆很好！大家有没有人愿意解释一下，为什么摆幅的大小和摆动次数基本无关？你想的时候，应该摆幅大，摆动次数应该快，你们假设是什么？有关，是吧是说摆角越大周期应改变长，次数越来越少，为什么没有变少呀？它走的距离长了，应该变少呀! 因为加速度变快了，距离长了，但是快了，所以相当于抵消了这就跟传统的验证试验有些不同。
传统的验证试验是给你一个公式，然后你从这个公式来说，它的周期只跟重力加速度有关，现在在同一地点，加速度是一样的，然后只跟摆长有关从这个实验然后你就做，摆长的改变跟周期的关系，就是做之前你已经知道结果了，学生做之前已经知道结果，这个从探究的方面来说就是完全的验证性的试验，探究的成分很少那么我们今天做的试验想想看，是属于哪一类型的探究？它这个就是稍微分了一下，传统的就是完全教师控制的，叫是给你把题目定了，问题定了，实验的步骤也一步一步设计好了，结论也是事先都知道的，达到这个结论就是对的，如果你的结论不一样就是错的，这个就是传统观念上探究角度的不同我们今天做的探讨大概是哪一种呀？▼：第三种◆第三，问题是我提出来的，然后材料我提供了，步骤设计是自己设计的，但是我已经考虑到那些控制变量上呀等等，给了大家一些提示，不是你完全独立的去完成那就介于２和３之间，２就是指导性的这个极端就是教师完全控制的，到了这个就是学生研究的实际上就是你最终教育的目的，那么学生不可能一辈子在学校里面，１２年毕业之后，他已经走上工作岗位，怎么去探究问题就完全靠自己，实际上最终的目的就是自己有问题自己解决，自己怎么去验证。
那么在你的教学当中，并不是越高就越好，要根据自己具体的情况，根据学生的情况如果你的学生是完全习惯于你怎么去弄，当然你还是要先慢慢的指导一部分我们强调多样化，就是并不是所有的东西你全部要这样去教，探究性越高越好我呆会儿会给大家一些数据，从历史经验，从教学效果来看，我们讲了教学的目的，我们在学校教的（内容）只能选一些知识点，目的不是教给他知道这个知识点，而是要理解这个知识点，是怎么回事？是怎么得到的？所以这边有一句话，我觉得很有意思出示)ｇｏｏｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｓ ｎｏｔ ｈｏｗ ｍａｎｙ ａｎｓｗｅｒｓ ｙｏｕ ｋｎｏｗ，ｂｕｔ ｈｏｗ ｙｏｕ ｂｅｈａｖｅ ｗｈｅｎ ｙｏｕ ｄｏｔ ｋｎｏｗ ｔｈｅ ａｎｓｗｅｒ一个好的科学家，有科学素养的人，知道的答案总是有限的，并不是说有科学素养的人你知道多少知识点，而是说你有好多知识点还不知道现在知识大爆炸，有好多东西，５年之后，２０年之后都出来了，那么你不断要学的，就是你不知道情况你怎么去分析？怎么去处理关系？有时候你要作出一个决策，对未来你预料怎么样环境呀，像三峡工程呀这些，你怎么去做决策？运用到一些科学探究技能。
科学探究技能并不只限于科学课，实际上用于你一生，对社会的影响呀，都是相关的做决策，你个人的或国家的用什么做依据，有科学精神，有科学素养的人和没有科学素养的人，处理问题的方式就不一样所以学科学，不是说知道知识就行了，目的是要知道知识是怎么来的，怎么去获得新的知识，怎么去处理问题，怎么去解决问题，用这些基本的技能去解决问题作为第三天要交卷的作业，大家选一个题目，自己想一想，给你们材料叫“调查研究案例示范”，这个材料后面有一些问题，让小孩做一些调查这个问题作为参考你们的作业就是自选一个科学探究题（出示参考题）注意第三天的时候要汇报一下，每个小组可以领一张大纸，把问题写在上面在我们教学法课上面，学校的学生经常做一个叫“ｓｃｉｅｎｃｅ ｆｉｌｅ”，大家一起来做，做了之后来展览，然后请一些专家来评我可以给例子，大家看看他们是怎么做的那个实用计算机做得很漂亮，这次我们就没有必要做就把规定的题目、问题、假设按照实例做一下自己选题，自己找一些材料美国学生完全从他家里面找东西，做电池呀，看一下电池的寿命呀，看看那一种洗衣粉有效呀。
自己设计，设计过程中要涉及我们今天所讲的一系列问题，怎么去控制变量，怎么去定义你的变量，怎么去设计实验，控制变量还要做图，写结论实际学生真正做的时候，有了设想还要去查些资料，看看那些别人已经知道了那么我们今天就不做，大家也没有办法去查资料 六.美国的《科学》课程改革◆：最近的一次改革，是以建构主义为基准展开的，作一个简介吧美国科学教育改革，就探究来说，从二次世界大战到目前，美国经历了三次教育改革的浪潮第一次浪潮是５０年代到６０年代，历史上又称为科学教育的黄金时期，那个时候国家投入了大量的人力、物力，特别是二次大战后，好多搞理论的国家都不搞了，就是急功近利、讲实用，去搞军事，军工，二次大战结束之后，大学里面的教授都奇缺，迫切任务就是怎样去重建高校，所以它就需要科学家在１９５０年，国会就同意成立国家科学基金会，由国家拨款，专门用来支持科学研究以及科学教育它有很多学科带头人或者科学家编教材，所以它强调的就是分科教学，物理、化学分科很清楚，因为他是科学家嘛，科学家编教材它不可能是全能，物理学家当然只编物理的，特别偏重它的协调性，所以物理、化学、生物分科界线都特别明显。
它注重的对象是中等偏上的学生，因为它的目的很明确，就是要培养科学家实际在那之前改革就已经开始了，国家拨款就开始了所以57年苏联卫星上天，就加速改革了，好多科学家参入到编教材中，当时的特点主要是搞教材改革，因为他希望有了好的教材，在学校里，学生的能力就提高了，这是他们的一个设想，实际结果不是预期的那么成功因为国家拨了很多款，很多教材都出来了有三种教材的影响很大，现在很多教材都借鉴第一个就是SAPA，顾名思义就是把科学作为一个过程，一个探究的过程，它的重点完全是培养探究能力，比如说观察能力，它有好多小册子，一本小册子就是专门谈观察，没有强调知识结构的系统性完全以探究所需要的基本技能为主线，他想这些技能都掌握了，就能做科研，探究了，就能自己运用这些了建立的理论基础是这样，把所有的长东西分为很多小步，每一小步加起来走就行了这是比较成功的，大概有9。