《科学教育的原则和大概念》读后感

1/22科学教育的原则和大概念读后感2016年10月，来自七个国家的十位科学家、工程师和科学教育专家在苏格兰的罗蒙湖畔举行了一个小型研讨会，目的是为了确定学生在科学教育中应该接触到的核心概念。他们共同撰写了一本科学教育的原则与大概念，提出了十项科学教育的原则，挑选了十个核心科学概念和四个关于科学的概念，并期望通过这项努力，能为正在各国进行的科学教育改革提供帮助。我选择这本书来读有几个原因第一，这本书的内容是比较前沿的，科学新课标修订中出现的科学概念、大概念，书有详细的介绍。第二，这本书很多专家都推荐过，一定是好书。第三，这本书本想买，但在一次会议中意外拿到这本书，心想这是注定要读的书。这本书并不厚，以为应该很快就会读完，但是读下来却发现这本书不太好理解，可能是与我的水平有关，这本书真的是要一看再看，慢慢琢磨、慢慢理解。读第一次，边读边把书中一些重要的地方标识并把自己的一些问题和思考写下来。引言为什么需要大概念1世界上发达国家，学习科学的年轻人在减少，而且还表现对科学缺乏兴趣，普遍反映学校教的科学与他们无关，对科学不感兴趣。他们没有认识到，他们进行的科学活动与他们周围的世界是有联系的。他们不能认识到这2/22一点，因为他们对周围事物的研究变成了对一系列没有关联的事实的学习。思考学生对科学不感兴趣的原因是他们没有认识到他们进行的科学活动与他们周围的世界是有联系的。学生天生会对周围的事物产生兴趣，当他们想去探究他们感兴趣的事情时遇到问题，他们就会主动去学习从而解决问题，使他们能探究下去。学习是多么自然的事，但我们现在的学习是没有让学生一直探究下去，主动学习寻求问题解决的动力，这是为什么呢我们的教学内容都来自于他们的生活，为什么探究着就没有了兴趣呢我觉得是老师在其中参与太多了，干扰了孩子们。2科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程，这样做有助于学生理解与他们生活相关的事件和现象。思考我们并不是要让学生死记概念，要让学生通过有意义的学习、生生和师生间的研讨逐渐建构起概念，从小概念到大概念，并且这个大概念是有助于他们理解与他们生活相关的事件和现象，能对周期事物作出有依据的决策。怎样建构小概念怎样从小概念到达大概念怎样用概念解释与他们生活相关的事件和现象3现在的学生在许多领域学习经验是支离破碎的，这是由于所用的评测方式造成的。常规的测试和考试中是3/22一些不相联系的问题，因为这些是比较容易评分的问题，这样就在无形中鼓励教师传授不连贯的知识点和教授学生如何给出“正确”的答案。高标定性评测会导致教什么是由评测什么来决定的，而不是考虑其在增进对核心概念的理解、发展推理能力和科学态度方面具有的价值。思考评测是一个导向，是一个指挥棒，对老师是一个很大影响，从而影响了怎样教。在评测中怎样把支离破碎的学习经验联系起来怎样促进学生增进对核心概念的理解发展推理能力和科学态度评测不应该只在学习的最后出现，更应该在学习过程中出现，反映学生学习的进度，调节教师教学的进度。4实现基于探究的教学法，对教师能力和教学实践的要求都是很高的。基于探究的教学会大大增加理解的深度，但是需要花费更多的时间，内容的广度必须要减少。因此，在推进基于探究的科学教育的同时，必然需要选定一些大概念。思考要使探究有深度，探究的内容真的不能贪多，一英寸宽，一英里深，探究内容少一些、精一些，才能有足够的时间让探究深入下去。第一章支撑科学教育的基本原则原则1在义务教育的所有年级，学校都应该设置科学教育项目，以系统地发展和持续保持学习者对周围世界4/22的好奇心，对科学活动的热爱以及对如何阐明自然现象的理解。