案例评析
本案例的特点在于如何实现在教师引导下学生自主探究的过程，将科学探究与学习科学知识有机地结合起来。教师首先通过让学生调查与生活有关的问题，激发学生探究的动机，并思考可能是哪一方面的问题，通过演示实验引导学生确定可通过科学探究解决的问题，然后启发学生进行猜想，讨论在可能有多种因素的情况下如何确定电阻的大小是否与其中的某一个因素有关，在此基础上设计验证猜想的方案，再进行实验。本案例突出了控制变量的意义，使学生在探究过程中学习这样一种普遍的实验研究方法。
案例8巧妙判断导线的首尾
器材：黑箱（内有三根导线，每侧各有三个接线端），开关，小灯泡附灯座2只（2.5V、3．2V各1只），干电池2节，导线若干。
问题：有三根用软塑管套在一起的导线，三根导线的接线端都是同一种颜色，因此我们无法从黑箱外侧来判断哪两端属于同一根导线。假定这束导线很长，如一端在校门口，一端在实验室。请你们想一种方法将三根导线的端点区分开来，看谁的方法巧妙？
案例评析
这是一个应用简单电路知识的富有挑战性的问题，对解决这一问题的探究能力的评价可包括如下方面：
1．解决问题的方案
(1)可否形成一个正确的电路；
(2)能否作出正确的判断；
(3)是否符合实际的可能；
(4)是否是最优的方案。
由于答案不是惟一的，因此对培养学生的创新意识和能力很有帮助。可以用小组合作的方式进行，实验后组织交流，学生可以从中得到启发。
其中的几个答案如下：
答案1：如图，用导线连接1和2两端，将带箭头导线分别与5和6端连接，灯泡亮时，3端必定与右侧空端为同一导线的两端。如果灯泡都不亮，可判断出3和4端为同一导线的两端。然后再用导线把1和3端连接，用同样的方法可判断出另一导线的两端。 答案2：将红、绿两只灯泡分别接在1和2端与2和3端之间，用带箭头的导线端分别与5和6端连接，如果红灯亮，则说明3和6两端属同一导线，如果两只灯光都亮（图中是与6端相接），说明灯泡是串联的关系，通过分析很快判断出2和5端属于同一根导线。
比较上面两个方案，可以看出方案2较为优越，因为对方案1，实验者必须首先在左端连接电路，再到右端实验，然后再到左端改接线，再到右端实验。因为两边的距离很远，所以从经济角度评价不是好的方案。而方案2，只要在左端连接好线路，到右端来实验即可很快作出判断。
2．实际的实验技能
(1)能否按电路图连接成正确的电路；
(2)过程中操作是否规范，如开关是否先断开；
(3)是否具有良好的实验习惯，如是否检查电路，实验完毕是否整理好器材等。
3．合作的能力
(1)能否在讨论方案时相互启发；
(2)能否在实验中相互协作；
(3)能否对实验结果共同分析；
(4)能否在汇报交流时相互配合。
案例9估计高锰酸根离子的大小
目标
1．利用简易可行的实验估算构成物质微粒的大小。
2．对实验方案进行评价。
过程
1．用镊子取出一块高锰酸钾晶体，用毫米刻度尺量出晶体线度，估算出晶体的体积，放入1号试管后加入10mL水，振荡，使晶体溶解，放在试管架上。
2．从1号试管中取1mL高锰酸钾溶液，加入2号试管中，再加入9mL水，这样溶液中的溶质质量分数为原来的110，依次放在试管架上。
3．再从2号试管中取1mL高锰酸钾溶液，加入3号试管中，再加入9mL水，这样溶液中的溶质质量分数为2号试管的110，依次放在试管架上。
4．继续用上述方法稀释高锰酸钾溶液，用对比的方法，稀释到看不出高锰酸钾溶液的紫红色为止。
5．在最后你能看出紫红色的那一支试管中，每10mL的溶液中大约存在1000个高锰酸根离子，请你估算高锰酸根离子的大小，并把你的想法和同学们一起交流。
