研究性学习教学设计——科学研究常用技法.docx

贵阳市白云区第二中学
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项目(活动)设计——科学研究常用技法
白云二中：陈 礁
一、课题提出的背景
1、理论背景：
根据教育部基础课程改革方案，新课程计划中把研究性学习设置为独立必修课程领域，是新一轮课程改革中应运而生并被《普通高中课程方案》设置为八大学习领域之一的新型综合性、实践性课程。研究性学习把培养学生发现问题、研究问题、解决问题的能力摆在十分突出的位置，课程的实施大量地依赖教材、教师和校园以外的资源。突破原有学科教学的封闭状态，把学生置于一种动态、开放、生动、多元的学习环境中，课程基于学生的直接经验，密切联系学生自身生活和社会生活，体现对知识综合运用，是一种以学生的经验和生活为核心的实践性课程。改变的不仅是学生学习的地点和内容，更重要的是提供给学生更多的获取知识的方法和渠道，使他们在自主学习、自主探索中获得一种新的学习体验。给了学生更多的自主性和选择权，成为课堂学习活动的主角，使学生的潜力得到充分发挥，学生在课题研究中涌现出不少奇思妙想，用科学创新的精神去学习探索成了学生最大的乐趣。研究性学习课程不仅是改变学生的学习方式，而也由此通过改变学习方式促进每个学生的全面发展，尊重每个学生的独特个性，为每个学生的发展创造空间。有效改善了课程结构，丰富课程类型，切实促进学生学习方式的转变和教师教学观、课程观的更新。因此，研究性学习洋溢着浓郁的人文精神，体现着鲜明的时代特色，也是社会发展的需要。   
2、学科背景：
（1）研究性学习学科的综合性特点为高中学生实施素质教育提供了更为广阔的空间和极大研究价值。
研究性学习是从自然、社会和生活中选择和确定自己感兴趣的问题进行研究，在研究过程中主动获取知识、应用知识、解决问题的学习活动，是一种探究的学习方式。从中培养学生的综合素质和全面能力，也是对学生研究、探索能力的尊重，使学生在学习中更好地发挥自己的主体作用，实现个性化学习。其研究内容可涉及古今中外各大领域，这就是研究性学习学科本身所具备的综合性特点。
（2）高中研究性学习教学体制合理补充了其他学科能力培养的不足。
现行的高中教学仍然是一种大班式的教学，教师面对全班几十名学生，难以兼顾每个学生的个性特点，也不利于对每个学生进行有针对性的能力的培养与提高。其他学科教材所涵盖的内容，必须依赖于它的体例，无论怎样改革和巧妙处理，都只能展示一种序列结构，而且一经形成，相对于教学而言，就是固定不变的，那又不利于学生的综合能力的培养和千姿百态的个性发展。纳入不了“研究性学习”的多维开发，以及超常乃至反常发挥。而研究性学习的开展就正好可以对以上的不足起到一个合理补充的作用。
（3）对于高二年级研究性学习，能帮助学生把课上所接触的抽象理论变为形象的感性认识并上升为理论；有助于强化教学内容，使学生对知识的理解更加深刻并活跃课堂氛围；有助于创设课堂情境，实现情感的陶冶；有助于丰富教学活动的形式，多方位考查学生，并有助于培养学生的综合素质和创新能力。
3、学生背景
传统教育模式下的学生由于长期习惯于接受式（即被动式）的学习，因而自主学习的能力比较低，一旦离开了教师循序渐进的引导，就很容易表现出面对海量的信息不知从何入手、面对众多的知识不知孰轻孰重、孰真孰假等学习能力低下的缺点。因此，在研究性学习活动中从课题的发现到最终问题的解决，激发学生对学习的兴趣，使他们通过自己的研究，丰富和扩大已有的知识体系，了解和把握一般的研究方法，培养创新精神、训练思维和各知识领域的学习能力，从而改变学生一贯以来的接受式学习习惯，使他们在研究中获得责任、获得体验、获得认可与欣赏，从而树立自信。