我们并不主张在早期教育中引入和要求理解所有的概念。科学的理解源于在好奇心激励下进行的对物体和现象的探索，而这种好奇心是出自于我们对周围事物寻求解释的愿望。理解并不是简单的有或无，而是随着经验的增长，不断增加复杂性的过程。从事科学探究，可以使学生体验亲历发现的快乐，并开始了解科学活动的本质、科学的威力和局限性。思考要让学生产生好奇心，关键是给学生呈现真问题，让学生在真问题中产生求知的欲望和寻求解释的愿望。有时我们在让学生开始探究时呈现给他们的问题情境未能调动起学生的求知欲，他们的探究只是为了解决老师提出的问题，那这就不是真问题。真不问题不一定要学生提出，也可以是老师提出，关键是这个问题是让学生很想去解决的。对概念的理解也不是一步到位的，是随着学生经验的增长，慢慢对概念认识丰满的过程。就算在小学阶段他们还没有建构起也没有关系，在后续的学习中会慢慢建构起来。原则2科学教育的主要目的应该是为了使每个人能够参与有依据的决策和采取适当的行动，这对保证他们个5/22人、社会以及环境的健康和协调发展是重要的。学习科学的方法有利于理解力的提高，能帮助学生发展学习的能力。在一个变化迅速的世界中，为了能有效地工作，这些能力是一生都需要的。理解科学如何运用于生活中的各方面，有助于了解科学的重要性，认识到必须保证对科学知识的适当运用。思考在书中后面的内容也提到“科学素养”的含义是指让所有的学生获得以科学方式处理事物的整体能力。科学方式就是指有依据的决策和采取适当的行动。而要让学生了解科学的重要性，是我们往往忽略的，了解科学史的发展有助于学生了解科学的重要性。原则3科学教育具有多方面的目标，科学教育应该致力于理解一些科学上有关的大概念，包括科学概念以及关于科学本身和科学在社会中所起作用的概念；收集和运用实证的科学能力；科学态度。这里的“概念”表示对所观察到的互相关系或特性进行解释后的抽象。日常概念可以是不需要基于实证的某种想法。大概念可以适用于一定范围内物体和现象的概念。小概念与大概念相对应，只运用于特定观察和实验的概念。6/22通过科学教育学生能理解一些涉及物体、现象和材料以及它们在自然界中相互关系的大概念。这样一些概念不仅能对观察到的现象提供解释和回答日常生活中产生的问题，而且能够对原来没有观察到的现象作出预测。科学教育也应该促进学生理解有关科学探究、推理和科学方法的大概念。思考对概念的理解应包括概念的运用，和概念的推理。前者我们一向都比较重视，但对后者我们是比较忽视的。原则4基于对科学概念的审慎分析以及基于当前对学习是如何发生的有关研究和理解，应该给出为了达到科学教育各个方面目标的清晰进程，指出在不同阶段需要掌握的概念。为了确定概念的进展过程，一方面需要逻辑分析，找出基于哪些简单的概念开始构建复杂的概念。另一方面需要来自思维发展的研究实证，思维的发展有时并不是按照逻辑来进行的。通过找出学生如何从经验中学习，我们可以较为详尽地描述他们在向目标进取时思维的改变。想要得到一个适用于所有学生的对进展的精确描述是不现实的，但可以对一些共同的趋向进行大致的描述逐步提高阐明物体特性的能力，能考虑到用不直接观察到的特性来阐明物体的特性；7/22较高的认知能力，能认识到阐明某些现象时需要考虑多个因素；较好的定量观察能力，能用数学来完善和加深理解；能更有效地运用物理、心理和数学模型。思考在进行概念教学时要对概念进行分析，把概念进行分解，从简单到复杂逐步建构。还要对学生进行分析，分析他们的思维在学习过程的进展，这需要在课前、课中和课后都要关注学生的思维变化。