郝京华指向科学素养的科学课程教学设计.pptx

科学素养导向教学设计科学素养导向教学设计南京师范大学教科院郝京华教授南京师范大学教科院郝京华教授1/120一、讲题背景（一）国际背景1、关键素养概念提出从联合国教科文组织“四个学会”到“关键素养”什么是素养：“全部教育影响都忘了以后在一个人身上剩下东西”2/120核心素养是个体在解决复杂的现实问核心素养是个体在解决复杂的现实问题过程中表现出来的综合性能力。题过程中表现出来的综合性能力。核心素养不是简单的知识或技能。它核心素养不是简单的知识或技能。它是以学科知识技能为基础，是整合了是以学科知识技能为基础，是整合了情感、态度或价值观在内的，能够满情感、态度或价值观在内的，能够满足特定现实需求的综合性表现。足特定现实需求的综合性表现。核心素养是后天教育的结果。它有别核心素养是后天教育的结果。它有别于一个人潜在的能力。于一个人潜在的能力。什么是核心素养什么是核心素养3/120OECD研究-“素养界定与选择”研究专案关键素养（指一些国家社会组织全部组员都应该具备共同素养）课程设计关键DNA能自律自主地行动能在异质社群中进行互动能互动地使用工具沟通4/120能自律自主地行动能在宏观开阔而图像远大环境脉络中进行行动能规划并执行生活计划与个人人生计划能捍卫维护与伸张自己权益/、限制与需求5/120能在异质社群中进行互动能与他人建立优质人际关系能与人团体合作能管理与处理冲突6/120能互动地使用工具沟通能互动地使用语言、符号与文本能互动地使用知识与资讯能互动地使用科技7/120能互动地使用工具沟通内涵类似于美国教育部发起“21世纪技能联盟”指出21世纪学生所需：资讯通讯科技素养 思索与学习力 能处理与分析并评定资讯准确度、可靠度 深入处理真实世界问题 组织资讯成为有用知识8/120十大能力（台湾）了解自我发展潜能了解自我发展潜能观赏、表现与创新观赏、表现与创新生涯规划与终生学习生涯规划与终生学习表示、沟通与分享表示、沟通与分享尊重、关心与团体合作尊重、关心与团体合作文化学习与国际了解文化学习与国际了解规划、组织与实践规划、组织与实践利用科技与资讯利用科技与资讯主动探索与研究主动探索与研究独立思索与处理问题独立思索与处理问题9/120澳大利亚国家课程标准（澳大利亚国家课程标准（年）：年）：跨学科关键素养：跨学科关键素养：读写、计算、信息通讯技术、思维能力、读写、计算、信息通讯技术、思维能力、创造性、自我管理、团体合作、跨文化了创造性、自我管理、团体合作、跨文化了解、道德伦理、社会交往能力。这解、道德伦理、社会交往能力。这1010种跨种跨学科公民素养将整合进各学科内容领域中。学科公民素养将整合进各学科内容领域中。学科关键素养：各学科依据本学科独学科关键素养：各学科依据本学科独特价值培养学生学科关键素养。特价值培养学生学科关键素养。10/120学科核心素养是核心素养在特定学科学科核心素养是核心素养在特定学科（或学习领域）的具体化，是学生学习（或学习领域）的具体化，是学生学习一门学科（或特定学习领域）之后所形一门学科（或特定学习领域）之后所形成的、具有学科特点的关键成就，是学成的、具有学科特点的关键成就，是学科育人价值的集中体现科育人价值的集中体现如：哲学如：哲学(核心核心)素养、历史素养、历史(核心素养核心素养)、数学数学(核心核心)素养、科学素养、科学(核心核心)素养素养什么是学科核心素养2 2、学科关键素养提出、学科关键素养提出11/120英国课程标准（英国课程标准（年）：年）：英国基础教育总体课程目标英国基础教育总体课程目标各学科教各学科教育目标育目标各学科培养学生所应具备关键素养各学科培养学生所应具备关键素养关键素养水平层次（即学业质量标准）。关键素养水平层次（即学业质量标准）。课程标准内容选择，既依据学科体系，课程标准内容选择，既依据学科体系，同时又以学生关键素养培养为准则。所以，同时又以学生关键素养培养为准则。所以，在一定意义来说，传统意义上课程标准已和在一定意义来说，传统意义上课程标准已和学业质量标准融为一体。学业质量标准融为一体。