陈玉美 何彦雨 郭欣怡

摘   要：核心素养是课程设计和教学实践的重要依据，培养科学素养是科技活动教学的主要目标。培养学生核心素养要明确培养核心素养的种类、采用科学合理的方式方法，理论结合实际，探析科学素养的内涵与外延;从我国实际出发，根据相关纲要性文件总结梳理中小学生科学素养的主要组成要素，并结合教学实践，聚焦于科技活动教学的路径，以此完善科学课程的发展与设计，提升学生的综合知识素养。

关键词：核心素养;科技活动;科学素养;教学模式

中图分类号：G623.6    文献标识码：A    文章编号：1009-010X（2021）36-0056-04

本世纪初，世界经济合作与发展组织（OECD）提出了核心素养概念，其定义为“为成功融入社会、满足自我实现需要并推动社会发展，21世纪培养的学生应具备的最核心的知识、能力与情感态度”。其后，其他各个国家和地区的组织也陆续提出了对于培养人才要具有不同的价值观思想追求和其具体内涵的核心素养这个新概念，它已经成为各个国家在课程标准中对于培养人才目标制定的基础依据，是课程发展与设计的关键。2016年，我国颁布了《中国学生发展核心素养》，强调在对学生进行教育的过程中，要将更多的精力集中在对学生品格以及重要能力的集中性培养上，引导学生全面发展，在学生之中形成综合能力较强的良好态势，它是我国基础教育各学科课程标准制定、课程实施和评价改革的依据。一方面，核心素养引领学科课程教学，凸显学科教学的育人价值;另一方面，各学科独特的学科本质是核心素养培养的介质。

一、从自然教学大纲与科学课程标准中探析中小学生的科学素养

在中小学阶段，传统的专业学科教育课程大纲注重“双基”，即掌握基础知识和基本技能，强调对知识、概念的系统学习。2001年，新课程改革首次提出了三维指导目标：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，并特别强调探究、合作、交流是学习的重要方式。2016年，中国学生发展核心素养研究成果发布，强调要培育学生作为一个全面健康成长的现代人所应当具备的必备品格与关键能力。

具体涉及到自然科学这一学科，1992年的《自然教学大纲》更加强调培养学生基本的自然知识、基本的自然观测实验操作能力，以及学生爱科学、学科学、用科学的意愿。2001年《科学课程标准（3-6年级）》明确提出以促进我国学校科学文化素养建设发展为目标和宗旨，科学文化素养主要包括：激发科学学习的兴趣和求知欲，科学的知识，科学探索的过程和手段，科学、技术与社会的相互关系，交流合作，与环境和谐相处。2017版《义务教育小学科学课程标准》将科学技术素养定义为：科学与技术知识及其对于社会与群众或者个人的直接影响，基本的科学方法，科学本质，科学思想，科学精神，处理实际问题、公众参与社会公共事务的能力。2017年《国家科学质量监测框架》中科学素养的组织构成主要包括三个一级指标：科学的理解和应用、科学的思维和实践、科学的态度和责任。其中，关于对科学知识的理解和应用是指对于科学知识本身的认识性获得，并应用于解决生活中的简单问题;科学的思维和实践主要包括探究和交流、模型与构造、推理和论证等几个方面，强调在问题情境中獲取的思想技能和研究探索技能，进而思考问题和解决问题;科学的态度和责任包含有兴趣与态度、习惯和方法、责任和创新。

