综合科学课程的理论与实践 北京师范大学物理系 郭玉英

综合科学教育（教学）的含义 （a）将所有科学看作具有普遍的规律、共同的概念框架和探究过程的知识统一体，不同学科之间的统一因素比不同学科之间的差别更重要。 （b）为了教学的目的，用整合的方式教授科学的不同学科。 第一种是以认识论和方法论为基础的，重点放在综合科学的教育上；第二种是以教学论和教学法为基础的，重点放在综合的科学教学上。

综合科学教育的理论基础 通常有两方面的观点支持综合科学教学。一方面来自认识论和方法论，认为科学是具有独特的概念和方法框架的统一体。另一方面则为综合的科学教学提出了心理的、教育的、社会的和实践的等诸方面的理由。

（接上页） 对知识的统一性的追求 概念框架和探究过程的统一 心理学和教学法的观点 社会和实践的需要

课程综合化的实现方式 加强学科之间的联系—关联课程；如自然科学与数学之间的联系。 融合相邻学科的内容—融合课程：如物质科学、生命科学 整合相邻学科的内容—广宇课程：如科学、艺术 围绕重大社会问题组织课程—问题课程：如环境教育、能源教育 以活动为主要内容组织课程—活动课程

科学课程的综合化——世界范围内科学课程的发展趋势 世界范围内的科学课程改革正在经历第三次浪潮 突出标志是在国家或地区层面对科学课程进行整合，制定科学课程标准，对科学教育作出统一规划和要求

从世界范围内科学教育和科学课程的发展看综合科学课程 从世界范围来看，20世纪50 年代以来科学教育和科学课程的发展可分为三个阶段： 第一阶段：注重学科知识和过程的科学教育——第一次科学课程改革——布卢纳的科学教育思想

（接上页） 第二阶段：与社会相关的科学教育——第二次科学课程改革——STS课程的发展——传统综合科学课程 第三阶段：体现科学本质与教育本质结合的科学教育——第三次科学课程改革——现代综合科学课程

综合科学课程的发展 世界范围内综合科学课程的发展在70—80年代形成高潮 68—88年联合国教科文组织共召开6次国际会议讨论综合科学教学 综合科学课程在各个年龄阶段都有，初中阶段发展最快 目前世界上许多国家和地区在初中阶段开设综合科学课程

综合科学课程发展的两个阶段和两种形态 第一次改革浪潮中的代表性课程是分科课程。 第二次改革浪潮中的代表性课程是传统综合科学课程。 第三次改革浪潮中的代表性课程是现代综合科学课程。

传统综合科学课程的发展 背景和条件：科学教育从精英教育向大众教育转化；对第一次课程改革的反思；课程的综合化趋势；对科学认识的发展；对学习心理认识的发展。 发展过程：多样化；迅速而广泛。从60年代末到80年代后期一直持续增长，初中阶段发展最快。

传统综合科学课程的特征——相关性 学科知识之间的相关 学生与科学之间的相关 科学、技术、社会之间的相关

评述 实现了目标的转化和扩展，促进了科学教育的发展，为科学课程增加了一个新的维度。 提高了学生学习科学的兴趣，与分科课程互补。 师资问题没有得到很好解决。 计划、实施和习得课程之间存在差异。 呈现多样化，突出了相关性，缺乏统一性，迷失了科学的本质。

现代综合科学课程发展的背景与条件 对科学本质认识的深化 认知科学、后现代科学、各种相关理论的发展及其对科学课程的影响 对公众科学素养的要求的发展 信息技术为个别化教学提供了物质基础 科学教育研究的成果 科学课程改革的经验和提出的问题

现代综合科学课程的特征——统一性 科学本质与教育本质的统一 科学知识、科学过程、科学文化的统一 计划课程、实施课程、习得课程的统一 综合课程与分科课程的统一 精英教育与大众教育的统一 以上诸方面统一于科学探究

统一的课程目标 ——培养有科学素养的公民 科学素养包括： 对科学本质的认识 科学态度、情感、价值观 科学过程、方法与能力 科学知识与技能 对科学、技术、社会关系的理解

