《小学科学新课程实施研究》课题成果公报

《小学科学新课程实施研究》课题成果公报  杨高全  湖南一师


课 题 类 别：湖南省教育科学“十五”规划重点资助课题
课题批准号：XJK01AJ012
学 科 分 类：基础教育
课题主持人：杨高全，副教授，湖南第一师范学校数理系
主要研究成员：杨高全、蔡海军、张平柯、陈莉、胡重光、黄文、郑敏、张兰兰、庄远红、唐建生、吴桂萍、李波、陈艳、李仕艳、王润滋、喻叶东、夏鹰、陈喜琴、邱容、孙晗、周佳、李臻、罗湘宁、范灵芝、胡彦新、侯羽、钟希胜等

一、课题研究的指导思想、理论基础
（一）指导思想
本课题的研究以马克思主义认识论和科学方法论为指导，结合我国基础教育课程改革的实际情况，运用调查研究和行动研究等方法，贯彻科学性、可操作性和创新性等原则，在理论与实践上对小学科学新课程如何实施的问题进行系统而又深入的研究，为我国小学科学新课程实施奠定理论与实践基础。
（二）理论基础
1.马克思主义认识论和科学方法论
小学科学教学过程是一种特殊的认识过程，遵循马克思主义认识论规律。
科学研究依据科学方法论，综合运用归纳与演绎、猜想与假说、证实与证伪、实验与思辨等各种方法。
2.心理学理论
认知结构理论  皮亚杰认为，每一个认知活动都含有一定的认知结构。儿童认知的形成，是主体和外部世界在连续不断的相互作用中，通过同化和顺应引起个体认知结构的变化，从而达到认识上的平衡的过程。
建构主义理论  建构主义者认为人们是以自己的经验为基础来建构现实或者解释现实。建构主义更为关注如何以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识，强调学习的主动性、社会性和情境性，对学习和教学提出了许多新的见解。
3.教育学理论
主体性教育理论  主体性教育主张教育以培养、发展和弘扬儿童的主体性为根本目的。主体性教育是教师引导下的学生独立学习和自主活动的过程。
终身教育理论  终身教育论者认为，教育是一个统一的连续不断的过程，贯穿于个体生命的全部过程。强调教育的目的是要发展学生的个性和帮助学生学会学习、掌握学习方法、培养学习能力。
二、课题研究的主要内容和研究方法
（一）主要内容
本课题主要研究七大问题：我国小学科学课程发展的过程与特点研究；小学科学教学的原则、模式和方法研究与实践；小学生科学学习方式研究；小学科学教学评价研究与实践；小学科学课程资源的开发与利用研究以及小学科学教师培养与培训研究与实践。
（二）研究方法
本课题采取的研究方法主要有调查研究法、文献研究法和行动研究法。
通过问卷调查，了解分析小学科学教师的科学素养结构及现状、了解分析我省小学科学实验教学的现状及小学科学教师“做科学”的水平，从而研究小学科学教师的素养与行为、小学科学教师科学实验能力的培养等问题。
通过查阅各种文献，广泛收集国内外有关科学教育的资料和信息，分析国内外小学科学课程发展的过程与特点、了解国内外科学教育的新动态、新成果，研究小学科学新课程实施的相关理论问题。
选定省内若干所小学作为本课题的研究基地，深入小学科学新课程实施的第一现场——小学科学课堂，与当地小学科学教师一道进行小学科学教学、评价、开发与利用小学科学课程资源的实践与总结，研究小学科学新课程实施的系列实践与理论问题。
三、课题研究取得的主要成果
本课题的研究成果主要包括以下五个方面。
（一）小学科学课程与科学教育
1.透析了我国小学科学课程发展的过程及特点
我国小学科学课程的发展历经百余年，整体可以划分出四个时期。第一个时期（1903～1948年）没有形成我国自己的科学教材教法体系，先学日本，后学英美；第二个时期（1949～1979年）仍没有形成我国自己的科学教材教法体系，50年代学苏联，60、70年代基本上是“停课闹革命”；第三个时期（1980～2000年）开始初步形成我国自己的科学教材教法体系，涌现出了一批具有自身教学风格的科学教育教学名家；第四个时期（2001～至今）科学课程改革正在进行，较完善的科学教材教法体系开始形成，新的科学教材处于实验阶段。
2．提出了科学教育与人文教育的整合途径、与可持续发展教育的渗透方法