案例评析
该活动使学生能用非常简单的方法来估算微观粒子的大小，同时体会估算的重要性。
案例10制作小型地球仪
让学生制作小型地球仪，主要是提高学生进行技术设计和动手实践能力，学会运用各种工具和材料，按照合理的流程完成制作过程。同时也让学生学会制定评价方案，对小型地球仪进行自评和互评。
老师在上课时，出示预先制作的小型地球仪，以引起学生的兴趣。并把学生分组，讨论如何制作一个精巧的小型地球仪。
学生们的讨论要解决以下问题：
1．用什么材料：如乒乓球或其他球状体等。
2．用什么工具：如要比较精确地做成地轴与公转平面为66?5°的夹角，则要用量角器；如用泡沫塑料或者木板做底座则要用切割工具。
3．达到什么目标：如要能转动，要画上经纬线等，由学生自己制定。
4．确定工作计划：可以要求学生用框图来表示制作流程，明确分工和完成日期。
师生共同讨论制作过程中几个关键的技术问题：如何确定两极的位置？如何确定地轴和公转平面的夹角？如何确定南北回归线和南北极圈的正确位置？虽然学生尚未学过平面几何，但还是会用量角器等工具达到目的的。在这些技术性问题上，学生可以有很大的创造空间。在制作完成小型地球仪后，在年级里举行一次展览，让学生自行编制评价方案。以小组为单位设计评价表，各组经过讨论要确定一份统一的评价表，评价表中的项目可以有：(1)是否稳定牢固；(2)是否转动灵活；(3)夹角（66?5°）是否正确；(4)线条是否美观；等等。每项内容均有不同的得分。然后让学生作评委，评选出最佳的作品。优秀作品在下一届的教学中可以成为范例进行展示。
案例评析
本案例属于开放性实验，制作的材料和工具以及制作的流程均不作统一的规定。鼓励学生创新，因地制宜、就地取材地制作小型地球仪。制作的过程会延续到课外，因此也鼓励学生利用各种教育资源，包括请教有经验的家长给以帮助。要求学生有团队合作精神和科学的态度。
本案例另一目标是培养学生自我评价的能力，初步掌握评价的科学方法，包括分解评价项目，确定评价等级，用比较精确的语言评述作品的优缺点，这也是培养学生科学素养的一个重要方面。
案例11测定当地正午太阳高度的变化
如何让学生通过探究活动，掌握当地正午太阳高度和昼夜长短的变化规律，从而了解四季的成因，刘老师设计了一个简易可行、但要长期连续观测的实践活动。
这个活动须在校内垂直地竖一根杆，要求学生分组在秋分日、冬至日和第二年的春分日前后一二个月内，进行正午（影长最短的一刻）的影长的测量。每次观测时间的间隔以一周为宜，此间的太阳正午高度的变化约为2°。
刘老师先让学生研究如何根据由杆长和影长组成的三角形，用量角器在图上量算太阳高度角。由学生设计记录表格，形式不求一律，每次测量要在表格上作记录。在测量期间，要注意昼夜长短的变化，最好能测出或查到当日的日出和日落的时间予以记录。然后用实测的资料和生活经验说明当地一年中的正午太阳高度和昼夜长短的变化规律，从而了解四季的成因。刘老师在和学生们一起进行测量时，不断地启发学生提出可研究的问题，如：
1．为什么当地影长最短的一刻并不一定是北京时间12时整？
（这是由于当地经度和东经120°存在经度差的原因）
2．如果不用立杆，是否也可以测出正午太阳高度？
（可以利用楼房的投影和教室里太阳光线的位置等）
3．为什么夏至日的太阳高度最高，而且白天时间最长，但却不是一年中最热的一天？在讨论研究的基础上，学生们对四季的成因有了较全面的了解。
案例评析
这是一个在较长时间内连续测定和积累观测数据的探究性的小组活动，要求学生具有严格的科学态度，测量时间要准时（影长最短的一刻），测定影长要精确，把杆长和影长按比
