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关于“做中学”科学教育的评测

韦钰 院士

教育部儿童发展与学习科学重点实验室

关于“做中学”科学教育的评测 -(1)

教育改革的效果不是一年、两年,甚至不是十年就可以下结论的。因此,在执行一项教育改革时,必须从一开始就十分重视对评测的研究,而且应该进行的是科学的研究。可是,长期以来,我国教育界习惯于“想当然的”主观判断,例如说“成绩很大”。“最好时期”、“跨越式的发展”等等,这些判断涉及数量方面的,可能有些数据,而涉及质量方面的结论,缺乏基于实证的科学研究来支撑。这种评价作为战略上的概括还算合理,作为实践层面的指导就要误事了。我认为,对教育来说,没有质量的数量是没有意义的。在这次新课程改革中,有专家认为只要理念对,教育改革就成功了,就可以宣告 "XXX 时期结束了" ,大家可以 "跟我们跨到彼岸,不要回头" ,这比 "想当然" 还走得远。

 所有教育改革和教育标准的制定在大面积推广以前,都必须认真地进行科学的研究和进行评测,这才是负责任的态度。孩子是不能靠“想当然”来教育的,特别是在社会发生重大变革,教育也需要随之而产生重大变革的时期,一方面教育必须要改革,而另一方面教育改革又要十分慎重,不能随便拿学生做实验,每一个孩子都是我们应该尊重和爱护的未来公民。每一项重大的教育改革都必须向公众出示研究和评测的结果,而不是在某些圈子里封闭运行,然后以行政命令快速推进,公众和家长应该有权知道和发表意见。教育改革至少要比公示和讨论城市的街名、水价等等重要得多。基于这样的认识,“做中学”启动五年了,我们还没有能做大面积地推广,因为研究人员不够。教师培训者不够。其中也遇到不少阻力和困难,因经验不足而走了一些弯路。在“做中学”科学教育实验中,我们考虑和初步研究了以下四方面的评测内容:

1.教育改革实施系统的设计和实施情况

2.课程和有关资料的质量

3.教师培训的过程和质量

4.学生的成绩和发展

教育评测是重要的,也是很困难的,需要不断地研究,需要和实践结合。前三项评测相对来说,可参照的经验和资料多一点,我们基本上有了思路、框架和流程。而对学生学习的成效和发展的评测是最重要的核心任务,也是最困难的任务。对学生的发展需要评测的方面很多,评测的内容至少包括:

1.对国家标准中规定的概念和概念之间联系的掌握。

2.语言和表达能力的发展

3.探究能力的增强

4.科学态度的发展

5.社会情绪能力的发展

在学生评测上我们研究得还很不够,需要更多不同学科的专家参与,同时我们参与了 IAP (国际科学院联盟)探究式科学教育网络专家组的工作,通过这个渠道来学习和交流经验,并培养人才。

教育评测需要用发展性评测和总结性评测两种方法来进行。发展性评测的方法比加合理,比较有利于推进教学和促进学生发展。可是,在我国现在的科学教育中,对发展性评测并不重视,也可能不知道应该怎样进行发展性评测。

记得很多年以前,在担任东南大学校长时,我读过竺可桢先生的一段话,印象很深,至今只能记住它的大意了。他说,学校生产的产品是人,不像生产剪刀的工厂,剪刀出厂时是最好用的时候,而学校培养的是人,离开学校时,并不是学生能力最强的时候,好的教育培养出学生是在离开学校以后,越来越出色。

所以,对学生的评测很重要,又很困难,常常是一种预期。现在这种“一考定乾坤”,不管是用笔试还是口试,都很难反映学生的全面情况。如果能重视发展性教育评测,在有诚信的条件下,它会更加全面地反映学生的情况,也对促进学生的发展有利。在探究式科学教育中,强调发展性评测是 IAP探究式科学教育网络专家们一致的意见。

去年我参观Intel国际青少年创新大赛的展览会时,拍摄了一些照片。可以看到,在美国选手的展台前面,放有厚厚的几大本原始科学研究的记录(图一),而在中国选手的展台前面,什么记录本也没有(图二)。美国学生能展出他们的原始记录,并不是因为他们个人的特殊才能,而是在学校里老师培养的。我也照下了一位美国高中生从事研究性学习的原始记录本,拿着一本记录本的是他们的女教师(图三)。

