小学科学教育近十年发展述评.ppt

小学科学教育近十年发展述评 南京师范大学教育科学院郝京华 一 小学科学教育改革的灵魂与背景 每一次课程改革都有其深刻的社会背景和学术支撑 发生在二十一世纪的中国基础教育改革的社会背景之一是对创新人才的呼唤 其二是科技时代对人的科学素养的要求 前者是改革开放的中国欲 自立于世界民族之林 的需求 即 基础教育课程改革纲要 中所说的 为了中华民族的振兴 后者是针对科学技术已如此广泛 深入地影响着个人及整个社会生活 生产 科学素养已成为个体生存的基本条件而提出来的 科学素养的内涵是个复数 大体包括了六个领域 科学知识 科学方法 科学精神与态度 科学本质 科学的价值及科学与技术的关系 这与二十世纪六十年代的科学教育取向 儿童像科学家一样 有着巨大的差别 对 科学素养 的关注是 基础教育课程改革纲要 中 为了每一个学生的发展 的理念在科学学科中的逻辑顺延 这些社会变迁产生的教育需求反映在科学教育上便是强调探究 强调 三维目标 知识 技能 过程方法 情感态度和价值观 科学 3 6年级 课程标准 中用 科学探究 和科学有关的情感 态度 价值观及科学知识加以表述 这是第八次科学课程改革的灵魂 它不仅是对社会变迁的因应 也得益于基础理论的支撑 与科学教育有关的基础理论主要来自科学哲学和学习理论 科学哲学揭示了科学观的演变历程 从静态的科学观到动态的科学观的变化 静态的科学观将科学视为 系统的科学知识体系 是各个科学命题 包括定律 法则的组合 及由对这些命题的解释组成的理论体系 动态的科学观则认为 科学是过程及其产品 系统的科学知识 科学是一个包含有问题 方法 语言 概念体系 理论等多种成分所组成的复合体 这两种不同的科学观对科学教育的影响大相径庭 在传统科学观的影响下 前者强调对科学知识的传递 其传递方法主要是讲授加验证性实验 后者强调探究的过程及对科学本质的理解 发现教学 问题解决教学 和 探究式教学 是动态科学观倡导的新的教学方式 建构主义学习理论从另一个角度为科学探究提供了支撑 和行为主义学习理论及信息加工学习理论最大的不同是 建构主义学习理论不把学习者视为预成知识技能的接收器 而视为能在已有知识 经验基础上自行建构知识的主体 教师的任务不是 告诉 学生各种知识 而是用当下 最佳 科学范式去影响学生 使学生的认知结构或观察 组织事物的方式产生变化 建构主义学习理论认为 好教师不应该是一个房地产的经纪人 把盖好的房子 知识 卖 教 给学生 而应该是一个建材超市的经理 为学生提供各种建筑材料 让他们自己动手去 建造 自己的房子 探究式科学教育的主张还来自儿童心理学或人本主义心理学方面的支持 相关理论强调 探究符合儿童的天性 符合儿童天性的教学可以激发儿童的学习动机 强调探究的科学教育主张正是在各种学术力量的支撑下成为世纪之交中国科学教育改革的主旋律 二 科学课程 教材方面发生的变化 小学科学教育改革的主张集中体现在国家颁布的科学课程标准 实验稿 中 大多数科学教师对它已经比较熟悉 这里不再赘述 将课程标准具体化的媒介是科学课程及教材 课程的载体 课程标准只对小学阶段儿童应达到的目标 应掌握的内容作出了相关规定 科学课程的任务是把这些内容以儿童能理解的方式组织成主题 并设计出相应的活动让儿童经历 由于设计者组织内容的思路不同 设计的活动不同 就会形成多种多样的科学课程 尽管它们都是依据同一个课程标准 在我国现行的小学科学教材中 有的以科学概念作为组织内容的线索 有的以科学探究过程技能作为组织内容的线索 有的以科学史作为组织内容的线索 还有的以 统一的概念和过程 作为组织内容的线索 在课程设计上呈现出百花齐放 百家争鸣之态势 综观各套教材 在差异中我们也可看出其中的共性 1 强调探究 大多数教材或以专门或以交织 