  基于以上课程背景和理论依据，我在高二研究性学习课程引导过程中设置了“科学研究常用技法”学习内容：《项目(活动)设计——科学研究常用技法》，“方法是人类社会最有力的武器”，我希望通过该内容的学习，使学生掌握最基本的研究方法，从而产生创造发明的灵感，放大思维格局让心灵走进科技发明的空间。

二、课程教学活动设计
【教学目标】
（1）知识和能力目标
让学生认识项目（活动）设计研究的方向，掌握常用的最基本的发明创造方法和能力。
（2）过程和方法目标
联系生活实际，让学生体验发明创造方法在生活中的再现，任何事物的创造与发明与这些创造方法的紧密关系，培养自身发明创造能力，灵活运用各种创造方法为自己的发明创造条件，为科技发明营造灵感气氛。
（3）情感态度和价值观目标
培养学生高尚的科学研究态度和健康的审美情趣，形成正确的价值观和积极的人生态度，把握理论知识和创造方法关注社会需要，在实践过程中综合运用所学知识解决生活中的实际问题，增强自信心，培养强烈的社会责任感和使命感。
【教学重点】
（1）认识项目（活动）设计研究方向；
（2）认识“灵感”的基本特点；
（3）掌握常用的研究方法。
【教学难点】
研究方法的熟练掌握和发明创造实践过程中多种方法的灵活应用。
【教学方法】
讲授法、讨论法、演示法。
【教学课型】
新授课（理论讲座）
【课时安排】
一课时
【课前准备】
案例收集，课件制作。
【教学设计思路】
通过教师语言导入项目（活动）设计的研究方向，项目设计（活动）设计中注重的“人”与“物”之间关系，略陈述现代设计理念（另行安排主题讲座）。鉴尝一些发明创造的项目，从而引发学生的创造兴趣，即引入课题，首先认识灵感，从灵感的产生需要一定的条件进入课题学习的重点部分，其实在生活中这些方法的运用也许同学们已经有一定的经历，但从来没有形成过这样系统的知识理论体系，这个部分先让同学们分组选择并讨论，充分发挥每个小组的能动作用，派出小组发言人代表上台陈述每一种方法的理解和实际案例的分析，教师作最后总结性讲解，以此突破重难点。最后安排课后活动完成表格填写，达到寻求项目的实践目标。
三、 教学过程及内容：
【课题导入】
语言导入项目（活动）设计的研究方向，项目设计（活动）设计中注重的“人”与“物”之间关系，略陈述现代设计理念［1、绿色设计；2、人性化设计；3、个性化设计；4、高新技术与革新设计；5、设计文化与设计艺术。］（另行安排主题讲座）。鉴尝一些发明创造的项目，从而引发学生的创造兴趣，即引入教学课题。
【进行新课】
｛教师讲解｝
（1）灵感
灵感概念：是我们人类特有的一种创造性心理活动，是物质环境不断作用于人的大脑时产生的，是人类长期艰苦学习，长期实践，不断积累知识和经验的过程中产生一种心理活动。
（2）灵感的基本特点：
1、出现的时间突然，没有规律可寻；
2、作为一种心理活动，稍纵即逝，出现时带来的信息很难储存下来，然而又是珍贵和重要的。
【课件案例演示与教师讲解】
（3）发明创造的基本方法
1、类比发明法
所谓类比发明法，就是一种确定二个以上事物问同异关系的思维过程和方法。类比就是在两个以上的事物（既可以是同类，也可以是不同类）之间进行比较，找出其类似的地方，再据此找出在其他地方类似处，从异中求同，从同中求异，不断产生出新的设想，获得更多的创造成果，是一种富有创造性的发明法。
类比发明法很多，下面列举几种：
　　第一，拟人类比法。即将创造对象加以“拟人化”，从人体某一部分的动作得到启发收到创造效果的一种方法。
　　第二，直接类比法。即从自然界或已有的创造成果中寻找与创造对象相类似的东西，进行发明创造的方法。由鸟设计出飞机即为此法。
　　第三，间接类比法。即运用非同类产品类比进行创造的方法。
　　第四，因果类比法。根据两个事物的各个属性之间有可能存在同一种因果关系，由一事物的因果关系而推出另一事物的因果关系进行发明创造的方法。如：日本人铃木根据在合成树脂（塑料）中加入发泡剂，使合成树脂中布满无数微小的孔洞，使泡沫塑料用料省、重量轻又有良好的隔音隔热性能而联想到在水泥中加入一种发泡剂而发明了具有隔热、隔音性能的气泡混凝土。