科学素养的含义 （1）认识科学的本质、目的和局限性（如：掌握科学方法，运用理性思维，概括、综合和推断能力，理解理论和观察的作用）； （2）认识技术的本质、目的和局限性，以及它们与科学的区别； （3）了解科学和技术的实际运作方式，包括研究经费、科学实践的常规模式、科学研究与发展的关系；

（4）理解科学、技术、社会的相互关系，包括作为专家的科学家和技术人员在社会中的作用，以及相关的决策过程 （5）对于科学语言及一些重要科学内容的基本训练； （6）解释数据的基本能力，特别是解释和概率性和统计相关的数据的能力；

（7）领悟和使用技术信息、技术产品的能力，包括与高科技产品相关的“使用能力”； （8）获取科技信息的能力，对于从哪里、哪些人处可以得到与科学技术相关的信息和建议有一定的理解。

统一的科学学习领域 将科学作为一个学习领域进行整体设计 既包括物理、化学、生物、自然地理等传统学科，也包括环境科学、宇宙学等现代科学 注重科学的本质、科学探究统一的概念与过程 注重科学、技术、社会之间的联系

国家或地区统一的义务教育阶段科学课程标准 英国：国家课程中的科学（5—16岁） 美国：以国家科学教育标准为指导，各 州制定科学课程标准（K—12年级） 加拿大：各州科学课程标准 澳大利亚：各州科学课程标准 新西兰：新西兰课程中的科学

案例1：美国的科学内容标准 科学中统一的概念和过程 以探究为特点的科学 物质科学 生命科学 地球与空间科学 科学与技术 从个人角度和社会角度看的科学 科学史和科学的性质

案例2：英国国家课程中的科学 科学探究 生活和生命过程 物质及其性质 物理过程 科学史和科学的性质包含在以上所有内容之中。

台湾省科学课程纲要 1999年7月8日颁布了新的自然科学课程纲要，对义务教育阶段1—9年级的科学教育做了整体规划。 2000年实施

内容 该纲要包括基本理念、课程目标、分段能力指标、分段能力指标与总纲十大基本能力之关系和附录六部分内容。

基本理念 课程纲要指出，自然科学学习在于提升国民的科学素养，其宗旨在于“学习如何去进行探究活动。籍着这些探究活动，使我们学习到如何去观察、询问、规划、实验、归纳、研判，也培养出我们的批判、创造等各种能力。特别是以实验或实地观察的方式去进行学习，使我们获得处理事物、解决问题的能力。了解到探究过程中细心、耐心与切实的重要性，也经过此探究活动获得科学知识，体会到科学的发现及应用对人们生活的影响。”

根据自然科学探究活动的特征及其教育功能，课程纲要明确指出： ．自然科学应是全国国民基本教育的课程。 ．自然科学的学习应以探究及实作的方式来进行。并且，．因为教学主要在于促成学习者获得学习，．教学应以学习者的活动为主体。 ．自然科学的学习应包括探究能力、处理问题能力之培养，．科学态度、科学知识以及科学对我们生活及社会的影响之体认等，不仅限于知识的获得。 以上三点规定了课程的性质、教学方式和目的要求。

课程目标和分段能力指标 课程目标分为以下六条： 培养探索科学的兴趣与热忱，并养成主动学习的习惯。 学习科学探究方法及基本科学知识，并能应用所学于日常生活。 培养能运用工具、设备，动手实做的能力和习惯。 培养爱护环境、珍惜资源及尊重生命的态度。 培养与人沟通表达、团队合作以及和谐相处的能力。 培养独立思考、解决问题的能力，并激发创造潜能。

分段能力指标根据自然科学学习所培养的国民科学素养的属性和层次分为以下六项： 过程技能：科学探究过程之心智运作能力 科学认知：科学概念的习得 科学本质：对科学本质之认识 思考技能：资料统整、对事物作推论与批判、解决问题等整合性的科学思维能力 科学态度：处事求真求实、感受科学之美与力及喜爱探究等科学精神与态度 科学应用：应用科学探究方法、科学知识及运用工具、设备．的技术以处理问题的能力 除了科学认知作为教学内容列出之外，对于其余5项指标均提出了学生在自然科学学习的各阶段应习的的能力。

