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學(xué)校如何做好科學(xué)教育加法?來(lái)看這所學(xué)校高質(zhì)量的探索實(shí)踐

發(fā)布時(shí)間:2023-11-28 作者:邵鋒星 來(lái)源:中國教育新聞網(wǎng)-《人民教育》

做好科學(xué)教育加法,學(xué)校必須聚焦立德樹(shù)人根本任務(wù),配置優(yōu)質(zhì)資源,完善課程體系,改進(jìn)教學(xué)方法,激發(fā)中小學(xué)生好奇心、想象力和探求欲,提升科學(xué)教育質(zhì)量?;谶@一認識,浙江省杭州市景苑小學(xué)緊緊圍繞育人目標,在科學(xué)課程的整合與完善、學(xué)教方式的變革、保障學(xué)??茖W(xué)教育有效實(shí)施等方面做了許多有益的探索和實(shí)踐。

一、構建整體性、多樣性、選擇性學(xué)??茖W(xué)課程圖譜

學(xué)校應面向全體學(xué)生,嚴格落實(shí)國家科學(xué)課程標準,打好共同基礎。在此基礎上,加強校本課程建設,關(guān)注學(xué)生差異,增加課程的選擇性,提高課程的適應性,以多種課程形態(tài)滿(mǎn)足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習需求。

1. 嚴格落實(shí)課程標準要求,在探究實(shí)踐中培育科學(xué)素養

《義務(wù)教育科學(xué)課程標準(2022年版)》提出科學(xué)觀(guān)念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責任四個(gè)方面的核心素養發(fā)展要求,倡導以探究實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習方式,讓學(xué)生主動(dòng)參與、動(dòng)手動(dòng)腦、積極體驗,經(jīng)歷科學(xué)探究和技術(shù)與工程實(shí)踐過(guò)程。在中小學(xué)科學(xué)教育中提倡探究實(shí)踐,符合科學(xué)、技術(shù)與工程發(fā)展的趨勢和國家未來(lái)發(fā)展的需要,有利于整合不同學(xué)科的知識,補齊傳統科學(xué)教育中學(xué)生缺乏自主實(shí)踐的短板。[1]

學(xué)校嚴格按照課程方案和課程標準要求,開(kāi)齊開(kāi)足各年段科學(xué)課。所有科學(xué)任課教師均為專(zhuān)職教師,每位教師單獨配備一個(gè)標準的科學(xué)實(shí)驗教室。學(xué)校將科學(xué)教育專(zhuān)項經(jīng)費納入年度預算,提升實(shí)驗室配置標準,添置各類(lèi)儀器和設施設備。學(xué)校配有專(zhuān)職實(shí)驗室管理員,保證實(shí)驗室設備儀器的規范管理和充分使用。通過(guò)一系列舉措夯實(shí)以探究實(shí)踐高質(zhì)量開(kāi)展科學(xué)學(xué)習的基礎。

2017年秋季,小學(xué)科學(xué)課程從一年級開(kāi)始實(shí)行,為上好科學(xué)課,一年級科學(xué)組教師以“如何開(kāi)展微項目實(shí)踐”為切入口,從“趣味性、探究性”出發(fā),加強低年段科學(xué)教學(xué)研究,激發(fā)學(xué)生的好奇心,培養他們的科學(xué)學(xué)習興趣和探究實(shí)踐能力。

學(xué)校堅持把學(xué)生實(shí)驗操作情況和能力表現納入綜合素質(zhì)評價(jià),以評價(jià)改革進(jìn)一步撬動(dòng)科學(xué)課堂探究實(shí)踐的有效落實(shí)?!半p減”背景下,科學(xué)教研組研發(fā)“大概念、項目化、協(xié)作式”科學(xué)單元實(shí)踐作業(yè),不斷豐富作業(yè)形式,激發(fā)學(xué)生探究興趣,培養探究實(shí)踐能力。

為有效落實(shí)新課標,我們把研究和行動(dòng)聚焦到課程標準確定的小學(xué)階段78個(gè)“學(xué)生必做探究實(shí)踐活動(dòng)”上,針對新課標老教材的實(shí)際,梳理現有教材中每一個(gè)必做探究實(shí)踐活動(dòng)的呈現方式,厘清不同學(xué)段探究實(shí)踐活動(dòng)的不同要求和進(jìn)階邏輯,對標“學(xué)業(yè)質(zhì)量”研制了78個(gè)小學(xué)生必做探究實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施方式、操作規范、指導要點(diǎn)和評價(jià)細則,從而促進(jìn)學(xué)生親歷每一個(gè)必做探究實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程,實(shí)現學(xué)科核心素養的整體提升。

