小學(xué)科學(xué)新課程改革的探索與實(shí)踐

小學(xué)科學(xué)新課程改革的探索與實(shí)踐

近十年來，世界各國都加強(qiáng)了科學(xué)教育的改革，尤其是小學(xué)的課程改革。我國2001年開始的新課程改革,將沿用了半個(gè)多世紀(jì)的小學(xué)“自然”課程更名為“科學(xué)”課程,制定了《全日制義務(wù)教育科學(xué)(3~6年級(jí))課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》。新課程標(biāo)準(zhǔn)在理念上明確提出以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨,全面構(gòu)建現(xiàn)代小學(xué)科學(xué)課程體系;在內(nèi)容設(shè)計(jì)上,強(qiáng)調(diào)科學(xué)課程與兒童生活經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)性,注重以綜合主題的形式規(guī)劃課程;在教學(xué)導(dǎo)向上,突出了“科學(xué)探究”的重要性,關(guān)注兒童對周圍世界的感受力。無論是從理念上,還是從新課程實(shí)施幾年的實(shí)踐情況上看,新課程繼承并進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)了我國歷次小學(xué)科學(xué)教育改革的成功經(jīng)驗(yàn),朝著科學(xué)教育的大眾化、生活化、動(dòng)態(tài)化、人性化邁出了一大步。但是,從另一方面看,由于我國長期以來對小學(xué)科學(xué)教育重視不夠,加上缺乏重要的基礎(chǔ)理論研究,導(dǎo)致在以下四個(gè)問題上存在較大的認(rèn)識(shí)偏差。一、小學(xué)科學(xué)課程的重要性從總體來看,小學(xué)科學(xué)(自然)課程在我國的整個(gè)小學(xué)教育體系中沒有得到應(yīng)有的重視。教育部新課程標(biāo)準(zhǔn)研制組曾就這一問題進(jìn)行過抽樣調(diào)查,結(jié)果表明:自然(科學(xué))課在大多數(shù)小學(xué)屬于第二平臺(tái),在少數(shù)小學(xué)屬于第三平臺(tái)。1與世界上多數(shù)發(fā)達(dá)國家將科學(xué)課作為核心課程的情況相比,我國小學(xué)科學(xué)課的地位顯然是偏低了。此外,世界各發(fā)達(dá)國家都是從小學(xué)一年級(jí)甚至幼兒園開始就開設(shè)科學(xué)課程,在我國,情況卻不是這樣。從1952年開始到1986年(除去1966—1976的文革時(shí)期),小學(xué)的低、中年級(jí)一直沒有獨(dú)立的自然課,而是通過語文或其他各學(xué)科滲透自然課程的任務(wù),或透過課外活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)教育。(41—104)造成這種局面的原因之一就是我國教育界對兒童能否進(jìn)行科學(xué)的學(xué)習(xí)一直存有懷疑,爭論的焦點(diǎn)主要是“課本難編,教師難教”。這反映了我國教育界對自然課的職能的一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),是從傳統(tǒng)的讀“書”觀念出發(fā)把科學(xué)課當(dāng)成純粹的科學(xué)知識(shí)課的結(jié)果。直到1986年,這一情況才有所改變,從小學(xué)一年級(jí)開始設(shè)置獨(dú)立的自然課。令人感到不解的是,新課程卻又一次取消1~2年級(jí)的科學(xué)課程。對比起世界發(fā)達(dá)國家來,我國對小學(xué)科學(xué)課程的重視程度是不夠高的?，F(xiàn)實(shí)的情況更為嚴(yán)峻,很多小學(xué)沒有專任的科學(xué)教師,課程表上的科學(xué)課往往也被語文、數(shù)學(xué)和英語課所占用。1因此,切實(shí)提高小學(xué)科學(xué)課程的地位,重視早期的科學(xué)啟蒙教育作用,已經(jīng)成為我國教育工作者必須正視和予以解決的一個(gè)重大問題。從小學(xué)低年段起就應(yīng)該開設(shè)科學(xué)課程。今天我們實(shí)施素質(zhì)教育,很重要的一環(huán),就是要促進(jìn)學(xué)生的智能和情意發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神和創(chuàng)造能力。兒童,特別是小學(xué)低年級(jí)的兒童,對身邊事物懷有強(qiáng)烈的好奇心。