科学课程改革背景与趋势课件

科学课程改革的

背景与趋势桶井乡中心完小教师彭鹏飞科学课程改革的

背景与趋势桶井乡中心完小我们认为了解科学教学的改革历史和社会文化脉络，以及认清冲击教室实践面的外力因素，是专业训练中非常重要的一环。－诺瓦克

我们认为了解科学教学的改革历史和

一、国际科学课程与教学

改革趋势·科学课程的地位·科学课程的价值取向·科学课程的内容·科学课程教学的方式方法·科学课程的评价

一、国际科学课程与教学

改革趋势·科学课程的地位1、科学课程的地位科学课程的地位日益提高，高度重视科学课程在提高国民科学素养中的作用*统考科目的变化：数学、阅读、科学（TIMSSPISA）*科学教育文件的制定：国家科学教育标准

科学教学专业指标*科学家、企业家对科学教育的关注

1、科学课程的地位科学课程的地位日益提高，高度重视科学课2、科学课程价值取向

（科学课程十九世纪进入欧洲及美国学校）

二十世纪科学课程价值取向的发展轨迹

科学知识（百科全书式的）→科学概念、科学方法→科学素养—科技素养

2、科学课程价值取向以科学知识为主要价值取向的科学课程特征以科学知识为唯一的课程要素教材用定论的方式呈现科学知识教师用讲授加验证性实验的方式上课以科学知识为主要价值取向的科学课程特征以科学知识为唯一的课程方法、知识双课程要素科学的最大特点是它的方法。科学是在人的头脑中发生的活动：它是使发现成为可能的正确智力活动加工过程的结果。科学的加工过程是科学探究未知事物的手段方法，是研究者用以考察自然界的步骤、程序。－赫德以科学方法为主要价值取向的科学课程特征方法、知识双课程要素以科学方法为主要价值取向的科学课程特征影响较大的三个科学新课程

1、ESS

包含56个不连续的、开放的探究活动

2、SAPA

侧重科学加工过程的科学课程

3、SCIS

侧重科学概念的科学课程影响较大的三个科学新课程匈牙利物理教材正像一个警探调查一件罪案那样,为了揭露大自然的秘密,你也必须仔细观察周围的世界.探索大自然的第一步和最重要的一步是观察.匈牙利物理教材图二可以用来解释物质性质和物质行为的脑海中的图画叫做模型.建立模型就是建造和使用这种心灵图画的方法.图二图三：

大自然可以从几种不同的角度加以考察.不同的特征可以用不同的模型恰当地、清楚地描述.有可能,一个物理学家和一个化学家使用不同的模型来理解同一种实物的性质.他们之所以能够这样做,是因为他们是从不同的角度来考察这个世界图三：

科学课程改革背景与趋势课件科学的内涵存在于该领域专家人士发展出的特定思考方式。借着这种思考方式，他们可以从特定的而非直觉的角度了解这个世界。如果能够让学生通过各种不同的角度观察这个世界，这就是成功的教育。

----加德纳（哈佛大学）科学的内涵存在于该领域专家人士发展出的发现式学习的优点（1）儿童们是以他们从自己“发现”事物而得到满足作为学习动机的，这种满足被认为是促进学习的一种重要态势；（2）由于儿童们更多地亲自使用资料和观念进行发现性探讨，就能比较深刻地理解教材结论并且不容易忘记；（3）“发现”的过程帮助儿童们发展研究的策略，或者说发展了程序技能，诸如简化资料，组织资料，概括总结材料，发现事物间的联系，形成判断等等；（4）学得的知识技能可以更好地运用到其它方面去。发现式学习的优点（1）儿童们是以他们从自己“发现”事物而得到以科学素养为价值取向的课程特征科学素养的定义：科学素养主要是指必要科学知识、科学的思维方式、对科学的理解、科学的态度与价值观，以及运用科学知识和方法解决问题的意识和能力。以科学素养为价值取向的课程特征科学素养的定义：具有对参与个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产活动所必需的科学概念和过程的知识和理解。美国《国家科学教育标准》具有对参与个人决策、参与公民事务和文化科学素养对科学课程的影响—