原则5应该从学生感兴趣并与我们生活相关的课题开始，逐步进展到掌握大概念。如果学习者认为学习的任务对他们没有意义，他们要理解所学的内容会很困难。如果能够将新的经验和他们已有的经验相联系，如果他们有时间交谈和提问，并因好奇而希望寻求问题的答案时，学习会更为有效。这就说明，活动应该能使学习者有机会接触到真实的物体和真实的问题。思考在选择教学内容，进行教学设计是要考虑怎样从学生已有经验出发，呈现给学生真实问题，让学生将新的经验与已有经验相联系。有时学生可能在做的过程中才会发现问题，所以可以先放手让学生自己去探究，在探究中发现问题，在指导下再让学生解决问题，这样的学习8/22会让学生觉得是有意义。原则6学习的经验应该明晰地反映出既包含科学知识，也包含科学探究的理念，并且符合当前科学和教育方面的见解。不把科学视为一组机械的程序和已经确定建立起来的“正确的答案”，而把科学看做是对世界理解的创新，更能吸引和激励学习者。思考这让我想起在课堂上到最后如果孩子还没有得出“正确的答案”，甚至这个是得出“错误的答案”怎么办我们会很急，可能拖堂也要把正确的答案塞给学生，觉得这样才完成教学目标。其实学习是有一定的进程，我举得只要是孩子依据实验获取真实数据而得来的答案，都是正确的答案，至于其中出现了什么问题可以再利用一节课来进行探究。应该让孩子知道在科学上没有绝对的正确与错误，不要有任何的思想负担去进行科学探究。原则7所有科学课程活动都应该致力于深化学生对科学概念的理解，同时应该考虑其他可能的目标。例如科学态度和能力的培养。能力的培养必须与某个具体的问题相联系，必须对“实际对象”的观察，必须有关于“实际对象“的数据。如果“实际对象”与理解物质及生命世界无关，所发展的能力只是一般泛指的能力，而不是特指的科学能力。同样9/22的，如果活动只是用来使学习者快乐和激动，它就像放焰火一样，也不是科学教育。抓住学生注意力的一些展示会有作用，能将学生引导到准备研究的问题上来。但是，对小学教师来说，特别要注意确保儿童的活动不仅仅是停留在兴奋的状态，而是要引导他们加深他们对周围事件的理解。思考不能为了培养能力而单纯是能力的训练，能力的培养是要与真实的问题相联系，能力不是在虚构的对象、虚构的问题中发展起来的，而是在与理解物质及生命世界的探究过程中发展起来的。同时要提醒老师绝对不能让学生觉得“活动”就是“玩”，“探究”就是“做实验”，要让明确我们探究的目的，在探究过程中引导他们加深他们对周围事件的理解。原则8为学生设置的学习项目以及教师的职前教育和专业发展，都应该与为达到原则3中所设置目标需要的教与学的方法保持一致。我们需要的教学方法应该是能够让学生自己构建他们对概念的理解，包括基于可能的想法提出预测，用不同的方法收集数据、解释数据，对比他们的预测来评价得到的结果以及讨论这些概念如何运用。关键之处不在于有多少实际的操作，而在于动脑，并让学生需要带着思考获取和使用实证，以及相互之间对证据进行讨论。教师应该提10/22供机会让学生思考和回顾在参与科学探究时是如何寻求实证和使用证据以及与别人进行的讨论在加深他们理解上的作用。思考除了动手，更重要的是动脑，怎样获取数据，怎样解释数据，对证据进行讨论等等，所以在探究后的研讨就显得很重要了，我们要保证活动后的研讨时间。在探究的最后让学生思考和回顾在参与科学探究的过程对他们的发展是有帮助，这也是对自身活动的元认知，能够让他们更好的理解科学活动的本质，更好的运用科学方法进行探究。原则9评价在科学教育中具有关键的作用。无论是对学生学习过程的形成性评测，还是对学生学习进展的总结性评测，都必须考虑到所有的学习目标。