课程设计与学生探究性学习.doc

中学“科学探究”课程设计与学生探究性学习研究缘由：少年儿童主体性发展实验深入研究的需要完成两个课题的要求：1国家教育部“九五”重点科学技术项目中小幼现代科技教育研究2北师大教科所应香港大学合作研究项目中国基础教育的科学素质目标研究课题组成员：朱正威、王树声、陈红兵、张春莉、綦春霞、阎金铎、陶 卫、陈一新、魏锡山、刘安利、胡凤梧、吴占鳌、万代珊、刘继忠、田树林、葛朝鼎、胡玉倩、曹兆育、刘 文。研究问题及基本思路：1中学“科学探究”课程定位及内容范畴的确定2中学“科学探究”课程的目标3中学“科学探究”课程的教学策略4中学“科学探究”课程研究对校本课程开发的启示该研究，立足于现代社会、现代科技发展的高度，对处于世纪转换中的中国科学教育进行全面的研究与反思，理论研究与实验研究结合，对当前我国中学现代科技教育研究中的若干重要问题作出理性的思考和科学的回答；基于现代科学的发展对未来公民科学素养的要求，研究和阐明我国中学科学探究课程的目标、内容设计、实施途径、策略与方法。通过研究，希望能够为中国青少年儿童的科学教育的实施提供思路，为构建有中国特色的现代科学教育新体系，提供一种理论准备，为促进青少年儿童科学素养的提高提供一种新的教育模式，同时推动基础教育课程建设和教学改革实践的发展。研究方法：(一)理论研究1. 文献调查：完成四个报告：我国现阶段中小学科技教育的现状分析现代美国中小学科学课程的沿革关于科学和科学素质研究的几个问题中国基础教育科学课程形态与结构研究2. 中小学生科学素质框架结构的调查研究对中小学教师的问卷调查北京及河北地区城市和农村中小学教师，发放问卷200份，回收168份，回收率84%。调查内容：我国城乡中小学教师对九年义务教育阶段科学素质教育应包含的内容，学生掌握科学知识、科学能力、科学态度的重要程度，科学素质教育的内容、途径及评估方法的意见和建议。在问卷调查的同时，召开了语文、物理、外语三个学科教师座谈会（各10余人），从学科角度做进一步调查。调查问卷及结果分析，见附件1对我国高级科学工作者的访谈调查2000年8月2001年4月，对在京的著名科学家19人进行了个别访谈。重点了解现代科学的发展、重大前沿科学课题的研究对从事该科学领域的人才科学素质的要求。抽样：涉及现代科学的6个主要领域的著名科学家数理科学（包括材料力学、原子物理、天体物理）、化学科学、生命科学（含生物学、医学）、工程材料科学、地球科学（环境演变和保护、地质与能源）、信息科学。2000年9月，对中学生学习“科学探究”课的学情调查抽样：北京师范大学一附中300名高中生；天津南开区从33所中学中选取有代表性的不同水平的3所中学的高一、初二各一个班，发放问卷共307份，其中初中问卷149份，高中问卷158份。3. 召开专题性学术研讨会从事学校科技教育的教育工作者会议我国著名科学家座谈会课题组关于构建少年儿童科技素质目标体系，关于科学教育课程开发的研讨4. 邀请国内外著名学者作科学教育的专题学术报告(二)实验研究课题的实验研究，形成教育理论工作者与教育实践工作者相结合，高校、教育行政机构及中小学干部教师参与的优势互补的科研群体，形成“区域性研究与以校为本相结合”的实验格局。研究的问题：少年儿童科学素质目标体系的构建中小学科学教育课程设计与开发实验校：天津南开区中山中学及其它6所中学、内蒙通辽二中、北京师大一附中、北京宣武区14中、东北育才学校、四川绵阳中学。目前，参与中学“科学探究”课实验的中学已达21所，分布在北京、天津、内蒙通辽、四川、沈阳、广东佛山市、安徽黄山市。