STC课程实验——基于实践的课程研究 [复制链接]

③课程为学生们所提供的经历和体验,充分体现了科学家从事科学活动的主要特征。这些经历和体验包括提出问题和明确问题、建立和使用模型、设计和实施调查、分析和解释数据、使用数学与计算思维、建构解释、基于证据进行论证、评价和交流信息。这些经历和体验除了包含各学科科学家认识未知事物的共同做法外,还包含了科学的态度和价值观。
上述做法体现了 STC 课程的设计者对科学和科学教育的深刻理解。在“视科学为论证和解释”的认识层面,课程启发我们,科学课堂上的科学论证不再是一般意义上的交流和研讨,而是寻找结论与证据之间关联的集体建构活动,是推动思维发展的理性交互过程。这对促进学生对科学的理解和发展学生的批判性思维都具有重大意义。

2.儿童学习理论
学习科学是 STC 课程建构的理论基础。最为可贵的是,课程的设计者成功地运用了这些理论,形成了 STC 课程的编写原则、结构框架和内容体系,对我们正确处理学科逻辑结构和儿童心理结构的关系有许多启示。
(1)将已有的知识和观念作为新教学的起点。
学习科学的一个重要发现是,人们是基于已有的知识去建构和理解新知识的,儿童也是如此。他们不但是积极的学习者,而且会把自己的经验和观点带人学习的过程。这些经验和观点极大地影响着他们对学习内容和方法的理解,同时影响着他们获取新知识的能力。因此,课程必须重视学生们原有的经验和观点,并把教学中的每一步骤与他们先前观念融合在一起。 STC 课程的设计者为此做了大量的努力。

①调查和呈现前概念。
STC 课程24个教学单元设计了大量调查和呈现前概念的活动。其中调查活动的方式、方法和策略有许多可借鉴之处。调查活动的内涵和教学组织原则更是值得深人分析和挖掘。
为了准确地了解儿童的前概念, STC 课程采用了头脑风暴、结论性访谈、情境再现、实物操作等方法,同时让学生运用短语、图画、图表等方式来呈现。不同年级不同学习主题采用的方法又有所不同。从实际教学效果中我们看到,学生在6年的实验中,都能轻松自然、积极主动地表达自己的当前想法,在进行想法交流后能产生认知对比和探究的需求。这一做法有效地将学生从被动的临床心理访谈状态上升到课程学习的主动状态,整个调查和呈现活动也成为科学探究活动的重要组成部分。

②组织前概念。
组织前概念是指对调查活动中获得的前概念进行加工和改造,将片断的、零散的观点和问题组织起来以便使用。 STC 课程的设计者采用引导全班学生把前概念提炼为单元层面的问题,并分解为具有基础作用的一系列问题的方法,促使学生对原有想法进行加工和内省,同时把教学一步步地引向深人。
在进行这项工作时,需要引人思维工具。例如在“固体和液体”单元的头脑风暴中,学生要观察和描述一个钢球与一个勺子。设计者采用了“比较”的思维工具,引导学生把注意力集中到“勺子与钢球有哪些相似之处”的问题上,并让学生进一步描述他们认为固体是什么样的。正是有了这样的基础,在第2课中提出了“固体的属性”的新概念,并在后续整个单元的教学中逐个开展对固体属性的专项研究。

③使用前概念。
使用前概念指的是将学生的前概念作为新教学的起点。这需要在课程设计中真正尊重学生已有的知识和观点,并将它们作为前概念转变为科学概念。
STC 课程设计者在这方面的策略,首先是运用学生的原有概念支持将要学习的科学概念。
通过提供新的经验,让学生发现矛盾的现象,认识到原有知识和观念的不足,产生改变原有观念的欲望,是 STC 课程设计者使用前概念的另一种策略。
通过教学实验我们看到,将前概念的调查、呈现、组织和使用这一系列活动纳人教学活动,学生才有机会真正成为学习的主人。这不仅是指他们能够轻松和积极地投人学习,而且包括获得重要的元认知体验——他们所有的想法都是有用的,但需要改变和修正。从教师日记中我们也发现,这些活动一旦进人课堂,也极大地改变了教师对课堂教学的理解。