2. 融通兒童生活經(jīng)驗和教材內容,設計和實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習

《義務(wù)教育課程方案(2022年版)》指出,加強課程內容與學(xué)生經(jīng)驗、社會(huì )生活的聯(lián)系,強化學(xué)科內知識整合,統籌設計綜合課程和跨學(xué)科主題學(xué)習,從而更好地落實(shí)學(xué)科綜合育人、整體育人。

科學(xué)組教師從融通學(xué)生生活經(jīng)驗視角,對科學(xué)教材內容進(jìn)行深掘和拓展,設計和實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習。如三年級學(xué)生學(xué)完《空氣》單元“冷熱空氣的流動(dòng)形成風(fēng)”的相關(guān)內容后,科學(xué)教師和語(yǔ)文、數學(xué)、美術(shù)組教師共同開(kāi)發(fā)了“制作走馬燈迎新年”跨學(xué)科主題學(xué)習活動(dòng)。學(xué)生探究走馬燈的基本科學(xué)原理,研究怎樣的大小、結構比例更為合適,探尋將剪紙、中國結融入走馬燈裝飾的方法和技巧,思考如何用語(yǔ)言文字賦予走馬燈節日文化內涵,表達新年的祝福和希望等,最終制作出走馬燈并懸掛在班級和校園迎接新年。在這樣的學(xué)習活動(dòng)中,學(xué)生對“空氣流動(dòng)形成風(fēng)”的科學(xué)概念有了深層次理解,并綜合運用其他學(xué)科知識解決真實(shí)情境中的問(wèn)題,強化了課程協(xié)同育人的功能。

3. 基于“U—S”合作模式開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性需求的校本課程

因毗鄰杭州市高教園區,學(xué)校充分發(fā)揮高校優(yōu)質(zhì)教育資源,與高校教師合作開(kāi)發(fā)了基礎型、發(fā)展型、拓展型、創(chuàng )新型等四類(lèi)校本科學(xué)課程,納入課后服務(wù)體系。四類(lèi)課程涵蓋生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與宇宙、技術(shù)與工程實(shí)踐等領(lǐng)域,從低年級到高年級有機銜接、有序遞進(jìn)、螺旋上升,強化課程內容的綜合性和多樣性。

為提升科學(xué)教育在課后服務(wù)中的覆蓋面,學(xué)校精心設計了“一周體驗、兩輪選課、定期約課”的選課機制。開(kāi)學(xué)第一周為課程體驗周,學(xué)生可以自由體驗各類(lèi)校本科學(xué)課程。之后,所有學(xué)生進(jìn)行第一輪選課,個(gè)別學(xué)生需要調整可以在第三周結束后進(jìn)行第二輪選課。對學(xué)校開(kāi)展的科普講座、科普劇表演等,學(xué)生可以提前約課。通過(guò)“科學(xué)大講堂、在科學(xué)家身邊成長(cháng)、與大學(xué)生同研究”等多種活動(dòng),實(shí)現學(xué)生在課后服務(wù)時(shí)段參與科學(xué)教育達到百分之百,滿(mǎn)足了學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習需求,在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法。

二、通過(guò)多種形式培養學(xué)生的科學(xué)高階思維和問(wèn)題解決能力

探究實(shí)踐包括科學(xué)探究實(shí)踐和技術(shù)與工程實(shí)踐,是學(xué)生形成其他素養要求的主要途徑,同時(shí)也是一種關(guān)鍵能力[2]。以探究實(shí)踐作為學(xué)生科學(xué)學(xué)習的主要方式,強調“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng )中學(xué)”,是對傳統學(xué)教方式的迭代升級,對培養學(xué)生高階思維和問(wèn)題解決能力具有重要作用。

1. 讓學(xué)生經(jīng)歷思維與實(shí)踐深度融合的科學(xué)探究學(xué)習

在實(shí)踐教學(xué)中,科學(xué)教師通過(guò)創(chuàng )設真實(shí)、貼近學(xué)生生活的情境問(wèn)題,讓學(xué)生親歷觀(guān)察事物或現象的過(guò)程,在好奇心和探求欲的驅動(dòng)下,生成探究問(wèn)題。如果學(xué)生不能解決自己提出的問(wèn)題,教師要有針對性地給予指導,幫助其完成探究過(guò)程并解決問(wèn)題。