12/120“学科关键素养学科关键素养”确定和确定和命名命名案例案例案例一：英国科学案例一：英国科学“学科关键素养学科关键素养”组成和命名组成和命名科学思维科学利用与启示文化了解合作实践和探究技巧批判性了解科学证据交流13/120对科学素养界定个体科学知识及利用科学知识来识别问题，获取新知识，解释科学现象，并依据证据得出结论；了解科学作为人类知识和探究一个形式经典特征；意识到科学和技术是怎样塑造我们物质、精神和文化环境；作为一个有思想公民，主动参加与科学相关议题（PISA/界定）14/120对比年界定：科学素养是应用科学知识来确定问题，得出（或提出）含有证据结论能力，方便了解并帮助作出关于自然界决定，并透过人类活动作出调整。（强调了：科学经典特征、科学与文化关系、个人对待 科学态度）15/120年科学素养评定框架16/120情境：识别隐含科学和技术生活情境。能力：识别科学问题、科学解释现象、使用科学证据能力。知识：从科学知识、关于科学知识两方面来考查。态度：主要包含对科学问题兴趣、是否支持科学研究以及对资源与环境责任感。17/120PISA科学素养评价框架1、科学情境三个向度：个体、小区、全球内容五个层面：卫生健康、自然资源、自然环境、意外事件、科技前端2、科学知识物质系统、生命系统、地球和空间系统、技术系统18/1203、科学能力识别科学问题科学解释现象应用科学证据19/120四者关系：能力为关键情境为背景知识、态度为影响能力形成基础20/120、学业质量标准研制什么是学什么是学业质业质量量标标准准学学业业质质量量标标准准是是指指学学生生在在完完成成各各学学段段学学习习时时，应应该该具具备备关关键键素养以及素养以及应应到达到达详细详细水平明确界定。水平明确界定。学学业质业质量量标标准准结结构包含两个部分：构包含两个部分：一是确定本学科含有哪些关一是确定本学科含有哪些关键键素养，并素养，并对对其内涵其内涵进进行界定；行界定；二是二是对对每个关每个关键键素养不一素养不一样样表表现现水平水平进进行界定。行界定。21/120英国国家课程结构义务教育阶段义务教育阶段小学小学中学中学大致年纪（岁）5678910111213141516就年数（年级/段）R1234567891011国家课程国家课程关键阶段关键阶段1关键阶段关键阶段2关键阶段关键阶段3关键阶段关键阶段4水平水平1-33-55-77-8英语阶段一结束后，QCA组织评价阶段二结束后，QCA组织纸笔测验，对学生进行评价阶段三结束后，QCA组织纸笔测验，对学生进行评价阶段四结束后，学生参加由普通中等教育资格认证（GCSE）组织统一考试数学科学QCA不设置统一考试评价。22/12023/12024/120（二）、高中课程标准修订工作开启高中课程标准修订关键词关键素养学科关键素养学业质量标准25/120学生发展关键素养公民道德社会责任国家认同国际理解社会参与身心健康自我管理问题解决与创新自主发展语言与沟通科技与信息人文与审美文化修养全方面发展人新解全方面发展人新解26/12027/120“学科关学科关键键素养素养”是学是学业质业质量量标标准研制关准研制关键键，也是，也是此次普通高中此次普通高中课课程程标标准修准修订订工作重点工作重点（小学（小学课标课标亦然）亦然）包括到四个方面包括到四个方面问题问题：（1 1）关）关键键素养和学科素养和学科总总目目标标（三（三维维目目标标）关系；）关系；（2 2）学科关）学科关键键素养确定和命名；素养确定和命名；（3 3）每个学科关）每个学科关键键素养界定和素养界定和阐阐述；述；（4 4）每个学科关）每个学科关键键素养主要表素养主要表现现。学科关键素养28/120案例案例：历史学科历史学科“学科关键素养学科关键素养”（二）历史学科关键素养 达成历史课程总目标关键是培养和发展学生历史素养。历史素养是人文素养主要组成部分之一,是学生在接收历史教育过程中逐步形成基本知识、关键能力和方法、情感态度和价值观等方面综合表现，是学生经过历史学习能够表达出带有历史学科特征品质。历史学科关键素养是历史素养中最基本、最主要素养，主要由“时空观念”、“史料实证”、“发展意识”、“多元联络”、“历史了解”、“历史评判”、“历史认同感”七个要素组成。29/1202、小学科学课程标准修订遵照高中课程标准思绪关键素养学科关键素养学业质量评价标准时间表：年11月颁布，年实施。