(2)让学生学会控制自己的学习。
学习科学的一个重要观点是,学习的重担不应只落在教师的身上,只有学生把握学习的机会,教学才能取得最佳效果。因此,学生应该在学习的过程中学会自我监控,不断提高达成教学目标的能力。 STC 课程在这方面进行了许多有益的尝试。

①用“元认知”理论支持学生认知发展。
STC 课程的每一个单元都从了解学生的前概念开始,以单元性的总结结束。单元性的总结被称为“分享我们所学到的知识”,设计者总是结合学习主题,让学生反复做这样几件事。
第一,回顾记录单上的信息,用几分钟时间在各自的科学记录本上写下自己的想法:对于学习主题知道了什么,还有什么问题,并与自己在第一课上做出的回答进行比较,寻找两次记录中发生变化部分的证据。
第二,展示班级记录单,找出现在可以确定是正确的说法,并且解释是什么经历使得自己可以肯定这些说法是正确的,找出哪些说法是应该修正或补充的,并利用学习过程中的经验加以说明。
第三,在班级记录单上增添通过学习所获得的新的信息和还需要进一步寻找答案的问题。

应该是一篇文章吧，或者可以放在一起，这样读起来更方便。 金亚军 发表于 2021/11/21 17:28:51

是一本书，郁波老师著的，2013年出版的

第一章STC课程实验研究总报告

一、问题的提出

二、研究背景

三、研究方法和过程

四、研究发现

五、分析和问题

六、建议

第二章STC课程的集体论证研究

一、集体论证的内涵及其在科学教育中的作用

二、研究目标和方法

三、STC课程有关集体论证的设计

四、儿童集体论证行为和论证能力的发展变化

五、对我国小学科学教育的启示

第三章STC课程与科学概念的连贯把握和广泛理解

一、概念建构的重要思想和实施策略

二、STC课程拥有“对概念的连贯把握和广泛理解”的特征

三、STC课程促进科学概念的逐级建构

四、研究的现实意义和价值

第四章STC课程合作学习策略运用分析

一、STC课程的合作学习特点及研究意义

二、基本策略及其运用

三、实验案例与分析

四、对改造我国课堂教学组织形式的建议

第五章STC课程的情境化教学研究

一、情境化教学的理论基础

二、概念界定和实例分析

三、实验结果概述

第六章STC课程组织结构解析

一、科学课程组织结构构建的原则

二、对STC课程组织结构的分析

三、对我国小学科学课程建设的启示

第七章STC课程中科学实践的研究

一、科学实践的内涵和学习周期

二、STC课程科学实践活动设计策略与案例

三、我们的建议

第八章STC课程的教学评价研究

一、问题的提出与研究任务

二、STC课程教学评价的条件与策略

三、实验的效果与分析

四、对我国现有教学评价方式的反思

第九章STC课程材料支持系统的分析与研究

第十章STC课程阅读材料及其使用的研究

第十一章STC课程科学笔记应用的分析研究

2用“学习周期”为学生搭建学习的框架。
让学生在证据面前坚持或修正他们已有的知识和观点,需要一个清晰的教学步骤。这个教学步骤要能够让学生体验科学家的日常工作,在教师的指导下经历新知识和新观点的构建过程。
STC 课程在自己的课程设计中引人了“学习周期”的方法,一个典型的学习周期包括四个阶段。
第一,集中阶段。学生描述和表达对一个话题的观点,交流有关本话题现有的所有知识,以及各自想进一步学习的内容。
第二,探索阶段。学生亲自参加并深人探究各种科学现象,形成合作学习小组,与本组及全班同学进行讨论。
第三,思考阶段。学生收集和整理他们的数据,交流他们的观点,对自己的结论进行分析和争辩。
第四,应用阶段。学生在新的情境中和现实生活中应用他们所学到的知识。