小學(xué)低年級(jí)的科學(xué)課程正是順應(yīng)兒童的這一心理特點(diǎn),引導(dǎo)兒童去感受、接觸和了解身邊的事物和現(xiàn)象,去解答心里的無數(shù)個(gè)為什么,并在與身邊的人和物的互動(dòng)中長智慧煉意志,學(xué)會(huì)探究和認(rèn)識(shí)周圍的事物和現(xiàn)象的方法,養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣,學(xué)會(huì)研究和解決身邊出現(xiàn)的問題,學(xué)會(huì)從現(xiàn)實(shí)和實(shí)踐出發(fā)去展開自己的想象。錯(cuò)過了這一時(shí)機(jī),兒童將因好奇心不能得到滿足而變得麻木,其想象力和創(chuàng)造精神將大受壓抑,這對他一生的素質(zhì)發(fā)展和創(chuàng)造才能的發(fā)展,都是不可挽回的損失。另一方面,從學(xué)習(xí)心理學(xué)的研究結(jié)果來看,即使是幼兒階段的兒童也已具備了認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象的能力,兒童在接受學(xué)校正規(guī)教育之前已經(jīng)形成了不少關(guān)于自然或科學(xué)問題的觀念,而不像過去認(rèn)為的是“一片空白”。由于兒童持有的這類觀念與科學(xué)概念的含義并不一致,通常被稱為“前概念”(preconception)、“迷思概念”(misconception)2或“另有概念”(alternativeconception)等等。兒童的這些觀念是樸素的、模糊的,與科學(xué)的觀念不完全一致甚至可能相矛盾。但就兒童本身而言,這些觀念是合情合理的,因而具有持久性,對后續(xù)的學(xué)習(xí)具有很大的影響。即便在接觸到課堂上講授的科學(xué)概念之后,兒童原有的觀念也可能仍然保持不變,甚至形成另外一種有悖于科學(xué)思維邏輯的“迷思概念”。必須及早地澄清、修正這些與科學(xué)相關(guān)而又不吻合的樸素觀念,否則將會(huì)對科學(xué)的學(xué)習(xí)以至整個(gè)人生帶來很大的負(fù)面影響?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展不僅影響著國家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且影響到個(gè)人的就業(yè)機(jī)會(huì)和能力,乃至每個(gè)人的日常生活。只有具備了一定的科學(xué)素養(yǎng),未來社會(huì)的公民才能更好地參與這個(gè)日益依賴于科學(xué)和技術(shù)的社會(huì),而科學(xué)素養(yǎng)的形成是一個(gè)長期的過程,需要“從娃娃抓起”。對此,發(fā)達(dá)國家已經(jīng)采取了一系列的措施。如英國(英格蘭和威爾士)在1988年出臺(tái)的教育改革法案將小學(xué)科學(xué)列為“核心科目”,其地位與本國語和數(shù)學(xué)相當(dāng),并于1989年出臺(tái)了5~16歲《國家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(NationalCurriculum·Science)。在美國,雖然沒有統(tǒng)一的國家科學(xué)課程,但是在1993年美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)發(fā)表的《科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)》(BenchmarksScientificLiteracy)和1996年國家研究理事會(huì)公布的《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》(NationalScienceEducationStandards)都已經(jīng)明確列出了從幼兒園到高中各年級(jí)的科學(xué)教育目標(biāo)和內(nèi)容,構(gòu)建了K—12年級(jí)連貫統(tǒng)一的科學(xué)課程。與此相對照,我國的小學(xué)科學(xué)課程在整個(gè)基礎(chǔ)教育體系中的重要作用至今沒有得到應(yīng)有的重視,再不改變,我們將在出發(fā)點(diǎn)就落后于世界各國。二、程中心、了系統(tǒng)論和方法論在科學(xué)課程的內(nèi)部,如何處理“內(nèi)容”和“過程”的關(guān)系,在某種程度上即如何擺正“學(xué)”科學(xué)(learningscience)和“做”科學(xué)(doingscience)的問題,一直困擾著科學(xué)課程特別是小學(xué)科學(xué)課程的建設(shè),這也是新課程改革中一個(gè)令人困惑的問題。究竟應(yīng)該如何正確看待“過程”和“內(nèi)容”的關(guān)系?這個(gè)問題在20世紀(jì)50~70年代國際上第一次科學(xué)課程改革中就引起過激烈的爭論。持“過程中心”觀點(diǎn)者認(rèn)為,發(fā)展心智技能和科學(xué)態(tài)度是最為重要的。