STC课程实验——基于实践的课程研究 [复制链接]

(2)与教学过程相融合。
       STC 课程将评价作为教学中一直进行的、完整的一部分,认为评价应很自然地在课堂活动中进行,学生应以与上课相同的方式被评价。
       STC 课程的形成性评价是以嵌人的方式很自然地在单元教学中与学生的学习糅合在一起的。在 STC 课程中,教师既是教学的引导者,也是课堂的观察者。他们利用教师教学用书提供的观察评价量表对学生的行为进行观察、记录和评价,并在自己的观察日记中记录有价值的事件和自己的看法。
       STC 课程设计者在教师教学用书的每节课都对这种形成性评价提出了明确的指导性意见,告诉教师需要评价学生学习的哪些方面,从哪些行为表现中可以获得有价值的信息,什么样的信息可以表明学生确实获得了发展。这对教师在教学中展开评价以及提高教学质量发挥了重要的作用。

(3)形成由多种评价方式构成的评价系统。
STC 课程还提供了多样化的机会去评价学生的进步。例如,单元后的终结性评价,包括设计新的情境考查学生利用科学知识和所提供的材料解决新问题的能力、纸笔测验和对学生作品进行评析等。又如,学生的自我评价,通过回答问题的方式了解学生对自己学习的认同程度以及发展水平。正是这些辅助性的、多样化的评价方式,与诊断性评价和形成性评价一起,构成了 STC 课程的评价系统,有力地促进了学生的发展,并改善了科学课程的课堂教学。

五、分析和问题
在对美国 STC 课程6年的实验和文本研究的基础上,我们初步形成了以下认识。
课程开发是专业化研究和理性推进的过程
从 STC 课程编制的基本思想和实施策略中,我们能够清晰地辨识出当代科学教育的核心理念和研究成果。这反映出美国科学教育理论建设长期以来重视历史继承和成果积累的优良传统,也反映出 STC 课程设计团队所具有的较强的理论转化能力。这启示我们,理论准备是课程开发必须具备的先决条件,课程开发者的理论修养对课程建设至我们发现,从课程实验中提取的 STC 课程的十大要素,产生于各领域科学家、学科课程专家、课程论专家、心理学家、社会学家、教育评价工作者、工程技术人员和科学教师的集体智慧。这也启示我们,课程的开发过程是一个多学科、多领域人员共同参与的过程,开发团队需要具备较完整的人员知识结构,并进行合理化的分工协作,这样才可能完成课程开发的任务。
STC 课程的开发过程还启示我们,课程的建设不能一蹴而就,必须按照课程编制应遵循的规律,经过应有的设计程序、专家论证和教学实践检验,并在原有的基础上不断修改和完善。

通过对 STC 课程的全面研究,我们认为课程开发需要深人展开研究的要素主要包括以下几个方面:
(1)课程的整体框架和知识的组织方式;
(2)概念和技能发展的连贯性;
(3)适合于儿童的科学实践活动;
(4)情境化的教学设计;
(5)推理和集体论证能力的培养;
(6)元认知的学习过程;
(7)学习共同体的创建;
(8)教学评价系统;
(9)探究材料的设计和使用。

(二)学习和借鉴国外课程建设的成功经验是我们需要经历的阶段
由于我国科学教育研究的起步较晚,目前在课程各要素的研究方面还有待进一步深人。 STC 课程的研究给我们提供了课程设计的丰富经验,可以使我们站在别人的肩膀上,不必重复别人走过的弯路。
STC 课程的价值取向,体现了课程设计者对科学的深刻理解,对于我国科学课程开发中方向性问题的把握具有借鉴意义。由于中华文化中缺少现代科学产生的实验思想和形式逻辑,对科学性质的理解至今是科学课程开发者面对的认识层面的问题。 STC 课程不仅能够给予我们思想上的启迪,还能够从理论转化的角度提供操作性的经验。
在我国的科学课程开发中,目前对儿童的研究还相对薄弱,我们还常常习惯于站在成人的角度,用成人的思维和成人的方式去设计课程。我们从 STC 课程中,看到了学习科学、心理学是如何影响科学课程的设计,来帮助儿童完成从日常研究转向科学研究,从而使科学学习建立在儿童已有经验和儿童逻辑的基础上的。这对于建设我国科学课程具有重要的意义。
STC 课程的实施策略对于我国科学课程开发的借鉴意义更为直接。相对于国外的科学教育,我国同行对大班额限制、大量兼职教师和教学资源匮乏等问题表现出深深的担忧。毫无疑问,这是我国科学教育发展面临的障碍和有待解决的实际问题。但通过对 STC 课程的研究,我们发现可以从该课程的设计中汲取营养,提高我国科学教学的现有质量,例如对教学过程清晰而明确的设计。如果我们也能像 STC 课程那样,既提供给教师详尽的指导,又给课堂中学生的科学探究活动以充分的行动空间和思维空间,就能在一定程度上解决我国兼职教师过多、专业水平偏低的困难,减少课程在实施过程中的落差。 STC 课程关于大单元设计、合作学习小组、评价系统、思维工具、材料建设等方面的成功经验,经过选择和改造同样可以移植到我国的科学课程中来。