        四个阶段需要体现在一个完整的解决问题的情境中。有时是一节课,有时是几节课,有时是一个单元。实验证明,这一学习周期能使孩子理解学习的含义,知道学习的目标,知道学习要靠自己努力,知道自己为什么要这样做。在反复经历了这样的学习过程之后, STC 课程实验班的学生已能自己开始新的话题学习,自觉地从前一个阶段进人后一个阶段,在寻找证据、构建解释、展开科学论争、进行逻辑推理、与他人合作等方面形成自然的链接。
        有意义的是, STC 课程的设计者在这里还提醒教师,在课堂上采用“学习周期”的方法,对许多学生来说,将是一项艰难的智力挑战。学生要面对并改变己的错误概念,必然要经历内心的斗争。因此,教师要了解学生的内心斗争、忍耐过程及由此产生的痛苦。 STC 课程的具体建议是,在“课堂讨论”环节,教师要认识到问题提出的方式与等待回答的时间一样,对课堂讨论的质量有重大影响。在期望学生做出回答之前,一定要给予他们“等待时间”,在看似“慢”的设计中,给予学生概念转变的充足时间和机会。

③让学生了解学科的概念、理论和思维模式。
STC 课程有效地尝试设计了适合小学生的、具有学科特色的“科学实践”,包括不同领域科学家解决问题的研究方法和思维方法,认为这有助于学生达到最佳的学习效果,更好地对自己的学习过程进行监控。
STC 课程的物质科学领域是由“固体和液体”“变化”“化学实验”“电路”“食品化学”以及“磁铁和电动机”6个单元组成的。在这些能够引起小学生学习兴趣、适合他们探究的有限学习活动中,设计者仍然凸显了物质科学以实验为基础、逻辑推理和数学表达这些基本的特征。
上述6个单元共涉及了65个可在教室里进行的实验,使用的大多是非经典的实验材料。
在探究的过程中,对学生的逻辑思维也进行了很好的训练。

数学表达和运算思维的运用在物质科学的6个单元中,主要表现在用数字表示各种量及其关系方面。
与物质科学领域不同,地球与空间科学领域部分的内容显示了地质科学家进行研究工作的特有方式。
STC 课程对学科“科学实践”的重视启发我们,学生对科学的认识、学习能力的增长是与学科知识紧密结合在一起的。
学科“科学实践”是“科学实践”教育目标的具体化、精细化。对这一问题的研究,将有利于学生对学科核心思想的理解,也有利于他们对自己的学习进行监控和评价。

(3)向学生提供有组织的信息。
学习科学的又一重要发现,是知识必须置于一个概念的框架中才能得到很好的理解。
有用的知识不是事实的简单罗列,而是围绕重要概念或“大观点”联系和组织起来的,并且应该以连贯性的方式向前发展,对儿童来说也是如此。
STC课程在内容组织方面遵循了这一原则。

①观念性框架。
STC课程采取的方法是每个单元都重点指向一个特定的学科概念,但同时会渗透其他相关的学科概念。
为了使教师和学生准确地了解和把握课程的观念性框架,设计者为 STC课程的每个单元都编制了一条概念发展线,呈现在教师教学用书最开始的部分。
概念发展线包括统一概念、单元概念、分级概念和子概念四个部分。统一概念从跨学科的角度阐明了每个单元的教学目标;单元概念表述的是本单元所指向的具体学科观念;分级概念表明了这一学科观念的主要下位概念;子概念则是单元概念的一系列下位概念。
在每一个子概念下方列出的是与之相关的每课的主题及学生参与的主要活动。这样一条概念发展线,清晰地呈现出整个单元的观念性框架结构,在每部分教学内容与学科观念之间建立了联系,并展示了学科观念逐级构建的逻辑线索。这些都为教学的正确走向起到了重要的保证作用。