今年,我到昌平去参观北京市青少年科技创新大赛,看到不少好的成果。但选手们仍然是没有出示科学研究的记录。回来以后,我向Intel公司和中国科协的人员建议,应该要求选手展出原始记录。科协的同志回答我,这只能从小学组开始,慢慢逐步要求,因为现在学校里没有要求学生作原始记录的习惯。从这个例子看。责任不在学生,而在我们的教育。我们在“做中学”探究式科学教育中,一再强调要培养学生记录,有了学生的记录和教师对他们发展的评测记录,就可以进行一些项目的发展性评测。这在《探究式科学教育教学指导》书中有专门的论述。

     对学生进行总结性评测总是免不了的,虽然对这点专家还有争论。如何对学生进行总结性评测是目前探究式科学教育中研究的焦点问题。

 

 

关于“做中学”科学教育的评测(2

从事探究式科学教育的专家和教师对总结性评测大都认为不可取,因为其负面作用难以避免。但是,为了对决策者、家长和社会关心教育的各界人士提供有关学校、本地区和国家教育进展的情况,总结性评测总是避免不了的。这就要求尽可能让总结性评测起到较好的正面促进作用,而尽可能地避免它的负面影响,这就是当前IAP探究式科学教育网络正在研究的课题。

我们是这个网络的成员,参加了前年在法国和去年在瑞典召开的会议,没有参加今年在华盛顿召开的专家会议,大概也不会去参加下个月在巴黎召开的专家会议。因为,我国的探究式科学教育还在起步时期,在国家的课程设计上,科学课还不被列为主课,在学校里普遍不被重视。因而,我们中心在情绪能力评测研究方面虽然有特色,也被国际学术界重视,但缺乏结合实际的评测结果和可以总结的经验。因此,接到了参加专家组的邀请之后,经过考虑,还是没有派人出席这两次的专家会议。不过,我们会始终保持和这个网络,特别是专家的联系,并准备派人参加今年下半年在智利召开的会议。

   大家可以从国际会议的频繁举行中,看到各国对科学教育和科学教育评测的重视。美国国家教育统计中心(NCES)、美国科学院以及各州都在进行和研究科学教育评测的问题。在国际上。经济合作与发展组织(OECD)支持下的国际学生评测项目(PISA),将在2006年将科学列为重点评测的领域,对不同参与国15岁学生的科学素质进行评测。国际教育评估协会(IEA)支持下有两个评测项目:国际数学和科学教育发展趋向的评测项目(TIMSS),以及国际阅读能力进展评测项目(PIRLS),这些都是很有影响的进行总结性评测的国际项目。他们以一定的年份间隔,如三年,对不同年级的学生进行评测。如PISA15岁的学生进行语言、数学和科学的评测,NCES对美国4年级、8年级和12年级的学生进行评测、TIMSS4年级和8年级学生的数学和科学进行评测,PIRLS4年级学生的阅读能力进行评测。在法国和加拿大总结性评测都只对三年级以上的学生进行。在法国进行三年级学生总结性评测时,不要求学生在考卷上写上自己的名字,以免给学生和教师增加不必要的压力,避免给孩子公开排队,通过总结性评测只是希望从一个方面了解学校的教学情况。我国的新课程改革中提出了不少新的理念,如“以学生为本”、“尊重每一个学生。“均衡教育”等等,但在实际做法上,可能远远没有到位。学生几乎天天在各个方面被排队。这就是为什么在和网友们讨论时,我认为美国小学生承受的压力和中国的小学生相比是“小巫见大巫”。

现在,在中国的小学里科学教育普遍不被重视,加上不熟悉发展性评估,很多科学教育课没有学生的连续记录,即使是教材中配了记录本,也没有好好利用。我看过几本小学生的记录本,真是“惨不忍睹”。为了对目前科学教育的现状有一点评测数据,我做了一点尝试。

例一,准备一蓝水果,最好包括番茄和黄瓜,让4年级的学生独立的进行观察和比较,并要求他们把结果用自己认为合适的方式表达出来。这个案例是我们在GE项目的幼儿园里正在进行的案例。在培养探究能力方面希望儿童通过各种感官,以及简单的工具,观察物体的外部特征,辨认物体和进行分类。对于小学的学生应该有更高的要求。下面是一位四年级小朋友的观测记录,他用计算机打印的表格来记录观察结果。