　　第五，对称类比法。根据许多事物具有对称性，通过这种对称的关系进行类比发明创造出新东西的方法。如：英国物理学家狄拉克从描述自由电子运动的方程中，得出正负对称的两个能量解。一个能量解对应着电子，那么另一个能量解对应着什么呢？狄拉克运用此法从电荷正负的对称性，提出了存在正电子的见解，结果被证实了。
　　另外，还有象征类比法、综合类比法等等。
2、放射状联想法
放射状联想法就是基于一个问题领域出发，从中发现有紧密联系的若干问题或相关问题，获得更为广泛的问题来源。如：炸药的发明，就可以从中联想到炸药的种类——液体炸药和固体炸药；普通炸药和无烟炸药等。
3、逆向思维法
逆向思维法是指为实现某一创新或解决某一因常规思路难以解决的问题，而采取反向思维寻求解决问题的方法。 本方法可以通过后天煅练，从而提高逆向思维能力。 逆向思维法，不是一种培训或自我培训的技法，而仅仅是一种思维方法或发明方法，然而要挖掘人才能力，有必要了解这一方法。如：人体注射疫苗。
4、实验研究法
实验研究法是针对某一问题，根据一定的理论或假设进行有计划的实践，从而得出一定的科学结论的方法。为了进一步阐明实验研究法的真正，我们需要搞清假设、常量和变量的概念。如：杂交水稻的发明。
5、缺点列举法
缺点列举法是通过个人或会议讨论形式找出他人物品或作品的缺点，提出改进的方案或方法。如：各类软件的升级版，计算机的CPU档次，军事战斗机的改良，运载火箭的升级等。
6、组合研究法
组合分析法就是指按照一定的科学原理或功能、目的，将现有的科学技术原理或方法、现象、物品作适当的组合或重新排列，从而获得具有统一整体功能的新技术、新产品、新形象的创造方法。如：今天智能手机的发明。
7、功能迁移法
功能迁移法就是把已经存在或发明出来的功能迁移到其他特别有使用和适用价值的空白领域中的方法。如：橡皮擦和铅笔的组合。
8、废物利用法
废物利用是指收集本来要废弃的材料，分解再制成新产品，或者是收集用过的产品，清洁、处理之后再出售。回收再利用的支持者认为这么作可以减少垃圾的制造以及原料的消耗。一般回收的材料包括玻璃、纸、铝、柏油、钢铁、打印机、碳粉匣、墨水匣。这些材料的来源可以分为事业废弃物与一般废弃物。 为了实现废物资源化，许多国家采取了一系列鼓励利用废物的政策和措施，如建立专业化的废物交换和回收机构，从事废物的直接有效应用。
9、信息交合法
信息交合法信息交合法，又可以称为“要素标的发明法”，或称为“信息反应场法”。信息交合法是一种在信息交合中进行创新的思维技巧，即把物体的总体信息分解成若干个要素，然后把这种物体与人类各种实践活动相关的用途进行要素分解，把两种信息要素用坐标法连成信息标X轴与Y轴，两轴垂直相交，构成“信息反应场”，每个轴上各点的信息可以依次与另一轴上的信息交合，从而产生新的信息。如：银行办各项业务很繁忙，处处都听到有人报怨，这些信息的交合点就是窗口业务很忙，所以今天发明了电脑或手机终端银行业务。
【学生讨论活动】
1、 分析课件中演示的各案例分别使用了哪些研究基本方法；
2、分组讨论：把今天掌握的九类基本研究方法与我们实际生活联系起来，对每种研究方法从生活中寻找相关案例各3个，并分小组发言说明列举案例中采用的方法。
【教师总结】
根据小组发言内容进行评价，并补充讲解发明创造方法中遗漏的必要内容讲解。（课堂小结）
【课后活动安排】
思考：根据自己掌握的创造发明的技法，从生活实际出发，列举两个以上的案例说明其运用的发明方法，并附上自我创造的构想。
附表：研究方法学习活动任务表
小组名称
列举实际案例
采用的方法陈述
我们的构想

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