笔者认为，从1992年的“双基”到2001年的“三维目标”，再到2017年的“核心素养”，科学素养的质量构建在对社会科学知识、科学信息技术应用能力和对社会科学生活态度等各个方面始终保持着一个恒定程度不变，但内涵却发生了很大的变化，其变化趋势是更加聚焦科学学科的本质，具体体现为以下三个方面：第一，科学知识。过去中小学科技活动课程都是着眼于对科学知识等的直接掌握。而新课标一改过去的教学重点，着力于帮助学生形成对科学的基本认识。也正是基于此，他们从中选择了16个典型的概念，并对其进行了具体的分解，不同的概念因此而被分解为大大小小的概念。主要理论概念具有较高的抽象性、更宽泛的适应领域、更大的解读能力。在对科学知识的具体内容方面，包含了多方面的具体内容，强调了工程和技术等内容，包括了多个领域的诸多内容。除此之外，还增加了更多的关于科学实践本质的内容。笔者个人认为，在中小学阶段，对于科学本质的理解和认识首先要求教师要充分强调对于科学知识的准确性把握，在此基础上进一步展开系统性的深入学习。其次，更多地强调了理论和知识需要具备可靠性的特征，唯有如此，才能够被证实是正确的，可以在更多的场景下展开论证，得到事实的反复检验。再次，对知识分享进行了进一步的解读，强调科学知识本身是科学家共同体做出的卓越的人类文明，是在反复论证的基础上获得的普遍认可的思想解释。在理解科学本质的同时，要培养学生的理性和质疑精神。第二，科学能力。1992年的《自然教学大纲》重点强调了培养学生的观察、实践能力以及分析和解决实际问题的能力。2001年，以三维为研究目标设计的课程规范化标准大胆地强调了探究学习是现代科学技术研究的主要手段，强调了培养学生的探究技巧：提出问题、假设和推理、搜集证据及其解释、沟通和质疑。新课标更加强调了核心素养的培育，在对科学探索的过程中，不仅培养学生自己提出问题、做出假设、分析证据、做出解释等综合能力，而且培养学生的逻辑思考能力，使得学生能够做基于对证据的分析和推理、基于对论证的质疑和批评，指向对实证的模型和建模。第三，科学情感与态度。在旧有的大纲和科学课程标准中注重培养学生对于科学研究和学习的浓厚兴趣与热爱大自然、热爱家乡、热爱党和祖国等多种情感基础上，新课程标准特别强调培养学生的科学理性和批判精神。

由此可见，科学课程的基本核心素养的内涵主要包括：科学概念;科学本质;科学探究、推理论证、模型建模能力;批判和创造性思维能力;合作和交流的能力;质疑和理性精神。而如何开展中小学科技活动课堂教学，才能达到培养科学素养的目标呢？笔者根据自身长期的课堂教学经验，借鉴、丰富和创新性地综合运用经典课堂，总结得出这些课堂的教学方法对培养中小学生科学素养具有的积极推动作用，以提升课堂教学效果。

二、创新应用教学模式培养学生科学素养

教学模型就是在一定教学思想的指引下对教师加以方法、过程等全方面的培训，从而形成范式教育模式。这样的教学模型可以不断地加以复制，适合在受众群体较为庞大的基础上展开，从而形成普遍性的教学效果。然而，不同类型的学科其背后所支撑的学习理论是有所差别的，进而导致其在授课模式上也有着一定的差别。其中，比较典型的教学模式有：讲解性教学、支撑式教学、探索性教学等。这样的教学模式聚焦于对教育价值观的宣导。事实上，不同类型的教学理论其背后都需要落实到具体问题之中，是从生活出发，最终通过教学的知识从而解决所遇到的实际问题。正是因为学生原有的知识结构不足以解决这些问题，因此能够激发学生学习的欲望，进而促使学生真正主动地开展知识的系统性学习，这也符合了人类学习新知识新内容的特点，这一过程也催生出不同类型的教学模型。事实上，一位优秀的教师应当拥有自己的课堂教学模型，这是由教师本人教育价值取向决定的，它根植在教师已有的认知结构里，通常很难客观理性地被自己感知到，并且某种教学模式一旦沉淀在自己的认知结构中，就会很难改变。

