陳玉美 何彥雨 郭欣怡

摘? ?要：核心素養(yǎng)是課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐的重要依據(jù)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)是科技活動(dòng)教學(xué)的主要目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)要明確培養(yǎng)核心素養(yǎng)的種類、采用科學(xué)合理的方式方法，理論結(jié)合實(shí)際，探析科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵與外延;從我國(guó)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)相關(guān)綱要性文件總結(jié)梳理中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要組成要素，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，聚焦于科技活動(dòng)教學(xué)的路徑，以此完善科學(xué)課程的發(fā)展與設(shè)計(jì)，提升學(xué)生的綜合知識(shí)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);科技活動(dòng);科學(xué)素養(yǎng);教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G623.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-010X（2021）36-0056-04

本世紀(jì)初，世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）提出了核心素養(yǎng)概念，其定義為“為成功融入社會(huì)、滿足自我實(shí)現(xiàn)需要并推動(dòng)社會(huì)發(fā)展，21世紀(jì)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備的最核心的知識(shí)、能力與情感態(tài)度”。其后，其他各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的組織也陸續(xù)提出了對(duì)于培養(yǎng)人才要具有不同的價(jià)值觀思想追求和其具體內(nèi)涵的核心素養(yǎng)這個(gè)新概念，它已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家在課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于培養(yǎng)人才目標(biāo)制定的基礎(chǔ)依據(jù)，是課程發(fā)展與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。2016年，我國(guó)頒布了《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，強(qiáng)調(diào)在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的過(guò)程中，要將更多的精力集中在對(duì)學(xué)生品格以及重要能力的集中性培養(yǎng)上，引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展，在學(xué)生之中形成綜合能力較強(qiáng)的良好態(tài)勢(shì)，它是我國(guó)基礎(chǔ)教育各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)制定、課程實(shí)施和評(píng)價(jià)改革的依據(jù)。一方面，核心素養(yǎng)引領(lǐng)學(xué)科課程教學(xué)，凸顯學(xué)科教學(xué)的育人價(jià)值;另一方面，各學(xué)科獨(dú)特的學(xué)科本質(zhì)是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的介質(zhì)。

一、從自然教學(xué)大綱與科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中探析中小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

在中小學(xué)階段，傳統(tǒng)的專業(yè)學(xué)科教育課程大綱注重“雙基”，即掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)、概念的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。2001年，新課程改革首次提出了三維指導(dǎo)目標(biāo)：知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀，并特別強(qiáng)調(diào)探究、合作、交流是學(xué)習(xí)的重要方式。2016年，中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果發(fā)布，強(qiáng)調(diào)要培育學(xué)生作為一個(gè)全面健康成長(zhǎng)的現(xiàn)代人所應(yīng)當(dāng)具備的必備品格與關(guān)鍵能力。

具體涉及到自然科學(xué)這一學(xué)科，1992年的《自然教學(xué)大綱》更加強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生基本的自然知識(shí)、基本的自然觀測(cè)實(shí)驗(yàn)操作能力，以及學(xué)生愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意愿。2001年《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（3-6年級(jí)）》明確提出以促進(jìn)我國(guó)學(xué)校科學(xué)文化素養(yǎng)建設(shè)發(fā)展為目標(biāo)和宗旨，科學(xué)文化素養(yǎng)主要包括：激發(fā)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和求知欲，科學(xué)的知識(shí)，科學(xué)探索的過(guò)程和手段，科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互關(guān)系，交流合作，與環(huán)境和諧相處。2017版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)定義為：科學(xué)與技術(shù)知識(shí)及其對(duì)于社會(huì)與群眾或者個(gè)人的直接影響，基本的科學(xué)方法，科學(xué)本質(zhì)，科學(xué)思想，科學(xué)精神，處理實(shí)際問(wèn)題、公眾參與社會(huì)公共事務(wù)的能力。2017年《國(guó)家科學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)框架》中科學(xué)素養(yǎng)的組織構(gòu)成主要包括三個(gè)一級(jí)指標(biāo)：科學(xué)的理解和應(yīng)用、科學(xué)的思維和實(shí)踐、科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任。其中，關(guān)于對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用是指對(duì)于科學(xué)知識(shí)本身的認(rèn)識(shí)性獲得，并應(yīng)用于解決生活中的簡(jiǎn)單問(wèn)題;科學(xué)的思維和實(shí)踐主要包括探究和交流、模型與構(gòu)造、推理和論證等幾個(gè)方面，強(qiáng)調(diào)在問(wèn)題情境中獲取的思想技能和研究探索技能，進(jìn)而思考問(wèn)題和解決問(wèn)題;科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任包含有興趣與態(tài)度、習(xí)慣和方法、責(zé)任和創(chuàng)新。