为了促进学习，教师要保证提供的学习活动对发展概念和能力有适当的挑战性。这就意味着需要知道学生在发展过程中已经进展到哪里，并且知道怎样使他们往前发展。在这个过程中，重要的是帮助学生认识到活动的目标，以及如何判断他们相对于目标已经进展的程度，使学生可以在知道自己的学习中起到作用。有助于学习的评测应该是在学习过程中进行的，而不是在学习之后发生的某种事情，所以应该嵌入到教学项目和教学指导中。11/22思考这里所说的就是让学生跳一跳就能摘到果子，保证提供的学习活动对发展概念和能力有适当的挑战性。这需要利用评测来了解学生的起点。在探究过程中要利用评测帮助学生判断他们相对于目标已经进展的程度，要不然学生可能会忘记探究的目标或者偏离目标。原则10为了达到科学教育的目标，学校的科学项目应该促进教师之间的合作，并需要社会其他力量包括科学家的参与。如果能够安排一些活动，使教师以不同方式分享彼此的专长，咨询科学家，从当地工业界得到有关科学应用的知识，或者参与社区中与科学有关的活动，所有的教师将能从中受益。思考教师之间的合作很重要，尤其是资源的共享，教学难点解决方法的分享等等。科学教学涉及的面太广了，而我们现在的科学老师专业大多是生物、化学、物理、地理，所以分享彼此的专长能使老师从中获益。第三章科学上从小概念到大概念已有的对儿童概念的大量研究表明，当儿童进入学校时，已经形成了关于周围世界许多方面的概念，包括科学概念。由于这些概念是他们自己形成的，这对他们很有意义，所以不容易改变，特别是“科学的”概念常常与人的直觉相反。必须以儿童的概念为起点，进而进展到更为12/22科学的概念，并与儿童的经验扩展相适应。如何帮助儿童改变他们的概念，取决于如何看待概念发展的过程。有三种不同的进展方式可供参考第一种“架建梯度的方式”进展类似一个爬梯子的过程，前一步完成以后，才能进入下一步。这是很有吸引力的类比，有时被用于作为生成一系列仔细设计的学习活动的基础，这些活动以不变的顺序依次进行。这种方式考虑儿童学习的路径对所有学习者都是一样的，所有的学习者爬同样的梯子都一样舒适。只有到达楼梯顶端才会处于明白状态，处于学习中的学习者，一步一步攀登的目标并非清晰可见。第二种“类似拼模型、拼图的方式”进展是横向的，不是纵向的，较大的概念是从较小的概念逐步扩展而成的。这种方式可以根据个人的喜好，更易于找到一种便捷、适于自己的模式。它可以有一个整体的拼图的图像作为引导，解决问题要容易很多。但如果我们考虑到儿童从正式教育和日常的生活中随时都在获得新的经验，这些经验一直在加入他们不断增长的对事物是如何运作的理解，小块的数量也会随着时间而改变，这样这种类比将会失效。第三种“训练模式”在这里，学习就像跑马拉松，跑完全程的能力是逐渐建立的，先跑一小段，然后逐13/22渐能跑更长的距离。与“螺旋式的课程”比较类似。过一段时间以后，对某个领域的一些概念再重复学习，希望每一次的回顾都能更为深入。理想的情况是能够基于以前已经达到的水平来决定每一次训练需要前进多远，但实际上，往往是事先就决定了下一步的进程，和爬梯子的问题是一样的。每一种模式都有部分内容是需要的，例如在有些情况下，儿童对在不同背景下遇到的同一种现象会形成不同的概念，需要帮助他们将不同的概念联系在一起，看看能否找出两者都使用得更为科学的概念。儿童的概念常常是基于有限经验的，为了能获得运用更为广泛的概念，需要扩展儿童的经验。同样儿童的推理很可能有局限性，以至于会只注意那些支持他们概念的实证，忽视相反的证据，从而固守在原有的概念上，缺乏换一种方式进行思考的能力，这时必须要进行引导。