②课程内容点阵图。
为了让参与教学的所有教师和学生明白课程的内容与教学目标的关系以及内容之间的关系, STC课程的设计者绘制了单元与美国《国家科学教育标准》的关系图。这是一张以单元题目为横轴,以美国国家科学教育标准》内容标准的标题及其概念为纵轴的点阵图。格里的点标志着在单元每课或阅读材料中所涉及的标准内容。从图中我们可以看出, STC课程的每一个单元几平都与美国《国家科学教育标准》中的科学探究(进行科学探究必需的能力、对科学探究的理解)、科学与技术(对科学与技术的理解)、科学史与科学的本质(科学是人类的事业)、统一的概念与过程(系统、序列与组织、证据模型与解释、稳定变化与测量)相关。每个单元涉及的内容标准至少有5项。
对于一个科学主题,不是简单地从知识的维度对其分类,而是将它与众多的科学教育目标建立联系。对于一个科学概念,不是将其置于一个教学情境和一个学科背景下进行构建,而是创设了一种综合理解和连贯把握的认知框架。点阵图看起来是二维的,但实际表达的是教学内容之间十分复杂的空间结构关系。它让教师和学生一看就能明白活动如何连贯成一堂课,又如何形成单元,而单元又如何合并成总体课程。它不是将教学目标仅仅看作是对各种主题所构成的概念的集合,而是把教学日标看作是对概念理解的不断提高。点阵图还揭示了是哪些科学事实和概念构成了某一特定目标,以及如何达成这些目标,并且将这一目标的邻近线索也用理性的方式串联在一起。这种以概念间的发展和相互作用组织教学内容的方式,彻底抛弃了将科学教育目标看成是各种信息和技能简单集合的传统思维,建立起一个内容丰富、技能和观点可以相互支撑的架构,这对学生科学素养的全面提高具有重要意义。

(三)课程编制的策略
        经过6年的教学实践,我们深切地感受到,STC课程之所以能够在美国以及其他地区获得较高的评价,是与设计者采取的一系列行之有效的课程编制策略有关。设计者没有停留在课程建设的理论层面,而是下大力气将课程编制的基本思想,一项一项地物化为具体的、可操作的编写策略,一步一步地融进各个单元的活动设计。而这些策略,无一不体现出深厚的教育学、心理学研究水平。

1.单元教学模块STC课程认为,课程内容是科学教育的“血与肉”,是真正要教给学生的东西,最有效的方法是用一系列科学“模块”(单元)来设计科学课程。
STC课程为1-6年级的学生共提供了 24个单元,这些单元是课程的基本组成部分。每个单元给学生提供了一个机会去直接探索科学现象,思考他们的观察,与同学分享发现,以及将学到的知识应用于新的情境。这些单元具有一些新的特质。
(1)较长时间的连续性探索。
(2)可进行年级浮动。
(3)清晰明确的过程设计。

2.思维工具
为了培养学生科学思维的习惯,包括批判性思维、在科学背景下的推理和一系列科学探究的方法, STC 课程的设计中引人了思维工具。
(1)科学记录。
科学记录是 STC 课程采用的“工具”之一,包括班级记录单和学生的科学笔记。
班级记录单将学生关于学习主题的前概念记录贴出来,并在单元学习中不断补充。在单元学习结束时,让学生回忆整个单元的学习过程,以及现在关于学习主题知道了什么。然后对照班级记录单判断现在的想法是否更全面,该单元的什么体验可以证实自己的认识,是否需要改变原来的想法。最后要求学生在这个记录单上增添新的信息,写下还想继续研究的问题。这个记录单为学生提供了有效的载体,帮助他们对自己的学习进行反思,完成对学习的认识,是一种元认知思维工具。
学生的科学笔记发挥了另外的作用。

STC 课程采用了以下具体的方法。
①用科学笔记帮助学生形成和确定问题。
要求学生把关于科学主题的问题记录在笔记本上,然后一句一句写成小条,在全班讨论并进行分类。一类是通过实验可以回答的问题,一类是需要向专家咨询(或查阅资料、上网搜索等)的问题。如果有不能确定的问题,教师还要帮助学生重新组织语言形成另外一种形式,再添加到上面两栏里。有了这种分类的意识之后,学生往往能在接下来的学习中自觉地整理问题,并开展独立研究。