正是在实验研究基础上，形成了中学“科学探究”课开发的基本思路。初步的认识成果：一、 “科学探究”课程定位问题（一） 核心概念的界定探究：探寻追究，探索研究。科学探究：通过学生主动参与、积极体验，以获取知识、领悟科学的思想，理解并尝试实践科学家研究自然规律所经历的探究过程和方法的一种活动方式。（二）“科学探究”课的性质及其特点“科学探究”课属综合性理科。是以探究科学问题的过程为中心，通过改变学生的学习方式，培养学生主动探究的意识、科学探究能力、参与意识及社会责任感的综合性研究活动。1、是属于由学校开发、编制的校本类课程。 2、是综合性理科课程，与现行的分科理科课程（理、化、生、地）并行。区别于分科理科课程，不是以传授理、化、生、地等自然科学知识为目的，而是通过问题解决，综合运用理、化、生、地学科知识，亲身经历科学探究过程而获得研究方法的体验，从而培养学生的创新精神和实践能力，提高科学素质。因此，与分科理科课程是相互依赖、相互促进的关系。3、课程是以学生主动探究科学问题的实践活动为基本特色。以科学方法为主线。传统的理科课程，忽视了科学过程、科学方法，要求学生记住的是成定论的结论。科学探究课，将以往蕴含在知识中的科学过程、科学方法，浮现为明线、主线，纳入研究的视野，强调学生的直接经历和体验。以解决问题为中心。科学探究课体现的是学生主体参与活动的过程，是以问题为导向。由于科学问题带有综合性，要求学生综合运用所学过的科学知识，发现问题，分析和解决问题。在解决问题过程中，强调学生的直觉、顿悟和思维的敏捷性，思考问题的独特性和创新性。以研究性小组为基本活动形式。现代科学的发展，要求组成优势互补的科研群体集体攻关，因此，对每一个成员的社会适应性、群体意识，提出了前所未有的要求。“科学探究”课，是以模拟的性质，组成研究性小组，在科学探究的活动中，引导学生参与做计划，参与决策，参与讨论，参与调查活动，参与体验，从而使学生学会理解，学会倾听，学会沟通，将个人的创新与群体创新相结合，在群体中认识他人，认识自我。（三）“科学探究”课的基本类型经过参与课题研究的实验学校老师们的摸索，初步形成了“科学探究”课多样的课程形态。这些不同类型的课程形态，又因学校不同特色而异，从而具有了丰富、鲜活的内涵。1、学科渗透。在科学教学中适当拓展，以问题解决为中心，通过引导发现式、探索式的学习，以学科内容为核心进行拓展性研究。2、探究性选修课。与课程计划中的学科课程并行开设，由不同年级但有共同兴趣的学生，自由组合，在规定的课时量内，在教师指导下按学校提供的研究性选修课进行学习。3、专题研究性学习。学生从实际生活中选择和确定研究专题，以小组合作或个人研究方式进行。课时安排上，集中与分散结合，校内校外结合，以单元形式，每学期一般12个单元。指导教师负责对专题研究方案的制定、平时和阶段性检查，以及报告撰写等的指导。4、科学研究实验室（中心）。这是借助学校所在地的科研机构的学术优势，组建科学研究实验室，聘请高级科学工作者为指导教师，带领学生在实验室中进行课余的探究性学习。如东北育才学校，与东北大学软件研究中心、中科院金属研究所、沈阳应用生态研究所、沈阳自动化研究所合作，投资上百万，创办了东北育才学校软件科学研究实验室，材料科学研究实验室，生命科学研究实验室和智能机器和机器人研究实验室，使一些学有余力的优秀学生，在科学家直接指导下学习科学研究。这里应该指出的是，“科学探究”课程形态的形成，是对原有课程单一的形态模式的突破。随着改革实践的深入，还将有新的课程形态产生。