课程内容以“附录一：自然科学教材”的方式列出 包括教材内容要项和教材内容细目。教材内容要项分为课题、主题、次主题和主要内容四项，主要内容按年级阶段划分，小学每两个年级为一个阶段，初中七、 ，八、九年级为一个阶段。

四个课题分别为： 自然界的构成与特性，自然界的作用，演化与延续，生活与环境。以自然界的组成与特性为例，包括三个主题：地球的环境，地球上的生物，物质的组成与特性。其中每个主题又分为两个次主题，地球的环境分为组成地球的物质和地球与太空。在每个次主题下列出各年级段学习的主要内容。

特点 突出了科学的探究本质； 依据科学素养的属性和层次提出了各阶段学生应达到的分段能力指标．； 在内容的组织上以课题和主题方式体现了科学的整体性。

国外科学教材简介 课程标准的统一要求和教材的多样化 在初中阶段，科学教材可大致分为三类：并列式、拼盘式和融合式

国外综合科学教材案例 Collins Science Connections （英国教材7-9年级，11-14岁）

第一册 1． 固体、液体和气体 2． 磁 3． 食物和空气 4． 物质的变化 5． 力和机械 6． 健康 7． 分离混合物 8． 能源 1． 固体、液体和气体 2． 磁 3． 食物和空气 4． 物质的变化 5． 力和机械 6． 健康 7． 分离混合物 8． 能源 9． 环境 10． 化学变化

第二册 1． 植物 2。 动物 3． 太空中的地球 4． 岩石 5． 声 6． 繁殖 7． 能的转化 8． 化学反应 9． 光 1． 植物 2。 动物 3． 太空中的地球 4． 岩石 5． 声 6． 繁殖 7． 能的转化 8． 化学反应 9． 光 10． 酸的反应 11． 变异

第三册 10． 物理变化 1． 电 2． 细胞和呼吸 3． 周期表 4． 力和运动 5． 植物 6． 动物 7． 金属和活动性 1． 电 2． 细胞和呼吸 3． 周期表 4． 力和运动 5． 植物 6． 动物 7． 金属和活动性 8． 生物变化 9． 化学变化 10． 物理变化

特点： ．专题式，专题之间缺少知识的内在联系。 ．每册都包括物理、化学、生物内容。

新综合科学 牛津原版 1990 （香港教材） 第一册 1． 科学入门 2． 观察生物 3． 能 4． 解释物质 5． 溶剂和溶液 新综合科学 牛津原版 1990 （香港教材） 第一册 1． 科学入门 2． 观察生物 3． 能 4． 解释物质 5． 溶剂和溶液 6． 细胞和繁殖 7． 生物和空气

第二册 第三册 8． 电 9． 热传递 10． 氢、酸和碱 11． 探测环境 12． 力和运动 13． 食物和运输 14． 地球上的物质． 第二册 第三册 8． 电 9． 热传递 10． 氢、酸和碱 11． 探测环境 12． 力和运动 13． 食物和运输 14． 地球上的物质． 15 电和电子学

生活与科学 牛津大学出版社 2000年（香港教材） 1A 1．开展科学之旅 2．放眼生物世界 3．细胞与人类繁殖

生活与科学A 、B、C 2A 7．生物和空气 8．电的应用 9．遨游太空 3A 12．健康的身体

1B 4．能量 5．奇妙的溶剂——水 6．物质的粒子观 2B 11． 常见的酸和碱 12． 环境的察觉

3B 13．金属 14．材料新纪元 3C 15．光、颜色和光谱以外

德国综合理科（初中版） 知觉和感觉 微观世界中的发现 动植物和它们的家园

美国教材：科学探索者——物质科学（2000） 第一单元：化学的建筑模块（chemical building blocks） 第1章 物质的介绍 1． 描述物质 2． 测量物质 3． 构成物质的粒子 4． 综合地球科学：来自土壤中的元素

