STC课程实验——基于实践的课程研究 [复制链接]

正如前面所述，证据的确认过程和评价过程就是相互交织的论证过程，是学生个体内部论证和集体论证相结合鉴别证据真伪的过程。在这个过程中，学生的论证不仅表现为具有证据批判意识，还表现为对证据的客观性、全面性和准确性的多层面和多角度的评价。从我们的研究可以看出，儿童在这个过程中不仅有理性的参与，而且还能评价证据与探究方法、工具、过程、变量控制等的关系，系统地论证证据的客观性、全面性、准确性。

3．建构解释过程中论证能力的发展
科学家在对现象进行解释、运用新法解决技术难题、对旧数据进行新的解释的过程中，都要运用推理和论证。他们所进行的论证可以是基于假设的演绎，可以是基于现有模式所做的归纳，也可以是基于最可行的解释进行的推论。在解决问题的过程中也需要论证，例如，最好的实验设计、最恰当的数据分析技术、对给定数据最好的解释等都需要论证。同样，儿童在建立自己的解释过程中也要进行论证，它可以反映儿童对证据的处理，对证据之间关系的认知和概括，对证据和已有经验或概念之间的协调处理。儿童建构解释可从多个角度进行观察，比如，集体论证中的言语解释，记录单中的书面解释；前后概念之间的发展性解释；对同一现象进行解释的角度；对某一个问题的解决过程；对不同证据的逻辑加工过程等。本研究的侧重点是儿童在建构解释过程中对证据关系的逻辑处理，在发表观点过程中对证据的选择和推理过程，这些都反映了儿童的论证对解释建构能力的影响。

(1）对证据关系论证能力的发展。
儿童对证据关系论证能力的发展，主要表现在儿童对众多证据或事实的关系进行识别和处理方面。我们观察到儿童论证能力的变化呈现如下趋势：从众多事实或结果中辨识异同，寻找事物的共同特征或独有性质；对某类证据的变化模式或趋势进行辨识，寻找事物的发展变化；对关联证据的因变量和自变量的因果关系进行辨识，寻找事物发展变化的因果关系；对多个证据或事实进行协调处理，寻找对某一问题妥善的解决方案。

在高年级，学生开始对多个变量的关系进行论证，并自行采取图表的方式来处理。下图中，学生对相同体积的6个物体的重量进行了测量，并绘制了一个柱状图。这个柱状图中的柱子不仅按照由轻到重的关系有序排列，而且在每个柱子下面还有标注。学生用数字表示测量的重量，用“ S ”和“ F ”表示它们在水中的沉浮情况。这说明学生对证据的处理技能已发生了重要的变化，不仅追求证据的准确性，而且还重视其处理结果的可识别性，并陈述了其间的对比关系。这正是儿童在长期进行集体论证后，对论证本身的一种元认知。

(2）协调解释与证据关系的论证能力的发展。
儿童的解释能力是建立在儿童对解释和证据关系的论证的基础上的，但解释的发生还与儿童的原有经验或观念以及推理能力相关。学生在进行解释时，会根据原有观念和推理能力对证据进行处理、妥协和选择，从而建立新的概念和观点。这个处理、妥协和选择的过程就是论证的过程。在集体论证中，儿童之间会分享这样的论证过程和发展性观点，这有利于学生通过论证进行建构、分享和相互促进。

在小学低年级，儿童对于观察到的事物或收集到的证据，并不都会主动地去进行解释，甚至连基本的假说都不愿主动发表。他们通常用“不知道为什么”来对现象进行说明。例如，下图就是一个学生所做的观察记录，在她的表述中我们就看到了两个“不知道”。

       到了小学中年级，我们明显观察到儿童在解释中，更多地是基于证据进行表达。同时，我们还可以看到证据关系的处理在解释中的外显。我们可以读一读一个8岁的学生对一个问题的解释。在他的记录中，运用了声音的两个基本属性﹣﹣音高和音量，同时对弦的松紧、振动幅度的大小、振动的快慢也有客观的描述。更可贵的是，学生对它们之间的因果关系和变化趋势等复杂内容进行了准确的解释。这个学生还用图画的形式来优化他的解释。