比如,在教學(xué)“豎笛發(fā)聲”一課時(shí),學(xué)生在學(xué)習皮筋、鼓面、音叉等“物體振動(dòng)發(fā)出聲音”和“振動(dòng)停止、聲音停止”的基礎上,進(jìn)而自主提出問(wèn)題“吹豎笛時(shí),是什么物體在振動(dòng)發(fā)聲”。許多學(xué)生的第一反應是豎笛本身在振動(dòng)發(fā)聲。此時(shí),教師推出問(wèn)題鏈,助推學(xué)生自主完成探究。第一個(gè)問(wèn)題——吹豎笛與敲豎笛發(fā)出的聲音不同,為什么?讓學(xué)生意識到兩者發(fā)聲物體是不同的,激發(fā)起學(xué)生的探求欲。第二個(gè)問(wèn)題——用力抓住豎笛,吹豎笛仍然發(fā)出聲音,說(shuō)明了什么?讓學(xué)生在“阻止物體振動(dòng),振動(dòng)停止,聲音即停止”的經(jīng)驗基礎上,判斷出吹豎笛時(shí)發(fā)聲物體并非豎笛本身。第三個(gè)問(wèn)題——按住豎笛的不同小孔,豎笛發(fā)出的聲音不同,說(shuō)明了什么?指向了改變空氣柱的長(cháng)短,學(xué)生最終確定吹豎笛是空氣振動(dòng)發(fā)出聲音。三個(gè)具有連續性、層次性、深刻性的問(wèn)題,不斷調動(dòng)學(xué)生運用科學(xué)思維方法比較、判斷、辨析獲得的信息,這一思維與實(shí)踐深度融合的科學(xué)探究過(guò)程,實(shí)現了科學(xué)思維的高階發(fā)展和對科學(xué)概念的深層理解。

2. 以項目化學(xué)習推進(jìn)核心概念學(xué)習進(jìn)階

科學(xué)學(xué)科核心概念是學(xué)生在義務(wù)教育階段應該掌握的科學(xué)課程的核心內容。核心概念可以揭示學(xué)科知識的本質(zhì)與學(xué)科知識之間的聯(lián)系,具有統整學(xué)科知識的功能。核心概念將零散的知識點(diǎn)聯(lián)系起來(lái),體現學(xué)科思想和核心內容,是認識學(xué)科本質(zhì)、學(xué)習學(xué)科方法、發(fā)展核心素養的重要載體?;谶@一認識,科學(xué)組教師將“以項目化學(xué)習推進(jìn)核心概念學(xué)習進(jìn)階”作為教學(xué)研究的新方向。首先,對教材的單元教學(xué)目標、課時(shí)教學(xué)目標進(jìn)行梳理,對應課程標準中的核心概念整合、重構教材單元;其次,確定單元項目,創(chuàng )設真實(shí)問(wèn)題情境;然后,基于核心概念的層級以及學(xué)生學(xué)習的內在邏輯,采用逆向設計思維,將單元項目分解成若干子項目,體現進(jìn)階設計;最后,預設學(xué)生的項目公開(kāi)成果及全程評價(jià)。

例如,在《運動(dòng)和力》單元項目實(shí)踐中,圍繞“工程設計與物化、物質(zhì)的運動(dòng)與相互作用”學(xué)科核心概念,學(xué)生明確“利用生活中的材料設計一輛具有動(dòng)力、能在5秒內行駛1米遠的小車(chē)”單元項目要求,開(kāi)展設計和制作重力小車(chē)、拉力小車(chē)、反沖力小車(chē)以及自制測力計等一系列子項目科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生在制作、測試和反思中不斷迭代產(chǎn)品。在成果發(fā)布過(guò)程中,學(xué)生對標單元項目反思學(xué)習過(guò)程與結果,實(shí)現對“運動(dòng)與力的關(guān)系”核心概念的理解和工程實(shí)踐能力的綜合提升。

3. 在技術(shù)和工程實(shí)踐中培養問(wèn)題解決能力

技術(shù)與工程實(shí)踐需要經(jīng)歷明確實(shí)際需求問(wèn)題、提出設計方案、物化并測試、迭代改進(jìn)等過(guò)程。工程實(shí)踐不是傳統的科學(xué)制作或模仿制作產(chǎn)品,而是創(chuàng )造、發(fā)明的過(guò)程,是實(shí)現某一產(chǎn)品從無(wú)到有的過(guò)程,或是對已有的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)、達成某一實(shí)際需求的過(guò)程。在真實(shí)的工程實(shí)踐中,工程有許多限制因素,包括是否符合科學(xué)原理、技術(shù)手段的可行性、成本、時(shí)間、材料、安全等。小學(xué)科學(xué)課程開(kāi)展技術(shù)與工程實(shí)踐,需要教師準確把握不同年齡階段學(xué)生所具備的知識和能力狀況,選擇適合學(xué)生的真實(shí)問(wèn)題,設置有梯度的工程實(shí)踐活動(dòng),引導學(xué)生開(kāi)展工程實(shí)踐,培養學(xué)生的工程思維。