例绘制在图纸上，再用量角器精确量算角度。
在评价中要重视以下三个方面：
1．学生坚持较长时间测量的科学态度；
2．学生对实测数据和量算角度是否严谨；
3．学生发现问题、提出问题和解决问题的能力。
案例12绘制简单的平面图
李老师按以下三个步骤指导学生绘制简单的平面图：
1．绘制教室平面图，要求方向和比例尺正确。
2．绘制家庭居室的平面图，要求方向和比例尺大体正确。
3．绘制学校附近地区的平面草图，要求方向和比例尺大致恰当，有主要的建筑物的图例。
在绘制教室平面图时，学生们用指南针画出方向标，用卷尺测量教室的长宽和课桌、讲台的尺寸，按比例尺画出教室平面图。
由于家庭居室空间结构复杂，学生们可以以各种形式作图。而学校附近地区的范围更大，李老师提出学生们可以自行决定绘图的范围，把主要的标志性建筑物标注在图上。
学生们对绘图的热情很高，特别是画家庭居室的平面图各有特色。有的学生在画学校附近地区的平面图时，把规划中的绿地、道路和建筑物也表示出来。李老师把学生的作品进行展示，让学生互评优秀作品。
案例评析
绘制简单的平面图是一种技能，有很大的实用性，也是学生今后的社会交际和从事科学工作的基本素养之一。李老师的教学重视学生的实践活动，而且在作图的要求中给学生想象和发展的空间。
开展这类活动要因地制宜，如果学校附近有地形起伏的山丘，也可以要求绘制简单的地形等高线图。如果学校组织春游等活动，也可以让学生们绘制简单的平面图。
案例13制作一种最简单的直流电动机模型
目标
通过制作这种电动机模型，培养学生的动手能力、应用理论解释现象的能力和评价的能力。
活动步骤
1．由教师设想出一个“需求”的背景（略）。
2．要求学生根据上述“需求”的背景，提出一个技术问题（略）。
3．要求学生进一步提出解决上述技术问题的设计建议并制定解决方案（略）。
器材：小磁铁1只，裸铜导线（直径约1?5mm，可用铁丝替代）1段，漆包铜导线1段，小木底板（或硬泡沫塑料板）1块，剪刀1把，干电池2节，导线2根。
4．要求学生实施解决方案，制作出一种最简单的直流电动机模型。
学生制作活动与步骤大致如下：
（1）按图用裸铜线做2个支架，固定在底板上，在支架间放上小磁铁，使磁铁的一个极向上。
（2）用漆包线制作一个约10匝的矩形线圈，使导线两端沿线圈的中轴线方向引出。
（3）用剪刀刃按图将线圈引线半个柱面上的漆刮去。
（4）将线圈放在支架上，用导线将干电池的两极与两支架相连，用手指轻轻拨动线圈，如果没有故障，可以看到线圈会连续转动起来。
5．要求学生评价方案及结果
（1）请分析，这个特殊的电动机为什么会转动？
（2）请对这种小电动机进行评价，它在设计上有哪些巧妙的地方？它有哪些不足？
（3）查阅资料说明，为使直流电动机实用化，人们在技术上是怎样实现突破的？
案例评析
这是一个非常简单的直流电动机模型，学生制作它的困难不大，但它的构思很巧妙，线圈通电受磁场作用力矩而转动，当从竖直面转过180°后，如果电流方向不改变，线圈就会反转，正是设计者使线圈引线保留了半个柱面的油漆而使电路不通，因此线圈不出现反转，依靠线圈惯性转过半周后再次通电，从而使线圈继续转动下去。对这种现象进行分析，能很好地培养学生应用知识分析问题的能力。这种电动机几乎不能对外做功，正是由于人们设计了换向器，从而使电动机走上实用化的道路。让学生自己评价该模型的不足，可以使学生对技术的作用有更好的理解。
案例14观察土壤可以看到什么
