儿童对物种多样性的研究述评.doc

儿童对物种多样性的研究述评内容摘要美国教育心理学家和教育家布鲁纳认为，开发、应用能够培养学生理解力之课程材料的艺术包括学习者和学习材料之间的生动对话。这些“生动对话”简要地说就是“课程”，而课程材料是用以支持不断变化的科学素养的定义（今天的科学素养定义包括理解科学领域中的特殊概念，以及能够参与复杂的推理过程，如能够从毫不相关的信息中辨别出重点、解释并预测科学事件、理解性地阅读、评价并适当地运用证据和论证）。科学课程所需要的是科学单元的系统过程，在此过程中要考虑推理的初级、中级、高级阶段如何应对，以及如何有序地建构重要概念的复杂理解。关键词：课程 科学素养 复杂理解1、 什么是科学中的复杂推理 作为一个具有科学文化素养的公民需要有三方面的认知：1、知道有关地球、生命、物理方面的科学事实或概念。2、科学素养还包括一些复杂推理的能力，如解释、预测、根据证据提出科学论点的能力与在新情景中应用结论的能力等。3、学习科学同样也强调了科学事实或概念的基础重要性和用科学推理技巧（如基于证据的论证等）来理解事实和概念的相互依赖性。那些呈现概念和推理技巧并通常在真实的科学情境中得以发展的科学知识，称为科学探究，科学探究呈现了思维方式以及通常与科学家相关的知识建构过程，而这些都很难转化成基于课堂的学生活动。探究推理在科学探究的课程中普遍遇到的阻碍是：1、 学校教育一方面陷于培养探究的困窘2、 迫于各种高风险测试的压力 但是，这种用测试准备活动缓解测试压力的做法是以牺牲探究时间作为代价的。 因为这些困难的存在，如何定义科学探究的推理技巧的测量标准就显得尤为重要。具体体现在3个方面： 1、根据科学证据形成科学解释 2、分析不同类型的科学数据（柱状图、曲线图、地图等） 3、（在相关证据的基础上）作出假设和预测2、 促进科学素养的课程活动结构。20世纪60年代初期，罗伯特卡尔波拉斯为科学学习提出了一个学习框架叫作学习周期。“学习周期”第一次系统地概括了科学理念应当如何、在何时教授给学生，以促进其对科学方法深层概念的理解。“学习周期”清晰阐述了三个有次序的教学阶段，用来描述概念发展的方式与时间。这三个阶段是：探究、概念介绍/创造、概念应用。在探索阶段，学生在真实境脉中用科学材料来提问和收集数据。在概念介绍/创造阶段，要为学习者定义一个与探究阶段的经历和问题相关的重要的科学概念。在概念应用阶段，学生将新的定义或原理运用到一个相似的境脉或情景中，超越单一的问题境脉或情境，以此来扩展学生对普遍原理的理解。一个周期后，这三个阶段又在新的材料中循环，重现并激励学生对科学现象深层概念的理解。之后，布鲁纳将“学习周期”的想法发展至“螺旋课程”，螺旋课程通过不断增加复杂性来对概念进行多次探讨，使对概念的理解从直观发展到更具结构化。约翰布兰斯福德和他的同事们清晰阐述了一种关于学科能力的观点，这种观点强调事实和概念性框架的不固定使用，以此来促进对概念的掌握。概念重现，是一种来自建构主义的方法，这种方法源自对科学发展的认识对科学的复杂推理的发展需要花费时间、指导和反复试验。那么怎么进行对内容的深层理解呢？许多研究者认为，学习者对内容深层理解的发展是有组织的重复循环的结果，如一些含有丰富概念的活动在抽象水平上不断进行的交互。认知脚手架是在反复交互策略中的一个重要的表现形式。 很多基于课堂的针对认知脚手架的调查研究并没有包括对长期的认知支持的研究，例如，随着时间的推移，对脚手架何时、如何逐渐消失的研究。 3、 研究境脉：一学年的六年级科学课程 当代学习理论和许多政策文件都强调延长时间对形成概念的深层理解的重要性。学习理论擅长于清晰的阐述学习者的活动，而不太擅长于清晰阐述引导或培养学习的可能过程。 “儿童对物种多样性的探究”通过三个连续的、培养探究的课程单元来支持探究准备。那么什么是探究准备呢？通过三个连续的、培养探究的课程单元来支持探究准备。探究准备是：学生如何开始深入探究科学发展，而这又是如何成为后续科学探究的基础的。正如布鲁纳所说的，复杂的知识可以在较小年龄段的儿童中培养即设想给孩子做一些合适的工作，从而将复杂的推理转化为适当的抽象水平。选择六年级的学生作为目标对象，是因为研究表明，对于复杂科学推理的发展来说，高年级小学生和低年级中学生是比较关键的人选。