科学教育趋势和科学教学的有效性 上海市浦东教育发展研究院 顾志跃.

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1 科学教育趋势和科学教学的有效性 上海市浦东教育发展研究院 顾志跃

2 国际科学教育改革的趋势是从知识教育走向素质培养，从精英教育变成大众教育，重视公众科学素养的培养。1995年美国发布国家《科学教育标准》。
法国的“做中学”运动。 日本、台湾等地的小学科学教育改革。

3 80年代，美国科学教学专家兰本达来访带来的科学教育新理念。 88年上海市一期课改推出以科学探究方法培养为主的新教材。
我国80年代以来的小学科学教学改革。 80年代，美国科学教学专家兰本达来访带来的科学教育新理念。 88年上海市一期课改推出以科学探究方法培养为主的新教材。 95年引进《牛津》教材对小学自然教学的影响。 90年代的STS运动——现代科技教育对小学自然教学的影响。

4 2000年以后国家课改，新的课程 标准提出了以培养学生的科学素养为宗 旨的新科学教育理念。 1、科学课程面向全体学生。 2、学生是科学学习的主体。 3、科学学习以探究为核心。 4、科学课程具有开放性。 5、科学课程的评价应能促进学生科学素 养的形成与发展。

5 2010年，韦部长率领的团队开始了以科 科学教育的10个原则： 1、在义务教育的所有年级，学校都应该设置
学大概念组织科学教育的最新科学教育理念。 科学教育的10个原则： 1、在义务教育的所有年级，学校都应该设置 科学教育项目，以系统地发展和保持学习者对 周围世界的好奇心，对科学活动的热爱，以及 对如何阐明自然现象的理解。 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 对保证他们个人、社会以及环境的健康和协调 发展是重要的。

6 3、科学教育具有多方面的目标，应该致力于：
﹡理解一些科学上的有关大概念，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。 4、基于对概念的审慎分析，以及基于当前对学习是如何发生的研究和理解，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。

7 5、应该从学生感兴趣并与他们生活相关的 课题开始，逐步进展到掌握大概念。 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。 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 能的目的。例如：科学态度和能力的培养。

8 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 所设目标需要的教与学的方法保持一致。 9、评测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。 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。

9 科学中的14个大概念： 科学概念 1、宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构 成的。 2、物体可以对一定距离以外的其他物体产 生作用。
3、改变一个物体的运动状态需要有净力作 用于其上。 4、当事物发生变化或被改变时，会发生能 量的转化，但是在宇宙中能量的总量总是不 变的。

10 5、地球的构造和它的大气圈以及在其中发生 的过程，影响着地球表面的状况和气候。 6、宇宙中有无数个星系，太阳系只是其中一 个星系——银河系中很小的一部分。 7、生物体是由细胞组成的。 8、生物需要能量和物质的供给，为此它们经 常需要依赖其他生物或与其他生物竟争。 9、遗传信息会在生物体中一代代地传递下去。 10、生物的多样性、存活和灭绝都是进化的 结果。

11 关于科学的概念 11、科学认为每一种现象都具有一个或多个 原因。 12、科学上给出的解释、理论和模型都是在 特定的时间内与事实最为吻合的。 13、科学发现的知识可以用于开发技术和产 品，为人类服务。 14、科学的应用经常会对伦理、社会、经济、 和政治产生影响。

12 学生形成科学大概念的基本过程是从 小概念逐步放大，包括爬梯子、拼图、分 阶段训练。所以学生的科学学习应该是基 于前概念的学习。 小学生的科学前概念可以参看《儿童 的科学前概念》这本书，里面介绍了儿童 对光、简单电路、热和温度、力和运动、 气体状态、气相物质的粒子性质、物理变 化化学变化中的物质守恒、宇宙和地球中 的许多现象的前概念。了解这些前概念对 我们教学设计非常有必要。