②使用网状图建立知识间的联系。
STC 课程提倡学生在科学笔记上用网状图记录自己的想法。在网状图的中心标明主题,然后对这个主题做尽可能多的联想,或者在网状图的中心标明主要概念,再标出相关概念和这个概念的关系。网状图可以帮助学生意识到自己已知的知识,并引导他们尽可能地把有关概念联系起来。根据课或单元的不同需要,网状图常常还用来连接过程、功能、性质、分类、描述或呈现一个系统。通过确定图的主题中心,学生将会对网状图所表达的思想形成建立在分析基础上的理解。

③利用维恩图对信息进行比较。
从1年级开始, STC 课程就引导学生使用两个或多个交叉圆去选择、分类和比较所获得的信息。不属于共性部分的词语记录在分开的圆中,圆圈的交叉部分列出它们的共同特征或相同部分。这一工具被用于比较植物和动物的相同和不同、比较蒸发前和蒸发后的食盐晶体、比较固体和液体、比较在水中上浮和下沉的物体……正是通过这一方式,帮助学生找到了生命体的共同特征、食盐溶解的特性、固体和液体的不同属性等,这在学生建构概念的过程中发挥了重要的作用。

(2)科学词汇。
科学词汇是 STC 课程采用的另一种“工具”。
STC 课程的设计者为每个单元提供了相关的词汇表,明确说明不需要记住其中的术语或解释,但要求在交流和讨论中使用。这些词汇中有对自然界事物的解释性描述,如指南针、砾岩、硬度、破裂;有对探究方法的界定说明,如预测、观察、描点、公平实验、实地实验;也有涉及思维方法的用语,如对比、分类;等等。我们认为,这些词汇是作为智能“认知工具”被课程使用的。正是借助这些词汇,学生间的交流变得顺畅和高效;正是借助这些词汇,学生们进行科学的思考,学习科学思维的方式。这一点,在我们6年的课程实验中已经得到了证实。

3.科学材料中心
STC 课程十分重视科学教学材料的设计与开发,认为是材料使学生开始接触科学,是材料将他们带进了科学家的世界,是材料使他们明白了科学家是如何工作的。
1)储存与分发。
STC 课程要求教师在每个班级建立一个材料中心,指导学生自助式的方法领取和归还材料。教师必须在课前将需要使用的材料进行分装并贴上标签,然后将它们有序排列。在材料领取前,要向学生充分交代安全注意事项,确定合作学习小组中的材料领取人。当有大量的材料需要领取时,为学生设定领取路线,并强调遵守秩序。在涉及水和化学药品的实验中,设计了托盘和海绵,防止溢出和外溅,并要求对上述物品回收和再利用。通过放置垃圾盒和纸巾,使学生最大限度地保持桌面整洁。这些细节的规定,使学生对科学家的工作方式有了更多的了解,并不断体验在收集证据的过程中理性态度的重要性。

(2)设计与使用。
材料的设计与学生科学概念的构建直接相关。 STC 课程在开发中对材料的设计给予了大量的关注和投人。其中最为典型的是“漂浮与下沉”单元弹簧测力计的设计。在该单元,没有安排学生使用正规的弹簧测力计称重,而是利用塑料管、回形针和有机材料制成的特殊弹簧组装的弹簧测力计对物体进行称量。这一称量工具发挥了多方面的教学功能。学生在标注刻度、重新校准零点和修复弹簧测力计的过程中,对弹簧测力计的工作原理有了深刻的理解,对测量中误差存在的原因形成了自己的解释,同时该弹簧测力计还有效地避免了测量时盐水的侵蚀。
另一个典型的设计是“磁铁和电动机”单元的指南针和电动机模型。设计者指导学生用软磁铁、塑料吸管、金属导线、大头针和塑料杯子组装成吸管指南针,然后利用导线、塑料杯、电池、开关和橡皮筋组合的装置让吸管指南针在开关的控制下旋转。这一系列设计,使学生真正认识到是指南针指针的磁性使其指示方向,而不是指针上的标识,同时将指南针与电动机的构造原理有机地联系起来,形成了整个单元清晰的概念发展线。