(三)对发达国家科学课程的研究还需要进一步拓展和深入
虽然我们用6年的时间,对美国的 STC 课程进行了实验研究,获得了丰富的第一手资料并形成了一定的认识,但我们深深感到这仅仅是开始。对于 STC 课程这一研究对象,我们的认识只是初步的,我们对收集到的许多信息还没有来得及做深人的解读,一些要素也许还没有发现。尤其是课程实验的评价工具一直没有得到很好的解决。由于美国的教育是按州进行管理的,评价的理念和方式与我国有很大不同,我们一直无法得到 STC 课程的评价量表。我们的研究着重于对课堂个案的分析,所以对 STC 课程的研究还有待于进一步深人。同时我们也认为有必要对具有影响力的美国或其他国家的优秀科学课程展开研究,这对拓展我们的知识来源、丰富我们的认识都是十分必要的。

六、建议
通过对 STC 课程的实验研究,我们对深化我国的科学课程改革提出如下建议。
(—)深入开展国际科学教育的理论和实践研究,加速我国科学教育改革的步伐
随着科学技术的快速发展及其对人类社会与经济影响的日益增大,国际科学教育近年来的发展也大大加快,不断更新着人们对科学、科学教育以及学习本质的理解和认识。我们需要改变思维模式,以国际化的视野,促进科学课程的改革,以适应全球化的挑战。

(二)改变研究范式,对中外科学课程进行更为深入和细致的比较研究
目前我国在教育领域开展的比较研究,多采用文本研究的方式。对地域之间的差异做宏观陈述较多,而结合案例的深人分析较少。通过 STC 课程的实验研究,我们深切地感受到,建立在证据基础上的认识更为深刻和可靠。在我们的实验学校中,已有部分学校开展了第二轮的 STC 课程实验,我们也希望有更多的同行能够和我们一起以更为深人的方式展开科学教育的中外比较研究。

(三)以更为理性的方式进行科学课程的开发,进一步提升教科书的品质
我们希望在课程建设中给予编制人员更充分的研究时间和实验机会,包括所需要的经费和人员投人。课程开发要真正建立在科学研究的基础之上,课程编制人员也要不断提高自身的专业水平,以适应课程发展的需要。

(四)基于提升儿童的科学素养,改进科学教学
STC 课程的教学实验,让我们对科学教学有了一些新的认识和体会,包括教学中应提倡儿童做持续而真实的科学研究,让儿童主动、连续、广泛地建构科学概念,在科学实践活动中要坚持科学研究的基本规范、科学思维和多项能力的培养,同时还要关注教学支持系统的作用等。 STC 课程实验也有利于我们反思我国的科学教学现状,从多个角度改进我国的科学课堂教学。

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
探究是科学工作者研究的基本方式,是儿童科学学习的中心环节,也是科学课堂教学的主要方法。科学探究是由多层面、多侧面的活动组成的,人们对科学探究在教学中的运用和作用的理解至今仍存在差异,对科学探究理解的代表性模式有:技能集合模式、逻辑策略模式、解决问题模式、概念建立模式。不同的模式有着不同的价值判断和追求,这些理解差异制约着教师们在教学中如何引导学生开展科学探究活动。同时,当人们将科学家的研究方式移植为教学方式时,自然而然地会重视探究过程中的活动模式——研究过程、研究方法和研究程序,却忽视了科学研究与教学之间的差异,特别是这两者之间“神”通的核心——社会性交互。