三维甚至多维的课程要素科学知识、科学方法、和科学有关的情感、态度、价值观科学素养对科学课程的影响—

三维甚至多维的课程要素科学课程改革背景与趋势课件科学课程改革背景与趋势课件科学课程改革背景与趋势课件科学课程改革背景与趋势课件*根据不同目标选择不同的方法、策略

教学方法的类型：按教学目标分类：认知领域、技能领域、情感领域

过去：学习科学将会自动地或多或少养成这些态度（合作的态度、持久性、坚韧性观点的灵活性…)。达到这些目标的方法从来没有被清楚认识到现在：设计出专门培养态度的方法、策略*根据不同目标选择不同的方法、策略

教学方法的类型：按教学目以科技素养为价值取向的课程特征强调三个维度的整合——科学和工程实践学科核心概念交叉观念以科技素养为价值取向的课程特征强调三个维度的整合——核心概念的选择标准具有学科的意义：具有跨越多个学科领域的广泛的重要性，或者是本学科中组织相关知识的关键概念。具有解释力：能解释许多现象。具有生成性：能为理解和探究更多的概念和解决问题提供关键的工具，与社会、家庭相关。能从幼儿园到高中螺旋上升（学习进阶）核心概念的选择标准具有学科的意义：具有跨越多个学科领域的广泛科学教育的目标1、确保每一个学生欣赏科学的魅力与神奇2、让每一个学生能够批判性地思考与科学有关的问题。3、使学生具备追求科学、技术事业的能力——美国k-12年级科学教育标准（2013）科学教育的目标1、确保每一个学生欣赏科学的魅力与神奇3、科学课程的内容*科学课程内容领域的拓展

《美国国家科学教育标准》1995统一的概念和过程（如：系统、变化、平衡…)作为科学探究的科学物质科学生命科学地球和空间科学科学与技术个人和社会视角中的科学科学的历史本质3、科学课程的内容*科学课程内容领域的拓展2013年的科学教育标准科学与工程实践——1、提出、界定（科学、工程）问题2、开发和使用模型3、计划和执行调查4、分析和解读数据5、使用数学和计算思维6、形成科学解释、设计工程解决方案7、投入有证据的论证8、获取、评价和交流信息2013年的科学教育标准科学与工程实践——跨学科（交叉观念）概念模式因果、机制和解释量度、比例、量系统和系统的模式能量和物质：流动、循环和守恒结构和功能稳定性和变化跨学科（交叉观念）概念*精选对终身发展有用的知识思想：“知识不在量的多少，而在掌握的质”“少即多”“一英里宽，一英寸深

→一英寸宽，一英里深”

