小学科学教学设计与案例分析(21世纪小学教师教育系列教材)

一、国际小学科学教育的产生与主要发展历程小学科学作为正规学校儿童时期基础教育的一门独立学科，*早出现于17世纪中期的欧洲，由捷克的夸美纽斯倡导。在此后几百年时间里，科学教育先后形成了三种不同的教学与课程模式：一是实物教学模式，出现于19世纪下半叶，注重个体理智的发展，强调自然知识的学习；二是小学科学模式，强调观察和实验等科学方法，以此作为获得科学知识的手段；三是自然学习模式，以儿童发展为主要教学目标，重在指导儿童探究与他们有关系的周围环境，激发儿童探索大自然奥秘的热情和欲望。然而，尽管教育家在科学方法的教学上进行了很多探索，但是在从小学科学教育产生到20世纪中期的教育实践中，科学教育的主要内容仍然是以科学知识为主的。它主要关注科学事实、科学概念、科学定律、科学原理的传授，教师讲授、实物演示、学生读书是科学知识教学的主要方法，考核也以知识记忆的多寡为评分标准。自20世纪50年代以来，科学教育经历了多次改革浪潮的冲击，从教育思想到课程改革，乃至教学目的、教学内容和教学方法都发生了深刻的变革。1957年，受到苏联发射**颗人造地球卫星的冲击，美国认识到尖端技术的落后与中小学数学和自然科学课程的落后有直接关系，开始了以数学、自然科学和外语为重点的教学，强调天才教育，重视实验室实验与教学手段现代化，并编写了新的教科书。同期，英国也经历了一次科学课程改革浪潮。由于种种原因，美国20世纪60年代的科学课程改革失败了，到了70年代，美国教育又走上了“重回基础”的道路。80年代，随着科学技术的发展，如何培养未来能够掌握现代化科学技术的劳动者和具有较高科学文化水平的各级各类专门人才，已经成为全人类面临的共同问题，世界各国再次掀起科学教育改革的浪潮。许多国家都把科学课程作为核心课程，从课程目标、课程标准、教材、教法等方面进行了一系列的改革，使之更加符合时代发展的要求。如美国科学促进会在1985年启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革的工程――美国“2061计划”。此计划把基础教育阶段的数学、科学、技术等列为核心课程，计划的主旨在于普遍提高美国这些核心课程的教育质量。1996年，美国国家科学院制定了具有深远意义的《美国国家科学教育标准》；2013年，美国颁布《新一代科学教育标准》，明确规定了从幼儿园到高中各个年级科学教育的教学目标、教学内容和评价标准，围绕大概念组织科学教育内容，并构建了学习进阶关系图。2014年版英国《国家课程标准》将科学列为三门核心基础学科之一（另两门是英语、数学），KS1~KS4四个学段(5~16岁）的学生都必须学习，贯穿整个义务教育阶段。二、国际小学科学教育发展的主要趋势总的来说，国际小学科学教育发展趋势主要表现为：教学以学生为中心，强调手、脑结合，进行“真实”问题的学习，采用探究法，重视交流技能的培养，实施写实性评价。以下将从科学教育目标、科学教育原则、科学教育内容、科学教育方法等方面对国际小学科学教育发展的主要趋势加以介绍：（一）科学教育目标回顾小学科学教育的产生、发展历程，不难发现，它大体经历了科学知识、科学方法、核心素养的发展轨迹。传统的理科教育主要以传授科学知识为主，教师的任务就是向学生讲授自然科学的一般规律，把大量的知识灌输给学生，学生本身成了被动接受知识的对象，这种学习活动导致学生缺乏主动性，所掌握的知识脱离生产和生活实际，得不到充分发展。在科学教育改革后，国际上出现了以培养核心素养为科学教育*高宗旨的发展趋势。科学学科的核心素养是指学生在接受科学教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的**品格和关键能力，是学生通过科学学习内化的带有科学学科特性的品质，是科学学科育人价值的集中体现。