名称

木瓜

西瓜

苹果

椰子

核桃

黄瓜

草莓

西红柿

枇杷

表皮颜色

绿

浅肉色

深肉色

绿色

红色

红色

红色

黄色

重量

较轻

形状

椭圆

椭圆

不规则

上大下小

椭圆

椭圆

内部颜色

肉色

灰和黑

浅绿

浅红色

黄色

有无柄

有一点

有很短的

有一点

花纹

绿斑点

黑纹路

红黄相间

深肉色

一点黑色

白粒

黄粒

黑斑点

味道

微甜

黄瓜味

酸甜

有否怪味

有一点

有否凹秃

表皮厚度

不厚

比较厚

不厚

不厚

不厚

较厚

不厚

长短

中等

中等偏下

中等

特别长

较短

较短

能否切开

不能

不能

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

价格(1斤算)

2

5

1

1

10

3

3.3

2

4

10

籽、核

 

4年级的学生,我们可以试试他们对一些概念的掌握程度,下面是一次对话的记录:

问:你观察和比较了这些水果以后,你分析了它们不同的地方,能告诉我,它们有相同的地方吗?

答:都有皮。

问:还有吗?

答:有核,籽,还有肉。都是圆的。

问:香蕉和黄瓜可不是圆的。

答:是的,可他们总有点椭圆形。对了,它们都长在树上。

问:番茄和黄瓜可不长在树上。

答:它们都是植物。

问:为什么你说它们是植物。

答:因为它们不会动,动物会动。

问:向日葵和含羞草也会动。

答:它们的根不会动。

问:竹子的根,黄花菜的根都能串得很远。

他答不出来了。我请他想想他养鱼和种水仙的过程中,每天做的事有什么不同。他在引导和启发下总结出植物和动物重要的区别是动物需要依靠其他生物供给养分;植物自己依靠天然的物质养活自己,还提供人和动物生存需要的氧气和养料。

通过这次评测活动,说明他基本掌握了进行对物体外部特征进行观察、比较、分类和记录的能力,也能归纳出水果的特征。但是,原来并没有掌握动物和植物最重要的区别所在。而后一点,是我们现在正在制定的“做中学”教育标准中,要求学生在4年级以前掌握的科学概念。

欢迎有兴趣的教师和家长对孩子进行类似的评测,并把结果告诉我们,以便我们了解我国儿童目前科学教育的情况。

 

关于做中学科学教育的评测(3

我和哪位四年级学生的对话并未结束,他想起曾经听到过吃人树的故事,查阅了一些科普书以后,他告诉我有吃动物的植物。我当然也知道有很少一类特殊植物是吃动物的,本来我不准备提出这些特例,既然孩子提出了,我们就应该支持他们探究。我翻阅了一些有关的儿童科普书籍,经选择以后,我和他一起观看了人民教育出版社译制的Discovery的光盘《植物》。在这张光盘中我们可以看到世界各地珍奇植物的千奇百态,特别是有关于吃肉植物的介绍。当然,这类植物是极少数,生活在特殊的环境下,为了补充养分而进化出捕食昆虫的特殊叶子。这些叶子可以收拢,或形成管状,里面有可以溶化动物的液体。通过这样的讨论,我希望孩子知道,科学探究具有发展和开放的特点。科学探究得到的结论来自于实践的总结,当这些总结能解释许多事物的现象时,它就形成了概念和规律,但是这些概念和规律不会是绝对正确的。千变万化的、复杂的自然界要比我们的认知能力高明得多。我不知道他记住这些没有,很可能没有,但至少对他来说,是一次印象加深地探究,一次有意义的探索体验。

案例二:北京师范大学出版社出版的小学语文四年级下册有一课“太阳”。在课文中,包含了许多科学知识,但这些知识并不是通过探究式的教育让学生掌握,而是自上而下的灌输给学生,学生可能背会了,并不一定掌握了。其中有这样一段内容:

“太阳晒着地面,有些地区吸收的热量多,那里的空气就比较热;有些地区吸收的热量少。那里的空气就比较冷。空气有冷有热,才能流动,成为风。”

在这一段话里,涉及了有关气体的许多科学概念,我和几个不同学校四。五年级的学生进行了讨论。

问:你们认为风是这样形成的吗?