各领域

核心概念的梳理*精选对终身发展有用的知识思想：“知识不在量的多少，而在掌握物质科学PS1物质和相互作用PS2力与稳定性，力和相互作用PS3能量PS4波以及在信息传递中的运用物质科学PS1物质和相互作用生命科学LS1从分子到组织：结构与进程LS2生态系统：相互作用、能量、动力学LS3遗传：性状继承与变异LS4生物进化：统一与多样性生命科学LS1从分子到组织：结构与进程地球与空间科学ESS1地球在宇宙中的位置ESS2地球系统ESS3地球和人类活动地球与空间科学ESS1地球在宇宙中的位置工程与技术、科学运用ETS1工程设计ETS2工程、技术、科学、社会之间的联系工程与技术、科学运用ETS1工程设计4、科学课程教学的方法、策略1.强调以探究式学习，强调学生自己对知识的建构（或修正）。2.强调“动手做”（Handson）听——会忘记看——能记住做——能理解3.强调合作、强调分享交流（合作学习）4、、重视.数字化技术的运用（建构主义学习理论的影响）4、科学课程教学的方法、策略1.强调以探究式学习，强调学生自5、科学课程评价建立与科学素养目标相匹配的评价指标体系多样化的评价方式重视过程性评价（嵌入式评价）5、科学课程评价建立与科学素养目标相匹配的评价指标体系煮饺子时，观察到如下现象：饺子刚放入时，沉在水底，煮一段时间后，饺子浮了起来。为什么饺子会浮起来，请提出你的猜想并设计实验进行验证。猜想实验检验的方法1煮沸后，水上下翻滚，带起了饺子停火后，水停止翻滚，若饺子立刻下沉，此猜测被证实。反之，则不成立。2在煮的过程中，饺子表面吸附了大量气泡，把饺子托了起来。用筷子在沸水里夹着饺子抖动，将附着的的气泡抖掉，若松开筷子后饺子下沉，则此猜测成立。反之，则不成立。3饺子里有气体（空气和水蒸气），气体受热膨胀，使饺子体积变大，浮力增大，于是就浮起来了。若停火后，水温降低，饺子下沉；重新加热，水温升高，饺子再次上浮。则说明此猜想成立。反之，则不成立。煮饺子时，观察到如下现象：饺子刚放入时，沉在水底，煮一段时间有三个同学在家里用实验探究纸片、塑料薄膜、棉布对电视机遥控信号的阻挡能力。他们的探究过程分别是：甲同学在自己家里，将纸片放在遥控器与电视机之间，手指按遥控器控制键，如果遥控器能对电视机起控制作用，则增加纸片的数量。如此重复实验，逐渐增加纸片的层数，直到遥控器不能控制电视机为止，记下纸片的层数。乙同学在自己家中用塑料薄膜按照与甲同学同样的方法进行实验，记下塑料薄膜的层数。丙同学在自己家中用棉布按照与甲同学同样的方法进行实验，记下棉布的层数。有三个同学在家里用实验探究纸片、塑料薄膜、棉布对他们的实验结果已经记录在下面的表格中：学生使用材料能完全阻挡遥控信号的最少层数甲纸片14乙塑料薄膜20丙棉布10他们的结论是：棉布能比纸片和塑料薄膜更有效地阻挡电视机遥控器发出的控制信号。（1）三个同学的探究过程存在一些问题，请你指出其中存在哪些问题。（2）请从指出的问题中选出1个说明如何改进。他们的实验结果已经记录在下面的表格中：学生使用材料能完全阻挡二、影响科学课程与教学改革的背景

1、社会变迁

2、学术进步

﹡科学哲学

﹡学习理论

二、影响科学课程与教学改革的背景社会变迁与科学课程教学的价值取向（科学课程十九世纪进入欧洲及美国学校）

20--21世纪科学课程价值取向的发展轨迹

科学知识（百科全书式的）→科学概念、科学方法→科学素养—科技素养

社会变迁与科学课程教学的价值取向当科学发展到人们体认其重要价值，且发现不能忽略其存在时，科学教育也就正式成立了。科学比其它科目更具实用价值，科学可促进心智训练及发展。

---斯宾塞当科学发展到人们体认其重要价值，且发现不能忽略科学素养的提出——二十一世纪困扰人们的问题和争论：健康和老龄化、生物技术、能源的利用、自然资源的保护、环境质量、人口增长……

所有学生都必须具有科学素养，才能认识问题，作出解决方案，为地方、州、国家及全球问题作出作出有见识的决策中发挥积极的作用。科技素养的提出——全球性的竞争科学素养的提出——科学观的演变从静态的科学观到动态的科学观静态的科学观：科学是系统的科学知识体系动态的科学观：1、科学是科学过程及其产品

——系统的科学知识2、科学知识是暂时的，所有的科学知识都可能由于新证据的产生而发生变化。科学观的演变3、从发现到建构

认知不是去发现客观存在的现实世界，认知是将所经验的世界加以组织，并能够适应环境。换言之，知识是通过个体对于外在的经验世界主动的加以组织、建构的，且与建构者的经验有密切关系。3、从发现到建构科学课程改革背景与趋势课件