科学教育蕴涵着丰富的人文教育内容，从“人本”教育、“合作”教育、“创新”教育和“审美”教育的角度切入，可以将“科学”与“人文”有机地整合。
小学科学课程是渗透可持续发展教育的重要领域，小学科学教师应具备可持续发展教育理念,挖掘可持续发展教育的素材,并运用不同的教学方法实施可持续发展教育。
（二）小学科学教学理论与实践
1.提出了小学科学教学的6大原则
创先提出小学科学教学应该遵循6大原则：全面性原则（实施全面素质教育、全面落实科学教学目标到每一节课；面向全体学生，照顾个别差异）；统一性原则（科学性、启蒙性、儿童性相统一）；探究性原则（指导儿童自主探究科学，亲历活动体验过程）；现实性原则（密切联系当地实际和科技发展实际进行教学，关注科学、技术、社会和环境，解决现实问题，服务社区）；开放性原则（体现在教学时间、空间、过程、内容、资源、结论等多方面）；多样性原则（充分运用现代教育技术，多种教学手段相结合）。
2．构建了多种小学科学课堂教学模式
为有效地实施小学科学课堂教学，我们构建了多种课堂教学模式：假说/演绎模式（基本教学程序：呈现事实→提出问题→建立假说→设计实验→进行实验→开展讨论→形成概念）、探究/研讨模式（基本教学程序：提供材料→进行探究→组织研讨→作出评价）、体验/分享模式（基本教学程序：激发热情→集中精力→直接体验→分享启示）。在实践中取得了很好的教学效果。
3.探索了实施科学探究的教学方法
在教学实践中，我们创新了科学探究的活动形式，形成了实施科学探究的相关教学策略。其中，提出探究问题的策略有：创设安全氛围、提供问题情境、进行问题筛选。形成假设预测的策略有：鼓励独到见解、揭示思维矛盾、训练思维方法。设计探究方案的策略有：分解细化问题、明确任务资源、切磋思辨方法。收集数据资料的策略有：提供足够资源、多种感官活动、分工合作互助。整理分析资料的策略有：指导分类统计、引导分析比较、明确价值评估。得出探究结论的策略有：倡导表达交流、强调倾听分享、及时精练总结。
4．探索了科学课实施合作学习的方法
在教学实践中，我们提出了科学课实施合作学习的分组模式：人数分组模式（条桌式、方桌式、圆桌式和无桌式等4种）和人员分组模式（约定俗成式、指定分配式、自由组合式和组合调整式等4种）。得出在科学课中实施合作学习的策略：选择适当的合作时机；构建合理的合作小组；建立有序的合作常规；营造宽松的合作环境；采用多样的评价方法。
（三）科学教学评价理论与实践
1.建立了小学科学课堂教学评价的定性和定量标准
建立了3种科学课堂教学的定性评价标准：“十全十美”评价标准（思想端正、目标明确、内容恰当、方法灵活、手段先进、结构严谨、效果优良、教态亲切、语言规范、特色明显）、“十六字要诀” 评价标准（跃跃欲试、议论纷纷、栩栩如生、步步逼近）和“三度”评价标准（参与度、有效度、效益度）；制定了一套操作性较强的科学课堂教学定量评价标准：分为2个一级指标、12个二级指标、16个三级指标、每个三级指标都5个等级、总分150。其中一级指标教师表现（占85分），包含指导思想、教学设计、教学过程、教学手段、教学组织、教学方法、教师素质等7个二级指标；一级指标学生表现（占65分），包含参与态度、活动时间、参与幅度、参与水平、学习效果等5个二级指标。
2.建构了小学科学学习评价的基本操作模式
我们建构了能促进小学生科学素养形成与发展的学习评价基本操作模式，主要包括目标取向的标准评价模式（这是一种关注学习结果的评价，按预定的课程目标制定出一套较客观、较准确的标准，然后对照标准通过试卷、评价量表等形式获取数据进行分数、等级或星级的评价）、过程取向的档案评价模式（这是一种关注学习过程的评价，不受预定目标的限制，把学生学习过程中具有教育价值的全部情况通过“成长记录袋”的形式进行评价）和主体取向的白卷评价模式（这是一种重视学生主体的评价，通过学生对自己学习行为的“反省”，采用做“学习总结”的形式进行评价）等3种。
（四）科学课程资源开发与利用
1.构建了科学教（学）具设计与开发的模式
研究得出科学教（学）具的设计与开发要遵循科学教（学）具的设计原则（国际“LESSON”设计原则和国内“七性”设计原则），经历科学教（学）具开发的四个步骤（明确目的，制定标准→依据标准，精心设计→根据设计，制作毛样→反复检验，修改定型），其发展前景广阔。