比如,在《做一頂帽子》的工程實(shí)踐活動(dòng)(見(jiàn)圖1)中,針對同一情境任務(wù),不同年段制定的項目實(shí)踐要求明顯不同。低年段只需要考慮帽子的遮陽(yáng)功能,而高年段還需要考慮材料選擇、成本等工程的限制因素,通過(guò)逐步遞增限制因素的數量,培養學(xué)生統籌協(xié)調的思想;針對方案的設計與論證,從低年段只提出單一方案過(guò)渡到高年段需要充分探討產(chǎn)品各個(gè)影響因素間的關(guān)系,綜合論證自己或他人的設計方案;針對產(chǎn)品的制作與迭代,從低年段只提出改進(jìn)策略,到高年段需要根據測試結果,有依據、有目標、更綜合地去開(kāi)展產(chǎn)品的迭代,最終將自己的設計創(chuàng )意變?yōu)楝F實(shí)產(chǎn)品,實(shí)現核心問(wèn)題的解決。學(xué)生反復實(shí)踐符合自己認知和能力水平的制作活動(dòng),工程思維得到有效培養。

圖1:《做一頂帽子》工程實(shí)踐的進(jìn)階設計

三、多元協(xié)同保障學(xué)??茖W(xué)教育有效實(shí)施

提升學(xué)??茖W(xué)教育質(zhì)量,需要在學(xué)校場(chǎng)館、空間、環(huán)境等方面營(yíng)造濃厚的學(xué)習氛圍,提升教師的專(zhuān)業(yè)素養和教學(xué)能力,探索利用人工智能、虛擬現實(shí)等技術(shù)手段改進(jìn)和強化科學(xué)教學(xué),多元協(xié)同保障科學(xué)教育有效實(shí)施。

1. 營(yíng)造與學(xué)生深度對話(huà)的校園文化環(huán)境

科學(xué)學(xué)習空間不僅包括最基礎的科學(xué)實(shí)驗室,還包括其他滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化、可創(chuàng )生的學(xué)習空間和環(huán)境,學(xué)校根據實(shí)際需求選擇性開(kāi)發(fā)特色科學(xué)學(xué)習空間,強調空間和物化環(huán)境應與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和深度對話(huà),以激發(fā)學(xué)生的好奇心和探求欲。比如,學(xué)校在走廊、實(shí)驗室懸掛科學(xué)家畫(huà)像,在顯示名人照片和簡(jiǎn)介的同時(shí),將名字用翻蓋遮擋起來(lái),吸引學(xué)生進(jìn)一步了解每位科學(xué)家,并在墻面增設“對話(huà)欄”和“問(wèn)題墻”,讓學(xué)生寫(xiě)一寫(xiě)對名人名言的理解和看法,激發(fā)興趣,引起思考。在校園開(kāi)心農場(chǎng),通過(guò)“猜猜我是誰(shuí)”“怎樣養好我”等問(wèn)題,引起學(xué)生對動(dòng)植物進(jìn)一步探索的欲望。在“我的植物種子”發(fā)布欄,讓學(xué)生展示自己收集的植物種子和自己制作的“種子身份證”“植物探秘卡”等,主動(dòng)觀(guān)察其他同學(xué)收集了哪些不同的種子,比較不同種子的結構特征,思考和探索不同植物的生長(cháng)變化歷程。

2. 豐富和深化教師培養內容,整體提升科學(xué)教師專(zhuān)業(yè)能力和素養

提高科學(xué)教育質(zhì)量的關(guān)鍵在于教師,要培育科學(xué)興趣濃厚、好奇心強、具備較好科學(xué)素養、科學(xué)方法和科學(xué)創(chuàng )造力的學(xué)生,就必須提高科學(xué)教師的職業(yè)素養。然而,研究發(fā)現,當前我國小學(xué)科學(xué)教師在師生互動(dòng)、教學(xué)設計和概念規律教學(xué)等方面表現相對較好,但理科背景的學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識存在明顯短板,在信息技術(shù)應用、跨學(xué)科與問(wèn)題解決式教學(xué)、探究式教學(xué)等方面的教學(xué)實(shí)踐能力較為薄弱[3]。