二、青少年儿童科学素质目标体系结构的分析 为了构建少年儿童科学素质的指标体系，课题组采取问卷、访谈、观察等方法，一方面对从事科学教育研究的学者以及学校教师进行调查，考察他们对于科学素质的内隐观念；另一方面，对从事现代科学六个方面领域研究的著名科学家进行调查访谈。在此基础上对搜集的信息进行定性定量分析，从而形成了关于科学素质目标体系基本结构的一个初步看法。 基本科学素质特质层 科学知识 科学方法及能力 科学态度及科学精神分析单元 事 原 应 发 科 自 实 协 主 严 顽 群 实 理 用 展 学 主 验 作 动 谨 强 体 性 性 性 性 思 学 操 交 探 求 刻 精 知 知 知 知 维 习 作 往 究 实 苦 神 识 识 识 识 能 与 与 与 与 与 与 与 力 创 动 沟 进 创 困 责 新 手 通 取 新 难 任 能 能 能 意 意 意 意 力 力 力 识 识 识 识 该体系结构由三个特质层组成，每个特质层又分为若干分析单元，从而展现青少年儿童科学素质目标体系的整体结构。科学知识：科学知识是客观事实、规律以及与之相关的人类活动的反映，包括；事实性知识关于自然界客观存在的事物、各种自然现象及自然界具体事实发展变化的知识；原理性知识指自然科学概念，自然界或实验室控制下的现象发生发展变化过程以及其变化趋势的知识，有关自然界物体的分类及其准则的知识，科学原理和定律的知识（包括运动规律、分布规律、变化规律等）以及相关的名词、术语、公式、符号、标记、图例等知识，科学理论及主要学科体系结构的知识，各类知识系统间相互关系、相互作用的知识，科学技能及其探索过程的知识；应用性知识指自然科学在人类生产、生活中应用的知识。 发展性知识指科学发展的知识，人类对自然认识、发展和探索过程的初步知识。 科学方法及能力： 主要包括以下几个基本能力： 科学思维能力推理、判断、演绎、归纳以及创造力。对事物的独立思考、 分析判断，进行间接的概括的认识，对科学知识进行分析、综合、分类对比，概括特征，说明原因，推导结论，寻找联系等，并能在理解空间与时间概念的基础上发挥想象，提出创见。 自主学习与创新能力独立查阅和检索科学文献资料，搜集、整理科学信息，善于观察自然现象或实验过程，能运用科学方法，以文字、图象、表格、结构式关系式等形式表达研究成果，以及对变化的敏锐，独立自主，自我判断能力和批判精神。 实验操作与动手能力能设计和参与实验，能提出假设、进行验证，并不断修改作出结论，能合理地分析和解释观察结果或测量的数据，并在实验与模拟演示的基础上进行科技制作，善于发现问题和寻找解决问题的途径。 协作交往和沟通能力与他人合作共事的能力，管理与解决冲突的能力，使群体每个成员紧密团结并为共同目标而努力的能力。 科学态度及科学精神：科学态度，是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握而形成的科学信念与科学习惯。科学精神，是在对科学真理探索的过程中，在对科学本质的认识不断深化的过程中，孕育起来的推动科学进步的价值观和心理取向。 科学态度及科学精神包括以下几个要素： 主动探索与进取意识关注基本的科学事件和问题，对它们有强烈的探究兴趣和好奇心。 严谨求实与创新意识尊重科学，尊重客观规律，尊重他人劳动，实事求是，个人创造力的发挥与群体协同精神结合，坚持真理，修正错误。 顽强刻苦与困难意识有顽强意志，严格按照研究计划坚持观测、实验或考察调查，并在活动中克服困难，坚韧不拔。 群体精神与责任意识表现为强的社会责任感，能认识到科学知识是为社会造福，成果属于集体和国家，能从全球视角，从生命生存的空间，以可持续发展的观点来认识科学的价值，确立人类合理利用与控制科学技术的意识，日常生活中能自觉保护环境，爱护资源，并积极参与有关活动。 