科学探究过程技能

科学探究过程技能》单元的设计与思考 苏教版小学《科学》教材编写组 科学是一种知识体系。它是以确切的事实为依据、提出能对事实加以合理诠释的“想法与理论”。这些想法及理论之间经逻辑思考，建立起协同一致的、不相互矛盾的、可以相互援引的知识体系。 某一知识是否被视为“科学”，不仅要从知识的确实性、一致性、逻辑性去考核，也可从获得知识的“过程与方法”上去检验。因此，如何去获得知识的“方法和过程”也常成为检验“此一知识是否为科学”的依据。科学教育一种重要的目标就是培养学生在科学探究过程中所需运用的各项技能；设想学生一旦拥有这些技能，便可凭借这些技能来探究周围的世界，并且所获得的知识也就能具有“科学”的特质。 基于以上的考虑，苏教版小学科学教材特别突出了科学探究过程技能方面的训练，并为此特别安排了一个序列，来系统地训练儿童科学探究能力。本文将系统地介绍苏教办小学科学教材的过程技能单元的编排思路及特色。 一、国际科学教育领域中对科学探究过程技能的研究 美国在六十年代兴起改进“科学教育”的热潮，美国科学促进会（AAAS：American Association for the Advancement of Science）自一九六一年开始考查及分析科学家进行科学研究工作的过程及行为，并设法将科学工作过程所运用的技能纳入自然科学的课程及教学活动中。经过九年的研究与发展，提出一套称之为SAPA（Science-A Process Approach）课程。 这一课程的教学（或学习）活动就是仿照科学家在实验室中的研究工作所为，期望学童经过这样的教学模式，能熟练科学研究过程中所运用的各项技能。即使在他长大成人之后，在处理事情及解决问题时，能够像科学家一般地思考一般地做。 SAPA 课程中的“科学过程技能”首先考虑的是科学家在实验室或野外从事科学研究工作时，他们做些什么？怎么做？研发者将这些科学工作过程加以解析，共标示出：观察、应用时空关系、分类、应用数字、测量、传达、预测、推理、控制变因、解释数据、形成假设、下操作型定义、进行实验等十三项技能。 科学SAPA 课程研制者将“科学家的过程技能”探究与发现过程加以解析之后，把这些操作融入科学教学活动之中，形成了特别的“SAPA 课程”的过程技能。在 SAPA 课程中， “科学探究过程技能”和“科学知识”一样都是列为学生所应学习的内容。这种“以科学探究活动过程来进行教学”的课程，迅速流传到世界各国，并相继纳入自然科学的教学活动中加以培养；我国新课程改革以来的科学教育理念也吸收了SAPA 的过程技能的序列，苏教版小学科学教材也以此为依据之一来设计教材。 二、苏教版关于科学探究过程的表述 科学探究的过程： 从上述内容可以提炼出科学探究中的过程如下 提出问题 ?? 能提出与科学有关的问题。 ?? 能清晰表达自己的问题。 ?? 能够从问题中筛选出自己能够研究的问题。 收集证据 ?? 能针对问题，通过观察、实验等方法收集证据。 ?? 尊重事实，对收集到的证据能做好原始记录，并注意保留且不随便涂改原始数据。 ?? 能对收集到的证据用文字、图表等方式来呈现。 ?? 能根据需要，从更多渠道查阅有关资料。 分析与解释 ?? 能对收集到的证据进行比较、分类。 ?? 能在总结证据的基础上，做出合理的解释。 ?? 能对数据整理过程中发现的冲突或矛盾之处进行分析和判断。 交流与质疑 ?? 能条理清晰地陈述自己的观点，并为自己的观点辩护，阐明自己观点的合理性。 ?? 能对研究过程和结果、对证据和解释之间的逻辑关系，提出自己的看法和评论，并与他人交流。 ?? 能倾听和尊重其他同学的不同观点、评议或质疑，并反思和改进自己的研究。 结论与拓展 ?? 能对探究的问题做出初步的结论。 ?? 能运用语言、图、表等多种方式表述研究的过程和结论。 ?? 能把探究过程中习得的知识、过程与方法运用于新的情境中。 三、苏教版教材学探究过程的自定义及其说明 指提出①与科学有关的问题，②通过观察、调查、实验等探究活动可以获得答案的问题， ③不复杂（不需要丰富的知识、身边就能获得探究必需的材料）的问题，④道德的问题。威尼-哈恩[英]认为儿童的问题有4 类：①表现兴趣的问题；②获取信息的问题；③具有复杂性提出 问题 收集 证据 分析与解释 交流与质疑 结论与拓展 观察 调查 实验 测量 分类 假设 控制 科学思维 科学方法 和哲学性的问题；④儿童可进行调查的问题，即科学教育中最具有价值的问题。而学生可能提出的问题的类型：①描述性

问题。例如：什么物质在水里溶解？我的心跳有多快？②关联性问题。例如：盐比糖溶解得更快吗？谁具有更高的心率——男孩还是女孩？③因果问题。例如：水的温度影响糖的溶解速度吗？人受到突然的惊吓时心率会增加吗？ ?? 观察是一种收集证据的方法，当我们想要了解身边的物体或者现象的时候，就会运用自己的感官或借助仪器，来收集有关的证据。 ?? 许多证据的表现形式是数据，测量就是将收集到的数据信息，同一单位标准，进行比较。 [说明] 最简单的观察就是用眼睛看，然后是运用多种感官去感知，再后是使用仪器来进行，最后，它被扩展为一种综合的收集证据的方法，既存在于调查、实验之中，也独立地应对当前的、正在发生变化的事物或现象。 测量是具体的技术技能，既如影随形于观察，又一丝不苟于精确。它测长度、面积、体积、温度、重量、质量等物质特性。测量的两个基本条件是：有统一的测量单位，会使用测量工具。 ?? 排序是一种整理资料（数据，证据）的方法。探究者根据物体的同一种特征（如物体的轻重、软硬、厚薄、快慢）进行排列，以发现其中的规律。 ?? 分类也是整理资料的一种方法。探究者把具有相同或相似特征的事物组合在一起，找到其中的共同点。 [说明] 排序、分类好象是一个完整工作连续体上的不同位置。儿童天生有排序的热情，只要他们认准一个特征，就会展开这样的活动。因为他们是比试和不服输的高手。“去找一找，哪一种树叶最宽大？”“去采几根草茎，哪一种最经得住拉拽？” ?? 调查是一种收集证据的方法。如果不是事物正在变化或者将要变化，而是已经发生了变化，就需要我们明确问题后制订专门的计划，从不同的途径来收集该事物相对于当前变化的事实和证据。 ?? 预测是我们根据现有证据和已有的经验对事物的未来变化做出的推论。 [说明] 调查作为一种收集证据的方法，主要以时间为向度，与观察、实验相互区分。如果我们想要了解周围的生活，如果我们想要了解过去的情况，如果我们想知道发生在其他地方的现象与事件，我们必须从不同的途径同时进行有效的“调查”，科学的调查就是要养成尊重事实的素养。 习惯经验的觉醒，对变化迹象的识别，对发展趋势的觉察，对一般规律的掌握，会形成指引方向的判断，这就是预测。尽管预测也会出错，比如天气预报，但预测就是预测，它培养了科学的直觉思维。 ?? 经过分析、比较等思考后，对事实发展变化的原因、事实之间的关系等情况做出的说明，这就是解释： ?? 建立模型是我们用来解释自己的思想和发现的方法之一，模型可以直观地表达自己的想法，方便我们解释那些难以直接观察到的事物、事物的变化以及事物之间的联系。模型包括图画图表模型、物理模型、数学模型等。 [说明] 建立模型就是用模型来解释。如果说我们的学生，过去是弱于动手的，那么我们今天想要表达和有所改变的正是这一点：建立模型恰恰是提高动手能力的重要内容。大家都知道吴健雄是了不起的女性科学家，很少有人知道：她强于动手。正是她的实验和她所建立模型成就了丁肇中、杨振宁的诺贝尔奖。建立模型的另一个重要意义就是：它是更明确，是更高级的解释的形态。 推理或推断也是过程技能之一，但是我们把它置于下位的解释层面，因为他们同属于理性思维层面，所以我们将它们与其它思维过程与形式如分析、比较、判断等并列。 ?? 交流是用文字、口头语言或者其他方式发布自己的科学探究信息，与其他人交换看法、分享信息的过程。 ?? 质疑包括接受别人质疑、质疑自己和质疑别人，在相互质疑中评判科学探究的成果是否合理，是否准确，是否有价值，能否改进。 [说明] 交流和质疑一方面形成某种探究环节中特有的气氛，另一方面栽培着倾听、尊重、合作、诚实、信誉等重要的价值观念。 ?? 假设是探究者根据已有的经验，对什么原因或条件产生什么样的结果和变化的猜测。假设有待收集证据加以验证。“如果------那么------”是假设的一般表达句式。 ?? 实验是一种特别的收集证据的方法，它是通过认为自己“制造”的条件，收集事物如何变化的证据。实验通常有模拟实验和对比实验两种基本类型。 [说明] 狭义的科学家就是做实验的么？不，首先是做假设的。许多科学家是靠做出假设成就一生的。假设是一种极富于魅力的探究，假设是一种特殊的过程技能。假设通过将问题具体化而打开通往可能的路径，假设应该成为学生的探究习惯。 实验实际上是控制的艺术，如果我们想要反复收集精确的证据的话，需要用