思考书中指出要改变儿童的前概念是不容易的，我们在教学时必须了解儿童的前概念，以儿童的概念为起点，进而进展到更为科学的概念，并与儿童的经验扩展相适应。书中提到了三种改变儿童概念的进展方式，每种方式都各有利弊，对建构不同的概念应该采用不同的方式。根据书中的介绍，在建构“鸟类”的概念时就适合用“拼图”这种方式教学，因为学生在他们的生活经验中14/22对“鸟类”的概念有不同的见解，这就需要引导他们对这个概念进行交流，然后把大家认为“鸟类”共同的认识概括出来，形成更广泛的“鸟类”的概念。而“光”的概念教学就适用于“训练”这种方式，因为学生对“光”的前概念还是比较狭窄的，要能让他们建构更为广泛的概念，就需要通过探究、实验，丰富他们对“光”的认识。对“四季成因”的概念学生往往会认为近日温度高是夏季，远日温度低是冬季，这个固守在学生头脑中的概念，需要用“梯子”的教学方式来进行引导。第四章以大概念的理念进行教学一、教学法在对教学法方面的问题作出决策时，我们所设定的原则是主要的考虑因素。我们并不反对学习科学应该是一种“有趣的事”，应该能激起学生对自然界的好奇。但是我们认为这些不是学生学习活动的唯一目的，学生的活动应该有利于提高学生的理解能力。不存在没有内容的活动，但是有的活动即便是使用了某些科学研究的技能，却并没有包含科学内容。只有当学生接触到能引导他们理解科学的内容时，“让所有的学生获得以科学方式处理事物的整体能力”这个目标才能实现。支持发展大概念的教学法必须是也能够促进探究能力发展的。将原则应用到科学教育的学生活动中去，活动应该15/22是使学生愉快和何充满好奇的，但同时也能发展他们对概念的理解和儿童的生活健康有关也有助于发展对科学本身的理解、探究性技能、已设法寻求与重视实证的意愿建立在已有的概念、技能和意愿之上，并能激励学生的进一步发展能使学生获得的科学活动的经验符合当前科学的发展通过形成性评测提高学生的理解能力和对自己学习的责任感所进行的学习活动是否符合大概念的理念，还取决于教学法如何帮助学生进行这方面的思考以及将课题的内容和其他经验是否相联系。如果学生的活动退回到仅仅是听从教师的指导，并学习如何机械地回答问题，即使内容和大概念的建立密切相关，也不能促进学生的理解力，这样的学习活动不能达到科学教育的目标。思考这里有几点是值得我们注意的，“学生的活动应该有利于提高学生的理解能力”“有的活动即便是使用了某些科学研究的技能，却并没有包含科学内容”“如果学生的活动退回到仅仅是听从教师的指导，并学习如何机械地16/22回答问题，即使内容和大概念的建立密切相关，也不能促进学生的理解力”。以上三点对学生活动提出了明确的要求，这又让我想起走向探究的科学课一书中提到走向科学探究活动的观察标志学生的活动参与状态。主动参与的状态反映出学生有动机、有想法、有积极的思维参与。自主参与则更深入到计划、比较、选择、决策等思维层面活动。如果是一个学生被动参与的活动，老师说一就做一，老师说二才做二，大抵就成为毋须动脑筋、毋须思维参与的活动，当然就不会是科学探究活动了。自主活动空间。在很多课堂上，老师们以自己的详尽指导与安排，把活动的空间压缩成简单机械的活动操作与数字统计，留给学生的自主活动空间太少了。两本书提到的是一致的，活动要有利于提高学生的理解能力就要给学生充足的自主活动空间，而不是把把活动的空间压缩成简单机械的活动操作与数字统计。活动要有学生主动的参与，深入到计划、比较、选择、决策等思维层面活动。活动一定要包含科学内容，要让学生真实地进行探究。二、科学课程有效教学法的特征符合科学教育原则的教学法的特征是探究、个体和社会建构主义、形成性评价的运用。它们是教学方法各17/22不相同，但又能互相补充的各个方面。