筆者認(rèn)為，從1992年的“雙基”到2001年的“三維目標(biāo)”，再到2017年的“核心素養(yǎng)”，科學(xué)素養(yǎng)的質(zhì)量構(gòu)建在對(duì)社會(huì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)信息技術(shù)應(yīng)用能力和對(duì)社會(huì)科學(xué)生活態(tài)度等各個(gè)方面始終保持著一個(gè)恒定程度不變，但內(nèi)涵卻發(fā)生了很大的變化，其變化趨勢(shì)是更加聚焦科學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，具體體現(xiàn)為以下三個(gè)方面：第一，科學(xué)知識(shí)。過(guò)去中小學(xué)科技活動(dòng)課程都是著眼于對(duì)科學(xué)知識(shí)等的直接掌握。而新課標(biāo)一改過(guò)去的教學(xué)重點(diǎn)，著力于幫助學(xué)生形成對(duì)科學(xué)的基本認(rèn)識(shí)。也正是基于此，他們從中選擇了16個(gè)典型的概念，并對(duì)其進(jìn)行了具體的分解，不同的概念因此而被分解為大大小小的概念。主要理論概念具有較高的抽象性、更寬泛的適應(yīng)領(lǐng)域、更大的解讀能力。在對(duì)科學(xué)知識(shí)的具體內(nèi)容方面，包含了多方面的具體內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)了工程和技術(shù)等內(nèi)容，包括了多個(gè)領(lǐng)域的諸多內(nèi)容。除此之外，還增加了更多的關(guān)于科學(xué)實(shí)踐本質(zhì)的內(nèi)容。筆者個(gè)人認(rèn)為，在中小學(xué)階段，對(duì)于科學(xué)本質(zhì)的理解和認(rèn)識(shí)首先要求教師要充分強(qiáng)調(diào)對(duì)于科學(xué)知識(shí)的準(zhǔn)確性把握，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步展開系統(tǒng)性的深入學(xué)習(xí)。其次，更多地強(qiáng)調(diào)了理論和知識(shí)需要具備可靠性的特征，唯有如此，才能夠被證實(shí)是正確的，可以在更多的場(chǎng)景下展開論證，得到事實(shí)的反復(fù)檢驗(yàn)。再次，對(duì)知識(shí)分享進(jìn)行了進(jìn)一步的解讀，強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)本身是科學(xué)家共同體做出的卓越的人類文明，是在反復(fù)論證的基礎(chǔ)上獲得的普遍認(rèn)可的思想解釋。在理解科學(xué)本質(zhì)的同時(shí)，要培養(yǎng)學(xué)生的理性和質(zhì)疑精神。第二，科學(xué)能力。1992年的《自然教學(xué)大綱》重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)踐能力以及分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2001年，以三維為研究目標(biāo)設(shè)計(jì)的課程規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)大膽地強(qiáng)調(diào)了探究學(xué)習(xí)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究的主要手段，強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)學(xué)生的探究技巧：提出問(wèn)題、假設(shè)和推理、搜集證據(jù)及其解釋、溝通和質(zhì)疑。新課標(biāo)更加強(qiáng)調(diào)了核心素養(yǎng)的培育，在對(duì)科學(xué)探索的過(guò)程中，不僅培養(yǎng)學(xué)生自己提出問(wèn)題、做出假設(shè)、分析證據(jù)、做出解釋等綜合能力，而且培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思考能力，使得學(xué)生能夠做基于對(duì)證據(jù)的分析和推理、基于對(duì)論證的質(zhì)疑和批評(píng)，指向?qū)?shí)證的模型和建模。第三，科學(xué)情感與態(tài)度。在舊有的大綱和科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于科學(xué)研究和學(xué)習(xí)的濃厚興趣與熱愛(ài)大自然、熱愛(ài)家鄉(xiāng)、熱愛(ài)黨和祖國(guó)等多種情感基礎(chǔ)上，新課程標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)理性和批判精神。