学习理论与科学教育

学习理论与科学教育导言学习理论概述学习的定义：由经验造成的行为或以某种方式表现的能力的持久改变；学习理论：关于学习的理论（动物、人）。人类学习研究所关注的焦点是：个体如何获得和改变知识、技能、策略、信念及行为方式。导言学习理论概述学习的定义：由经验造成的行为或以某种方式研究的主题：

1.学习是如何发生的？

2.哪些因素影响学习？

3.记忆的作用是什么？

4.迁移是如何发生的？

5.哪一种学习类型可以用某一种理论得以最佳说明？科学课程改革背景与趋势课件学习理论与教学理论的关系 学习是一种内部过程，教学是一系列影响内部过程的外部事件，了解内部过程才能有更有效的外部影响设计。学习理论与教学理论的关系(一)行为主义学习理论1、行为主义学习理论要义S—R学习理论学习是反应的强化

(一)行为主义学习理论1、行为主义学习理论要义2、行为主义对课程教学的影响以斯金纳的程序教学为例教师用小步骤的方式呈现教学内容学习者积极回答，而不是被动地听讲学习者作出回答后教师要马上给予反馈学习者按自己的速度学完教材2、行为主义对课程教学的影响例一、强化概念的学习马戏团的动物有时是用”奖励”来训练的.一只饥饿动物的行为可用_____来奖励反应:“奖励”的技术名词是”强化”.用食物奖励一个动物就是用食物来_____它.

反应:•

用技术名词来说,一个渴的动物可以用水来____.

反应:例一、强化概念的学习马戏团的动物有时是用”奖励”来训练的.一____动物作业正确,训练者就用给它食物的办法来强化它.

反应:强化与行为发生的时间次序是

(1)____(2)_____

反应:____动物作业正确,训练者就用给它食物的办法来强化它.____动物作业正确,训练者就用给它食物的办法来强化它.

反应:强化与行为发生的时间次序是

(1)____(2)_____

反应:____动物作业正确,训练者就用给它食物的办法来强化它.

3、对行为主义学习理论的评价

刺激和反应可以说明人类的某些学习，但它对人类学习的解释是不完整的，它忽略了行为训练与意在产生理解的教学之间的差异，忽略了行动原因在学习中的作用，忽略了主体内在固有的逻辑能力，这种逻辑能力能使人从不充分的反应中找出答案。浅层次学习引起的脆弱知识综合症