正反例来提示实验控制的要领，需要在动手和比试中显示控制的能耐。 ?? 拓展就是用学到的知识解释更多的事实：学习科学能开拓视野，使世界看起来不同；我们发现花木的青翠源自于阳光、空气和水，风源自于空气的流动，云源自于水蒸气的凝结和凝固，燃烧使花木回归尘土和大气，溶解可使部分岩石奔流入海。我们更进一步探讨植物是如何将阳光、空气和水形成养分滋长花木的，空气是怎么流动起来的，水蒸气的凝结或凝固、水的蒸发又是怎么发生的。用我们掌握的科学知识解释更多的事实，发现更多的事实之间的关联，提出更多的问题。 ?? 认知这些自然现象和自然的演变规则，使我们能应用自然运作的原理，于是就有了各种创造发明。例如人们利用磁场的改变产生电流、利用电流通过导线产生热和光、利用育种技术产生新的生物品种等。 [说明] 学习的结果总是突显在有限的重要方面，一个是对学习者精神世界的塑造：结构化与境界。通过科学与技术的进步，人类善用机具、材料、方法、知识和创意等资源，增强人类解决问题的能力。今天，气象预报让我们能多做准备、减少损失；食品的加工与保存让我们能享受到四季与各地的美味；利用材料进行制造，使我们便于生产物品、提升生活质量；使用机械节省了大量的人力；电力的发明与电器的使用更使生活变得方便、舒适；电话和电视使我们便于沟通讯息、传播知识；计算机和网络使我们便于处理数据、节省许多时间；营建房舍和桥梁，使我们便于居家外宿、跨越两地；舟车和飞机使我们便于交通往来、输送货物。这些都是科学与技术对我们生活的种种影响。 小学生科学探究过程技能培养是个重要而复杂的问题。在重要性上，科学探究过程技能培养对于小学生爱科学、懂科学、做科学具有的广泛价值；在复杂性上，它涉及与其他科学 素养培养的关系，也涉及自身所含内容的结构与关系。因此，在将过程技能具体落实到教材的过程中，需要解决三个问题： 1、如何以《课程标准》为上位，将属于下位的各项过程技能地排列成与儿童科学探究关联的过程技能？2、如何将它们显性化，即具体地陈述和适当地融合在儿童的活动中，使儿童的阅读理解尽可能准确，使儿童有关的心智技能和动作技能习惯化、程序化？3、如何自成一体，包括过程的和结构的整合？ 经过研究，我们发现现在使用的科学探究有两重含义，一个指科学家们的专业活动，另一个指学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动（参见《课程标准解读》）。我们在后者的含义上使用科学探究。郝京华教授曾将探究区分为四个不同的类型：⒈提问法； ⒉发现法；①纯粹的发现；②指导下的发现；⒊实验法；⒋研究法（参见《什么是科学探究》郝京华）。 在分析国内现有资料的基础上，可以发现国内学者对科学过程技能有多种认识与把握的方式。 第一种，从简单、低级向复杂、高级排列，序列为：观察，交流，估计，测量，搜集数据，分类，推断，预测，制作模型，解释数据，制作图表，假设，控制变量，下操作性定义，探究(《科学探究过程技能评价手册》，DR.KARENL.OSTLUND 著,王春华主译；高等教育出版社)。 第二种，将科学过程技能分为基本科学过程技能和综合科学过程技能两类，前者包括：观察、推断和预测、分类、测量，后者包括确认变量、制作图表、假设、实验论证、分析结论（《小学科学教育概论》陈华彬、梁玲编著，高等教育出版社）。 第三种，先确定几个基本的范畴，再在其中分解出内涵的类型（《科学探索者》，浙江教育出版社）。①科学家使用的技能；②动手测量；③科学研究（提出问题，构想假说，实验设计[控制变量，自定义]，分析数据，得出结论）；④理性思维（比较与对比，应用概念，理解图表，因果推断，归纳，做出判断，解决问题）；⑤信息处理（概念图，比较/对比表，维恩图，流程图，循环图）；⑥绘制图表（记录表，柱形图，折线图，扇形图）。 基于上述考虑，我们提出把科学探究发生的过程与由简单到综合的技能学习连贯地结合在一起也是一种认识与把握过程技能的方式。因此，本教材是按如下方式来处理其中的关系：一方面，以课程标准的单元内容为教材内容的展开面，在其中贯穿和渗透有关的科学过程技能培养；另一方面，将全八册教材视作一个过程整体，每册编写一个独立单元，对小学生的 科学过程技能予以专门培养。 苏教版小学《科学》教材科学探究过程技能学习与训练的内容与安排顺序 三上 提出问题 三下 观察与测量 四上