這些技能,通常又稱為“過程技能”(processskills),包括觀察、假設(shè)、預(yù)測、調(diào)查、解釋和得出結(jié)論等等。態(tài)度主要指兒童樂于探究和講求證據(jù)的積極情感,如好奇心、尊重證據(jù)、樂于接受新思想和反省批判精神等。這一取向的典型代表是美國的ESS課程(TheElementaryScienceStudy,1966)和SAPA課程(Science-AProcessApproach,1974),英國的NJSP課程(NuffieldJuniorScienceProject,1967)和Science5-13(1972)課程?！斑^程中心”的極端表現(xiàn)是簡單地將科學(xué)描述為一種經(jīng)驗(yàn)探究,認(rèn)為過程技能可以脫離科學(xué)內(nèi)容背景(content-free)進(jìn)行獨(dú)立發(fā)展,并遷移到新的情境。與此相反,持“內(nèi)容中心”觀點(diǎn)者認(rèn)為,形成良好的概念結(jié)構(gòu)是科學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵所在,其做法是選取具有基礎(chǔ)性意義的核心概念(物質(zhì)、能量、有機(jī)體等)作為課程組織框架,例如,美國的SCIS課程(TheScienceCurriculumImprovementStudy,1974)和英國的OPSP課程(OxfordPrimaryScienceProject,1969)就屬于這一類。由于真實(shí)自然界中的事物非常復(fù)雜而且不容易理解,所以,這些課程往往會(huì)將自然現(xiàn)象進(jìn)行簡化處理,只呈現(xiàn)抽象的概念知識(shí),造成兒童學(xué)習(xí)上的困難和學(xué)習(xí)欲望的低迷。無論是從教育研究還是從哲學(xué)研究的角度看,過程中心和內(nèi)容中心的觀點(diǎn)都是片面的。關(guān)于“兒童的科學(xué)”的研究表明,“另有概念”并不是兒童憑空想象的產(chǎn)物,而是由于兒童有限的經(jīng)驗(yàn)和不成熟的科學(xué)思維方法所造成的,例如,憑感覺而不是邏輯進(jìn)行判斷,采用不成熟的推理方式(只考慮一種情況下的結(jié)果),有選擇地使用證據(jù)(忽略與直覺不一致的證據(jù)),等等。換句話說,過程技能的發(fā)展將直接影響兒童對科學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和理解。同樣,英國著名的APU(AssessmentofPerformanceUnit)學(xué)業(yè)評價(jià)機(jī)構(gòu)對兒童科學(xué)探究能力的調(diào)查結(jié)果也顯示,在觀察、計(jì)劃調(diào)查和解釋結(jié)果三個(gè)環(huán)節(jié)中,科學(xué)概念和原理的理解對過程技能的使用具有很大的影響作用,兩者之間的關(guān)系是雙向互動(dòng)的。與此相呼應(yīng),現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)家波普爾、庫恩、圖爾明等人的研究也表明,科學(xué)并不是被實(shí)驗(yàn)證明了的既定真理,而是人類試圖在更大范圍理解自然界而建構(gòu)的解釋模型?？茖W(xué)探究是一種在概念框架引導(dǎo)下的經(jīng)驗(yàn)調(diào)查研究,探究中使用的各種方法與概念理解是密切聯(lián)系和相互作用的。這兩個(gè)不同領(lǐng)域的研究都表明,概念發(fā)展與過程技能存在相互依存的關(guān)系,只有構(gòu)建“過程”和“內(nèi)容”相平衡的科學(xué)課程,讓兒童在發(fā)展過程技能的同時(shí)獲得更寬泛和深刻的科學(xué)理解,才能有效地達(dá)成科學(xué)教育的目標(biāo)。由于歷史的原因,我國錯(cuò)過了國際上第一次科學(xué)課程改革的洗禮,科學(xué)教育界對“內(nèi)容”與“過程”的關(guān)系的認(rèn)識(shí)是左右搖擺、把握不定的,而在科學(xué)(自然)課程建設(shè)的實(shí)踐中,從20世紀(jì)50年代效仿蘇聯(lián)課程開始,我國一直是以“內(nèi)容”也即科學(xué)知識(shí)的傳授作為核心目標(biāo)。盡管從80年代以來,我國課程設(shè)計(jì)者們試圖改變這種狀況,提出了發(fā)展兒童的“觀察、實(shí)驗(yàn)和操作能力”的課程目標(biāo)。(89)但是由于“能力”概念本身的模糊性,加上教育界對于“能力”的培養(yǎng)缺乏可操作的措施,使得我國小學(xué)科學(xué)教育在科學(xué)方法和態(tài)度,或統(tǒng)稱為科學(xué)過程方面的培養(yǎng)顯得無力且?guī)в幸欢ǖ拿つ啃浴＿@次小學(xué)科學(xué)課程改革把科學(xué)探究作為一項(xiàng)力圖突破的標(biāo)志性工程,不僅將其置于課程目標(biāo)的首要地位,而且貫穿了整個(gè)課程標(biāo)準(zhǔn)體系,就是試圖改變長期以來我國小學(xué)科學(xué)教育過分偏重知識(shí)傳授的傾向。