由此可見(jiàn)，科學(xué)課程的基本核心素養(yǎng)的內(nèi)涵主要包括：科學(xué)概念;科學(xué)本質(zhì);科學(xué)探究、推理論證、模型建模能力;批判和創(chuàng)造性思維能力;合作和交流的能力;質(zhì)疑和理性精神。而如何開展中小學(xué)科技活動(dòng)課堂教學(xué)，才能達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)呢？筆者根據(jù)自身長(zhǎng)期的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，借鑒、豐富和創(chuàng)新性地綜合運(yùn)用經(jīng)典課堂，總結(jié)得出這些課堂的教學(xué)方法對(duì)培養(yǎng)中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)具有的積極推動(dòng)作用，以提升課堂教學(xué)效果。

二、創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

教學(xué)模型就是在一定教學(xué)思想的指引下對(duì)教師加以方法、過(guò)程等全方面的培訓(xùn)，從而形成范式教育模式。這樣的教學(xué)模型可以不斷地加以復(fù)制，適合在受眾群體較為龐大的基礎(chǔ)上展開，從而形成普遍性的教學(xué)效果。然而，不同類型的學(xué)科其背后所支撐的學(xué)習(xí)理論是有所差別的，進(jìn)而導(dǎo)致其在授課模式上也有著一定的差別。其中，比較典型的教學(xué)模式有：講解性教學(xué)、支撐式教學(xué)、探索性教學(xué)等。這樣的教學(xué)模式聚焦于對(duì)教育價(jià)值觀的宣導(dǎo)。事實(shí)上，不同類型的教學(xué)理論其背后都需要落實(shí)到具體問(wèn)題之中，是從生活出發(fā)，最終通過(guò)教學(xué)的知識(shí)從而解決所遇到的實(shí)際問(wèn)題。正是因?yàn)閷W(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)不足以解決這些問(wèn)題，因此能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望，進(jìn)而促使學(xué)生真正主動(dòng)地開展知識(shí)的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，這也符合了人類學(xué)習(xí)新知識(shí)新內(nèi)容的特點(diǎn)，這一過(guò)程也催生出不同類型的教學(xué)模型。事實(shí)上，一位優(yōu)秀的教師應(yīng)當(dāng)擁有自己的課堂教學(xué)模型，這是由教師本人教育價(jià)值取向決定的，它根植在教師已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)里，通常很難客觀理性地被自己感知到，并且某種教學(xué)模式一旦沉淀在自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，就會(huì)很難改變。

既然這種教學(xué)模式主要是在一定的課堂教學(xué)理念或在一定的課堂教學(xué)理論指導(dǎo)下的一系列元素的整合，那么，其就不同于普通的課堂教學(xué)模式。例如有結(jié)構(gòu)材料的策略、概念圖策略等。也不能簡(jiǎn)單地將某種教學(xué)框架或教學(xué)程序定義為某種教學(xué)模式。教學(xué)模式本身就是一個(gè)系統(tǒng)，需要在傳統(tǒng)理論和觀點(diǎn)的支持下，整合教學(xué)手段、教學(xué)戰(zhàn)術(shù)、教學(xué)策略、課堂過(guò)程，利用適當(dāng)?shù)膫鞑ッ襟w，基于對(duì)學(xué)生的認(rèn)知，有效地組織教學(xué)情境和課堂過(guò)程。在教學(xué)實(shí)踐中，教師需要分析每種模式所追求的教育價(jià)值、適用的情境，以學(xué)生已有的認(rèn)知為起點(diǎn)，創(chuàng)造性地使用成熟的教學(xué)模式，并不斷豐富其內(nèi)涵。