排序与分类 四下 调查与预测 五上 解释与建立模型 五下 交流与质疑 六上 假设与实验 六下 拓展与应用 本教材确定科学探究过程技能的依据，在回答下列问题的过程中，我们可以找到答案。 ①问题的起点：谁的探究？ 科学教育中的探究是在儿童探究的轨道上顺延，而不是在儿童的心智上重新铺设轨道。因为：科学家的探究是从儿童的探究通连出去的，而不是儿童的探究是从科学家的探究那里照搬过来的。 ②要不要“靠拢”甚至“迁就”儿童经验的“前概念”？ 回答是肯定的。在“分类”的时候，我们给儿童按照自己的特征标准进行分类，而不是统一了科学标准之后全体同学进行同样结果的分类。教师更有意义的努力在于立足儿童自主分类的基础上组织交流和质疑。你为什么这样分类，他为什么那么分类，我们的分类与科学 家的分类相同还是不相同？ ③要不要支持、鼓励、帮助儿童的探究？ 回答也是肯定的。怎么做？给自主探究的机会，给动手操作的机会，给独立思考自由表达的机会，还有，用“我们的观点”来表述。科学探究是最大限度释放人性、最自由的地方； 科学也是最强硬限制自由的地方。前者是就科学的创造性而言的，后者是就实事求是的科学 态度而言的。 ④要不要合乎科学研究方法分类的惯例？ 要把科学家代表着人类对未知世界的探究与儿童的学习式的探究有所联系，有所区别。可以这样做一个形象的比喻：我们要把东西放在规定的公认的大篮筐里，但是允许有摆放有先后次序和具体位置的差异。 ⑤有没有权威的、统一的或者趋向一致的表述？ 没有；同时没有必要去寻找权威、统一的或者趋向一致的表述。我们觉得有必要的是寻找更多的参照点。 ⑥要不要兼顾文化习惯等境遇性差异？ 科学无国界，文化有边界。民族精神、文化情怀从来就不是科学想要回避、超越的时空。我们或许应该公开承认我们所怀抱的一种情结：在可能的情况下我们要优先选用属于我们国家的科学教育素材。同时我们也把这样的情感通过教材的内容来表达，并期望并不丰富的它们能有限地影响它们的学习者。想编一个教材“通吃”中国的学习者从来就是一种妄想。可是哪怕是“莲雾”这样一种水果在教材的存在，也兼顾着学习者的家乡守望和深切怀想，兼顾着学习者对异地它乡的羡慕和张望。 ⑦能不能在课程标准的基础上作适当拓展？以及有没有自成一体的可能与必要？ 国家的《课程标准》代表了一个特殊群体对我国开展科学教育的认识。他们的责任心和工作热忱毋庸置疑。但是他们的工作显然是一个探究过程，他们也在改动和调整他们的工作成果。但是，无论怎样，他们都为我们留下的是一个开放的空间。就苏教版小学科学教材编写五年的历史看，我们对过程技能也在认识学习之中，现在的体系就是初步自成一体的面貌。 ⑧怎样与其他学科知识、智能、情感态度与价值形成的关联？ 把探究的价值放置在什么位置上？工具与手段的价值，还是内容与目的的价值，亦或人生一大乐趣？倘若你推倒儿童搭的积木，那么你的行为会被儿童理解为一种侵犯，孩子面对着你的行为不仅增加了负性情绪体验，而且会削弱搭积木的行为倾向，因为推倒意味着不赞成。倘若，他（她）若拆除一个玩具想探究个究竟，你看到的是饶有兴致和心甘情愿，看到的是追根问底和无怨无悔。她（他）获得的是正性情绪体验。 破什么和立什么，取决于我们的立场。 过程技能显性化是本教材主要编创人员的强烈诉求。我们认为唯有过程技能显性化，儿童才能将科学学习的热情投入进去，才能将他们的创新性表现释放出来。这一点，主编深受前苏联以加里培林、维果茨基等人的学术主张的影响。 苏教版小学《科学》教材编写组提出的科学过程技能比较类同于科学家在实验室或野外作调查时的工作历程（观察、预测、测量、分类、控制变因、分析、推断、下操作型定义、推理????由于许多科学家对于自己研究工作的“过程”有很大不同的体验，因此不同的科学 家对“科学过程技能”也就有了一些不同的看法，许多科学研究活动会偏重其中的某些段落，例如理论物理学家可能大半的时间都在从事演绎推理的工作。 一般来说，“能力”指“能够去完成一些什么????”的意思。在处理的过程中，总是进行着一系列的“活动”；这些活动若以内在心智运作来描述则用回忆、辨识、分析、比较、评估、推断、概念化、综合、统整等语汇来表示，可称它为思考技能。若以外显行为来表征，则用观察、测量、分类、寻找因果关联、解释、制作模型、设计等动作名称来表示，可称它

为操作技能。不管它是以内在的或外显的活动来描述（或是混合起来表示），它皆可称为一种执行能力。当学习者以一种科学的方式与自然界相互作用时，他们会发现自己不知不觉地进行着观察、提问、假说、预言、调查、解释及交流等一系列活动，这些活动经常被称为科学的“过程技能”。“科学过程技能”在帮助学生形成科学概念方面起着至关重要的作用，是从事“科学性探究”的“执行能力”。而任何一项“能力”其实都会和其它各项智能之间有或多或少的相互依存或包容的成份。 ?? “科学过程技能”是可以经过学习而获得； ?? 它是从事科学性探究活动时必需经历的过程，所谓的“过程”可以是外显的操作过程和内在的心智活动历程的合一； ?? 它是一种工作的方法，或处理的方式（它在探究知识或解决问题的过程中普遍地呈现）； 我们将探究过程技能作如此的界定，一则仍不脱 SAPA 课程中所提出的范畴（见第十期），二则它不致于作无限的延伸，以致于涵盖整个“智能”。基于上述的理解，苏教版小学《科学》教材编写组提出下列科学过程技能教学的基本理念： (一)科学家探究科学的行为虽然很复杂，然而这些活动可分解为较单纯的八个基本过程及五个综合过程。 (二)这些科学家探究科学的方法可经学习而得。由最简单的基本过程开始，基本过程可作为学习较复杂综合过程的基础。 (三)组织一系列教学活动，帮助儿童们从简单的基本过程开始，然后逐渐进展到分类、测量、预测、推理，进一步发展控制变因，下操作型定义，如何做实验，怎样解释实验结果等。 (四)经过科学过程训练的儿童，不必要求儿童去分别物理、化学、生物或地质学所定义的是什么。可是他们了解科学研究的是什么，使用什么方法研究，怎样研究等问题。由此具有学习更多，更深科学课程的能力。 (五)熟练于科学过程的儿童，长大成人后，不必每一个都做科学家。可是他们都能够像 科学家一样的想，科学家一样的做，在自己的环境中时时发现问题，并应用在学校所学习的 科学过程，自己去解决问题。 教材组通过分析了大量的国内同行研究的探究过程技能资料，把科学探究所涉及到的这种过程技能，可以分成两大类：一类叫做基础的过程技能，还有一类叫做综合的过程技能。 基本过程技能分为：观察、应用时间或空间的关系、分类、应用数字、测量、传达、预测、推理等八项。 (一)观察 观察是最基本的过程，仔细观察是任何科学家研究所必要的。观察不只是用眼睛看，而且尚需包括下列各项： ?? 五官的观察—动用眼睛、鼻子、耳朵、舌头及手指所做视觉、嗅觉、听觉、味觉及触觉等以从事观察。 ?? 定量的观察—以数量表示观察结果。例如：一只粉笔约10 公分长，一匙白糖约2 公克等。 ?? 变化的观察—白糖溶于水成澄清的溶液，硫酸铜溶于水成蓝色溶液等。 ?? 比较的观察—同样的几种白色粉末，有的较白，有的却灰白色；有的摸起来滑滑的，有的摸起来粗粗的等。 ?? 使用仪器的观察—用肉眼不易分辨的白色粉末，可用做蓝色及红色石蕊试纸。 (二)应用时间与空间关系 无论研究那一方面的科学，都要明确的说明物理意义。应用时间与空间关系能启发这一技巧，以说明空间的关系及其与时间的变化。这技巧包括对图形、对称、运动及速率变化等之探讨。 (三)分类 分类是科学家常用于整理所收集的事物或资料的过程。生物学家将生物分为植物与动物两大类；化学家常将物质分为酸、碱及盐三类。分类时要找出能够观察特性来做分类的基准。对于任何一群事物，能够做分类的基准不只一个，因此要检讨，要以那一基准来分类才能够发挥最大的功能。 (四)应用数字 应用数字是科学家研究的一个重要过程。数字的练习必须放在科学活动中的理由为：(1) 使儿童们晓得，应用数字的能力是最基本的科学过程。(2)给儿童们机会，用数字于有关科学实际问题的答案上。在科学测量中，每一儿童都会记录各种不同的量度。他们记下的量度可能是长度的、质量的、时间的、温度的或体积的。 他们会明白，无论他们多细心，如果再测量时，准会得不到相同的数值。应用数字仍包括求平均值的技巧。 (五)测量 测量是科学探究活动中必须具备的技巧之一。应用测量的技巧，儿童能够测量物体的长度、体积及其它特性，并能够由最大到小顺序排列，训练使用手指间距离、脚步长度、一杯水的体积等任意所指定的单位从事测量。测量的技巧不但需要适当选择各种测量工具，而且要能计算测量所得而能够判断什么时候可用近似测量来代替精密测量。 (六)