在集体论证中，学生还会寻找一些解决问题的方法。比如在“化学实验”单元中，学生经过大量的实验研究，掌握了一些鉴定常见物质的方法。学生会将实验方法和该方法可能产生的较为特殊的现象联系起来作为鉴别物质的方法，并将7种方法组合起来，形成一个较为完整的鉴定方案。

到了小学中高年级，我们可以观察到儿童在解释中推理的逻辑性明显增强，学生会基于证据进行合理推理并形成自己的观点。有几个
重要现象可以说明这一点。

第一个现象：或然性结论比较多地出现在儿童的言语中。或然性结论，是现实和可能性协调的产物。如果儿童的经验或探究的证据已不能呈现清晰而简单的内在关系，其运算能力又不能处理当前的经验和证据，同时新的理论又未能建立，则或然性结论就得以产生。这种可能性可以看作是儿童从明显可知的现实领域向理论领域进行的一些可能的延伸。

第二个现象：假设演绎推理和经验归纳推理之间的摇现象。或然性结论是儿童基于现实条件所做的一种理论建构的尝试，而假设演推理和经验归纳推理，则是儿童逻辑思维的维形。我们可以看到 J 童在进行有关的思考时，会假设某个理论或解释可能是正确的，由此推论某一经验现象在逻辑上可能出现，这在一定程度上反映了儿童现有认知水平的一种自觉。

第三个现象：开始在不同命题间进行逻辑推理，并寻找其逻辑关系。儿童在处理命题的方式上，有一个发展的过程，形式运算期的儿童在考虑命题时，不再个别地考虑命题而做出个别论断，而是会看到命题之间的联系，推论两个命题间的逻辑关系。这种推论的结果在一定程度上具有抽象的成分。我们观察到儿童在集体论证中，开始寻找某些逻辑关系。

(3）基于证据，形成自己的解释体系。
对证据间关系的论证加工和对证据与观点的协调论证，在一定程度上为儿童发展自己的解释体系奠定了基础。 STC 课程在单元后测过程中，给学生提供了一个机会让他们重新反思自己的前概念，然后基于自己的研究重新发表观点。这是一个论证过程，同时也是一个集体梳理和建构概念体系的过程。

我们在大量的单元前、后测中，可以观察到学生在逐渐形成自己的解释体系及学生集体的解释体系。学生集体的解释体系的大致发展过程：从与具体情境或生活经历相联系到逐渐脱离情境而进行抽象概括；从自发联系到自觉辨识事物间的关系；从证据支撑较少到主动寻找证据联系；从自身逻辑混乱到有大致的逻辑结构；从大量主观性观点到大量的产生式结论。这样发展的结果就是逐渐形成了一定的解释体系。

(4）尝试在社会性问题中协调解决方案。
到了小学中高年级，学生在解释中的论证更加全面，他们可以从多个角度来进行分析论证，并考虑论证是否充分，证据之间、观点之间以及证据和观点之间是否需要进行协调处理。我们可以从学生对一些社会性问题的论证中进行观察。

五、对我国小学科学教育的启示
在探究式教学的大背景下，我们进行了长达6年的集体论证的相关研究。我们深切地感受到，要如同科学家共同体那样，鼓励学生去开展不同主题的研究；鼓励学生在开展探究活动时收集各种证据，进行个体表征和初步整理加工；鼓励学生交换证据并对证据进行分析评价；鼓励学生提出自己的观点、主张、解释，并需要与同伴及教师进行多次讨论协商，以判断解释是否合理、证据是否充分全面，证据与解释、证据与研究方法是否匹配；等等。这样的过程不仅有利于学生科学素养的培养和各项能力的发展，同时也有利于学生养成理性思考问题、理智解决问题的习惯，使学生对科学本质有一定的领悟和理解。