核心素养概念远比科学知识、科学方法概念内涵丰富，尽管后两者仍是科学素养的重要组成部分。核心素养是指每个人所应具备的对科学的基本理解。它包括五个方面：了解重要的科学事实、概念原则和理论，具有把有关科学知识应用于日常生活情境中的能力，具有利用科学探究过程的能力，理解科学性质的一般原理和科学、技术与社会的相互作用，具有明智地对待科学的态度以及对与科学有关的事物的兴趣。很显然，核心素养是一个融科学知识、科学方法、科学态度、科学价值观等多种因素为一体的复合概念。与科学知识、科学方法相比，核心素养的人文色彩明显加强了。承担“2061计划”的美国科学促进会于1989年提出了一个口号“为了全体美国人的科学”，美国化学学会声称美国的生存与发展“不仅取决于受过良好教育的科学与工程人员，也取决于具有科学素养的民众”。英国皇家学会在1985年就指出，“改进公众对于科学的理解是对未来的一种投资”，而这种投资“能够成为促进国家繁荣、提高公众和个人决策质量、充实个人生活的重要因素”。全民科学素养的提高对国家的益处是无疑的，它将促使公众提高审美情趣，增强道德观念，选择理性的生活方式。任何一个缺乏科学素养的民族都不可能在公共或个人问题上做出明智的决策。一个民族整体的科学素质水平往往也决定了由其所组成的社会的质量――不仅是科技方面、经济方面的质量，也包括民主政治方面的质量。同时，科学教育的核心素养也是个人素养的重要组成部分。科学素养的提高可以增加公民就业机会；可以使他们在面对飞速发展的技术所提出的新要求时充满信心；可以使他们识破形形色色的迷信和伪科学现象，并给予有力抵制；可以使他们对某些影响个人生活或经济的问题（如饮食、医疗、安全、能源使用、环境保护等方面的问题）做出更合理的决定。此外，科学素养的提高还能使公民获得智慧和审美方面的鉴赏力。提高核心素养不仅是基础科学教育的任务，也是终身教育的任务。而在基础教育阶段，有责任使学生具备以下素养：（1）成为技术世界中一个自信的公民，对一些重要的科学问题抱有兴趣，并能自觉地发展这种兴趣。（2）在解决个人或社会问题时，能自觉并有能力运用科学知识和科学思维方法进行判断、做出决策，对个人、社会和子孙后代具有强烈的责任心。（3）能认识到各种科学方法的用途和限制，并了解它们在其他学科和日常生活中的应用。（4）能不断追求在科学方面的继续学习，并能为此做适当的准备。为了完成培养核心素养这个总目标，需要注重从科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任等方面进行培养,以达成总目标。1.科学观念与应用科学观念与应用是学生形成的关于物质、运动、相互作用、能量等的基本认识,是科学概念、规律、原理等在头脑中的提炼和升华,是用科学观念解释自然现象和解决实际问题的能力。在科学教育中，知识的学习不再着重于记忆一堆事实和理论，而趋向于核心概念的构建，帮助学生理解周围一些与生活有关的事件和现象。在英文文献中，我们经常会看到大概念、核心概念、基本概念、主要概念等词，这些词的意义很相近。通过科学教育，学生应能理解一些涉及物体、现象和材料以及它们在自然界中的相互关系的大概念，这些概念不仅能解释观察到的现象和回答日常生活中的问题，而且能对生活中未观察到的现象进行预测。大概念是适用于一定范围内的物体和现象的概念；与之相对应，只适用于特定观察和实验的概念被称为小概念。例如：蚯蚓能很好地适应泥土中的生活，这只是小概念；生物体需要经过很长时间的进化才能形成在特定条件下的功能，则是与之对应的大概念。确定大概念是需要斟酌的，虽目前并无定论，但应符合以下标准：能够用于解释众多的日常生活中的物体、事件和现象；可以提供做决策时所遇到的问题的理解基础，而这些决策会关系到人类的健康与幸福，以及环境和能源的使用；能解释人类自身和自然环境的问题；具有文化上的意义。