13 播的物质实体，并与其在传播途中碰到的物体 发生作用，产生各种可观察到的效应。 光在哪里？
例如：光是一种从光源发出的、在空间传 播的物质实体，并与其在传播途中碰到的物体 发生作用，产生各种可观察到的效应。 光在哪里？ 光在天花板上。光在电灯泡里。光在地板上。（绝大 多数10~11岁儿童都会把光等同于光源、光的效应或 一种状态，一直到初中才会慢慢建立起光是空间中一 种实体的概念。） 又如：地球是圆的。 有的小学生认为地球是个圆环。 有的小学生认为地球是两个半球，人在下面半球的平面 上。

14 科学课程有效教学法的特征： 探究的机会：指学生通过亲自参加探查来发展 自己的理解。收集利用数据来检验想法，并找 到能最好地解释他们发现现象的概念。 建构主义学习理论：有意识地发掘学生对所研 究的现象与事件有关的已有的概念、技能和态 度。 形成性评价策略：不断地将有关系上想法和技 能的信息及时地提供给教师，能够促进学生的 主动学习。

15 科学探究并不是一个从提出问题开始，到 解决问题为止的固定程序，而是一个学生可以 运用多种过程技能找到问题答案的过程。 这些过程技能包括：观察、交流、估计、 测量、搜集数据、分类、推断、预测、制作模 型、制作图表、假设、控制变量、下可操作定 义、探究等。

16 科学教师上好科学课的关键是要提高教学 的有效性。

17 科学教师上好科学课的关键是要提高 教学的有效性。 影响教学有效性的最重要因素是： 1、教学的针对性 2、教学的艺术性 3、教学的精细度 4、教学的及时反馈与调整

18 一、教学的针对性是指教师的教是否符 合学生的学？ 两种教学模式的争论： 以教定学？ 以学定教？

19 东方 西方 传承文化 开发潜能 学科中心主义 儿童中心主义 以教定学 以学定教 被塑造 自主发展 20世纪80年代以来的趋势是趋中 以人发展为本 凸显教与学的融合

20 所以从“以教定学”向“以学定教”靠 拢，教师必须了解学生，会做学情分析。 高中教师必须知道的基本学情： 高中学生的年龄特征 人格——趋于独立，逐步形成自己的 价值体系。 认知——逐步摆脱形象思维，进入抽 象思维。 情感——青春期成熟阶段。 行为——能自制自控。（自律自强）

21 小学教师必须知道的基本学情： 小学生的年龄特征 人格——尚未独立，具有明显的依存 性。 认知——处于具体的形象思维阶段， 思考依赖表象。 情感——自控力弱，外显，易变，易 受伤。 行为——自制自控力弱，但模仿性强。

22 1、学情分析的类别： 群体的（班级特征） 个别的（特殊学生）

23 2、学情分析的方法： 摸底考试、 问卷调查、 课堂交流（观察、提问、追问）、 录像分析、 作业批改、 座谈或个别访谈、 向前任教师了解、 家访等。

24 3、学情分析的功能模式： 前置性（有效备课） 形成性（有效教学） 阶段性（有效调整）

25 4、学情分析的内容 （1）与教学设计有关的学情分析： 有关的前期知识技能，原有的生活经验，学生的认知方式与习惯。

26 4、学情分析的内容 （2）与课堂教学组织有关的学情分析： 学生兴趣调查，学生课堂学习习惯调 查，学生相互关系或非正式群体调查。

27 4、学情分析的内容 （3）与教学反馈有关的学情分析： 教学目标达成度，学生对教师教的满 意度。

28 4、学情分析的内容 （4）与教学效果评价有关的学情分析：学生的学业成就，学生的情感、能力 变化。

29 二、教学的艺术性是指教师在课上调动 学生的学习积极性，让学生学起来。 教师让学生在课堂里进入积极学习 的最有效办法是设计各种学习任务，让 学生有事可做。 听——有效性30% 看——有效性50% 听+知识整理——有效性60% 看+知识整理——有效性80% 做中学（亲历）——有效性90%以上