这是关于观察土壤的综合性探究活动，要在当地作一个土壤剖面。通过观察土壤剖面和样土，了解土壤的层次和质地、结构等基本性状。取回样土，通过观察和实验了解土壤的组成成分和土壤中的生物，观察土壤中的污染物（包括用实验手段检测过量使用的化肥），研究讨论如何保护土壤，防止土壤污染，并运用实验手段观察不同的土壤对植物生长的影响。
农村中学可以通过调查土壤基本性状和耕地变化趋势，认识保护土壤的重要性。
城市中学通过调查当地土地利用现状和规划，认识城市绿化和发展郊区农业的重要性。
有条件的学校参观无土栽培的蔬菜水果园艺场，了解科学技术在农业生产方面的作用，探讨人们为什么要发展无土栽培技术？无土栽培技术的推广是否会使人们不需要土壤？
具体要求：
1．师生共同采集质地不同的沙土、壤土、粘土，并在学校附近挖一个比较典型的土壤剖面，可以清晰看到有三个特征明显的层次，即A层、B层和C层。A层是表土层，颜色比较深，有丰富的腐殖质和土壤生物。B层是亚土层，颜色比较浅，这一层积累了从表土淋溶下来的物质，矿物质较多。C层是不具备土壤结构的母质层。腐殖质和矿物质都是土壤中提供植物生长的养分。
2．观察土壤剖面，师生共同讨论土壤表层上的枯枝落叶和微小的生物残体与A层中的腐殖质有什么关系？知道土壤中的腐殖质是枯枝落叶和生物残体经过土壤微生物的生物、化学和物理作用而形成的，是土壤肥力的重要指标。
注意观察土壤表层中有哪些微小的动物，可以用放大镜和显微镜观察。通过组织培养，可以在显微镜下看到细菌和真菌。讨论这些生物在土壤中以什么为生，死亡后的残体又转化成什么。初步建立生态系统的概念。3．观察不同质地和结构的土壤。
（1）土壤按质地可分为沙土、壤土和粘土，用下表所列的方法来
判断：
土壤质地研磨土壤时的手感用肉眼或放大镜观察形状土壤干燥时的状态
沙土含沙粒主要为沙粒成散粒
壤土细滑均质主要为粉粒土块较松散
粘土细而粘主要为胶粒坚硬的土块
（2）土壤的结构可分为团粒结构和非团粒结构两种：
团粒结构的土壤：用手轻轻搓散后，如果土壤团聚体成圆润多孔状，大于或小于绿豆的各占一半左右，便是具有良好的团粒结构的土壤。这种土壤有利于水分、空气并存，土壤的保水和通气性均好。
非团粒结构的土壤：土壤结构板结，外表表现为块状或柱状。这种土壤的保水、通气、保肥、供肥能力都很差，不利于农作物的生长。
（3）把同量的三种土壤（沙土、壤土和粘土）放入有孔的容器中，用同量的水以同样的速率喷淋，直到底孔渗水为止。记录不同土壤的吸水量并分析原因。
（4）把同量的干燥的三种土壤（沙土、壤土和粘土）放入玻璃管内，底部用滤纸封住，然后垂直插入水槽中，浸没13的高度。然后观察通过毛细现象使水位上升的高度，测量不同的高度并分析原因。
4．学生自行设计实验证实土壤中含有水和气体。例如：
（1）把土壤装入烧瓶，慢慢地注入水，没过土样，注意观察土壤中有没有气泡从水中冒出来。再把少量土壤放入烧杯中，盖上玻璃片，用温火缓慢加热，水就会在较冷的玻璃壁上凝结出来。从而知道土壤中有空气和水。
（2）把湿润的土壤称出重量后，用火烤干，再称出重量，可以计算土壤的含水量（%）。
5．观察植被对土壤的保护作用。
（1）找一块有草皮的土壤和一块裸土，放在木板上，倾斜一定的角度，然后用水壶慢慢地把水倒下去，反复数次，观察泥土流失的情况。
（2）到野外实地观察有坡度的裸地，观察雨水或流水冲刷时水土流失的情况，或者从当地河流的含沙情况分析流域内水土流失的现状。
（3）挖掘植物的根系进行观察，认识植物根系对土壤的保护作用。
6．寻找土壤中的固体废弃物，讨论它们的污染源，然后讨论应该采取哪些措施防止土壤的污染。
7．寻找经常使用化肥的土样，用水洗的溶液在蒸发皿上用火加热，观察有无化肥的结晶体产生，并且向农民调查长期使用化肥对土壤产生什么影响，应该采取哪些措施改良土壤。