20世纪90年代以后,美国颁布了《国家科学教育标准》,指出了科学探究在强调重点上的改变,由以往的“获取答案”“视科学为探索和实验”“提供有关科学内容之问题的答案”以及“以实验的结果作为探究最后的结论”,演变为强调“使用证据和策略来发展或修正解释”“视科学为论证和解释”“沟通科学解释”以及“把实验的结果应用到科学的论证和解释”。由此可以看出,“论证”被提到了科学教育中相当重要的位置,它不仅可以发展儿童对科学探究的主动理解,也可以发展儿童对科学本质的深层理解。重视论证已成为国际科学教育研究领域的一种新的发展趋势和重要课题。

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然而，人们对于论证的本质有不同的理解。从逻辑学领域来看，布莱克波恩认为论证是形式逻辑，需关注前提、推理形式、结论之间的相关性；从自然科学领域来看，希斯蒙都认为论证是基于证据说服同行或者其他人的一种活动；从认知心理学上来看，库恩认为论证是认知过程，各种不同的观点相互“交锋”，产生认知冲突，促进思维的发展。论证、科学论证和集体论证也有着不同的内涵。从教学角度来看，我们需着力研究如何将论证转化为儿童的实践活动，将科学论证建立在儿童认知发展的层面上，所以集体论证因其实践性、认知发展和社会交互的属性而被引人了课堂教学之中。

简单地说，集体论证是一种基于社会情境的课堂学习法。它具有三个重要的特征。一是课堂情境的社会交互，强调在教师组织下儿童对探究全程进行公开研讨。二是以论证促认知。以证据评价、逻辑推理和解决问题能力为主要标志，基于证据进行比较、评价、重组、观点的交流、分享和共建等。在帮助学生从证据上升到解释，从而实现从个体表征到集体建构的飞跃的过程中理解科学概念和科学本质。三是科学实践活动。在科学学习中，论证往往被视为探究的重要组成部分，使学生经历类似科学家的论证过程，促进其思维的发展。要准确地理解教学中的集体论证，应当明确如下两点：与对话、讨论等教学方式相比，集体论证更加重视论证，即注重证据和基于证据的推理，期待学生以提供理由的方式来互动交流，捍卫或批驳某个立场或观点，是一种充满“理”的教学方式。与“形式化”和“逻辑化”的探究式教学相比，集体论证强调探究活动既是获取证据的重要途径，又是学生基于自己观点寻求证据进而发展自己观点的过程。它强调证据的获取不是一个线性的实证过程和个体行为，而是一个不断交互的理性过程和集体交互行为，更注重知识获取和思维发展的有效融合。

在科学教育中开展集体论证活动具有以下四个方面的功能。
(一）促进学生对科学概念的理解
论证在科学教育上的重要性在于“知识的对谈”，包括解释和论证，是表达概念理解的有效途径。学生在论证的过程中，必须在公开的环境下或自已的脑海中阐述自己的论点，使得其思考可见、可受公众评价，由此学习者对概念的理解可以再精致化。

（二）促进科学探究的深入开展
“以探究的过程来教科学”，若没有机会让学生进行论证、解释的建构和证据的评价，那将无法呈现科学本质的核心成分或提供一个发展学生理解的机会。当前学校中的科学探究实验仍然多半是食谱式的，学生只是对科学教材中的一些理论与现象进行验证，在进行实验之前，结果大多已经知道了。

（三）促进学生对科学本质的理解
当前学校中的科学，多半被描述成逻辑实证主义的观点，用来验证结论的证据未呈现出任何争议性，因此具有“绝对正确”的特性。但实际上，科学理论的形成并不如此单纯和唯一。在科学理论形成之际，它是可以不断被挑战和质疑的。如实验的设计、对证据的诠释、不同的理论假设等。科学家们的对谈、争论、辩论及冲突常能提供不同的观点。推论的过程可以给科学家提供机会去建构概念，包括展现和考虑证据的可行性、可信性，评价另有理论，解释文本，产生论证和评估该理论的可能性，而这一切都是科学的核心。