(3)丰富与拓展。
STC 课程中使用的材料基本都来自学区的科学材料支持中心。值得注意的是,在配送的材料工具箱中还有与单元学习配套的供学生使用的科学读本。这些读本是 STC 课程的一个重要组成部分。在我们2008年访问美国国家科学资源中心总部时, STC 课程设计的负责人专门用一天的时间向我们介绍了这套产品的开发过程。他们认为,学生的科学学习不应局限于课堂上的探究活动,通过阅读进行学习也是科学学习的一种方式。 STC 课程的这一套科学读本可以帮助学生加强对各单元基本科学概念的理解,有助于科学课程与其他领域课程的结合,也有助于学生理解科学在不同领域和工作环境中的应用。

4.合作学习小组
STC 课程在教学中大量采取了学习共同体的形式。教师学用书中明确指出“把学生分成小组是教授科学的最好方法之一。这样的组织有若干优点,它为学生表达自己的想法并得到回应提供了一个小的论坛,让他们通过交流去相互学习。参与合作学习小组的学生还可以发展重要的人际交流能力,这对他们人生的各个方面都会有益”。课程设计者对这种科学学习的组织方式有自己独特的理解和运用方法。

(1)用挑战性学习促进合作。
STC 课程合作学习小组成员间进行的不是一般意义上的合作,而是共同对挑战性的学习任务。设计者有意识地将探究活动设计得具有一定的难度,同时必须依靠小组伙伴的共同努力才可能完成。这种共同努力包括行为上的相互依赖,也包括智力上的共享,与科学家共同体在科学研究中所发挥的作用十分相似。这种通过有效组建的学习共同体完成具有挑战性学习任务的活动,能够提高学生的学习力,同时加强了团队协作的意识与合作的能力。单元设计中逐级、有序地呈现挑战任务,使学生间的合作关系不断得以维系和巩固的做法,也同样值得借鉴。

(2)将多种合作类型进行整合。
STC 课程中的合作学习大致可分为正式的合作学习、非正式的合作学习以及基于合作的小组三种类型。在教学过程中依靠个人的力量有困难的时候,会组织合作学习。在单元学习进入高潮,需要全体学生都致力于“冲刺与挑战”的时候,也会组织合作学习。一些单元在教学中还会根据教学内容有机地将三种类型的合作学习进行整合。如“生态系统”单元,以基于合作的小组会面开始,首先开展在正式的合作学习小组中的学习,然后开展在非正式的合作学习小组中的学习和交流结束。

(3)对合作学习进行整体规划。
        STC 课程中的合作学习不是随机安排的,而是从课程角度做了版体的规划与设计。班级记录单就是这种规划的一种表现。各单元的你级记录单传递了学生对某一特定问题认识的发展和变化,引导学生和互倾听、串联思考、追忆回味,营造出相互启发、深人思考、共同售展的学习氛围,为合作学习建立信息载体,并打下基础。
       此外, ST C课程还对学生合作学习能力的培养进行了规划。在低中、高年级,通过不同的指导方式提高学生做决定的能力;从表达和倾听两个方面对学生的交流能力进行分年段的培养;按照弄清分歧协商和让步的原则,教给学生创造性解决矛盾的技能。这些都对增福学生的团队意识和提高他们的合作能力产生了良好的效果。

5.教学评价
教学评价是 STC 课程的特色之一。 STC 课程中所有的评价活动都经过了来自麻省莱斯雷学院评估和研究项目组的研究人员的专业评估。 STC 课程的评价标准与美国《国家科学教育标准》相一致,关注的是对于学生的学习最为重要的部分,例如在确定学生对科学概念的理解程度的同时来确定他们所发展的科学推理能力。 STC 课程的评价策略表现出以下特点。
(1)与元认知学习相融合。
STC 课程的所有单元都将起始课和结束课设计为单元的前测和后测,采用自由讨论、绘画记录、完成概念图、纸笔测验等形式了解学生的前概念和对学习的期待。采用回顾反思和自由讨论的形式反映他们的学习成果和获取知识的过程。这种前后匹配的评价设计,使学生经历了完整的元认知学习,同时能使教师掌握学生对学习主题的已有知识和观点,确定教学的起点,明确教学的重点,改进自己的教学议计,更好地把握教学的进度。