传达 传达不仅是科学的过程，也是人类自古能力从事的过程。清晰、精确而公正传达是任何活动所必须的，也是一切科学工作基础。 科学家、教育学家、社会学者及一般企业经常使用口头、文字、图表、数学式及各种视听媒体来传达数据。 (七)预测 预测是根据持久而仔细的观察及精确的测量的结果，预报未来的观察事项的。如果不是根据观察及测量所做的预测，只不过是一个无意义的臆测或猜测而已。我们周遭的环境中，许多现象都具有规律性及周期性的变化。因此经过仔细的观察及测量，可做未来事项的预测。预测与传达是分不开的。从观察与预测所得的相关曲线，可用内插或外推法从事预测。多数预测都能加以试验。 学生在试验预测时，发展判断预测可靠程度的能力。学生发现所做的预测不正确时，应核对作预测的依据。 (八)推理 推理是对观察结果的解释。推理必须根据观察，对同一观察的资料，应有二种以上的推理。因此推理的结果不一定可靠，根据观察者的观察过程是否仔细、详尽，从数种推理中，选择最可靠推理的必要。推理的结果可能因新的观察来修正。 综合过程为建立在八个基本过程基础上的较复杂，具综合性的科学过程。综合过程包含控制变因、解释数据、形成假设、下操作型定义及实验。 (九)控制变因 在科学活动中，时常使用控制变因的过程。因为在一个研究中辨认各种有关的变因，分别加予适当的控制(操纵一变因，固定一些变因保持不变，看看另一变因即反应的变因怎样改变)时，才能得到可靠而有再现性的结果。 (十)解释资料 解释资料是将各科学过程所收集的各种资料，加以整理、分析、分析并解释的过程。当学生看到报章杂志的图表、照片或气象图时，需要有解释数据的能力。 (十一)形成假设 将观察的事实，做一般性的概括，或将推理作归纳性的解释，就是所谓的形成假设。所形成的假设不一定是正确的，因为假设必须经过验证。在验证假设时，因为假设所叙述的对象，往往包括了同一类事物的全体，因此要找出一个不支持假设的观察，远比找所有支持假设的观察容易。如果假设通过了许多验证，没有发现有任何不支持假设的观察时，我们接受其为已经验证的假设，而可形成为概念或定律。如果有些验证观察不支持假设，即假设必须修正或放弃。 (十二)下操作型定义 一种定义包括逐项说明观察或测量某一现象、事物或结构所用的操作加以描述出来的称为操作型定义。 要判断某一用词的定义是不是属于操作型定义有两个标准。 第一，在此定义里，要描述需要「操作什么」，也就是需要「做什么」。 第二，在此定义里面，要描述需「观察什么」。例如：氧的操作型定义可用下列方式表示“氧是一种无色、无臭、无味的气体，将有余烬的木片放入装有氧的容器时(你所做的)，木片会起火焰剧烈燃烧(你所观察到的)。」假如有一学生要辨认集中瓶中气体是否为氧时，可采用这操作型定义，因为根据此定义，他知道要做什么，观察什么，可辨认瓶中的气体是不是氧。氧尚有其它定义：氧是一种非金属元素，它的原子序为8，原子量为16。这定义对于一学生要辨认集气瓶中的气体是不是氧，毫无帮助，因为根据此定义，学生不知道要做什么，观察什么，也就是非操作型定义。 (十三)实验 实验是包括所有基本过程与综合过程的综合能力。实验的过程，通常先作详细的观察，由观察提出发现的问题，设法加以回答。有时从问题中，形成假设，设计一个实验来回答问题。进行实验时要先辨认变因并做适当的控制，作好操作型定义，收集及解释数据，必要时修正被试验过的假设。 科学知识未必样样都可达到到因果关系的理解程度，有些仅止于事实的确认，例如知道 “在油上点火，会引起燃烧”、“知道被石子打到很痛，被快速的大石子打到更痛，也可能受伤”、????，有些则是知其然而未必知其所以然，只到了会做的程度，例如 “发现磁石会指向南北，就把它制成指南针”，“发现移动时用滚动的方式很省力，就设计轮子装置车子，用来搬运货物”、“知道吃了什么会有什么效果，就取来治病”????不管对现象的认知到达什么程度，有一个基本的本质就是“真”；认识的事实要真确(确有其事，确如其事)、制作的过程和成果要真实(不是幻想的、说空话的、而是做出来的成品是可用的、确如所想的)、诠释时所依据的理论要合理(可解释一切现象的、不相互矛盾的、其预测是可验证的????)。 获得知识方法和过程也常成为检验“某知识是否科学”的依据。因此，科学教育者非常想培养学生“在科学性的探究过