渗透的方式将科学探究的过程 方法融入科学知识的学习之中 如将观察 分类 测量 推理 预测 交流 及变量的选择与控制 数据的收集与整理 分析解释数据等与生命科学 物质科学 地球和空间科学的知识结合在一起 有的教材还专章安排这些科学探究过程技能 在探究的类型上也是呈现多样化的情形 探究的类型可以有多种划分的标准 若按探究问题的类型划分 可以有观察 描述性研究 类别研究 实验研究和应用研究 在各种版本的小学科学教材中 我们均可以看到这些不同类型的研究 如让儿童观察各种岩石并描述它们的特点 观察各种材料并描述它们的特点等 类别研究则有固体 液体 气体共性品质的研究 动物 植物 生命体共性特征的研究等 实验研究就更多了 如研究摆的快慢和什么因素有关 电磁铁磁力的大小和什么因素有关 种子萌发的外界条件是什么等等 应用研究也相当多 如在学了冷暖空气对流规律后让儿童讨论空调机和暖气机应安装在何处 在学了不同颜色的物体吸热散热 本领 后让儿童讨论为什么阿拉伯人喜欢穿白色的长袍 可以说探究已成为小学科学教材的一大亮点 2 体现大教材观 科学教材突破了以往单一的教科书的教材模式 而将工具箱 学具袋 资源光盘 活动记录等作为教材的重要组成部分 现在的教材已是 资源包 的概念 这方面 美国 法国做得比我们更完善 他们已经淡化了教科书的功能 代之以成套的 工具箱 和供学生填写的任务单 儿童通过操作这些学具 建构相关的科学概念 国内多套教材也开始设计相应的 工具箱 例如有教材在 骨骼和肌肉 单元的工具箱和学具袋中配置了人体骨骼拼装纸板以及用于制作手臂和大腿模型的小木棒 橡皮筋 曲别针等 通过 动手做 习得的知识与从老师那儿听来的知识在理解的深度和成熟度上是有很大差异的 3 加强了课程的综合性 课程的综合性体现在两个方面 一是不同领域间的知识的综合 一是科学 技术 社会之间的综合 对小学生来说 不宜将完整的世界图景过早地肢解 割裂 因此 跨越生命科学 物质科学和地球科学三个领域的综合主题就成为小学科学单元组织的常用形式 这一点 有的从单元名称就可以看出 如 生命之源 水 土壤与生命 共同家园 等 除了不同学科知识间的综合外 还有科学 技术 社会之间的综合 这是受国际STS科学教育思想的影响 也是 科学素养 理念的使然 只要有可能 科学知识总是同技术 社会联系在一起 例如有关电磁铁在生产 生活中的应用的内容 制作潜望镜 万花筒的内容 制做日晷 太阳高度仪观测太阳的视运动内容等 均体现了科学 技术 社会之间的联系 科学 技术 社会的综合还大量穿插在和环境 材料 能源有关的主题单元中 如新材料中关于塑料产品利弊问题的讨论 可再生能源的开发利用等 4 教材尽可能贴近儿童的生活经验和兴趣 新教材一改以往 带着学科走向学生 的编写风格 尽可能体现 带着学生走向学科 的精神 为此 教材无论是在问题情境的创设上还是知识技能的迁移应用上 抑或教材的表达形式上 都尽可能贴近儿童的生活经验和兴趣 以便使学习内容对儿童具有意义 例如很多教材在有关食物营养的内容中都会安排让儿童阅读食品包装袋上的成份表 或者让儿童给自己家设计一天的食谱 在有关 溶解 的内容中安排儿童调查家乡水资源的情况 在有关骨骼和肌肉的内容中 安排儿童分析每节广播体操的功能 在有关遗传变异内容中安排儿童观察自己和父母的相似和相异处等 科学教材在表达装帧上也都尽可能符合儿童的认知特点和审美情趣 在版式 造型 色彩等方面较之以往的教科书有了长足的进展 三 科学课堂发生的变化 第八次基础教育课程改革的一个重要理念是强调学生的学习主体地位 科学 3 6年级 课程标准 实验稿 写道 学生是科学学习的主体 学生对周围的世界具有强烈的好奇心和积极的求知欲 学习科学应该是他们主动参与和能动的过程 科学课程必须建立在满足学生发展需要和已有经验的基础之上 