3、对行为主义学习理论的评价(二)信息加工学习理论1、信息加工学习理论研究的方略把研究的重点放在引起行为的思维过程上，通过与计算机中信息加工过程的类比来解释人们的心理活动；致力于将学生的学习过程概念化,想要弄清楚信息是如何接收、组织、贮存和提取的。2、信息加工学习理论的要义(二)信息加工学习理论1、信息加工学习理论研究的方略科学课程改革背景与趋势课件外部环境的刺激冲击人的感官，进入感觉记录器；能够得到辨别并引起注意的刺激进入工作记忆既没有被识别又没有引起注意的刺激则会很快衰退；信息一旦进入工作记忆，我们会用重复的方法保持信息，以决定是否需要对其进行深入加工；外部环境的刺激冲击人的感官，进入感觉记录器；得到进一步加工的信息通过不同的精细加工和反馈性练习编码后进入长时记忆；没有经过进一步加工的信息则会很快被遗忘；长时记忆中的信息会在必要时被提取，以使人们做出认知反应。得到进一步加工的信息通过不同的精细加工和反馈性练习编码后进入3、信息加工学习理论对课程和教学的影响对意义学习的关注只有当信息被编码进入长时记忆时，人们才能学到某些东西。把信息储存在长时记忆的关键是进行精细加工——学习者把已知信息添加到要学习的新信息中去。3、信息加工学习理论对课程和教学的影响提出了一些有利于信息的接收、组织、贮存和提取的教学策略复述策略精加工策略组织策略提出了一些有利于信息的接收、组织、贮存和提取的教学策略区分了两类不同的知识陈述性知识——知什么程序性知识——知如何信息加工学习理论在科学课程教学中的运用举例科学过程技能的提出概念图的运用区分了两类不同的知识初级过程技能基本技能K前期K12345678观察XXXXXXXXXX分类XXXXXXXXXX传达XXXXXXXXXX测量XXXXXXXXXX评估XXXXXXXXXX预测XXXXXXXXXX推论XXXXXXXXX初级过程技能基本KK12345678观察XXXXXXXXXX综合过程技能综合技能K12345678鉴别XXXXXX控制变量XXXXXX操作性的定义XXXXXX假设XXXXXX实验XXXXXX曲线图XXXXXX解释XXXXXX建模XXXXXX调查XXXXXX综合过程技能综合技能K12345678鉴别XXXXXX控制变科学课程改革背景与趋势课件4、对信息加工学习理论的评价（1）对学习的解释进了一步：知识的获得被看成是一种心理活动，其中包括学习者内在编码和组织工作。（2）计算机类比人脑的局限；（3）把学习者视为预成知识的接收器，和行为主义的教学目标一样：用最有效的方式向学习者传递知识；4、对信息加工学习理论的评价（1）对学习的解释进了一步：知识（4）仍可能因浅层次学习而导致脆弱知识综合症“脆弱知识综合症”惰性知识—这种知识存在着却不起任何作用幼稚知识—重新回到早期对问题部分错误或全部错误的直觉理解状态模式化知识—只掌握问题解决步骤的知识

（4）仍可能因浅层次学习而导致脆弱知识综合症“脆弱知识综合症科学课程改革背景与趋势课件科学课程改革背景与趋势课件（三）建构主义学习理论

1、建构主义学习理论的哲学认识论基础知识在很大程度上是人建构的，而不是某种形式的外部世界的反映（放映机与摄像机之争）（三）建构主义学习理论1、建构主义学习理论的2、建构主义学习理论要义知识是由学习者主动建构起来的；原有知识在很大程度上影响新知识的学习；教师应强调如何帮助学习者改变认知方式，而不能只注重自己教（科学概念）的任务；学习是情境化的；学习不仅是个人行为，更是一种社会行为。2、建构主义学习理论要义三条基本的学习原则1、学生的任何学习都是在他们关于世界如何运作的前概念基础上发生的。在教学中，如果对他们所拥有的前概念没有充分考虑的话，那么他们很可能就无法掌握新的概念和信息，或许他们为了考试能够记住这些新知识，但考完以后又回到了原来的前概念。建构主义学习理论研究的新成果三条基本的学习原则建构主义学习理论研究的新成果2、为了养成探究能力，学生必须：具有深厚的事实性知识基础；在一个概念框架内理解事实和观点；对知识加以组织以便提前和运用。2、为了养成探究能力，学生必须：2、为了养成探究能力，学生必须：具有深厚的事实性知识基础；在一个概念框架内理解事实和观点；对知识加以组织以便提前和运用。2、为了养成探究能力，学生必须：3、原认知的教学方法可以帮助学生通过确定学习目标，及监控达成目标的过程，来学会控制自己的学习。3、原认知的教学方法可以帮助学生通过确定学习目标，及监控达成四种学习环境设计1、学习者中心环境教学必须把当前的教学任务与学习者原有知识联系起来，学习者的原有知识包括文化实践和信仰，以及学科内容知识，其中大部分来源于生活实践。四种学习环境设计2、知识中心环境必须重视在核心概念的组织下，引领学生建构事实丰富、便于提取的知识结构；课程设计必须将核心概念、事实性知识平衡处理，避免只给学生灌输零散知识的课程。2、知识中心环境3、评价中心环境强调嵌入式评价与教学的交融4、共同体中心环境强调相互讨