探究意味着学生是通过它们亲自参加探查来发展自己的理解，在这个过程中，他们收集和运用数据来检验想法，并找到能最好地解释他们所发现的现象和的概念。在解释数据以提供实证来检测想法时，应包含学生之间、学生与教师之间的辩论以及查证专家的意见。建构主义承认学生是发展和改变概念的参与者，帮助学生来获得不同的想法可能比他们自发去解释周围的世界更为有效。获得不同想法的最好来源是对其他不同的想法进行讨论。鼓励讨论和辩论，以及社会交往的形式来发展概念将更富成效。对想法的交流和辩论过程将有助于学生在重构他们自己的概念时考虑到其他人的意见。形成性评价周期性连续的过程，不断将有关学生想法和技能的信息及时提供给教学过程，促进学生主动参与学习。向教师和学生提供反馈信息，可保证学习进展是伴随着理解而进行的，学生也参与评定，并自我有感触，对目标的进展负一定的责任。教学法的这三个方面是部分重叠的，它们对学生的学习能作出不同的贡献。思考文中提出探究的过程中在解释数据以提供实证来检测想法时，应包含学生之间、学生与教师之间的辩论以及查证专家的意见。同样建构主义也认为获得不同想18/22法的最好来源是对其他不同的想法进行讨论。这说明在发展概念的过程中交流研讨起着重要的作用，但现在的课堂上交流研讨不起来，或者把这个环节忽略、取消，因为觉得研讨并不重要，观察实验中所获得的数据信息已经直接指证课的结论。研讨已属可有可无，无关紧要了。归根到底是老师们没有认识到这个环节的重要性，在交流整理的过程中对信息进行比对、甄别、整理、处理、加工、整个过程是个思维参与的过程。对想法的交流和辩论过程将有助于学生在重构他们自己的概念时考虑到其他人的意见。我们现在基本都是在一个单元结束或一个学期结束才对学生进行评价，书中提到了形成性评价的重要性，不断将有关学生想法和技能的信息及时提供给教学过程，能促进学生主动参与学习。这个形成性评价我觉得可以放在探究过程中或活动结束后，教学就根据学生反馈的信息进行调整。三、以大概念的理念来进行教学以大概念的理念来进行教学意味着教师应能够阐明儿童参与活动所发展的概念和大概念的关系以及证明时间是用于发展概念的。但是，知识在理论上确定这种联系，并不意味着所进行的活动已经有效地对概括于大概念中的知识理解有了作用，是否起作用还要取决于教师能否帮助学生去产生联系，在这种联系中19/22生成较大的和较抽象的概念。教师将让学生了解他们在课堂探究活动中涉及的概念是如何与他们日常生活中的事件相联系。教师有意识地将学生的理解建构到大概念，因而可以确保学生获得关于世界的图像不是一些相互无关的断言集合体，而是一些相互有联系的组件。教师指导学生时应促使学生认识到他们必须用实证来支撑他们的主张和想法。帮助学生认识到事实并不是持有的某种见解，但任然可能改变或在新的实证出现时被修正的。教师应帮助学生决定如何收集数据和解释数据，以及用它们作为证据，以回答他们的问题。通过对他们自己和他人探究的讨论，以及列举科学家是如何检验设想的，可以提高学生对科学过程的认识。对科学史上一些事件的讨论，可以用来展示历史上在发展概念的过程中证据被正确和错误使用得例子，以及说明技术的进展如何支持科学的理解，反之亦然。思考在备课前教师要知道课程或课程系列的目标与发展大概念之间的联系，在教学时教师应该让学生深入地研究挑选出的某些物体、事件或现象，以使他们了解一个或多个大概念之间的明晰关系。怎样帮助学生产生联系我觉得很关键，虽然一个单元中课与课之间是有联系的，20/22它们都直指同一个大概念，但当学生学习到最后他们头脑中的概念仍然是零散的。我觉得可以尝试一下每节课结束时都用脑图在黑板上