答:是的。

问:你们认为应该补充些例子吗?

答:……。

问:夏天,我们用什么使我们凉快一点?

答:空调、扇子和电风扇。

问:吹出来的是风吗?

答:是风。

问:你想过风和空气是什么关系?

答:……。

我希望他们能扩展课文中的例子,能举一反三,能告诉我,空气流动就能形成风,因为这个概念是我们现在正在研究的“做中学”科学教育标准中,希望学生能掌握的,但是他们没有能回答我。

问:为什么热空气会上升,冷空气会下降? 答:……

后一个问题可能比较难一点,因为它需要学生了解空气可以像液体一样流动;空气被加热体积会扩大,以至密度下降;密度小的物质和密度大的物质在一起,由密度小的物质构成的物体会浮到密度大的物体上面。我还没有研究清楚,四年级的学生能否掌握“沉与浮”的概念,因为这是一个重要的,但又是学生很难正确掌握的概念。在许多学校科学教育课堂上,我常常看见老师指导学生在水中用橡皮泥进行沉浮的实验:把橡皮泥捏成一团,橡皮泥就沉下去了;把橡皮泥做成一个小船形状,橡皮泥就浮在水面上了。这实际上是在误导学生,物体的沉与浮不是取决于形状,而是密度。把船形的橡皮泥垂直放入水中,它照样沉下去。

 以上的两个例子,取自我对四年级的学生进行类似于总结性评测的实践,我在这里只是想评测一下孩子的能力。所以,并不像教师进行发展式评测那样,需要在课堂上逐步引导学生深入,并对探究的概念内容设置实际动手的环节,也没有考虑教学策略,而这些在发展性评测中是必不可少的。Science网友提出的意见是对的,在实施教育的课堂中,更要注意教学策略和记录。我在教学上一定不如教师有经验,Science网友贡献的经验是宝贵的,我相信在第一线实施教学的教师们有很多好的经验可以分享和交流。

在评论意见中,对水果篮的案例深浅是否适当有两种相反的意见,Ted张认为似乎深了一点,而Science认为浅了,孩子不会有兴趣。

我认为,从儿童发展来看,Science的意见是正确的。作为教案,观察《水果篮》我们是放在幼儿园里进行的。当然,在幼儿园里进行时,需要分解成很多活动,分布在几周的时间里,逐步引导学生观察,同时要结合对儿童语言、表达、手工、音乐、绘画的培养,孩子的记录主要用画图来表示。这个课程已经在汉博网的专区中发布了。类似的案例在法国也是为幼儿园孩子设计的。从这个角度看,测试四年级的学生,这个案例可能太浅了。

TED张的意见可能也是对的,他反映了目前学生科学教育的一般情况。使用现在的几套科学教育教科书(且不谈探究式科学教育应不应该有这样的学生教科书),能否培养这样较全面的对物体外部特征的观察和分类能力,我还没有把握。

我并不是教师,我用来测试的那位学生是我家里的孩子。他在幼儿园的时候,我让他观察和对比过岩石、沙和纸的不同,因为那时我没有看到《水果篮》的案例。以后他喜欢运动,我让他做羽毛球和篮球的对比,他画的图我引用在《指导》一书中。在语文老师要求他写有关民族手工业品作文时,我让他对比了四把新疆维吾尔族乐器的不同。过年时,让他种水仙,并观察水仙的四种不同的生长条件和生长情况。让他探究家里家俱八种不同支撑平台的方式,还实际动手制作了不同方式支撑的平台。所以对他来讲,不管学校科学教育的情况如何,观察、对比、分类似乎已经是他观察事物的一种习惯。但是,他应该掌握的科学概念并没有很好掌握。

这两个评测的结果,反映了目前一些小学生中科学素质的情况。家长可以做一些努力,但是效果是有限的。学生的教育要靠学校,他们花了大量的时间在学校受教育,上各种课,包括语文、数学、科学、手工和一些校本课程,也许背会了一些科学知识,但并不意味着掌握了这些科学知识。