程中所需运用的各项技能”，并设想学生一旦拥有此项技能，即可凭借此技能来探究问题，其所获得的知识也就能具有“真”的特质。 苏教版过程技能的教学（或学习）活动系模仿科学家在实验室中的研究工作所为，期望学生经过这样的教学模式，能熟练科学研究过程中所运用的各项技能。即使在他长大成人之后，在处理事情及解决问题时，能够像科学家一般地思考、一般地做。 首先，这里回答几个一线教师的疑问，并以此来解说科学过程技能的内涵： 1、科学过程技能是培养动手能力，还是培养理性思维能力？ 科学过程技能是人们在处理问题、解决问题时的心智活动过程，所有的理性思维过程理都是如此。在实际的分科教学中，也只是有些过程偏重其中的一部份，但是这并不意味没有经历其它的部份，只是掠过的时间较短而已。 2、科学过程技能是不是指的就是操作实验的能力？ 有人把科学过程技能看成是科学研究方法之一，是发生在实验室的事，因此，他们把科学过程即等同于进行实验的过程，把科学过程技能应用于实验教学法中，培养学生规划、设计及执行实验的能力，在强调由实做中学习的自然科学教学中，把科学过程技能视同实验之操作能力应是一种很合理的认定。 3.科学过程技能中是否涵盖知识认知及其它各项智能的成份？ 在中国人的表述中，把某种能力用技能来表述，似乎有削减心智思考的成份之意，而其实，由科学研究过程来看，若要拥有这些技能，都是不能免地包括有思考的成份，应宣称为执行能力，似乎更为适宜。 例如：苏教版科学教材中所列的观察技能指的是能运用五官来从事观察、能借助仪器或引发特殊反应的方法来观察、能作定量的观察、能注意到变化量的观察、能作异同比较的观察。 于是，我们就会引发一些疑问：这些观察的行为是目标已经被确定之后的行为呢？还是包括有自主性的选择目标的思辨行为？ 若是属于前者，则它仅是一种技能，它的层次很低，根本不需要怎么去教导，学生自己就很容易学会的。若是属于后者，就是行动者对当前的状况要有所了解、对正待探究的问题有所认识，而决定做出有目的、有方法的观察行为，那么，它就不仅只是技能了！因为，行动者是在为了了解状况、处理问题而作观察的，是有意识、有意义、有目的、有方法的观察，因此应称为观察能力才是。 再以分类技能为例；所指的如将生物依其活动的特征分成植物与动物、将日常生活中的常见溶液的化学性质分为酸、碱及盐三类????从这些例子中，我们立即知道；每项分类的动作其背后均有一个目的，而且，均依照事物的某一属性来分类。于是分类不仅只是一种奉命行事的技能，其实包括有针对某问题（目的）所应观测的重点之选择、对此重点所具有的关键属性之认识、此一属性呈现在各类事物之表征的认识等认知上的活动，因此分类不仅只是技能，应还包括许多概念的认知成份，故应算是一种心智能力。 再比如，如果将控制变因、解释数据（推理演绎思维）、形成假设（包括有想象、创造的智能）、下操作型定义（包括有综合统整的智能）??各项技能加以解析，我们将发现科学 过程技能不仅包含有知识的认知成份，还几乎包括有想象、创造、推理、综合等各项智能的运作！ 不过，分析的结果所得如此，并不令人感到讶异！这应是人类智能运作的本质——没有某一项的能力可单独存在的，各能力之间总是或多或少会和其它项的能力有相互依存或包容的关系。也因此，科学过程技能几乎涵盖所有人类的智能！ 接下来谈谈苏教版小学科学过程技能的培养。 首先，科学过程技能是从实际操作中联系形成的。因为既名之为技能，自然地要由实际操作中学习；学生实地从事科学性的探究活动，经历问题的确定、假设预测的提出、解决策略的拟设、执行、数据的萃取、数据意义内涵的推断、解释资料、提出报告????以及教师的临场陪伴、协助学生完成此一工作。如此重复的以这种工作模式来从事探究活动，过程中必定会遭遇到各种阻难，而处理这些阻难之后自然学习到各项过程的技能。 其次，科学过程技能似乎不宜用分项练习的方式来学习。虽然我们将科学家从事科学实验的过程加以解析，并提示出某过程中所运用的操作技能，这当然有助于了解这项科学探究行为的起、承、转、合的变化。不过，若是这项实验的规模不大、或是面对的问题含蕴的内容不太宽广，那么，这个科学过程可能在很短的时间内迅速经历而完成，这时候若要拘泥于一个个步骤的依序操作，可能不切实际或不可能。 第三，

某一项技能必须是蕴含于过程脉络中才有意义；就如同学习骑脚踏车，不能这一次专门学踩踏板，下一次专门学操控把手，因为协调的动作才是最重要的。在苏教版小学科学教材中，虽然出现某一教学单元特别强调变因控制，某一单元强调观察????这在实际的教学中却可不必拘泥于此的。因为在整体的活动中，虽然以解析的角度来看需要各项技能，可是，在心态上，是为了解决整个问题而努力的，什么情况下会运用观察、什么情况下会运用推断，其实是随机应变的、瞬息决定的。所以，在教学中既要强调要练习某局部的能力，又要以解决一个已确定的问题应有的工作方式来不断地进行运作。培养科学过程技能的教学，其实就是促成学生从事科学性探究活动的方法，整个活动是整体性的，而不是分项的。 最后谈谈一些值得我们反思的问题。 1、强调科学活动与探究的课程与教学，本质上属于经验－归纳主义，是培根的科学方法论。这种课程基本上假定科学知识最好通过实验或活动来教学，并且可以培养科学态度、过程技能、了解科学本质????等等。但问题是经验－归纳并不能包含所有科学理论的研究历程。归纳推论仅呈现了科学家一部分的工作，并不能代表科学上获得新概念或知识的所有方法。在科学教育中，强调动手操作以及活动中心的学习，这是一种实证论、经验论的观点，这种科学探究观在近代科学哲学层面有很大的争议。 简而言之，科学方法不只包含实验、活动的经验历程，也包含论证、思辨的理性方式。例如伽利略说明自由落体的思想实验，是以论证的方式说明自由落体的速度与质量无关，而不是以实验数据为基础，是一种理性的活动。 当然我们不必教导小学生了解科学哲学的争议，但是必须避免学生对科学本质的误解，例如，不能强调所有的科学研究都是以观察为起点或是经验归纳是绝对有效的方法，这些观念经常隐涵于经验论导向的课程。 2、虽然强调实际操作的过程技能有可能使学生学习到实验的设计及操作能力，但是这些过程技能对于学生建构科学知识未必有帮助，也就是说仅仅动手做，不能帮助学生认识科学的本质。因为强调活动本位，或者重视由实验验证理论的教学，存在的问题是容易混淆做 科学与学科学。做科学强调的是科学过程技能的学习，例如观察、分类、测量????等等，学 科学是指科学理论或概念的学习，强调的是科学知识的建构历程，这是两种不同层面的学习。这两者应该是互相融合和互为补充的。 简而言之，教导学生掌握过程技能是一回事，以过程技能为手段帮助学生学习科学又是另一回事，不能互相混淆。