这里需要说明的是，我们在思考青少年儿童科学素质目标体系结构时，是从培养人的素质角度考虑。 三、“科学探究”课程的设计（一）该“科学课程”的设计的基本要素分析： 基本目的 学 习 范 畴 和 经 验 高 中 学 习 要 素 初 中 知识 能力 方法 价值 各实验校根据课程设计要素的几个维度, 从本地区本学校实际出发, 综合考虑 “学习范畴和经验”、“学习要素”、“学习基本目的”，以及学生实际，认真设计有本土特色的课程单元。如天津中山中学设计的桥、科学家的素质和创造发明、蚯蚓、水情调查与节约用水、天津市水污染状况及其治理等单元，内蒙通辽二中设计的沙漠化的治理单元，东北育才学校设计的玻璃、海带、耐火材料、我们身边的水、家庭电器的发展带来的安全问题等等。其结果，真正体现了学校、教师和学生在课程开发中的重要地位，努力确立了“唯一”、“精品”意识。（二）“科学探究”课程的目标总体目标：使学生通过主动参与经历科学探究过程，以自己的亲身体验来理解和掌握科学的本质精神，并了解科学探究的基本思路和方法，促进学生科学探究基本能力和品质的发展与提高。 中学“科学探究”课程的培养目标 科学探究的实 对科学及科学探 科学探究的 践行为能力 究的理解和认识 态度情感运用基本科 创造性的 参与有关科学方法和技 解决问题 学问题的社能的能力 的能力 会决策能力 AA1设计科学探究方案A2收集、分析数据A3综合运用各种知识解决问题的能力A4讨论、交流结果 BB1对科学问题具有敏感性B2思维具有流畅性B3思维具有灵敏性B4观念具有一定的独立性、创造性 CC1注意从现实生活中抽取需要进行探究的问题C2将科学探究与日常工作中的应用联系起来C3对科学意义的评价中注意到科学以外的其他需要 DD1认识科学及科学探究的本质特征D2了解科学研究中人的活动方式D3理解科学的发展D4认识科学的作用 EE1关注基本的科学事件和问题，对它们有兴趣进一步了解E2表现出诚实、尊重事实、认真等科学探究的基本态度E3具有一定的合作协作的精神在探讨的初步阶段中学“科学探究”课程强调以下四个方面的目标要求：问题意识及独立发现、提出问题的能力信息意识及自主学习的能力创新意识及动手实践的能力群体意识及合作交往的能力四、“科学探究”课程的教学策略与方法作为一种以现代教育观念指导下，以促进学生学习方式变革为宗旨的新型课程，区别于知识类课程的教学，它是以学生探究性学习为基本特征，因此，教学策略应体现发展性，开放性，多样性和实践性。理念上科学探究，作为一种新的课型，实施的是“探究性学习”，应对学习概念有新的理解，并确定现代学习观。发展性。 即面向全体学生，尊重学生的差异和选择。不同于仅吸收有专长学生参与的课外科技小组，“科学探究”课是面向中学每一个学生，关注每一个学生的基本科学素质的培养。在面向全体的同时，又要尊重学生的个体差异，通过组织有效的活动，引导每一个学生的主动参与，而使学生做到差异发展。开放性。“科学探究”课内容的设计，是从学生现实生活实际出发，结合科学、技术、社会发展的有关问题，形成研究问题。“科学探究”课程的实施，是由学生自主设计，自主选择调查、访问、实验等多种方法，自主搜集信息并对结果进行分析。总之，为学生的主动、自主活动、表现和发展提供开放的空间。多样性。即科学探究过程的丰富多样性。不恪守某一既定的、刻板的程序，在使学生掌握科学研究过程，即从选题、查阅文献资料、形成研究假设，到进行实证研究、收集整理资料，得出结论这一基本研究阶段的基础上，为学生提供生动、有效的真实问题情景，引导学生像科学家那样去思考、判断和分析问题，像科学家那样去亲身经历失误、挫折和成功。