STC 课程中集体论证对我国小学科学教育的启示有以下几个方面。

（一）强化集体论证，而不仅仅是研讨
在我国小学科学的现行课程标准里面，对儿童的科学探究活动有一些描述，将交流与表达、思考与结论作为科学探究的过程与方法之一，在具体对两者的解释中，并未对之进行翔实的说明。同时，我国小学科学受到兰本达“探究一研讨”教学法的影响较大，所以在教学实践中，这两者通常被合二为一地执行为研讨活动。科学教学中，“做”的探究被大家广泛重视，但“思”和“知”的探究并未得到重视。即便研讨中有认知和思考的要求，但往往流于形式，只要有学生说出或被教师诱导出所谓科学的结论，课堂教学就会戛然而止。也就是思考的过程，结论与证据的关联被忽略了，而论证活动恰好可弥补这一缺憾。论证是交流研讨中的一种，它的指向更加明确，通过论证，学生的证据意识更为凸显，科学思维更加明晰，对科学本质的理解更为深刻，所以论证比一般意义上的交流研讨更具科学课程的特色。同时，作为集体论证，它更强调学生作为科学学习共同体参与到科学探究活动中，学生在论证中都应发挥其各自的作用，集体论证的过程就是共同建构和社会化的过程。所以，无论在我们的小学科学课程标准中，还是在我们的教学实践中，都应当强化集体论证的内容而非简单地要求研讨。

（二）集体论证与个体论证相结合
儿童个体论证作为科学探究的一个重要实践活动，它对集体论证的质量有着重要的保证。儿童个体论证应当贯穿科学探究活动的始终。科学探究活动就是学生个体不断展现、检视、论证和发展个人观点的活动，所以个体论证活动实际上代表了科学学习中学生中心的一个重要指标。如果一开始就让儿童参与到论证自己的观点的活动中，学生在动手实验和理性思考中才会目标明确，而不再停留在动手做的过程和建构观点的无序或被动状态。有了个体在探究中更主动、更积极、更充分的论证，集体论证也就变得更为有效和高质量。

（三）更积极而敏感地支持儿童的论证活动
集体论证作为一种基于社会情境的学习方法，教师应当在学习活未读动中给予支持。在支持儿童的论证活动时，课程设计或教材开发，应当在探究主题选择、探究内容开发、情境创设、材料选择、时间安排、学习共同体创建等多方面给予积极支持。对比我国的小学科学教材，学生持续深人地进行研究是一个最大的弱项。只有学生进行持续深人的研究，方能持续不断地发展自己的探究能力，才有可能在不断的论证中发展自己的解释和获得概念性理解。

同时，我们还应当在教学实施层面对儿童论证的言语活动给予敏感性支持。 STC 课程告诉我们：论证的问题应当有一定的开放性且基于学生的已有认知；教师要通过记录单、科学日志等书面方式，让学生对证据或事实进行物化，并将证据的交换、评价和论证相结合；在发表观点时要学生联系已探究的证据，教师应当主动询问学生的证据；教师应当及时记录学生的观点，包括不同观点或冲突性观点；应当在连续的探究活动中给学生机会重新检视、修正、发展自己的观点。

（四）关注儿童论证能力的发展
论证能力是一种综合能力，它集中表现为知识的论证和问题的解决两大方面。在我们的研究中，知识的论证包括对证据真伪的评价，对证据的加工以呈现逻辑关系，对观点和证据的协调，观点的交流和评价。论证能力是儿童主动对知识产生过程进行检视并反复交互论证的综合能力。论证能力是认知发展的重要支撑性工具，是科学探究的基本实践能力，也是理解科学探究和科学本质最佳的途径。所以，我们应当在科学教学中发展儿童这方面的能力。 STC 课程告诉我们：科学论证能力应从多个侧面进行支持，包括论证行为的支持和组织，论证方向的聚焦和维持等；科学论证能力和儿童的探究活动密切相关，应当在活动中自然而然地发生，而不能进行单独的能力训练；科学论证能力的发展和论证中认知的难度要相适应；科学论证能力与儿童科学思维能力也应协同发展。

集体论证的一些问题还有待继续研究，比如，在集体论证中如何提高学生参与的积极性，如何发挥小组的论证作用，如何使论证过程更加清晰化和明确化，对于这些问题我们还将开展相关的后续研究。