30 提高课堂教学艺术性的主要途径是多观课评课，观课评课从分析角度有两个层次五种分析：
1、 形式学习水平（就事论事）——以学 习具体东西为主，教学现象分析（平 视）、教的水平分析（俯视）。 2、有意义学习水平（透过现象看本质） ——以学习可以举一反三的经验、理 念为主（透视），包括教学技术分析、 教学质量分析、 教学价值观分析。

31 观课评课第一层次要素 形式学习： 1、教学现象分析：情景、问题、活动、 （平视） 事例、题目、教学形式、 实验、教学具、多媒体课件、
（平视） 事例、题目、教学形式、 实验、教学具、多媒体课件、 板书、讲演、情绪…… 2、教的水平分析：学生调控、师生互动、教 （俯视） 材解读、课堂评价……

32 观课评课第二层次要素 有意义学习（透视）： 1、教学技术分析：导入（预设与生成统一） 传授（教材、学生、技术三 者协调）
强化（教材内容提炼浓缩） 2、教学质量分析：目标、内容、 过程、结果 3、教学价值观分析：课程观、教学观、 质量观、学生观

33 1、“情景、问题、实例、以旧带新、 直接”五种导入哪种最好？ 2、导入是由哪些因素决定的？ 3、导入是预设还是生成的？ 4、生成导入的环节是什么？

34 教学设计的核心思想就是有效架桥， 2、学情分析 3、教学设计 1、备教材 此岸 有效架桥 彼岸 原有经验 辨别关系 解读课标 前概念 上下位概念 钻研教材 认知方式 追求完整 找准重点 认清学生 从错到对 定准目标 克服负迁移 找出教学中典型的“此岸”与“彼岸”的关系， 以及针对每种关系有效架桥的基本模式。

35 同化 上位概念 下位概念 三角形 三角形分类 顺应 下位概念 上位概念 苹果、香蕉 定义水果

36 强化就是教师对课堂教学内容提炼、 浓缩，用一种形象加关键词的方式呈现给 学生，让学生容易记、记得牢。 用多格连环图反映事件 用鱼刺图、条状连续图反应过程 用曲线图反映变化 用雷达图反映结构 用树杈图反映递属关系 等等

37 起因 发展 用四格方图反映事件 高潮 结果 用鱼刺图、条状连 续图反映过程

38 用曲线图反映变化 用雷达图反映结构 用树杈状图反映递 属关系

39 观课评课的指标标准： 形式学习： 教学现象分析、教的水平分析——以个人 感觉为准。 有意义学习： 1、教学技术分析——以个人感觉为准。
2、教学质量分析——目标：适切。内容： 恰当。过程：合理。结果：有效。 3、教学价值观分析——课程观：教教材还是 用教材教。教学观：教师主导（形式）、 学生主体（状态）并重。质量观：有效 性、主动性第一。 学生观：相互尊重、平 等对话。

40 观课评课还可从更宏观的角度评价一节课的整体状态和教学境界，进行概括性评课：
上对？ 上好？ 上全？ 上活？ 还是上实。

41 “上对”是指教师能按照教材和 教案，准确完成教学任务，没有知 识性、方法性（举例证明）、过程 性错误。 这一点对新教师来说非常关键。要
“上对”课不仅需要教师有扎实的学科知 识，而且要善于表达，能把想要讲的东 西讲清楚讲明白，学生能听懂、接受。

42 “上好”指教师在把握教材教参的基础上能对其中的部分内容进行二次开发，使之更加符合学生的实际需要。
这里的“好”是一个相对概念，指相对于教材与教参中原有的内容来说加一点、改一点，使之更加符合学生的实际情况。这需要教师有一定经验积累和教学原创能力。教师的成长是从教法关注到教材关注的。