為了彌補科學(xué)教師學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識的短板,學(xué)校制定了“U—S1+2”協(xié)同培養機制?!?”是指一位小學(xué)科學(xué)教師,“2”是指兩位大學(xué)理科教師,每一位小學(xué)科學(xué)教師同時(shí)與兩位不同學(xué)科背景的大學(xué)教師結對。如學(xué)校分別聘請物理學(xué)科、化學(xué)學(xué)科專(zhuān)業(yè)背景的大學(xué)教師擔任生物學(xué)科背景科學(xué)教師的導師,每月進(jìn)行讀書(shū)研討、分享交流、答疑解惑,實(shí)現科學(xué)教師學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識快速、綜合提升。

同時(shí),為提高科學(xué)教師的跨學(xué)科能力、創(chuàng )造性思維與探究精神,學(xué)校豐富和深化教師培養內容,更多關(guān)注教師跨學(xué)科概念理解、探究式教學(xué)觀(guān)念、多種思維方法的綜合運用等,讓教師在參與體驗情境式、探究式、項目式的教學(xué)活動(dòng)中,理解、發(fā)展高階思維,反思科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)方法和科學(xué)思維。同時(shí),進(jìn)一步提高培養方式的靈活性,著(zhù)力提升科學(xué)教師信息技術(shù)應用能力,實(shí)現人人掌握基本的信息技術(shù)輔助教學(xué)的能力。

3. 基于數字化技術(shù)整合與優(yōu)化科學(xué)學(xué)習方式

近年來(lái),人們越來(lái)越意識到技術(shù)可以成為轉換、整合、優(yōu)化科學(xué)學(xué)習方式的有效工具。運用數字模型技術(shù)、交互式仿真技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù),學(xué)生在虛擬現實(shí)情境中發(fā)現問(wèn)題、明確任務(wù),嘗試虛擬建模,從模型建構的“虛擬迭代”到“實(shí)踐迭代”。在解決仿真問(wèn)題的實(shí)踐嘗試中,學(xué)生通過(guò)數字協(xié)作交互平臺,隨時(shí)與情境、同伴、教師積極互動(dòng),學(xué)生在與學(xué)習內容的主動(dòng)互動(dòng)、與他人的協(xié)作中不斷加深對科學(xué)概念的理解,并將這種理解遷移到解決問(wèn)題的實(shí)踐中,實(shí)現深層建構、深度學(xué)習[4]。

比如,在五年級“種子發(fā)芽實(shí)驗”項目學(xué)習中,借助沉浸式VR 環(huán)境的人機交互手段,靈活選擇土壤、水分等實(shí)驗材料,自由調節儀器參數,并突破時(shí)間限制這一優(yōu)勢,學(xué)生調節時(shí)間加速反應進(jìn)程,直接放大觀(guān)看種子發(fā)芽過(guò)程中各部分的細節變化。通過(guò)對比不同實(shí)驗條件實(shí)時(shí)呈現的不同結果,迅速驗證學(xué)生的設想,建立生物與環(huán)境之間相互聯(lián)系的認知。此外,適當拓展種子休眠這一神奇的現象,有利于學(xué)生正確、完整地認識種子發(fā)芽所需條件,實(shí)現對科學(xué)概念的深層理解。

總之,落實(shí)科學(xué)教育做好加法,需要充分發(fā)揮學(xué)校的育人主陣地作用,通過(guò)課堂教學(xué)、課后服務(wù)和課外實(shí)踐等一體化構建,多元協(xié)同保障科學(xué)教育高質(zhì)量實(shí)施,整體提升學(xué)??茖W(xué)教育質(zhì)量。

注釋?zhuān)?/span>

[1] 高云峰. 探究實(shí)踐:中小學(xué)推進(jìn)科學(xué)教育的關(guān)鍵點(diǎn)[J]. 中小學(xué)管理,2023,0614-18.

[2] 胡衛平. 在探究實(shí)踐中培育科學(xué)素養——義務(wù)教育科學(xué)課程標準(2022年版)解讀[J].基礎教育課程,2022,No.32210):39-45.

[3] 鄭永和等. 我國小學(xué)科學(xué)教師隊伍現狀、影響與建議——基于31個(gè)省份的大規模調研[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(教育科學(xué)版),2023,4104):1-21.

[4] 季榮臻. 整合取向:科學(xué)學(xué)習方式的轉型之路[J]. 江蘇教育研究,2022,2B/3B71-74.

(邵鋒星,浙江省杭州市錢(qián)塘區景苑小學(xué)校長(cháng),浙江省特級教師,正高級教師,浙江省杭州市小學(xué)科學(xué)教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì )會(huì )長(cháng))

《人民教育》2023年第19期,原標題為《強化學(xué)校主陣地作用 切實(shí)提高科學(xué)教育質(zhì)量》

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