第2章 固体、液体和气体 1． 物质的状态 2． 气体的行为 3． 综合数学：描绘气体行为 4． 状态变化

第3章 原子和元素周期表 1． 原子的内部 2． 原子的排列顺序 3． 金属 4． 非金属和金属氧化物 5． 综合空间科学：来自星尘中的元素

第4章 化学键 1． 粒子键 2． 共价键 3． 综合地球科学：晶体化学 跨学科的探究：肥皂——去污剂

第二单元：化学行为 第5章 化学反应 1． 观察化学反应 2． 书写化学方程式 3． 控制化学反应 4． 综合卫生：火与防火

第6章 酸、碱和溶液 1． 理解溶液 2． 浓度和溶解度 3． 描述酸和碱 4． 酸、碱溶液 5． 综合生活科学：消化与PH值

第7章 碳化学 1． 化学键、碳的分类 2． 碳的化合物 3． 综合生活科学：生活与碳

第8章 探究物质 1． 混和物与化合物 2． 综合技术：金属与合金 3． 陶瓷与玻璃 4． 放射性元素

第三单元　运动、力和能量 第9章 运动 1． 描述和测量运动 2． 综合地球科学：地壳的缓慢运动 3． 加速度

第10章 力 1． 力的性质 2． 力、质量和加速度 3． 摩擦力和重力 4． 作用力和反作用力 5． 综合空间科学：轨道上的卫星

第十一章　液体中的力 1． 压强 2． 压强在液体中的传递 3． 漂浮和下沉 4． 综合技术：利用伯努利规律

第十二章　功和机械 1． 什么是功 2． 机械的优点和效率 3． 简单机械 4． 综合生命科学：人体中的机械

第十三章　能和功率 1． 量的性质 2． 能量的转化和守恒 3． 能量的转化和化石燃料 4． 综合数学：功率

第十四章　热能和热 1． 温度和热能 2． 热的本质 3． 综合化学：热能和物体的状态 4． 热的利用 跨学科的探究：从树藤到钢铁

第四单元　声与光

第十五章　波的性质 1． 什么是波 2． 波的性质 3． 光的干涉 4． 综合地球科学：地震5． 波

第十六章　声 1． 声音的本质 2． 声音的性质 3． 声音的合成 4． 综合生活科学：你是如何听到声音的 5． 声的应用

第十七章　电磁波谱 1． 电磁波的本性 2． 电磁波谱中的波 3． 可见光的产生 4． 综合技术：无线通讯

第十八章　光 1． 反射和镜子 2． 折射和透镜 3． 颜色 4． 视觉 5． 光的利用 跨学科的探究：电影中的特技

第五单元　电和磁

第十九章　磁和电磁 1． 磁的本质 2． 综合地球科学：地磁场 3． 电流与磁场 4． 电磁

第二十章　电荷与电流 1． 电荷与静电 2． 电路的测量 3． 串联电路和并联电路 4． 综合卫生：安全用电

第二十一章　电磁的作用 1． 电、磁和运动 2． 电流的产生 3． 电能的使用 4． 综合化学：电池

第二十二章　电子 1． 电子信号和半导体 2． 电子通讯 3． 计算机 4． 综合技术：信息高速公路 跨学科的探究：爱迪生——发明天才

指导 　技能手册 象科学家一样思考 测量 处理科学探究 批判地思考

组织信息 建立数据表格和图形 附录一　实验安全 附录二　使用天平 附录三　化学元素表 附录四　元素周期表 术语表

每章的课题 ——为长期探究提供机会 第1章 对比不同的品牌 第2章 一个物质变化的故事 第3章 变得有组织 第4章 化合物模型 第1章 对比不同的品牌 第2章 一个物质变化的故事 第3章 变得有组织 第4章 化合物模型 第5章 列出一张化学变化清单 第6章 自制指示剂

中国科学教育存在的问题 绝对真理观 注重学科体系 忽视学科之间的联系 以传授知识为主 鼓励学生死记硬背

从世界科学课程发展看中国科学课程改革 世界科学课程改革的三次浪潮： 第一次：培养科学家，注重知识与过程。 第二次：提出科学素养目标，注重知识的相关性。 第三次：提高每个公民的科学素养，注重科学本质与教育本质的统一。

中国与世界的差异：时空错位 从科学课程内容来看，仍然是知识本位，尚未达到世界第一次科学课程改革水平。 从课程目标来看，已提出科学素养目标，正在向目标转换努力，处于第一次向第二次的过渡。 从时间来看，世界正经历第三次改革浪潮，各种先进理论的引入和我国课程理论与实践之间形成巨大落差。