刘德华 主编 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 第一节 科学的定义与特征 一、科学通常所说的科学是自然科学的简称。 《辞海》对科学有如下的表述“关于自然、社会和思维的知识体系。它是为适应人们的生产斗争和阶级需要而产生和发展的是实践经验的结晶。 显然《辞海》所讲的科学具有广义性不仅包括了自然科学也包括了社会学科和人文学科。对于什么是科学这一问题基于不同的思考亚里斯多德、罗素 、贝尔纳 、巴伯 、杜威 、任鸿隽、胡明复 等给出了不同的回答。 对于什么是科学这一问题的回答有不同的观点。有的强调科学与宗教的区别有的强调科学与主观意见的差异有的强调科学与技术的不同有的强调科学的知识体系有的注重科学探究过程与方法有的更重视科学的精神与气质。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 贝尔纳说得很对科学的本质是不能用定义一劳永逸地固定下来科学在人类社会发展的历史中发生了急剧的变化以至于人们无法给它下一个合适的定义他认为“过于刻板的定义有使科学精神被阉割的危险。”但是我们还是有必要对科学的概念加以适当的限定和说明。首先科学是客观存在在人脑中的反映这一客观存在不仅指自然界的物质世界也包括社会界的精神存在其次科学是以范畴、定理、定律、规律等形式反映客观存在的本质与规律是一种系统化了的知识体系它不同于意见、猜测和传说最后科学不仅仅指认识的结果也应该包括认识的思维过程与思维方法。从探究的过程看科学是一种探索未知的创造性活动这一创造活动以批判为基础。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 ◆本书中所指的科学是自然科学它以物质世界为研究对象研究物质世界的现象力图把握物质的属性、本质和运

行规律以便于人们在社会实践活动中合理地利用和改造物质世界并建立人与自然之间的和谐关系。一般而言科学可以分为无机的科学和有机的科学前者包括宏观和微观力学、物理学、化学、地质学和天文学后者包括生物科学以及研究人的生理学和部分心理学的内容。人是自然界的一部分人在物质层面的某些属性与特征可以成为科学研究的对象。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 二、科学的本质特征 1科学应该是系统化的它是对物质世界的一般性、共同性、规律性的描述。人们可以从不同的角度以不同的方式用不同的观念来描述世界上的事物但科学有它自己特定的角度、观念和方法。 2科学力图对事物做出统一的、数量化的、因果性的解释甚至对未来的事情做出预测这是科学家的愿望但很多时候是做不到的。由于多种因素之间的相互作用科学家研究的这些系统并不遵循简单的规律。然而科学家们还是在努力探索。 3科学是极为严谨的它建立在实验的基础上。实验是许多种文化都有的但是科学的实验有自己严格的定义科学实验是可以重复的。 4从社会学的角度看过去的许多知识系统几千年来基本上都保持不变或者变化很少。然而科学要不断充实自己 的知识人们不断地用过去的知识创造新的知识。科学知识 是一种不断修正、补充和自我扩张的系统。 5从某种意义上说科学探索是一种带有游戏性的活动有时会得到意想不到的结果。人们进行科学探索的时候很多重要科学成果的获得开始并不是出于直接预定的计划和功利目的而是出于对大自然持久的好奇心。 6科学与技术之间呈现一种极其复杂的互动关系。从人类创造知识的历史过程看人类最先创造的是技术。在相当长的时期内科学在很多国家依附在哲学的传统上。技术则长久地依附在工匠的传统上。这两种传统相互之间的影响非常小。直到17世纪近代科学诞生之后这种情况才发生了质的变化。 7科学家们对待实验结果很认真在追求预想结果的时候格外关注这些实验带来的副产品和副结果。如果实验的结果偏离原来的假设和预期的结果也可能预示着新的发现科学家会感到高兴。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 8科学是不可替代的然而科学并不能解决一切问题。因为有很多人类关心的问题在目前以至相当长的时期内科学家还不能做出满意的答复但是他们会努力继续探索这些问题的原因并寻求解决问题的方案。 9科学不仅仅是一种知识系统而且是一种思维方法。科学从不迷信权威。科学家不断地质疑发现新的东西。无论是探究自然的奥秘或解决人类所面临的实际问题科学的途径、方法和手段都在不断地被创造。即使是应用已有的知识解决问题也是以创造性的方式实现的。科学在不断地创造中增长自己新的知识。科学接纳一切新的思想但是它们最终都必须遵循科学本身的规则——严格的实验验证和严密的逻辑推理。 10科学是人类共同的文化。人类的文化千差万别但科学是共同的文化因为科学能够促进任何一个地区的人类社会迅速发展。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 第二节 科学的多维视角 一、作为知识系统的科学 科学理论作为科学研究的成果不仅仅是知识而且是一种系统的知识 。20世纪上半叶的逻辑经验主义认为科学是一种可以确证的知识体系。与逻辑经验主义不同英国哲学家波普尔Karl Popper19021994提出科学是一种可以证伪的知识系统。用经验事实证明科学理论是错的这是证伪。他认为可证伪性是科学知识的本质特征。 二、作为探究活动的科学 在科学研究活动中新的科学理论经历了一个探究的过程。最基本的发现科学理论的途径有三种类型“归纳—猜想”的认识程序、“假说—演绎”的认识程序和“认知调节”模式。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 一“归纳——猜想”的探究过程 ◆古希腊的亚里斯多德认为科学研究总是从对某些现象的观察开始人们通过观察获得大量的关于自然现象的经验事实。然后对这些经验事实进行归纳推理概括出科学原理即定律或理论。 ◆哲学家培根Francis Bacon 15611626认为对自然现象的观察应主动进行科学实验以获得更多有关现象的事实经验为随后归纳出科学理论奠定更坚实的基础。在这个研究程序中观察在前理论在后归纳在前