另外，科学研究和学习技术研究还提出，虽然许多低年级中学生的课程没有促进复杂的思考，但是儿童以及青少年在引导下也可以对复杂的科学先现象进行推理。六年级的第一个课程单元历时八周，集中于动物交互活动和生物多样性。目前的许多生物课活动对于高年级的小学生来说，对概念的处理过于简单化，调查也局限于基于生理特性而并非科学探究来观察动物的对动物进行分类。总之，五年级和六年级的学生有能力并且也准备好了对动物关系和适应性进行复杂思考，儿童在适当的指导下，能够对动物复杂交互的原因进行推理，并且这些理解可以看作是生物学中其它推理的基础。四、物种多样性儿童探究课程活动结构的发展这个设计能够在为期八周的单元里突出内容发展并能在每个内容领域和连续的内容领域中促进科学推理技能发展的课程顺序。三个科学单元是：1、 生命科学：生物多样性2、 地球科学：天气3、 物理科学：简单的机器 在物种多样性的第一单元，调查的是与动物的生理特性、栖息地、适应性、食物链、动物分类、人类交互以及守恒性等相关的标准。虽然目标受众是高年级的小学生，但是要在不同的层次对标准进行检验，以更好地理解相关概念的范围和顺序。 以下科学内容，作为物种多样性单元的重点：1：学生将学习“丰富性”、“充裕性”、“物种多样性”等概念；2、 学生将在校园中确认并描述出不同的栖息地；3、 学生将会理解在支持不同物种方面，微栖所所担当的角色；4、 学生将能够在校园通过收集到的数据来描述不同物种的丰富性和多样性；5、 学生将在校园中运用他们所收集的数据，来调查物种多样性的概念；最后将活动发展并组织成有指导的顺序，有顺序的活动将会支持科学复杂推理的发展。在此过程中要考虑的因素是：何时介绍与其他概念相关的概念以及学生是如何参与到那些可引起连续内容和推理发展的概念中。5、 发展课程脚手架，指导科学探究大学科学大研究表明，对于新手，通过基于真实境脉的活动来发展复杂的推理技能是特别困难的，尤其是当学生想从不想关的变量中分辨出显著概念知识时。在生物多样性、天气和简单机器课程单元的开发中，主要困难是，确定指导、提示与暗示的适当形式与程度，在学生处理复杂问题和确定相关证据以及对生物多样性、天气或简单机器等主题进行探究解释时，它们能够提供帮助。6、 从数字资源到认知工具科学素养的重点是运用适当技术来支持学习目标，电子资源经常不用来支持发展科学探究所需要的发杂推理。学习科学研究提供了可用来培养科学中的复杂推理的几种方法：比如促进学习的脚手架、为反馈和修正提供更多的机会以及建立地方和全球的共同体。科学家们利用技术来支持高阶思维，包括高级分析、建模以及数据表征。当然，儿童在科学学习中的技术使用和科学家不一样，虽然二者在某些特点中是相同的。将科学家所用的丰富数字资源转换为学习的认知工具的必要性之后，搜索有可能成为培养探究推理认知工具的数字资源。计算机追踪器和动物多样性网这两个工具的资源对五六年级的学习者学习生物多样性的科学探究并没有用。计算机追踪器可以作为一种认知工具，帮助学生在校园内收集生物多样性数据。动物多样性网是一个数据库，包含全世界动物的自然历史、分布、分类以及保护生物学等。它作为认知工具也具有巨大的潜能；它是一个动物种类的巨大数据库，其中也包括学生在校园区域内正在观察和研究的动物。对于五六年级学生来说，计算机追踪器的基于图像的以数据格式进行输入的方式是很合适的。而动物多样性网需要重新设计它的动物目录，包含一些生物学信息，以适合中学生阅读水平为依据来组织。 在将动物多样性网文本转化为适合的低年级学生使用的数据库，需要做的是： 1、以一种能减少文本但不会减弱内容的方式转化概念 2、简化种类描述的组织方式 3、增加视觉信息 4、用熟悉的物种名称代替科学名词 将数字资源重新设计成学习工具，包含一系列的测试，这些测试围绕着目标受众、工具的认知效益以及学习目标等。但是有许多科学技术没有进行这些测试，这导致了学校中许多计算机资源得不到充分利用，特别是与一些挑战性的学习目标相关的资源，比如科学中的探究推理。6、 结论 建构主义学习理论和学习周期模式的活动结构，都认为所设计的学习环境应该通过在不同静脉中的循环指导和修订，来支持探究科学的系统开发。学习者需要协助和脚手架，以此