实践性。实践，意味着变革。学生只有在积极主动参与中，才能体验研究过程，体验成功与失败，提高科学素质。因此要努力提供学生参与实践活动的时间、空间以及有关条件，为学生创造主动参与的良好环境。操作层面上应处理好以下关系：主导作用与自主发展关系，讲与做关系，整体发展与差异发展关系，收与放、指导与非指导关系，基础知识的学习与知识的迁移关系。1、“科学探究”课程是以问题解决、学生知识主动构建为特征，从而形成不同的活动方式。2、探究性学习的教学过程，应是“活动体验表现”，让学生体验过程，习得某种经验、经历或体验。3、体现发展性教学策略：主体参与、合作学习、差异发展、体验成功。结论：初步取得的效益及进一步研究的问题：1. 促进了我国中小学科学教育体系的改造与建构2. 在探索科学教育的课程思路，促进少年儿童科学素养发展基本途径上提供了重要启示。3. 通过课题研究，转变教育观念，促进了教师整体素质的提高，促进了学校的教学改革。4. 在探索具有中国特色的教育实验研究，促进我国校本课程开发与实验方面的重要启示。通过课题研究，培养了学生的问题意识和研究能力，也培养了协作精神。如东北育才学校初三学生设计的“玻璃”单元探究活动，学生用了实物观察法，信息查寻法，实地考察，以及专题访问，研讨实验，学生自己选择研究的角度，较好地发挥了各自的特长。写出了达1.2万字的总研究报告以及6个子课题报告。学生自选内容，获得知识（7条），对玻璃研究的设想（7条），学会探究方法（5条），学生心声（14条）。通过这个单元的学习，培养了学生自主学习的能力。学生在学到有关玻璃方面知识的同时也学到了如何去学习，他们认为后者要远远重要于前者，因为它确定着一个人一生的学习习惯。学生们通过参与科研还深深感到，科学探究是一种协作性活动，通过小组协商，制定调研计划，小组成员分工合作搜集和整理资料，小组研讨澄清认识，得出结论。正是在合作中，学习如何倾听他人见解，借鉴他人的观点提高自己的认识。也正是在合作中，学会尝试以宽容的态度，与同伴求同存异，共同努力实现小组的行动目标。参与课题研究的实验校教师，深切感到，借助于“科学探究”课，教学中加大了实践、探究学习的力度，学生在实践中学习、检验和提高，使教室从封闭走向开放，实现课内外和校内外的联系。在科学探究过程中，学生打破了学科界限，开拓了思路和眼界，充分利用学生的资源优势，让学生各展所长，真正体现了学生为主体的原则。教师们一致认为，“科学探究”课提供了促使学生生动活泼主动发展的途径。正是科学探究课, 帮助教师形成了新的学生观, 新的课程观念。特别是, 科学教育的研究, 在形成有中国特色的教育实验研究, 在我国校本课程开发建设方面提供的重要启示。教育实验, 作为一种教育思想实验, 重在实验成员的积极主动参与,重在参与者创造性的充分发挥。未解决好的主要问题：1、从科学的发展对人才素质要求，观照青少年儿童的科学素养，转化的中介是什么？三个层次水平：语录式引用 初步归纳概括 深层的观念与方法论分析2、科学素养指标体系的合理性及其评估问题3、 “科学探究”课已有经验的概括提升问题。4、从事科学教育的教师综合素质的提高问题。该项目研究成果凝聚着集体的智慧和辛勤的劳动。是参与研究的实验学校的干部、教师，课题组的每一个成员，精诚团结，勇于实践，勇于探索的结果。成果是初步的，有关科学教育的若干问题有待于进一步探讨。进入21世纪，我国的科学教育研究面临许多新的契机，为了使我国的科学教育走向世界，我们将继续努力。