43 在职教师专业发展可以分成三个阶段： 初级 中级 高级 新教师 合格教师 教学能手 学科专家 胜任教学 原创教学 发展教学
初级 中级 高级 角色适应 经验积累 专业成熟 （稳定） （稳定） 新教师 合格教师 教学能手 学科专家 胜任教学 原创教学 发展教学 （中级） （副高） （正高） 感受职业 接受职业 享受职业 关注教法 关注教材 关注学科 学会操作 学会创作 学会研究

44 现在的情况不是所有教师都能从第一 阶段走到第二阶段，能走到第三阶段的教 师更少。大多教师稳定在第一或第二阶段 的高原地带。 提倡教师专业发展、开展校本研修就 是要引领教师跨过这两道坎，从关注教法 走到原创教学；从原创教学走到教学研究， 走上学科教学高地。为此提出了在职教师 “二次成长（蜕变）论”。

45 教师成长的最高阶段是站在学科高地， 对学科教学的六个基本要素：如，学科功 能、课标、教材、教法、学法、评价等开 展实践与研究，形成自己的观点和见解， 得到同行认可，在学科教学界形成一定影 响。教学风格鲜明，教学效果显著，教学 成就突出，深受同行敬重，深受学生、家 长喜爱的教师。

46 “上全”是指教师在课上能兼顾 “三位一体”或学生全面发展的多种 目标，不仅有知识与技能要求，还 要关注过程与方法、情感态度与价 值观。
目前在实施新课改新教材中这是一 个令教师把握不住的问题。一节课能否 照顾到方方面面，评课标准是否必须是 全面的。

47 课程是学校提供给学生学习内容的全 部，由不同的学科组成，课只是学科教学 的一个单位。学生的全面发展是同质课叠 加的结果还是异质课组合的结果？
学校开设分科课程从不同领域、不同 方面为学生全面发展提供成长元素。学生 的全面发展应该建立在学校全部学习生活 基础上，而不是某一门学科或一节课上。 具体的一门学科或一节课只是全部学习活 动的一部分，不应该也不可能都是周全的。

48 “三维一体”是新课程的培养目标，但 不能简单等同于每节课的具体教学目标。 对教师来说大多数课教学目标还是以“知识与技能”为主，这些是短周期目标，在教学结束时可以检查其达成度；而“过程与方法”、“情感态度与价值观”是长周期目标，需要由量的积累到质的变化的过程（滴水石穿），所以要在课堂里伴随教学内容体现与关注，但实现一定是一段时间体验、积累的结果。

49 情感、态度、价值观、能力的培养与 知识、技能的学习是不一样的。 知识、技能的学习主要靠教师的传授 与练习，理解、记忆、练习、巩固是主要
的学习方式。 情感、态度、价值观、能力的培养是 经验知识的习得，体验、感悟、内化是主 要的习得方式。

50 “上活”是指教师不拘泥于教案， 能根据课堂教学的实际情况活用教 案。 预设与生成是课堂教学面临的一对 矛盾，教师上课不能没有预设，没有准
备。但预设与实际之间肯定会有不一致， 需要教师在课堂里随时作出调整。这就 是课堂教学的生成性。

51 好的课堂教学应该是： 教师的教 学生的学 贴近 因学定教——创作教案 因学施教——创作教学 1、根据学生学的过程设计教的过程。
教师的教 学生的学 贴近 因学定教——创作教案 因学施教——创作教学 1、根据学生学的过程设计教的过程。 2、根据实际教学情况，活用教案，体现 出教学活动的生成性。

52 “上实”是指课必须上出实际效果。 实施素质教育的课堂教学改革不是简 单的形式改革，要关注实际效果： 1、学生主动学习的程度
2、学生有效学习的程度 可以对课堂教学特征变量采用时间序 列观察、记录，再定性定量分析的方法进 行评价。