2.开发和利用了诸多学校课程资源
我们开发和利用的学校课程资源主要有4个方面
（1）崭新的教室文化
承担子课题“绿色科学教育实践与研究”的长沙市芙蓉区双新小学创建了崭新的教室文化——把科学教室的墙、角分“栏”划“块”建设为活动角、材料角、展示角、科普阅读角、科技活动剪影栏、师生对话栏等。承担子课题“科学教学中的探究能力培养研究”的湘潭县百花小学的科学实验室的墙壁上也分块布置了极具童趣、色彩明艳的“科学老师寄语”、“科学幻想画”、“科学学习剪报”、“科学学习手抄报”、“奇思妙想”、“小发明设计方案”、“活动掠影”等板块栏目。这样达到了“让每堵墙每扇窗都会说话，每一个角落都是学生喜欢的园地”的境界，把科学教室开发成了一本动态的丰富多彩的教科书。
（2）迷人的科学宫殿
承担子课题“小学科学探究活动多样性研究”的长沙市岳麓区高新博才小学创建了一座迷人的科学的宫殿：校门墙壁上是巨型科学家人物浮雕、校园中心是科学家的主题雕塑、教学楼一楼是海洋馆、楼道是有二百多幅科普画的画廊、楼顶是天文广场、楼东是航天广场、楼后是养殖园和百草园、楼旁是“小未名湖”。如此立体、持续的科学育人氛围，使学校成为了孩子们探索科学的乐园。
（3）丰富的网络资源
承担子课题“计算机技术在小学科学教学中的应用研究”的长沙市芙蓉区育才小学，构筑了小学科学多媒体积件平台(http://www.csyucai.com)，开发了一批有价值的科学积件，为科学教师实施多媒体教学提供了课程资源。承担子课题“小学科学问题网站建设研究”的长沙市岳麓区银盆岭小学建立了“银小科学网”，构筑了小学科学问题网站交互平台（Http://192.168.1.249/kexue/index.asp）。为学生学习科学提供了丰富的课程资源。
（4）特色的校本课程
承担子课题“环境教育校本课程的开发研究”的长沙市天心区铜铺街小学开发了系列《环境教育校本教材》，开设有环境教育通识课、环境教育综合实践课、环境教育渗透课等3种校本课程。长沙市岳麓区高新博才小学开发了系列《科技活动校本教材》，开设有必修课、选修课，主题实践活动课等3种校本课程。
（五）小学科学教师培养与培训
1.界定了小学科学教师的科学素养结构要素
率先提出了“小学科学教师的科学素养结构要素”这一概念，并对它进行了界定，对各要素的品质提出了具体要求。指出小学科学教师的科学素养结构要素有7个方面：情感、态度、价值观、科学方法、科学精神、科学知识和科学探究能力。
2.探索了小学科学教师培养的途径和方法
配合课题的研究，2002年我们申报并获准开办了科学教育专业。科学教育专业是专门为培养大学专科程度的小学科学教师而设置的。该专业学制三年，根据小学科学教师必需的科学素养结构开设了小学科学课程与教学论、小学科学实验与制作、大学物理、现代化学基础、生命科学、地球与空间科学、应用电子技术基础等专业核心课程，多门课程都是使用的自编教材，其中《小学科学实验与制作》教材已公开出版，成了小学科学教师提高“做”科学水平的蓝本。经过三年的培养，今年6月向社会输送了第一批合格毕业生。其中许多毕业生都凭借真才实学，经过公开招考过五关斩六将而成为正式的小学科学教师，如张霞在长沙市雨花区的科学教师招考中以第二名的成绩被录用、龚竟在长沙市芙蓉区的科学教师招考中也以第二名的成绩被录用。
3.构建了“研训一体”的科学教师培训体系
“研训一体”的科学教师培训体系以专家引领、研讨实践、交流分享、反思建构为主要途径。主要培训方式有理论辅导（有专家辅导报告、教师经验介绍等形式）、教材分析（有全面分析式、专题渗入式、问题互动式、课例讲析式等形式）、专题研讨（有专题研讨会、专题研究课等形式）、实践活动（有亲历科学探究活动、实验与制作活动、科技环保夏令营活动等形式）、科学沙龙（有网络沙龙和聚会沙龙等形式）等。在实践中收到了很好的效果。
四、研究成果推广的范围和取得的社会效益
本课题研究取得了丰富的理论与实践成果，在省内外广泛推广运用，获得了良好的社会效应。