但是,課程標(biāo)準(zhǔn)基本上只從一個(gè)側(cè)面來論述科學(xué)探究的重要性,強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究對轉(zhuǎn)變兒童的思維方式和養(yǎng)成科學(xué)的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的積極作用,而對于科學(xué)探究能力的發(fā)展與科學(xué)原理知識(shí)的掌握之間的關(guān)系卻很少提及。同時(shí),課程標(biāo)準(zhǔn)還將“科學(xué)知識(shí)”置于三維目標(biāo)的最后一維。這樣的做法勢必會(huì)造成一線教育工作者的誤解,即新課程重“過程”而輕“內(nèi)容”,從而帶來實(shí)踐上的偏差。應(yīng)該對小學(xué)科學(xué)課程的目標(biāo)進(jìn)行重新審視,擺正“內(nèi)容”與“過程”的關(guān)系,唯有如此才能有效地培養(yǎng)出具有高度科學(xué)素養(yǎng)的新一代。三、小學(xué)科學(xué)課程的現(xiàn)狀過去,我國的小學(xué)自然課程與中學(xué)科學(xué)課程(物理、化學(xué)、生物)一直是以相互獨(dú)立的形式存在,導(dǎo)致小學(xué)階段與中學(xué)階段的科學(xué)學(xué)習(xí)不能很好地進(jìn)行銜接。這次課程改革充分意識(shí)到這一點(diǎn),把義務(wù)教育階段的科學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃,構(gòu)建了一套以“生命世界”“物質(zhì)世界”和“地球與宇宙/空間科學(xué)”三大板塊為核心的科學(xué)課程體系,這是值得肯定的。但是,從課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和內(nèi)容分布來看還存在較多的問題。首先是小學(xué)與初中的科學(xué)課程內(nèi)容的銜接問題。從目前公布的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)來看,還存在對小學(xué)科學(xué)課程的知識(shí)要求和初中重合甚至超出初中要求的問題,例如,“生命科學(xué)”領(lǐng)域中的“進(jìn)化現(xiàn)象”,小學(xué)3~6年級(jí)的課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生“能夠解釋適者生存、自然選擇的含義”,“能以某類生物為例、闡釋生物進(jìn)化的過程”;相應(yīng)的初中7~9年級(jí)課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能“列舉生物進(jìn)化現(xiàn)象”和“了解達(dá)爾文進(jìn)化論的主要觀點(diǎn)”;初中生物課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能夠“概述生物進(jìn)化的主要?dú)v程”,“形成生物進(jìn)化的主要觀點(diǎn)”。小學(xué)科學(xué)課程的要求高于初中科學(xué)課程而與初中生物課程相近,明顯超出了小學(xué)生的認(rèn)知水平。(131—134)類似的問題還出現(xiàn)在“物質(zhì)世界”領(lǐng)域的“熱的傳遞方法”(傳導(dǎo)、對流、輻射),“地球與宇宙”領(lǐng)域的“晝夜的成因”、“地球公轉(zhuǎn)與四季變化”等許多內(nèi)容上。其次是小學(xué)低、中、高年級(jí)的課程內(nèi)容的銜接問題。前面已經(jīng)談到,新中國成立初期,小學(xué)低、中年級(jí)的自然課基本處于懸置狀態(tài),直到1986年才構(gòu)建了1~6年級(jí)連貫統(tǒng)一的自然課程。但是,這次課程改革卻再次取消了小學(xué)1~2年級(jí)的科學(xué)課程,使小學(xué)科學(xué)課程出現(xiàn)了斷層現(xiàn)象,這對于兒童的認(rèn)知發(fā)展是非常不利的。科學(xué)教育的重要任務(wù)之一在于轉(zhuǎn)變兒童的觀念。研究表明,轉(zhuǎn)變兒童的觀念是一個(gè)長期的過程,只有及早地重視兒童的“另有概念”,細(xì)致地規(guī)劃科學(xué)課程,才能逐步幫助兒童建立科學(xué)的認(rèn)識(shí)。研究也發(fā)現(xiàn),小學(xué)階段的兒童在概念理解、過程技能和情感態(tài)度的發(fā)展上存在明顯的階層性,以過程技能為例,小學(xué)低年級(jí)階段的兒童只能進(jìn)行簡單的分類和探索,中年級(jí)階段可以進(jìn)行細(xì)致的觀察和公平比較,高年級(jí)階段則可以進(jìn)行公平測試和規(guī)律探尋。