有网友问。为什么要求四年级学生掌握动物和植物的区别?因为,进行科学教育和进行语文、数学教育一样,应该有一个循序渐进的过程,有一个分年级的要求,这是课程标准中应该给出的。学生没有达到目前国际上一些标准设定的水平,问题不在老师,更不是学生的问题,而在于我国标准的制定、课程设计、教材、教师培训和课程设置。

基于这样的认识,我们已经在汉博网的专栏中,设置了对幼儿园和小学概念涉及领域和内容的讨论专区,希望在大家的共同努力下,对这些情况的改变做一些贡献。

 

关于做中学科学教育的评测( 4

对评测(3)的讨论还在继续,我想还是同时把“做中学”科学教育评测的框架写下去,因为可能有些实验学校需要讨论评测的问题。

任何教育改革的成效最后都必须在学生素质的提高上得以体现。因而,我们需要对参与“做中学”科学教育实验项目的学生进行发展性评测和总结性评测。在上一篇文章里,我们举了两个例子来加以说明。在《探究式科学教育教学指导》一书第六章(P129 P124),给出了在探究过程中,用于发展性评估使用的对学生行为的评测,它也可以用在总结性评测中,对学生进行行为评测。评测时需要设计类似于课程模块的探究内容,并注意不同年龄儿童探究能力发展的阶段性。

发展什么方面探究的技能和儿童的年龄与经验有很大关系,幼儿园和小学低年级应以发展观察、比较和分类能力为主,到中年级以后,可以引入设计和进行公平试验的内容。下面是美国STC总结的表格,可供参考。

 

这个表格只能作为参考,即使在美国,对儿童探究能力的发展也有不同的研究结论。例如GEMS梯队就认为915岁的儿童都可以发展设计和进行可控制试验的能力。在中国,我们还缺乏来自我国实践的研究结果。

这里很容易想到学生的进展和教师以及教材的关系很大,对学生发展的评测,只在对比同一人参与“做中学”科学教育前后情况变化时,或同样条件下,比较对照组学生情况时才有意义。如果对不同教师任教班级的学生,以及不同学校班级的学生进行对比,结果的分析就比较困难了,因为教学质量和教师的水平以及教材的选用有关。因而,在“做中学”科学教育里,也考虑了对教师教学指导水平的评测,以及对模块教学资源的评测。

 例如说,需要在课堂上了解教师的教学过程:

· 是否引导学生接触他们周围的和探究问题有关的环境、物质、现象和信息,并设法了解学生的初始想法。

· 是否引导或直接帮助(对幼儿园和小学低年级的学生常常需要直接帮助)聚焦要探究的问题,为学生提供必要的脚手架,引导他们进行探究活动,以让他们可以在原有概念的基础上,形成正确的概念和纠正原来不正确的想法。

· 如需要的话,是否教给学生认识和使用探究过程中需要使用的工具、仪表等,并在必要时提醒有关安全和清洁问题。

· 是否鼓励学生通过讨论和提问,来校核他们原来的想法和探究所得到的实证是否一致。

· 是否帮助学生以适当的方式记录。这种记录应该可以保持,以便做系统地回顾和评测

· 是否引导学生将探究的内容和日常生活联系。

· 是否鼓励学生以批判的思维,回顾自己是如何进行探究任务的,倾听别人的意见,并考虑将来可以做那些改进。

· 是否按课程要求,对学生进行了有关的发展性评测。

· 在课程进行中,是否注意给学生平等的参与机会,特别是给性格胆小和内向的学生以鼓励和支持。

· 在课程进行中,是否注意鼓励学生之间的合作和互助。

一定有人会批评我,对教师提这么高的要求怎么可能实现?!。问题就在这里,要保证学生的学习质量,必须保证教师的指导质量,着力提高教师的水平,否则提高学生质量只能是空话。

为了支持教师教学,至少必须

1.加强教师培训,给他们培训的动力和机会。

2.给他们提供好的教材和资源,提供及时的帮助。

3.班级的学生数要合理。

     从我们试点的情况看,如果有合格的教师培训材料和合格的培训者,新加入探究式科学教育的教师需要两天的入门培训,针对每个模块还需要一天培训,针对模块的培训可以分开来逐个进行。在教师教学过程中,需要有持续的教研活动,以面对面方式和网络方式给教师经常性支持。不给教师足够的支持,他们就无法在教学第一线完成繁重的教学任务。