提供他们能直接参与的各种科学探究活动 让他们自己提出问题 解决问题 比单纯的讲授训练更有效 教师是科学学习活动的组织者 引领者和亲密的伙伴 对学生在科学学习活动中的表现应给予充分的理解和尊重 并以自己的教学行为对学生产生积极的影响 i 从多年来课堂教学观摩及优秀课评选活动中不难发现上述观念正得到教师们的认可与实践 它表现在 1 强调问题要来自学生 课堂上常听到老师这样的提问 关于 你们想研究哪些问题 例如 在让学生观察蜗牛后 老师说 同学们刚刚看了蜗牛的样子 大家有没有关于蜗牛的事情想和大家交流交流 学生的问题是多种多样的 为什么蜗牛的触角一碰就缩回去了呢 蜗牛没有脚怎么走路呢 蜗牛的壳有什么作用 蜗牛喜欢吃什么 来自学生的问题都是儿童感兴趣的问题 问题驱动下的学习积极性是显而易见的 探索现实世界中学生觉得有意义的问题已被大多数教师认可为一种有效的教学策略 2 尽可能让学生自己通过探究寻找答案 只要有可能 教师们会放手让学生自行探究课题 有时甚至是计划外的课题 关于影响电磁铁磁力大小的因素及摆的快慢和哪些因素因素有关等问题的教学就很典型 我们以前者为例 小学生会假设 电磁铁磁力大小可能与电池的电量 与线圈的匝数 与铁芯的粗细有关 也有学生会假设 可能与线圈缠绕的方向 与线圈的松紧 与线圈的位置有关 当学生的假设与教师或教科书上的预期不一致时 大多数教师能持宽容态度 让持有不同假设的学生设计不同的实验进行验证 这对于有问题的 前概念 的矫正是十分有益的 3 开始使用探究式教学方式 在新课标的影响下 探究式教学逐步受到科学教师的重视 老师们意识到使用探究式教学既可以加深对科学概念的理解 还可以学习科学家认识自然的方式 这对于发展儿童的心智是十分重要的 科学课程标准指出 科学学习要以探究为核心 探究既是科学学习的目标 又是科学学习的方式 亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径 科学课程应向学生提供充分的科学探究机会 使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中 体验学习科学的乐趣 增长科学探究能力 获取科学知识 形成尊重事实 善于质疑的科学态度 各级各类的科学观摩课大多采用了探究式教学或含有探究因素的其他教学方式 在探究式教学活动中 老师们能注意到 1 科学探究过程技能的规范性问题 如对比试验中变量的控制问题 老师们常让学生讨论在改变某一变量的同时 要保持哪些变量不变及怎样控制它不变等问题 2 关注探究问题的思维含量 探究本应该充满不确定性 充满对智慧的挑战 但有时为了节省时间 一些教师会把探究的历程铺设得太平坦了 这样做的结果是 时间节省的同时增长精明才干的机会也被剥夺了 我们欣喜地发现一些教师已开始关注探究的思维含量问题 如对四季成因的探究 教师通过不断设问提高探究的难度 对地球形状的探究则是通过对古人观点的质疑而展开的 试以前者为例 师 你觉得一年四季是怎样形成的呢 生 四季的变化与温度有关 师 温度变化时由于什么引起的呢 生 温度的变化和太阳有关 师 你觉得温度的变化和太阳什么因素有关呢 生 太阳每天不同时间的高度不同 温度不同 一年不同季节温度不同 高度也应该不同 师 太阳高度的变化我们可以从哪些现象观察呢 生 太阳影子在一天中的长短不同 师 是什么导致太阳高度和影子长短不同呢 四季循环一次的时间是一年 由此你想到了什么 生 应该和太阳的公转有关 4 通过动手做学习科学 无论是经验还是理论都告诉我们 动手做 对小学生学习的重要性 在现在的小学科学课堂上 鲜见教师一讲到底或只动脑不动手的情况 这是非常难能可贵的 因为在我国目前有很多不利因素制约着学生的动手 兼职教师无暇准备器材 费时费力的器材准备不算工作量 