结论在后。由于在科学发现过程中的归纳都不是完全归纳法得出的结论就带有猜想的性质所以这一探究程序被称为“归纳—猜想”的探究程序。 ◆ “归纳—猜想”的探究程序有两个核心思想一是非常强调经验事实在整个科学研究中的作用二是非常强调归纳的发现方法。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 二“假说—演绎”的探究过程 ◆ “假说—演绎”的核心思想有二个其一新理论是科学家依托一定的文化知识背景通过创造性思维大胆设想并加上演绎方法而建构的其二大胆猜想之后要用经验事实去检验猜想若被证实则形成了相关的科学理论。例如爱因斯旦创立的“狭义相对论”就属于这种探究过程。 三认知调节的探究程序 ◆科学理论发现的实践活动实际上是科学家作为认识主体与作为认识对象的客体之间的相互作用活动。这一活动包括三个层面 第一科学家对客体的观察实验 第二关于自然观、方法论和已有科学理论的思维 第三对被观察到的经验事实的解释。 ◆科学探究过程的模式一般涉及如下环节科学问题的提出、科学事实和资料的收集、猜想和假设的建立、验证与评价、表达与交流。杜威认为思维的过程包括“感觉问题所在观察各个方面的情况提出假定的结论并进行推理积极地进行实验的检验”。 三、作为思维方法的科学 ◆科学探究中进行猜想和提出假设主要是一个创造性的思维过程科学思维包括直觉、想象和抽象等具体方法。 一直觉的思维方法 ◆直觉是指人们对某一问题的一种突如其来的领悟或理解。直觉的思维方法主要有这样几个阶段 1最初的一种持续不断的研究直到几乎不可能再进行下去 2一段时间的休息后再继续恢复研究 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 3一个突然的、意想不到的思想的突然出现。 尽管人们对直觉思维发生的机制不了解但是它的发生也是有条件的。这些条件包括 1对问题和资料进行了长时间的思考。连续一段时间的思考依然没有找到解决问题的思路或提出假设。在思考的过程中进入了“山重水复疑无路”的境地 2大脑中消除了分散注意力的其他事情或其他问题保持乐观开朗的心态 3在紧张思考一段时间之后从事一些不费脑力的轻松活动如沐浴、乡间漫步、欣赏音乐等 4与他人对话寻找激活思维的刺激点。与学术同行或其他人讨论发表相关的演说阅读他人的科学论文包括与自己观点不同的论文尝试写出相关的一些研究内容 5养成随身携带纸笔的习惯记下冒出来的每一个想法不管这个思想当时似乎多么微不足道。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 二想象的思维方法 ◆ 想象是一种形象思维方式能够把不在场的事物再现出来。 ◆想象可以通过意象、隐喻等途径来实现。 ◆丰富的知识和经验是产生意象的重要条件。学习和理解一定的科学知识有利于形成有新意的见解。 三抽象的思维方法 ◆事物都有它的现象和本质科学家透过现象深入事物内部认识事物的本质形成概念、定律和公式这就是抽象的思维方法。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 第三节科学主义与伪科学、反科学 一、科学与科学主义 ◆科学的发展引发了科学主义scientism思潮科学主义思想源自启蒙运动。 ◆ 20世纪初在中国对西方自然科学的崇拜就曾泛化成为一种科学主义思潮。 概括地讲科学主义有以下不同的表现形态 ◆第一种形态认为科学知识是人类知识的典范它不仅是必然正确的而且可以推广用以解决人类所面临的所有问题。 ◆ 第二种形态认为科学的方法应该被应用于包括哲学、人文学科和社会学科在内的一切研究领域之内只有这样的方法才能富有成效地被用来追求知识。 ◆ 第三种形态认为一切研究领域都应遵循科学精神。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 二、科学与伪科学 ◆ 伪科学pseudoscience借用科学的名义有意识地把违反科学的内容说成是科学把没有科学根据的非科学理论或方法宣称为科学的言论如星占学、李森科的“无产阶级遗传学”等。 ◆伪科学常与科学研究中的作伪或者故意违背科学研究的惯用程序等活动相伴随。 ◆伪科学是一种复杂的社会现象涉及认识、心理和政治三个层面其影响已经远远超出科学界内部讨论的范围。 ◆ 区分科学与伪科学需要有一定的科学素养。一般可以从以下几个方面加以识别 1看它所声称的功能。 2看它与现有

整个科学的联系。 3看它的可重复性和可检验性。 4要看它与神灵世界的关系。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 5看它对待经济效益的态度。 6看它对待批评的态度。 三、科学与反科学 ◆ 反科学按字面理解就是反对或反思科学。与伪科学不同的是反科学思潮是从反思科学技术产生的一些不利影响和后果出发而否定科学的价值和地位批判科学的局限性。 ◆反科学的目的是否定科学的价值它不同于对科学的反省。对科学的反省是必要的这是保证科学不至偏离人类文明进步轨道的一个重要因素。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 第四节 科学、技术与社会

一、科学与技术 ◆我国近代学者很注意科学与技术之间的区别。科学是知识系统科学探究是追求真理的过程是认识世界的过程技术是行为系统技术发明是运用科学理论的过程是改造世界的手段。 二、科学、技术与社会 ◆ 科学技术一方面为人类的幸福提供了空前无限的能力和广阔美好的前景另一方面又为破坏人类的生存基础造成自我毁灭提供了条件给人类的未来笼罩上阴影。人类对自然取得支配力量的同时也让自身处于危险之中。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 关键词 科学 本质特征 科学主义 伪科学 反科学 技术 人文文化 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 思考题 1.科学是什么它有哪些基本的特征 2.科学有哪些不同维度的内容 3.伪科学与反科学有什么不同 4.科学与技术是什么样的关系 5.科学文化与人文文化的关系怎样 刘德华 主编 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 第一节 西方科学教育的发展 一、西方科学教育的产生 一古希腊罗马的科学教育 ◆在古希腊毕达哥拉斯认为生活和教育的全部目的是通过对数的研究实现灵魂的净化。 ◆亚里士多德Aristotle公元前384前322对科学做出了巨大的贡献被誉为“古代最伟大的思想家”。亚里士多德是古希腊教育经验和教育思想的集大成者为学校设立了“百科全书”式的课程。幼儿期以身体发展为主少年期以音乐教育为核心高年级要学习文法、修辞、诗歌、文学、哲学、伦理学、政治学以及算术、几何、天文、音乐等学科。在教学中亚里士多德利用地图和标本重视对事物的观察。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 ◆古罗马时期的昆体良 Marcus Fabiius Quiutilianus公元3595 著有《雄辩术原理》一书他为文法学校规定了一系列课程文法、作文与论文写作、音乐、数学、体育与声调训练这些课程以文法为基础以培养演说家为目的。 二中世纪到18世纪末的科学教育 ◆从罗马衰落到文艺复兴的一千年间被称为中世纪。在这期间由教会主办管理的学校其教学内容以“七艺”文法、修辞学、逻辑学、算术、几何学、天文学、音乐为主渗透着神学精神。 ◆欧洲文艺复兴时期14-16世纪夸美纽斯Johann Amos Comennius15921670 著有《大教学论》一书他认为人人需要也能够掌握广博的知识。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 ◆法国著名的思想家和教育家德尼·狄德罗 Denis Diderot17131784认为科学教育需要把对自然的观察、实验以及基于感性与理性基础上的思考结合起来。 ◆在18世纪欧洲国家开始出现一种新型学校——实科学校传授有关自然科学和实用技术类的知识。 二、西方科学教育的发展 ◆在19世纪中叶之前科学尽管有了很大的发展但是科学教育并没有得到相应的发展。 ◆科学进入学校课程中而成为教育的重要组成部分是19世纪末的事情。随着科学技术及工商业的发展步入工业社会的西方国家迫切需要大量具有初级技术的劳动力科学课程开始进入中小学。古典教育的削弱和科学教育的兴起经历了一场相当长时间的拉锯战。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 一近代科学教育的兴起 ◆英国哲学家、教育家斯宾塞是第一个论述科学教育重要性的人他在《什么知识最有价值》一文中系统提出了他的科学教育思想推动了英国教育改革并对其他国家的科学教育产生了积极影响。 ◆英国另一位科学教育的先驱赫胥黎Thomas Henry Huxley18251895认为科学教育的最大特点就是使心智直接与事实联系学习科学知识首先需要学会观察从对自然界的直接观察而获知的一些个别事实中得出结