第三章

ST C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
经过长达6年的研究，我们开始深人理解美国 STC 课程在设计和实施科学教育时的一些重要思想，这些思想引领着实施 STC 教育的教师进行各类教学实践活动和教育行为。同时，这些思想也成为 STC 课程下学生们科学素养发展的重要支撑。其中一个重要的核心思想是：对科学概念的连贯把握和广泛理解。

STC 课程认为促成学生对科学概念的掌握和理解，是实施科学教学的关键。学生们学习科学，是为了关注和解释自然界，并深刻理解人类对自然界中各类现象已经做出的科学解释，同时逐步拥有属于自己的独立思考和判断能力。学生们达成以上目标的基础，是对一个个核心科学概念的理解和掌握。学生们只有对解释、思考时运用到的这些核心科学概念进行长期的学习和建构，并深刻理解这些核心科学概念的内在联系，才能拥有足够的科学学科基础知识，才能发展自身的科学思维能力和基本的科学素养。

STC 课程强调围绕核心概念组织科学教学。在科学教学过程中，我们会接触到很多已经被科学家或科学研究者发现并证明了的科学概念，随着时间的推移，人类还将继续发现更多的科学概念，修正以往发现的某些科学概念，这是科学发展的重要特征。那么，这么多的科学概念，学生们都能在学生时代的有限时间里全部学习和掌握吗？不断进步的科学又让学生们如何去学习、如何去跟进科学概念的不断发展呢？到底让学生们掌握哪些科学概念才能更有利于学生在科学领域的终身发展呢？核心科学概念的提出，解决了这些问题。 STC 课程的设计团队认为，核心科学概念指的是那些通过反复检验都成立、并且可以成为学科核心的概念，它们是架构整个科学学科领域的最基本、最关键的核心思想。例如：生命与环境（功能与结构）、生命特征（细胞、生命周期）、生物进化（遗传、自然选择、人工选择）等，被认为是科学学科在“生命领域最基本的科学思想﹣﹣生命领域的核心科学概念。同时，这些核心概念中的每一个概念都包含了很多相互联系的子概念、原理等，甚至其中某一个核心概念还是其他学科领域有关理论的基石。所以，对于这些核心科学概念的学习，被 STC 课程认为是组织科学课程的基础，核心科学概念将为学生今后的终身学习和形成独立观点提供一个组织思想的基本框架，并为学生更深人地进行科学学习和研究做好铺垫。

对概念的连贯把握和广泛理解，是 STC 课程促成学生们有效地掌握核科学概念的重要教学策略。比如，围绕一些核心科学概念进行长达几年的教学；围绕一个核心科学概念进行长达几周、几个月甚至几年的教学；围绕一个核心科学概念进行诸多相关领域的探究学习；围绕一个核心科学概念为学生的学习提供多个长期而具体的学习情境；围绕一个核心科学概念提出和运用“头脑风暴、探究、解释、应用、评价”等课堂实践行为指导………这些策略都直接指向“ STC 课程对科学概念的连贯把握和广泛理解”。

对概念的连贯把握是指：课程聚焦于为数不多的几个核心概念，让学生集中更多时间获得对某几个核心概念的深人理解，强调学习概念的过程是一个不断发展的、长期的、系统的学习进程，让学生在不同的学习阶段，反复理解和把握这几个核心概念的内涵和外延，使学生们对这几个核心科学概念进行越来越精细和深人的思考。

对概念的广泛理解是指：课程把聚焦的这几个核心概念之间用科学的方式联系在一起，用更多相关、相近和相交领域的具体研究全面获取对这一个或几个核心概念的逻辑实证，强调将概念学习和科学探究、工程设计所需的经历结合起来，并用更广泛的情境来促成学生对核心科学概念的深人理解和应用。

本文试图就 STC 课程对科学概念的连贯把握和广泛理解所做的设计进行深人剖析，以 STC 课程的生命科学内容为例，寻找 STC 课程为了让学生们更好地掌握和理解生命科学领域中的几个核心科学概念而采取的组织科学教学的有效策略，并对我国科学课程的设计和开发提共借鉴。