中国的科学教育和科学课程改革 浙江的初中综合科学课程 上海的科学教育改革 广东的高中综合科学课程方案 北京市21世纪基础教育课程改革——1—12年级科学课程标准 教育部基础教育课程改革——制定科学课程标准，初中阶段分科和综合并行

国内背景 全面推行素质教育与基础教育课程改革 公众科学素养急待提高 浙江省自93年全省初中实行综合科学课程 北京市1998年制定科学课程标准，部分学校开始实验 上海市综合科学课程实验

科学课程标准的基本理念 核心理念：全面提高每一个学生的科学素养 面向全体学生 立足学生发展 体现科学本质 突出科学探究 反映当代科学成果

面向全体学生 承认学生存在差异，照顾学生差异，使每一个学生学习科学的潜能都得到充分发展 提供公平的学习科学的机会 《标准》规定了完成9年义务教育每一个学生应达到的科学素养的基本要求

《科学标准》的设计突破了学科本位观念，在确定目标和选取内容时首先考虑提高学生科学素养的需要，着眼于促进学生的发展。 立足学生发展，改变学科本位 科学课程重心的转变：从学科到学生。我国以前的分科科学课程，对学科和社会的需要考虑较多，而对学生的心理特点和提高科学素养的需求考虑较少。 《科学标准》的设计突破了学科本位观念，在确定目标和选取内容时首先考虑提高学生科学素养的需要，着眼于促进学生的发展。

体现科学本质 什么是科学？ 区分科学、非科学和伪科学 注重科学、技术、社会之间的联系 使学生认识到科学是在与技术、社会之间的相互作用过程中不断发展的，从而逐步加深对科学本质的认识，逐步树立正确的科学观。

突出科学探究，提倡学习方式多样化 课程内容和教学方式的变化：让学生经历科学探究过程，学习科学探究的方法，培养学生的科学探究精神、创新意识、实践能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度，在此过程中发展科学素养；改革以书本为主、实验为辅的传统教学模式，提倡多样化的教学方式。

反映当代科学成果 以提高每个学生的科学素养为总目标 科学探究 科学知识与技能 科学态度、情感与价值观 科学、技术与社会的关系 课程的开放性和时代性：注意现代科学的发展趋势，反映当代科学成果和新的科学思想。注意将科学技术的新成就引入科学课程，注重学科之间的渗透、人文精神与自然科学的交融；课程目标 以提高每个学生的科学素养为总目标 科学探究 科学知识与技能 科学态度、情感与价值观 科学、技术与社会的关系

科学课程标准的特点：整合与探究 整合：目标和内容的整合 总体设计——内容分为五个领域： 科学探究（过程、方法与能力） 生命科学 物质科学 地球、宇宙和空间科学 科学、技术与社会的关系

物质科学的整合：主题和主题下的设计 四个主题： 主题下的专题：以常见的物质为例 常见的物质 物质的结构 物质的运动与相互作用 能量与能源 物质的性质、水、空气、金属、常见无机物、常见有机物

探究：体现科学本质与教育本质的统一 体现科学的活动本质 促进教学方式的变化 学生科学素养的全面发展 单独作为一个领域对学生提出目标与要求

科学探究 这是在我国第一次将科学探究作为科学课程的内容提出明确和具体的要求。 科学探究包含：提出问题；猜想与假设；制定计划与设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流 对科学探究能力目标提出具体的学习要求和达成目标

标准改变了以前大纲的表述方式，用行为动词说明具体内容目标 分为具体内容目标和活动建议，条目的要求比较概括，为教材编写和教师教学留有余地。 例如，在物质的性质中，内容标准的第一条是“区分物质的物理变化和化学变化。” 活动建议：探究物质的物理变化和化学变化（例如蜡烛的燃烧过程等）。

指导性 具体目标 实施建议 案例

灵活性 结构上的灵活性 内容上的灵活性 为教材编写和教学留下余地

教材编写及实验情况 已开发出三套教材 6个国家实验区正在进行实验

谢谢大家！ 欢迎提出问题共同探讨！