论。为此他强调科学观察活动、学生亲自探究、发现并提出问题的重要性。 ◆19世纪上半叶欧美工业化国家在一些大学和少数中学开始重视科学教育。德国在科学和科学教育上都是当时最先进的国家 ◆法国从1852年起在市立中学和国立中学开展科学教育。 ◆英国在19世纪尚未建立全国统一的中等教育制度文法中学和公学在把现代科学纳入课程方面步履蹒跚但1882年以后兴起的高等小学却热心科学教育。 ◆在90年代美国教育家赖斯J.M. Rice积极倡导科学教育哈佛大学校长艾略特Charles WEliot1834-1926极为关心中小学的科学教育主张采用实验室进行科学教学以发展学生的观察力和归纳的思想方法。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 二实物教学模式和自然学习模式 ◆最早的教学模式是“实物教学”object teaching模式其思想源自瑞士教育家裴斯泰洛齐Jonhann Heinrich PestaLozzi17461827的自然主义教育思想。英国学者在访问裴斯泰洛齐之后结合科学学科的特点最早提出了实物教学的思想致力于培养儿童的观察能力。 ◆到了19世纪末实物教学很快被“自然学习”nature study模式所取代。自然学习模式的主题涉及植物学、动物学、地理学、地质学和天文学。在自然学习课程的教学中实物采集和园艺种植活动是常见的教学方式。自然学习模式关注儿童对自然的亲身体验培养儿童关爱自然、理解自然的态度。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 三、西方20世纪的科学教育 一20世纪上半叶的科学教育 ◆19世纪末20世纪初在欧洲发生了以新教育运动为特色的教育改革美国出现了进步教育运动。科学课程及教学改革随着社会与时代的变革而出现了新的变化。其代表人物是杜威 。 ◆1932年进步教育协会列出多项内容作为科学态度的主要指标包括合作、运用反省思维解决问题的性向、宽容、创造、自我指导、美的欣赏、具有灵活的观点、坚持等。总之在这个时期美国受进步教育思潮的影响学校的科学课程过分强调学生的兴趣和实用性。 二20世纪下半叶的科学教育 ◆第二次世界大战后科学教育改革以美国为代表在20世纪50年代末至60年代进入所谓的“黄金时期”。 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 ◆50年代后期进步教育受到批评。布鲁纳Jerome SeymorrBruner1915的《教育过程The Process of Education》标志着科学教育新模式的出现他重视科学课程的结构提倡发现法认为直觉思维和分析思维一样重要。 从60年代开始小学科学课程的探究模式逐渐取代了以往的自然学习模式。在美国有较大影响力的小学科学实验课程有三种 ◆一是由美国联邦政府赞助的ESS课程The Elementary Science Study。它的特点是以一个大主题综合相关的知识内容强调让儿童亲身实践和探究日常生活中的事物。 ◆二是由美国科学促进会组织编写的SAPA课程Science-A Process 这是一个高度结构化的科学课程其目的是培养学生的科学“过程技能”。该课程将科学探究技能分为八种初级技能观察、分类、测量、交流、推断、预测、 小学科学课程与教学2009年版 21世纪小学教师教育系列教材 应用时间空间关系、应用数字和五种综合技能形成假设、控制变量、解释数据、下操作性定义、实验测试。 ◆三是由美国国家科学基金会提供资金支持的SCIS课程The Science Curriculum Improvement Study。这三种课程的教学目标或侧重于“内容”——科学概念的掌握或侧重于“过程”——探究技能的发展。这使科学课程重“内容”还是重“过程”的争论成为后续30年直至今天小学科学课程发展中的一个重要问题。 意义 ◆这次科学课程改革确立了小学科学的必修课地位并明确提出了以科学概念和科学方法而不是琐碎的事实性知识或情感教育作为小学科学课程的目标。 ◆这是小学科学教育发展史上的一个重要里程碑。与以往的自然学习模式相比现代小学科学探究课程在内容方面和教学都突出了发现学习和实验教学的重要性。 ◆但这次课程改革过于强调概念结构的形成和过程技能的掌握忽略了儿童的经验和兴趣以及科学内容与社会生活的联系致使大部分课程难以被师生接受。 20世纪70年代是一个反思科学教育阶段。 1986年英国利兹大学的德赖弗Driver博士根据皮亚杰的发生认识论、奥苏贝尔的有意义学习理论以及大量实践研究结果率先提出了建构主义的科学教

学模式其教学过程共.

美国科学教育的过去·现状和未来

李红

【摘要】：正 20世纪50年代,美国人开始关注科学教育的质量。最初

激发人们关心科学教育的是1957年前苏联第一颗人造地球卫星 Sputnik 的成功发射。美国政府对此做出的反应是,开始投入越来越多的资金用于发展堪称楷模的科学教育项目。1 “字母汤”项目(the“Alphabet Soup”Programs)在美国,大多数新提出的科学教育项目是以首字母缩略词命名的。在小学阶段,最成功的项目是由NSF(the National Science Foundation)提出的SAPA(Science—A Process Approach),SCIS(学习环

模式及其理论基础

武江红

【摘要】：文章介绍了学习环模式的三个基本阶段、发展变式以及它的涵义,并从皮亚杰的发生认识论、杜威的经验教育论、建构主义学习理论、缄默知识理论等四方面探讨了学习环模式的理论基础。

【作者单位】： 长治学院数学系;

【关键词】： 学习环 理论基础

【分类号】：G40

【正文快照】：

1学习环模式简介学习环模式是20世纪50年代末60年代初,由美国的一项关于小学科学课程的项目———科学课程改善研究(sci-ence curriculum improvement study,简称SCIS)项目首次开发出来的一种科学教学策略。它以皮亚杰的发生认识论为基础,同时借鉴和运用了建构主义等学习理论

)和 ESS(Ele-mentary Science Study)。这些项目都开始于20世纪

【作者单位】： 人民教育出版社/课程教材研究所

【关键词】： 国家科学教育标准 美国政府 科学家 美国人 教育项目 科学素养 科学知识 首字母缩略词 面向全体 科学课程

【分类号】：G634.91

【正文快照】：

关于学习环模式的研究综述

袁维新 吴庆麟

【摘要】：学习环模式是一种有效的科学学习与教学模式。西方科学教育工作者对此做了大量研究,取得了丰硕成果。本文综述了学习环模式的理论基础、基本结构与发展。这一模式对于我国当前中小学科学课程设计和探究性学习的开展有一定的借鉴意义。

【作者单位】： 淮阴师范学院教育系 华东师范大学心理学系

【关键词】： 学习环 建构主义 科学学习 科学教学 模式

【分类号】：G420

【正文快照】：

学习环(learning cycle)是西方20世纪60年代提出的一种有效的科学学习与教学模式,随着科学教育改革的发展,建构主义学习理论、概念转变理论正在成为科学教育的主导理论,并对学习环模式的发展产生重大影响。尤其是当代西方的以科学探究为中心的科学教育理念通过与学习环模式的

20世纪50年代,美国人开始关注科学教育的质量。最初激发人们关心科学教育的是1957年前苏联第一颗人造地球卫星SPutnik的成功发射。美国政府对此做出的反应是,开始投人越来越多的资金用于发展堪称楷模的科学教育项目。1“字母汤”项目(the“Aiphabet Soup,,Prosrarns) 在美国,

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