二、科学素养导向教学设计概述30/12031/12032/12033/12034/12035/12036/120（五）教学设计普通模式37/12038/120三、教材分析教材是课程标准详细化和整合化，包含了要教内容和部分怎样教（怎样学）活动。如：形形色色昆虫整合了：昆虫特征 昆虫形态改变、昆虫生命周期 怎样喂养昆虫 怎样观察昆虫、怎样写观察日志39/120 教科书、教参存在问题 它是以假定含有一些共性学生群体为对象而设计。抹杀了地域、学校、班级群体、学生个体差异。可能不适合你学生 因要顾及绝大多数学生学习，故多半强调低水平目标和活动。难以实现更高教育梦想（如科学素养）40/120观点点作为一个专业自主教师，不应该奉教科书为圭臬，应对教科书进行严格审阅与批判。41/120评析教材依据评价教材需依据以下知识进行判断：1学生的需求（兴趣、文化背景、先备知识与经验、认知发展层次）2学习理论3科学的重要性质（如：科学探究及科学本质）4科学概念的应用42/120昆虫教材43/12044/12045/12046/12047/12048/12049/12050/12051/12052/12053/12054/12055/120案例56/12057/12058/120案例：呼吸与心跳 在学生都有运动后呼吸心跳会加速经验情况下，教师增加了运动后呼吸心跳差异情况探究（男生与女生、成人与儿童）59/120台湾相关教材分析与评价评分标准认可认可教师能依据科学主要性质（如：科学探究及科学本质）分析评价现行教材，并据此规划适合学生学习活动部分认可部分认可教师能依据科学主要性质 （如：科学探究及科学本质）分析评价现行教材，但未能据此规划学生学习活动。不认可不认可教师未对现行教材进行评价或修改，完全遵照现行教材教学。60/120四、科学素养导向教学目标设计目标层次教学目标研究历程科学素养导向目标设计61/120目标层次教学目标单元目标课程目标培养目标教育目标62/120教学目标研究历程安德森布鲁姆加涅63/1201.布鲁姆认知领域教育目标评价综合分析运用领会识记64/1202.加涅学习结果分类学习结果心智技能言语信息动作技能认知策略态度65/1203.安德森认知目标分类知识维度知识维度认知过程维度认知过程维度1.记忆2.了解3.利用4.分析5.评价6.创造A.事实性知识B.概念性知识C.程序性知识D.反省认知知识66/120科学素养导向目标设计科学素养导向目标设计67/120陈说性知识科学理论科学规律科学概念科学事实68/120程序性知识外显操作技能如：显微镜使用如：显微镜使用内隐思索技能如：怎样分析数如：怎样分析数据据69/120知识领域记忆了解利用分析评价创造元认知知识回顾在科学日志中找到内容总结你认为科学课上最困难任务以及为何它极难为了应付测验，你能够利用一个程序来帮助你学习对于需要集中精力才能成功科学测验，你能够将其各部分分解评价你是否已经提升了自己考试技巧以与你学习格调最相当方式建立档案袋元认知知识70/120 科学思索技能准确描述自然现象技能发觉与描述自然现象因果问题技能觉察、产生和叙述另有假说和理论技能产生逻辑预测技能计划和实施控制试验测试假说技能搜集、组织和分析试验数据与相关资料技能作出和利用合理结论技能71/120 科学探究过程 提出简单问题 作出相关研究计划与他人交流研究过程、观察结果和解释在构建解释中协调观察到证据和科学知识组织搜集到资料，并进行解释利用恰当工具和技术搜集资料探索流程探索流程72/120PISA科学方法1、科学地确定可研究问题能力。这包含确认可被特定调查证实问题或观点；区分出能够经过科学探究往返答问题，或更明确地揭示某一问题在某一情境下是能够进行科学探究。2、确定科学观察所需要论据能力。它是指确定哪些资讯对某一观点有效验证是必须。比如，我们需要确定或识别该比较哪些事物，变数应怎样改变或控制、需要什么附加资讯、为筹集相关资料应采取何种行为。73/1203、得出或评量结论能力。这包含从给定资讯、资料中产生结论，或者从某一范围内选择适合用于资料结论；依据提供资料来支援或者反驳某一结论，或者确定在得出结论过程中提出假设；4、传输（交流）有效结论能力。