53 例：课堂教学观察评价微格记录表（有效性） 班级 内容 执教教师
班级 内容 执教教师 1 2 3 4 5 6 7 8 9 …… 40 Σ 定性分析：连续五角星—控班能力、失控点、控制点 >98% ☆ 定量分析： 20 ≈90% ◇ ×0.9 ≈80% △ ×0.8 ≈70% ? /40=0.925=92.5% <60% ×

54 例：课堂教学观察评价微格记录表（主动性） 班级 内容 执教教师
班级 内容 执教教师 1 2 3 4 5 6 7 8 9 …… 40 Σ 导入新课 讲授新课 板 演 问 答 讨 论 自 学 练 习

55 实施新课程对教师来说，与老教材的最大区别是角色转换，即“变讲课为教学”。
A B 角色 教书者 学生学习的引领者 任务 讲课 设计并引领学生学习 形式 教教材 用教材教 目标 双基 三位一体 内容 书本知识 书本知识+学生经验 方法 传授式 活动式做中学 评价 测验考试 多元评价

56 “变讲课为教学”的不同课型中教师讲的比重：
讲授 % 讲、练 % 传授式教学 讲讲、练练 % 精讲多练 % 讲练式教学 试、讲、练 % 学、试、讲、练---30% 导学式教学 教师主导（形式），学生主体（状态）。 教与学的三种情况：游离？模仿？共振？

57 学案是一种让学生进入学习的有效办 法。学案不是教案的翻版，应该是学生自 主学习的引导。即根据学案学生能进入一 种积极主动的学习状态。 让学生设计教案、编试卷、换位思考、 完成各种小实验、小课题、方案设计、论 文写作等都是促进学生有效学习的办法， 称为行动学习。

58 学生需要做的是：一、打开自己、分配角色、
市三女中的教育剧场课，让学生自设情景， 六个人一组完成一个从矛盾、铺垫、到高潮的一 分钟表演片段。（如：关于一对新人怎么办婚礼 的讨论、日本地震后中国留学生的去留、农场主 与商人争论养猪加瘦肉精问题、路遇乞丐、一位 好学生迷上了跳舞以致影响学业、等等） 学生需要做的是：一、打开自己、分配角色、 形象塑造。（自信心、想象力）二、设计剧情， 并能按顺序来回定格。（记忆力、正逆向思维训 练）三、片段呈现，点评。（思维的合理性、逻 辑性、情感体验、价值观辨析）

59 三、教学的精细度是指教学品质的精致 程度。 粗放的教学以一般学生为对象，只 求完成任务，不顾学生差异，没有精益 求精的追求，所以教学质量只维持在一 般水平。 精细的教学关注每位学生的学习， 采用差异教学对策，应对每位学生不同 的需求。

60 针对学生差异可以采取的教育对策主要有 三类。 一、教学方法类——在一个教学群体内对 不同的学生采取不同的要求和方法。 （对教师要求比较高） 二、课程选择类——让不同的学生选学不 同的课程。 （对学校要求比较高） 三、教学组织类——用不同的教学组织方 式满足不同学生的需求。

61 从教学组织形式满足学生差异需求的思路是：
学生差异：个性 学习速度 个别化教学 矛盾 班级授课制 同质前提下的效益最大原理 分层教学 （组织同质班） 学校分层 班内分层 教学分层 递进教学

62 中西方学校教育组织形式的比较 班级教室 固定 学科教室 走班 一班一表 一人一表 优点 管理方便，且有利于发 有利于满足学生的
我国 西方 班级课程教学制 个别课程教学制 班级教室 固定 学科教室 走班 一班一表 一人一表 优点 管理方便，且有利于发 有利于满足学生的 挥学生之间的互动效应 个别差异 缺点 捆绑式教育，无法满足 兴趣第一，难以保证 学生的个别差异 教学质量