（一）总结出版和发表各类成果近一百万字，其中，《小学科学实验与制作》专著（36万字）由中南大学出版社于2005年4月正式出版。该书传播面极广，社会反响很好，已成为科学教育专业学生的专业教材和小学科学教师的案头必备之书。此外，对一些专题进行了深入的研究，研究成果在多种重要学术期刊和网络上传播，其中，在核心期刊发表的研究论文就有14篇，1篇被中国人民大学《报刊复印资料》《小学各科教与学》全文转载。
（二）课题组主要成员参加了省内科学教师的培训指导工作。
1.2003年7月中旬教育科学出版社在长沙市新东方大酒店举行《科学》教材培训，课题组副组长张平柯副教授应邀作了题为“小学科学教师科学素养”的学术报告。
2.2002年11月至2003年4月，课题组成功地承办了湖南省第三期小学科学骨干教师培训，课题组副组长张平柯作了题为“小学科学课程改革与科学教师行为的变化”和“小学科学教材研究”的专题讲座；课题组副组长蔡海军作了题为“小学科学课程研究”和“小学科学教学方法研究”的专题讲座；课题组副组长陈莉作了题为“小学科学新课程研究选题和课题方案的制定与撰写”的专题讲座。他们的讲座都得到学员们的高度评价。
五、主要研究成果目录
（一）课题研究报告1篇
（二）课题研究专著1本
《小学科学实验与制作》，杨高全总主编，蔡海军主编，2005年，中南大学出版社，36万字。
（三）课题发表论文45篇
在核心期刊发表的论文如下：
1.《小学科学课程与可持续发展》，黄文，《湖南师范大学教育科学学报》2004年第2期，6000字；人大报刊复印资料《小学各科教与学》2004年第8期全文转载。
2.《我国小学科学课程发展的过程及特点》，蔡海军，《湖南师范大学教育科学学报》2003年第5期，6000字。
3.《小教大专理科学生科学实验革新能力的培养研究》，蔡海军，《湖南师范大学教育科学学报》2004年第6期，8000字。
4.《科学课程教学呼唤情商教育》，陈莉，《北方论丛》2005年第1期，5000字。
5.《论小学科学探究课》，吴桂萍，《湖南师范大学教育科学学报》2003年第3期，3500字。
6.《提供有结构的材料让学生进行科学探究》，蔡海军，《湖南教育》2004年第1期，4000字。
7.《小学科学课堂导入的策略》，蔡海军，《湖南教育》2004年第15期，4000字。
8.《科学课探究式教学的几个误区》，陈莉，张平柯，《湖南教育》2005年第2期，4000字。
9.《小学科学探究中的表达与交流》，邱容，《湖南教育》2004年第22期，2500字。
10.《科学课应给学生一个大舞台》，陈艳，《湖南教育》2005年第3期，3000字。
11.《从一个科学实验的失误想到的》，陈艳，《湖南教育》2005年第7期，2500字。
12.《用科学教育理念主导“探究学习”》，喻叶东，《湖南教育》2003年第19期，3000字。
13.《给学生一个开放的探究环境》，王润滋，《湖南教育》2003年第20期，3000字。
14. 《关注科学课堂中的弱势个体》，陈雷，《湖南教育》2004年第20期，2000字。
其他发表、出版的论文约10万字，篇幅有限，不一一列举。
六、需要进一步研究的问题
本课题研究历经3年多，所形成的研究成果奠定了我国小学科学新课程实施的理论与实践基础，研究成效是显著的。但在研究的过程中，我们也发现小学科学新课程的全面实施还面临一些具体的困难，还有很多问题值得进一步研究。
（一）小学科学新课程实施的家庭、学校与社会环境有待进一步改善
科学教育改革已近5年，从总体上看，家庭、学校、社会的关注度、参与度还远远不够，因而造成小学科学新课程的全面实施步履沉重。主要表现在2个方面：学生很喜欢上科学课，但学生家长重视不够；教师很想上好科学课，但学校领导重视不够。怎样协调好学生、学生家长、教师、学校领导、学校、上级教育行政主管部门的关系，为小学科学新课程实施创设一个友善的大环境，是一个值得研究的问题。
（二）小学科学新课程实施的许多理论与实践问题有待进一步研究
小学科学新课程实施的理论与实践涉及方方面面，由于人力、物力和时空的局限，我们只是进行了初步的研究，很多方面还不深入、不完善，研究空间还很大。其中小学科学教师的培养问题和小学科学教材的开发问题表现比较突出，有待加强研究。