建構(gòu)主義教學(xué)模式著眼于教師怎樣教、學(xué)生怎樣學(xué)的問(wèn)題。建構(gòu)主義本身就是認(rèn)知主義的進(jìn)一步演變，現(xiàn)在更多地把認(rèn)知建構(gòu)主義稱之為建構(gòu)主義。在多種認(rèn)知建構(gòu)主義課堂教學(xué)方法中，支架式課堂教學(xué)方法比較適用于中小學(xué)生科技活動(dòng)的教學(xué)。中小學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)少，知識(shí)和技能水平尚低，教師應(yīng)當(dāng)采用引導(dǎo)的方式幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。在教學(xué)時(shí)，教師首先要圍繞當(dāng)前所需要學(xué)習(xí)的主題，按照“最鄰近發(fā)展區(qū)”的目標(biāo)和要求形成真正意義上的概念性框架，讓學(xué)生能夠快速融入到課堂情境之中展開思考。其次，給予學(xué)生更多的獨(dú)立參與和探索的機(jī)會(huì)，并且在學(xué)生需要時(shí)，教師要第一時(shí)間給予幫助和指導(dǎo)。特別是在初期階段，教師需要做好基礎(chǔ)性的輔助工作，后期當(dāng)學(xué)生得心應(yīng)手時(shí)便可以逐漸減少幫助，讓學(xué)生放開手腳獨(dú)立展開探究。最后，課堂教學(xué)由各個(gè)小組共同協(xié)商、交流討論，完成對(duì)于所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的含義建構(gòu)。

將支架教學(xué)模式與講授式教學(xué)模式相比，我們可以發(fā)現(xiàn)：講授式教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)材料分解成一個(gè)個(gè)小部分以利于學(xué)生掌握，這個(gè)分解是教師自上而下的行為。但學(xué)生在科技活動(dòng)中學(xué)習(xí)的認(rèn)知序列是自下而上的，是由形象到抽象的過(guò)程，他們需要親歷問(wèn)題探究的過(guò)程，以積累豐富的感性經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而逐漸抽象概括形成自己的概念圖式。所以，支架教學(xué)模式的核心特點(diǎn)就是在充分了解學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平的基礎(chǔ)上，提供支架幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。

筆者在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，在引導(dǎo)和組織學(xué)生積極進(jìn)行科技實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，給予學(xué)生一個(gè)支架很有可能僅僅是一些概念化的，例如科學(xué)事實(shí)、操作方法類、思維方法類等?，F(xiàn)以植物能適應(yīng)環(huán)境這個(gè)主要概念的學(xué)習(xí)為例進(jìn)行如下說(shuō)明：

根據(jù)對(duì)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的研究，其認(rèn)知路線為：第一步是植物和周圍環(huán)境某個(gè)因素之間是否存在關(guān)系？是相關(guān)關(guān)系還是因果關(guān)系？如何證明存在著這種關(guān)系？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這種關(guān)系？學(xué)習(xí)用控制變量的方法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，嘗試獨(dú)立設(shè)計(jì)控制變量實(shí)驗(yàn)，用工程思想解決問(wèn)題。第二步是植物和周圍環(huán)境中其他因素之間是否存在聯(lián)系。最后，歸納總結(jié)認(rèn)識(shí)和看到的植物和周圍各種環(huán)境條件之間存有的密切聯(lián)系。

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)于10歲的小學(xué)生而言，理解什么是變量、為什么要控制變量等仍然有一定的難度。此時(shí)，教師積極參與其中，引導(dǎo)學(xué)生自己搭建“控制變量的方法”，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力具有重要意義。在教學(xué)的過(guò)程中，教師要以科學(xué)家或教師、同學(xué)研究問(wèn)題的真實(shí)案例為腳手架，引導(dǎo)學(xué)生尋找變量、分析變量、理解變量、反思變量，然后提供類似的問(wèn)題讓學(xué)生自己探索。此時(shí)，學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力正好處于一個(gè)新問(wèn)題的最近進(jìn)步地帶，并且具備了強(qiáng)烈的自主探究動(dòng)機(jī)，由此在研究和解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，完成概念的自我建構(gòu)。由此得出，支架教學(xué)模式在有效發(fā)展學(xué)生的推理論證能力、探究能力、合作交流能力等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，不同的教學(xué)模式有不同的特點(diǎn)。在培養(yǎng)科學(xué)核心知識(shí)素養(yǎng)方面，教師應(yīng)根據(jù)每個(gè)學(xué)生的認(rèn)識(shí)特點(diǎn)，綜合地運(yùn)用多種教育模式，進(jìn)而有效幫助每個(gè)學(xué)生建立多種科研與教育的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)這樣的方式來(lái)卓有成效地提升學(xué)生的綜合知識(shí)素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生獲得適應(yīng)他們終身成長(zhǎng)與發(fā)展及其經(jīng)濟(jì)社會(huì)變化所需的必備品格與關(guān)鍵能力。

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