即将有效结论用适当方法清楚地传递给特定人群。其中，这些结论形式基于特定情境和资料，或基于相关附加资讯。74/12075/12076/12077/12078/12079/120年美国科学课程标准科学与工程实践科学与工程实践1 1、提出、提出/界定界定(科学科学/工程工程)问题问题2 2、开发和使用模型、开发和使用模型3 3、计划和执行调查、计划和执行调查4 4、分析和解读数据、分析和解读数据5 5、使用数字和计算思维、使用数字和计算思维6 6、形成科学解释、形成科学解释/设计工程处理方案设计工程处理方案80/120新旧版本根本区分新版本更强调真实问题研究对于个体来说，能力是一个以内化方式调动一整套整合了资源，以处理某一类问题情境可能性。当代能力当代能力观能力=（素能 x 内容）x 情境=（详细目标）x 情境81/120能力特征：能力在一个整合性情境中表现出来，也就是一个包含主要信息和多出信息（对于处理问题情境不恰当信息），并调动先前发生学习复杂情境。82/120台湾课程标准关于思索能力提法思索智能思索智能资讯统整、对事物能够做推论和批判、处理问题等整合性科学思维能力83/120问题：整合性科学能力该怎样培养？与能力形成息息相关在真实情境中处理复杂问题学习机会怎样安排？84/120科学课普适性教学目标设计普适性目标特殊的具体目标普遍行为、技能价值普遍行为、技能价值85/120科学教学中普适性目标思维思维交往交往信息处理和信息处理和学习学习阅读 写作 说话 表示（非口头交际形式）86/120思维技能创造性思维批判性思维分析性思维87/120信息处理技能 从各种资源中搜集信息和事实 了解原始资料和二手资料不一样 选择可靠信息资源 区分重点与非重点事实 阅读图表、表格和地图 利用图书馆各种参考工具 使用研究技术方法，包含网络工具和别电子资源、文件资源88/120学习技能使用有效记笔记方法概括和总结计划、组织和适当安排时间使用良好研究方法 89/120人人际交往交往 在尊重、信任、关心、合作基础上，同他人形成建设性和满意关系 稳定地平衡协商 按照人们性格和行为对他们做出判断 小组活动中使用民主价值观和开展民主化实践 有效地进行小组交流，而且实现小组目标 认识和观赏不一样于自己文化 同他人合作性工作且寻求各种看问题视角 为实现学校和小区利益而进行工作90/120科学素养导向目标设计要项1、应将知识类别与认知水平结合起来考虑2、关注高认知水平目标3、给普适性目标以一席之地91/120五、科学素养导向学习活动设计（一）教学方法与学习活动区分（二）学科素养与学科知识技能关系（三）学习模式92/120（一）教学方法与学习活动教学方法强调是教师教活动。学习活动既包含教活动，但更强调学生学活，包含外显操作性活动和内隐思索性活动学习活动意义：当代学习理论认为知识不是给予，而是学习者在与外部世界交互作用中，在与他人互动中主动建构起来。当代教学活动设计重在考虑怎样促进学习者学习。93/120研究、实验、讨论和辩论的机会。根据个人兴趣独立从事科学探究的机会。开展实地研究的机会。在地区、全国乃至全球范围内展开科学研究的机会，并发掘这其间蕴涵的相互关联。在学校外，包括工厂等地方，开展科学探究活动的机会科学创造和科技创新的机会，意识到科学创新的重要性认识科技发展可持续性和重要性的机会探索当代和历史上科学发展及科学技术传播的机会。课程应该向青年学生提供（英国）94/120职业生涯发展的机会。在关键阶段4，为学生的职业发展无论是今后选择从事科学学习研究的学生还是选择其他领域发展做准备。思考科学知识对个人和社会决策具有的重要意义的机会，包括对性健康、药物滥用等社会问题的探讨。将科学知识学习同其他学科课程领域知识结合起来思考科学问题的机会。课程应该向青年学生提供（英国，续）95/120如果其他东西都相同，但某项活动允许学生在活动时作出选择并允许对自己的选择的结果进行反思，那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动让学生起积极的作用而不是起被动的作用，那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动要求学生从事对观念的探究、理智过程的使用、或目前面临的问题（无论是个人的还是社会的），那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动涉及实在的事物（如真实的客体、材料和人工制品）那么这项活动就比其他活动更有价值。