既然这种教学模式主要是在一定的课堂教学理念或在一定的课堂教学理论指导下的一系列元素的整合，那么，其就不同于普通的课堂教学模式。例如有结构材料的策略、概念图策略等。也不能简单地将某种教学框架或教学程序定义为某种教学模式。教学模式本身就是一个系统，需要在传统理论和观点的支持下，整合教学手段、教学战术、教学策略、课堂过程，利用适当的传播媒体，基于对学生的认知，有效地组织教学情境和课堂过程。在教学实践中，教师需要分析每种模式所追求的教育价值、适用的情境，以学生已有的认知为起点，创造性地使用成熟的教学模式，并不断丰富其内涵。

建构主义教学模式着眼于教师怎样教、学生怎样学的问题。建构主义本身就是认知主义的进一步演变，现在更多地把认知建构主义称之为建构主义。在多种认知建构主义课堂教学方法中，支架式课堂教学方法比较适用于中小学生科技活动的教学。中小学生生活经验少，知识和技能水平尚低，教师应当采用引导的方式帮助学生学习。在教学时，教师首先要围绕当前所需要学习的主题，按照“最邻近发展区”的目标和要求形成真正意义上的概念性框架，让学生能够快速融入到课堂情境之中展开思考。其次，给予学生更多的独立参与和探索的机会，并且在学生需要时，教师要第一时间给予帮助和指导。特别是在初期阶段，教师需要做好基础性的辅助工作，后期当学生得心应手时便可以逐渐减少帮助，让学生放开手脚独立展开探究。最后，课堂教学由各个小组共同协商、交流讨论，完成对于所学基础知识的含义建构。

将支架教学模式与讲授式教学模式相比，我们可以发现：讲授式教学模式强调将学习材料分解成一个个小部分以利于学生掌握，这个分解是教师自上而下的行为。但学生在科技活动中学习的认知序列是自下而上的，是由形象到抽象的过程，他们需要亲历问题探究的过程，以积累丰富的感性经验，进而逐渐抽象概括形成自己的概念图式。所以，支架教学模式的核心特点就是在充分了解学生的认知发展水平的基础上，提供支架帮助学生学习。

笔者在实际的教学活动中发现，在引导和组织学生积极进行科技实践活动时，给予学生一个支架很有可能仅仅是一些概念化的，例如科学事实、操作方法类、思维方法类等。现以植物能适应环境这个主要概念的学习为例进行如下说明：

根据对学生认知特点的研究，其认知路线为：第一步是植物和周围环境某个因素之间是否存在關系？是相关关系还是因果关系？如何证明存在着这种关系？如何设计实验来证明这种关系？学习用控制变量的方法来设计实验，尝试独立设计控制变量实验，用工程思想解决问题。第二步是植物和周围环境中其他因素之间是否存在联系。最后，归纳总结认识和看到的植物和周围各种环境条件之间存有的密切联系。

在学习过程中，对于10岁的小学生而言，理解什么是变量、为什么要控制变量等仍然有一定的难度。此时，教师积极参与其中，引导学生自己搭建“控制变量的方法”，对培养学生的逻辑思维能力具有重要意义。在教学的过程中，教师要以科学家或教师、同学研究问题的真实案例为脚手架，引导学生寻找变量、分析变量、理解变量、反思变量，然后提供类似的问题让学生自己探索。此时，学生的认识能力正好处于一个新问题的最近进步地带，并且具备了强烈的自主探究动机，由此在研究和解决这个问题的过程中，完成概念的自我建构。由此得出，支架教学模式在有效发展学生的推理论证能力、探究能力、合作交流能力等方面具有明显的优势。

综上所述，不同的教学模式有不同的特点。在培养科学核心知识素养方面，教师应根据每个学生的认识特点，综合地运用多种教育模式，进而有效帮助每个学生建立多种科研与教育的学习方法，通过这样的方式来卓有成效地提升学生的综合知识素养，引导学生获得适应他们终身成长与发展及其经济社会变化所需的必备品格与关键能力。

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