63 班级课程教学制 个别课程教学制 一班一表 一人一表 混合课程教学制 以班级课程为主加上部分个人课程 兴趣分组，程度分班，
班级课程教学制 个别课程教学制 一班一表 一人一表 混合课程教学制 以班级课程为主加上部分个人课程 混合编班，教学分流， 兴趣分组，程度分班， 个别设计，集体授课， 因班施教，充分学习。

64 灵活机动的教学组织方式 混合课程教学制 班级课 兴趣课 程度课 小学低年级 14/15 1/15 /
班级课 兴趣课 程度课 小学低年级 / / / 小学高年级 / / /15 初中 / / /15 高中 / / /15

65 所以，除了分层递进教学中对不 同的学生设置不同的教学目标之外， 还可以在教学组织方式上进行变革。 通过灵活机动的教学组织方式， 既保证班级授课，又让不同需求的学 生学得适度。

66 四、教学的及时反馈与调整。 除了课的水平，教学环节之间的脱 节也是当前的突出问题之一。表现在上 课与作业、作业与辅导、评价与教学之 间的脱节。 有效教学要求教师掌握三大反馈技 术：1、课堂提问。2、作业批改。3、 单元测验。缺乏标杆学生、对一课一练 的依赖使许多教师放弃了前二个反馈通 道。单元测验成绩不好，就集体补课， 无的放矢，异化了补课的原有价值。

67 补救教学是针对性教学。针对第一次教学中没有解决的问题或没有学好的学生开展的一种特殊教学。不能把补课当补药随便用，滥用的结果不仅加重学生课业负担，效果也是很差的。
关注教学质量还要关注教师第一次教学的有效性。第一次教学是学生兴趣和注意力最容易集中的时候。第一次教学不抓紧，期望通过第二、第三次补救教学解决，结果往往事倍功半。

68 要在教师中提倡少补课，上好第一次 教学的风气，狠抓第一次教学质量，争取 一次就让学生学会。 要改变教学结果监测办法，变量尺子 为照镜子，变分数管理为达标度管理。分 数管理是尺度评价，只能比较进步与否， 对鼓干劲有作用。达标度管理属镜面评价， 可以发现问题所在，为补救教学提供信息， 让教师知道应该补哪些学生，补什么，怎 样补。

69 单元测验是检查单元学习情况为主的评价，所以应该采用准则参照测验的编制要求，其结果以反映单元教学目标的达成情况为主，而不是简单的分数排队。
评价按其标准可分成两类： 评价标准预设、与评价对象无关的是绝对评价。与绝对评价对应的是达标度，用准则参照测验获得。评价标准生成、由评价对象的水平决定的是相对评价。与相对评价对应的是分数名次，用常模参照测验获得。

70 考试内容 试题要求 结果显示 准则参 试题与目标 难度随目标 能反映达标 照测验 一一对应 而定 情况 提供达标度
考试内容 试题要求 结果显示 准则参 试题与目标 难度随目标 能反映达标 照测验 一一对应 而定 情况 提供达标度 常模参 敏感指标 难度适中 能反映相对 照测验 区分度好 位置 提供名次

71 目 标 一 二 三 四 五 六 七 八 综合一 综合二 综合三 综合四 试 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ∑ 学生1 × 学生2 学生3 学生4 学生5 学生6 学生7 学生8 学生9 学生10 学生11 学生12 学生13 学生14 学生15 学生16

72 假如我们都能克服教学的盲目性， 减少无用功，把力气用在刀口上，提 高每节课的教学有效性，增加补课的 针对性。那不仅可以提高教学质量， 而且可以减轻学生负担。真正做到教 师智慧的教，学生聪明的学。

73 只要我们关注了教学的针对性、艺术性、精细度与及时反馈调整，就能让学生学的适度，学的积极，每位学生都能学有所教，有问题及时补救。实现教师的教与学生学的和谐共振，一定能提高教学的有效性。

74 谢谢听讲！