具有内在价值的活动准则（拉思）96/120如果其他东西都相同，但某项活动可以让处于各种不同能力水平上的学生成功地完成这种活动，那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动要求学生在新的情境里考察某一观念、理智过程的使用，或以往研究过的当前面临的问题，那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动要求学生考察社会上公民通常都不考察的即通常被传媒所忽视的课题或议题，那么这项活动就比其他活动更有价值。具有内在价值的活动准则（拉思，续1）97/120如果其他东西都相同，但某项活动要求学生运用并掌握有意义的规则、标准或学问，那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动使学生有机会与他人一起参与安排、实施计划并分享活动的结果，那么这项活动就比其他活动更有价值。如果其他东西都相同，但某项活动与学生表述的意图相联系，那么这项活动将比其他活动更有价值具有内在价值的活动准则（拉思，续2）98/120认知活动知识结构零碎组织化问题表征策略利用自我监控解释表面特征和浅层了解深层原理和相关概念无明确方向尝试错误式问题处理高效、目标定向、有依据偶然、零碎连续、灵活对单个事实陈说或表面特征描述基于标准、连贯99/120知识结构演化完整科学正确离散片面错误100/120三维学习理论三维学习理论从事实到概念，到关系，到结构从事实到方法，到学科本质观有限(limited)学习本质性(fundamental)学习从知道到理解，到应用，到综合部分（partial）学习综合性(integrated)学习从学习的有限迁移到中等程度的迁移，到全面的迁移特殊(special)学习通用性（generic)学习101/120整合三维目标情境创设任务，提出素养要求；简化意味着剥离、结构化、学科化情境创设任务，提出素养要求；简化意味着剥离、结构化、学科化初步知识系统结构化知识系统整合知识系统真实现实情境原始探究方法标准性探究方法适应性探究方法朴素情感和价值系统发展情感和价值系统成熟情感和价值系统极为简化现实情境简化现实情境102/120（三）PBL学习模式特征1学习以“问题”为起点。2问题对学习者有意义，及学习者现在或未来常常会遇到这些问题3在解决问题的过程中学习者希望获得的知识并非来自学科，而是围绕问题产生。4无论是个体学习者还是团体学习者，都应该对他们的学习活动负主要责任。5学习活动大多是小组互动，而不是听讲座。103/120学习模式练习作业：雾霾天教室空气是否安全？综合学习案例104/120地球家园试验室课程40个活动废水：与污秽作战1、从泥宁培养基里取得净水（废水处理厂怎样工作）3、洗洁精危害4、浮油杀死鸟很多很多人10.地球上豌豆105/120六足园校园生态试验室课程（南京凤游寺小学）1、认识蝴蝶2、养蝴蝶3、大自然中蝴蝶4、校园里蝴蝶5、瓶子里蝴蝶6、蝴蝶和我们106/120放飞107/120课程共同点综合性（跨界）能力导向研究性、体验性、实践性学习交织创建高仿真情境符合儿童天性时间、空间开放效果显而易见108/120科学课堂教学不足时间限制空间限制学科界限教学任务限制考试压力.科技活动能够突破这些限制，最大程度地发挥PBL学习模式优势_培养思索力109/120因为：处理问题就是要化时间去思索，去想处理问题方法；还要想这些方法会不会带来后遗症。所以，问题处理是一个思索过程，更是一个自我思索评定过程。只有在处理问题过程中，人思索力才能得到全方面锻炼，所学知识才能够真正被激活，“急用现学”热情才能被点燃。110/120111/120112/120113/120114/120115/120116/120117/120118/120119/120120/120