案例评析
这一探究活动的综合性很强，可以根据各学校的条件，选择观察和实验的项目。特别要认识土壤是岩石、大气、水和动物（包括人类活动）影响下的共同产物，是人类赖以生存的条件之一。通过这一探究活动，进一步认识自然界是一个统一的整体，人类和自然必须和谐相处，保护土壤，防治土壤污染和荒漠化，是非常重要的。
案例15有关噪声污染问题的调查与讨论
目标
1．会区分噪声和乐音。
2．能分析噪声来源，了解噪声对人体健康的危害。
3．能发扬团队精神进行调查，提出对噪声污染的控制方法。
过程
1．教师先拖动一下课桌，让学生听这时产生的声音，再让学生听音叉（或铜钟）发出的声音，问学生喜欢听哪种声音。比较这两类声音有什么不同。学生从产生的机理和对人的心理、生理产生的影响等各个方面进行发散性的讨论。
2．教师可利用示波器演示，让学生观察、比较音叉振动时发出的纯音的波形和撕破一张牛皮纸（或咳嗽一声）时产生的噪声的波形。教师指出，噪声强度可?quot;分贝"数表示，长期在超过60分贝的噪声环境下工作、生活，将会对人的心理、生理健康产生不良后果。
3．引导学生进一步讨论：
（1）城市环境中，噪声来源主要有哪些方面？
（2）在农村中噪声来源有哪些？
（3）噪声会对生物包括对人造成哪些危害？
（4）控制噪声污染的主要途径和方法有哪些？
（5）学校环境是否受到噪声污染？如何进行调查？（以上讨论均由学生根据收集到的资料，包括文字、图片、录像等作交流发言）
4．请学生进行小结并提出值得进一步研究的问题，最后由教师作归纳补充。
说明
1．事先要做好充分准备。可把学生分成若干小组，明确各小组分工调查收集资料的各个主要方面。教师应指导调查的方式和对象（包括获取定性和定量资料、到哪些地方或机构采访、向哪些人调查等）进行有目的的调查。可动员学生取得家长支持，利用照相机、录音机、摄像机等手段，使调查资料尽可能生动翔实，具有说服力。还应帮助学生做好噪声对小动物影响的实验。
2．开展课堂讨论时，教师应做好指导和组织工作，使交流讨论生动有序。每个调查小组可推举一人作中心发言，组内其他学生补充，其他小组学生都可提问质疑，由该组学生答辩。
3．教师应准备好投影仪、录像机等设备，便于学生汇报使用。教师对学生获得的信息来源、资料的可靠程度以及表达是否确切，不宜有过高要求。
评价
1．是否全班学生都参与了事先的准备，包括调查、收集资料、绘制图表等活动。
2．从课堂讨论气氛及各组的准备工作中，观察学生的兴奋与关注程度。
3．表述的条理性和提出证据的合理性。
4．交流和小结是否符合本案例的预期目标。
5．对学校环境是否受到噪声污染的调查方案的可操作性如何。
6．是否有其他见解（如认为在音乐、艺术表演中为制造气氛，局部的、短时间内的噪声是需要的）。 案例评析
本案例主要表明如何以课堂讲座的形式，由学生自己交流、评价调查得来的资料。目的在于培养学生获取信息、处理信息和交流表达信息的能力。
二、有关知识技能的目标动词
知识
1．了解水平
说出、举例、列举、描述、识别、知道、了解、指认、确定
2．理解水平
解释、说明、比较、概述、认识、理解、区别、对比、懂得、看懂
3．应用水平
使用、用理论或模型解释、用理论说明、分类、归纳、概括
技能
1．模仿水平
2．独立操作水平
绘制、测量、测定、查阅、学会、计算
3．迁移水平
联系
有关体验性要求的目标动词
1．经历（感受）水平
感受、体验、体会、感知
2．反应（认同）水平
关注、注意
3．领悟（内化）水平
形成、树立、建立、领悟、增强