（四）促进学生推理能力与批判反思能力的发展
论证不仅是对自然现象成因的解释，它在科学学习上还扮演着向较高认知层级发展的角色。相关专家指出，被要求对一个物理问题所认同的另有解释（科学解释）进行论证的参与者，比那些没有进行论证的参与者呈现出更好的问题推理能力。有研究者认为，论证对科学教育的重要性，表现在它除了是一种着重科学解释与推理思考的过程，更重要的是它具有促进批判反思的功能。论证不仅是个人知识的外化，通过说明、澄清、组织和举例等方式向他人表达自己对事件的了解，还包括权衡与诠释证据、思考另有解释以及评价。

从当前的研究来看，图尔敏论证模式符合人类决策的“理性过程”，在科学教育中的应用较广泛。这个模式有基本模式和扩展模式之分，包含六个功能要素：主张、数据、凭证、支持、限定词和反驳。
集体论证，作为一种具有社会文化性的课堂学习法，国外已经有过一些实践研究。布朗等人对澳大利亚10-11岁儿童的研究表明，通过集体论证，儿童的言语交互水平明显高出控制班许多。同时，集体论证还使儿童显示出更多的澄清、证实和详细阐述其观点的需求。许多品质，如分享、坚持、耐心、对他人的尊重、同伴支持、诚实等逐渐构成儿童的价值规则。集体论证是一种基于社会情境的课堂学习法，它的要素包括：1．对问题进行个人表征；2．与班上其他人的表征进行对比；3．对某些观点进行解释，以小组为单位进行观念的共同建构；4．向全班呈现小组共同建构的结果；5．引导学生在班级以外更广的社会情境中证实或验证已经接受的建构。

二、研究目标和方法(）研究目标
●描述和分析 STC 课程有关集体论证的课程设计。
●描述和分析 STC 课程实验中儿童论证行为表现和论证能力的发展变化。
●提出在科学教育中开展儿童集体论证的建议

（二）研究方法和相关的研究数据
1．文本研究
主要针对 STC 课程设计的总体目标、教模式、教学策略和24个教学单元开展文本研究，找出其中有关集体论证的设计特色和要求。每个教学单元都在执教前进行一次研究，执教结束后再做一次文本研究。

2．班級授课的课堂实录
借助小型摄像机，将教学活动的整个过程完整地摄制下来。教学活动中的信息能够反映教师授课的主要内容，更重要的是可以从中发现学生在学习活动中的表现，以评估学生科学素养各个方面的发展，同时还可以窥视学生在学习过程中的认知发展状况。
6年来，我们的班级课堂实录资料达到220节次，每节次约40分钟。

3．探究记录和科学日记
学生在学习过程中往往需要物化学习成果。学生的探究记录和科学日记就是重要的手段。学生的探究记录不是简单地回答问题，它包含了学生对观察结果的记录、实验现象的记录、对收集到的信息进行的处理、对信息的分析和解释等。科学日记在不同侧面反映了儿童的研究过程及其有意义的看法。所以，探究记录和科学日记应当是儿童科学素养发展的最为重要的支持证据，而且是个性化的、鲜活的。
6年来，我们收集了儿童科学记录和日记1400本左右，页数超过20000页。

4．班级记录单
班级记录单反映的是学生在学习过程中对一些问题的思考和回答。教师将学生的语言交流情况客观地记录下来，有助于理解学生在一个集体学习环境下思维的发展、概念的理解程度等。这个表格将比较客观地反映儿童合作学习中的思维成果。
6年来，我们收集的班级记录表达320页。

5．行为观察
对儿童科学探究能力的评估，主要借助儿童学习中的行为表现，如合作中的操作水平、合作状态等。行为表现的观察可以在一定程度上弥补摄像实录的不足，教师可以有选择性地对一些儿童进行跟踪观察。
6年来，我们对个别儿童的行为观察记录达120人次。

6．微观现求
微观观察重点是以儿童科学素养发展的某个局部为重点，进行有结构的追踪观察。它的效度取决于教师对情境的细致化的纵向设计。通过微观观察，教师能够在较短时间内发现儿童发展变化的特征。
6年来，我们共开展了12个主题的微观观察。

7．个案研究
我们采用个案法，主要对一些在学习活动中表现较为异常的儿童展开个性化研究，这有助于理解儿童在科学素养发展中的特殊性。个案法不是我们研究的主要方法。