只有保持課程內(nèi)容的連貫性,重視兒童科學(xué)學(xué)習(xí)的漸進(jìn)發(fā)展,才能切實(shí)提高科學(xué)教學(xué)的整體質(zhì)量。近年來,國外的小學(xué)科學(xué)研究項(xiàng)目都非常注重課程內(nèi)容的連續(xù)性,致力于開發(fā)促進(jìn)兒童在概念理解、過程技能以及科學(xué)態(tài)度方面漸進(jìn)發(fā)展的科學(xué)課程。例如,英國納菲爾德基金會(huì)贊助的SPACE課程(ScienceProcessAndConceptExploration,1990),選取具有基礎(chǔ)性意義的核心概念,以螺旋循環(huán)的方式將課程分別設(shè)計(jì)成適合于5~7歲和7~12歲兩個(gè)年齡段的兒童學(xué)習(xí)。它的設(shè)計(jì)思路是從兒童的已有觀念出發(fā),開展科學(xué)探究活動(dòng),讓兒童建立最基本的“小”概念,然后在第二階段以同樣的方式幫助兒童建立更“大”的概念。這套課程的一個(gè)突出特點(diǎn)是充分發(fā)揮了科學(xué)過程技能在糾正兒童的日常思維方式進(jìn)而轉(zhuǎn)變已有觀念的作用,使得兒童在建立概念理解的同時(shí)形成科學(xué)的思維習(xí)慣。特別值得一提的是美國國家科學(xué)基金會(huì)贊助的FOSS課程(FullOptionScienceSystem,1988),該課程充分吸收了現(xiàn)代腦科學(xué)研究成果,采用模塊課程的形式,將幼兒園到中學(xué)的科學(xué)課程進(jìn)行整體設(shè)計(jì),使兒童在概念理解和科學(xué)推理能力發(fā)展上逐步深化。這套課程的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排連續(xù)、緊湊,并與兒童的認(rèn)知發(fā)展水平基本吻合。從當(dāng)前國際小學(xué)科學(xué)課程的發(fā)展趨勢來看,進(jìn)一步規(guī)劃我國小學(xué)科學(xué)課程的內(nèi)容體系使之具有良好的漸進(jìn)性并與中學(xué)科學(xué)課程保持連貫統(tǒng)一,是下一步課程標(biāo)準(zhǔn)修訂應(yīng)該注意的一個(gè)重要方面。要做到這一點(diǎn),就必須加強(qiáng)重要的基礎(chǔ)理論研究,特別是我國兒童在概念理解、探究過程技能以及情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面的發(fā)展規(guī)律的研究。四、科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的整合設(shè)計(jì)從課程發(fā)展史來看,提倡寬泛而非狹隘的科學(xué)教育,注重在整體學(xué)校課程經(jīng)驗(yàn)背景下進(jìn)行科學(xué)教學(xué),一直是各國小學(xué)科學(xué)課程所關(guān)注的一個(gè)方面。這是因?yàn)?“對小學(xué)階段來說,豐富的生動(dòng)具體的自然知識(shí)也是兒童們學(xué)習(xí)語文、數(shù)學(xué)、美術(shù)等學(xué)科所必需的客觀現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)”。但是,小學(xué)科學(xué)教學(xué)的這一特點(diǎn)在這次課程改革中卻沒有得到充分的體現(xiàn),即便是在課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施建議中也沒有對這一問題進(jìn)行探討。從目前頒布的各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)來看,語文、數(shù)學(xué)、品德與社會(huì)等學(xué)科在安排教學(xué)內(nèi)容時(shí)都注意到選擇與科學(xué)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,例如,語文課中的“綜合性學(xué)習(xí)”強(qiáng)調(diào)了對大自然的觀察和表達(dá),品德與社會(huì)課中的“健康、安全地生活”涉及人體生理知識(shí)等等。然而,這些選擇和安排是自發(fā)的和零碎的,缺乏通盤的考慮和整合,相互疊合,效能欠佳。強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)與其他學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì),不僅可以最大限度地利用目前擁擠的課程安排,而且可以激活其他學(xué)科的學(xué)習(xí),為它們提供最生動(dòng)的學(xué)習(xí)素材。例如,圍繞“植物的生長”這一主題進(jìn)行多學(xué)科領(lǐng)域教學(xué),不僅可以使兒童了解植物的生長過程,培養(yǎng)