校长不愿购买可能是更重要的教学具等等 很多科学教师发挥自己的聪明才智 克服重重困难 他们土法上马 如用泥土做沙盘模型 用粉笔灰给地表上色 在动物骨骼上浇石膏 让儿童模拟化石考古 用自制日晷记录太阳的视运动 这些动手的经验不仅为学生理解抽象概念提供了重要的支撑 也为他们今后中学阶段的学习奠定了重要的经验基础 动手做还表现在为儿童提供广泛的直接接触大自然的机会 到公园里去观察花 到教室外测气温 测影长 种植花草 饲养小动物 我们特别希望老师们能将这一优势贯彻到日常的教学活动中去 尽管我们知道 这样做挺难 5 广泛运用合作学习方式 合作学习也是第八次基础教育课程改革倡导的学习方式 其学术支撑来自知识社会学 知识是在个体建构和通过社会互动行成共识的过程中形成的 分享 质疑 对话 协商 研讨是这种学习方式的核心 综观国内小学科学课堂 用到小组合作这种学习方式的地方常常是 1 研究方案的设计 教师常常让学生以小组的形式讨论怎么做某个实验 2 分组实验 分组实验是传统的教学形式 但现在的分组实验增添了许多社会性品质培养元素 如小组内有不同的角色分工 有组长 有记录员 有噪音控制员 角色意识及分工合作的技能 不仅是成功的分组实验所需要的 也是儿童今后步入社会所必须的 3 组际间的交流 现在科学课堂常常听到老师这样提问学生 你们觉得他们组的研究方案好在哪里 你们觉得他们组的研究方案还有什么问题 他们组的这种做法对你们组有没有启示 通过这种组际间的交流 不仅可以培养学生分享他人思想的意识 还有批判性思维的意识 后者是创新人才必备的素质 四 科学教育中存在的主要问题 科学家在做科学研究时 有多种类型的探究方法 不同类型的问题需要用不同类型的探究方法 且各种方法也无固定的模式 套路 科学课的教学也应如此 但在现实的教学中 科学探究常常被僵化 简单化为一个固定的模式 提出问题 形成假设 设计实验 收集资料和分析数据 得出结论 相互交流等 有些十分简单的问题 通过观察就可以获得答案 教师也要让学生经历先提出假设 再设计实验等过程 这其实是将简单问题复杂化 模式化和简单化的另一表现是绝大多数的探究结果都是已知的 这种 重演 再现式 的探究因此或多或少打上了验证既有知识的烙印 探究中没有不确定性 鲜见失败 鲜见另辟蹊径 一切均在预料之中 这样的探究 少了 猜谜 的冲动 少了揭秘时的兴奋 也少了猜不出时的沮丧 所有的问题都具有良好的结构 有一致的解决方案 只需要运用有限的规则与原理 其组成部分也是清晰界定的 课堂上的探究绝大多数是良构问题的原因既和学生的能力有限有关 也和探究主要是为概念性知识的学习服务有关 但探究还有其他的功能 为智力发展服务的功能 为智力发展的探究 多为非良构问题的探究 提供给学生的信息对于解决问题来说并不充分 对于学生来说 唯一正确的解决问题的途径不明显甚至完全不存在 从目前的情况看 应提倡给师生均不知道答案的非良构问题探究以一席之地 一 探究的模式化和简单化 二 教师主导作用的发挥问题 把学生置于学习的主体地位 并不意味着教师要放弃他们的主导作用 相反 在课堂上 教师必须时时处处提供指导 但这种指导和以往不同的是 它应是 润物无声的 应是随机嵌入的 在教师主导作用的发挥问题上 目前存在两种倾向 1 弱指导 以提出问题为例 教师现在普遍会给学生提问题的机会 如你想研究蜗牛的什么问题 学生也会提出许多他们想研究的问题 蜗牛为什么有壳 为什么蜗牛的身体是软的 蜗牛为什么爬到同伴的身上 蜗牛为什么不听话 蜗牛为什么爱吃白菜 显然这些问题并不是小学生都能研究的 也并不是都有价值 对此教师应加强指导 怎样提出有价值的问题 怎样鉴别小学生能够研究的问题 对于低年级的学生来说 蜗牛是什么样的 蜗牛壳上的螺纹都朝一个方向旋转的吗 蜗牛是如何运动的 蜗牛喜欢吃什么 什么情况下蜗牛会缩到壳里 等问题才是适合他们探究的 2 强指导 教师主导作用发挥的另一个问题是无视学生有价值的想法 强行按照自己设计的教学步骤进行 一般这些教师也会给学生表达想法的机会 学生的想法若与教材一致 教师则会给予肯定 写在黑板上 但如学生的想法和教材不一致时 教师往往会有意识地忽略 不予理睬 如问及 蒸发的快慢和什么因素有关 学生一般会回答到教材上的三点 可能和蒸发面积的大小 空气流动的速度及温度有关 当有学生说可能和湿度的大小有关时 教师就将此观点忽略了 只让学生在前三者中选做实验 学生智慧的火花就这样不经意被教师掐灭了 类似的现象在电磁铁磁力因素的探究活动中也出现过 学生的 另类 想法很多 可能与线圈绕的松紧有关 可能与线圈的疏密有关 可能与线圈集中在某一端有关 对这些另类假设 完全可以放手让学生探究 不必强行规定非做 电池节数 匝数多少 铁芯粗细 三个实验 这三个知识点 可以通过交流 从分享其他组的实验结果中获得 三 课堂教学中 动脑 不足的问题 学者们认为 为了帮助学生发展成为一个思考者 教师需要运用更多高水平思考的课程材料并且重视需要学生练习那些更高级水平心理能力的师生互动类型 但我们的课堂还是由低水平认识活动占据着统治地位 低水平认知活动对思维能力的发展是有限的 发展学生的思维能力是基础教育的核心任务之一 如何发展学生的思维能力 这在新的课程与教学改革中 是备受广大教师关注的事情 课堂提问是引发思维的有效手段 通过提问设计来促进思维能力的发展逐渐成为课堂教学研究的热点问题 遗憾的是 在我国小学科学课堂的研究中 提问还是个薄弱环节 尚未引起足够的重视 更不用说对提问设计与促进思维能力发展的专题性研究了 综观国内小学科学课堂提问中的问题 最主要的问题之一是所提问题大多集中在低认知水平 低水平认知活动要求学生发现唯一正确的答案 这些任务包含信息的记忆 算术计算或者从一大堆给定的选择中挑出一个答案 在进行低认知水平的活动时 学生的思维会被导向发现教师认定的正确答案 相反 智力挑战性的活动却和提高分析 反思 批判 创造性思维的过程有关 我们以探究音调高低和什么因素有关这一内容为例来看什么是高认知水平的提问 忽略提问的质量 可能和教师不清楚思维的分类及与提问的关系 思维有不同分类 如斯滕伯格将思维分成分析性思维 创造性思维和实践性思维 坎贝尔将思维分成分析性思维 批判性思维与评价性思维 吉尔福特则将思维分成聚合性思维和分散性思维 要发展学生的思维能力就应设计不同思维任务 提出不同的问题 例如针对分析性思维的提问有 你从哪里可以得出这样的结论 原因可能是什么 你如何将 与 进行对照 你能够将 图示或概要地说出来吗 所有与发散性思维 头脑风暴 有关的问题都有利于创造性思维能力的培养 批判性思维是科学探究中不可或缺的思维方式 正如波普尔所言 对一种理论的任何真正的检验 都是企图否定它或驳倒它 猜想与反驳的方法应被看成科学研究的基本方法 这种方法就是大胆地提出理论 竭尽我们所能表明它们的错误 如果我们的批判努力失败了 即就试探地加以接受 通过排除不怎么合适的理论 我们便获得可能范围内的最佳理论 科学的发展就是用更好的理论去代替原来不那么好的理论 批判性思维也是现代人格中不可或缺的重要品质 缺少它 我们就可能成为迷信或轻信的受害者 针对批判性思维的问题有 你有什么样的疑问 你同意 吗 为什么 什么证据支持着 这一观点的哪个方面是站得住脚或站不住脚的 这一信念它不带偏见吗 暗含的假设是什么 实践性思维也是思维的一个重要侧面 它和老师们常说的 举一返三 闻一知十 灵活运用 有关 也和心理学中的 迁移 有关 针对实践性思维的最常见的问题是 我们如何将它付诸行动 这些问题的解决要靠全体科学教师和教育科研人员的努力 我们坚信 子归半夜犹啼血 不信东风唤不回