当然,要保证教师有这样的条件,必须要取得校长和地区教育行政部门的支持。我们需要研究校长和地区教育行政部门需要给教师什么必要的支持,如何评估这些支持是否满足要求;同时,我们需要回答为教师应该提供什么样的教学资料和培训,如何评估教学资料和培训教材的质量。

关于做中学科学教育的评测(5

教育改革是在复杂社会条件下进行的一项复杂的社会系统工程,教师是实现这一工程的关键,各个方面要给教师以足够的支持。没有足够的支持,教师就难以完成教育改革的重任。

我们希望校长能够:

1.选派合格的教师担任科学课的教学工作,支持他们参与培训。

2.选用从幼儿园到小学六年级系统的模块教学资源。

3.做好课程之间的协调,每周能安排23节科学课。

4.尽可能安排不多于30人的小班级上科学课。

5.提供必要的工具和材料。

6.动员家长和社区支持改革,有条件的可以开设家长学校。

 

我们希望进行实验的市、县、区的教育行政部门能够:

1.组织本地区的教研中心,负责教师培训和组织教研活动。

2.组织教师培训和考核。

3.组织地区科学工作者和社会力量支持。

4.提供必要的经费。

5.组织对学生学习情况的评测。

6.组织教师参与地区间的合作与交流,有条件的应该参与国际合作与交流。

 对教师最重要的支持是提供合格的教学资源和教师培训,关于教师培训我已经在前面的博客文章中讨论过,这儿想强调关于教材的问题。我看过目前在小学里使用的六种教材,其中包括教育部基础教育司有关同志给我的四种。我认为,这些教材不是探究式科学教育的教材。我知道,我这样的提法可能会引起争论。我希望能对这点展开讨论,没有合格的教育资源,怎么能进行合格的教师培训,怎么能要求我们的教师实施跨度这样大的改革。

我花了近两年的时间,包括参加国际培训和国际会议,包括请教一些国际著名的儿童科学教育专家,这些专家不只是某一个学校的教授,而是负责他们国家科学教育标准制定和教学资源撰写的专家,我终于敢于提出:目前小学用的教材并不是探究式科学教育的教材。且不谈教材的质量,而是对探究式科学教育来说,不应该提供这类供学生用的教科书,在这些教科书中,一步步的操作程序都写好了,有的连怎么测量都画好了图,学生还探究什么?不过是在老师指挥下完成填充题。这样的现况是我原来没有预料到的。

 基于这样的现况,又考虑到在基础教育阶段直接引进国外教材是不适宜的,也是不符合教育规律的,因为不同国家的文化和社会背景不一样,我在东南大学和李嘉诚基金会、GE公司基金会的支持下组织了一个年青的梯队,从事教育资源开发的试点工作。他们大多具有国内或国外的硕士以上学位,有理科背景和英语交流能力。热爱科学教育改革。他们在编写教学资源的过程中,必须和一线的教师结合,跟踪教案的实施情况。在经过一段培训和实践以后,我把Rowell教授请到了东南大学,时间是三周,让Rowell教授培训和校核他们编写的教案,培训工作现在正在南京进行。我知道这样做还远远不够,但我相信这是一个负责任的,愿意接受评测,包括国际专家评测的教案开发和教师培训梯队,我寄希望于他们。我们的第一个教案《我的水果篮》已经在幼儿园和小学低年级试验了。我们会不断改进,不断推出新的案例。我知道,在全国一定会有其他很好的科学教育教学资料在研究和开发,我们需要开展更广泛的交流。这也是我写这篇博客的目的之一。

 

我们提出了如下教案编写的工作流程框图:

                              工作流程

 

 

    教学用书和器材

    1  安全须知 

    2  教师指导书

    3  活动指导书 (学习方案)

    4  学生记录手册

    5  配套器材

 

    教学参考资料

    1  教师参考资料

    2  学生参考资料

    3  家长参考资料

    4  学生扩充阅读和探究资料

    5  课外活动资料

 

Rowell教授对上述工作流程提出了一项补充和一项提醒。Rowell教授提出的补充意见是在模块设计中进一步细化了19个步骤;提醒的意见是强调了这个工作流程不是单向的,而是需要多次的反馈和反复,编写教学资料的过程中,一定要有实际经验的一线教师参加。

进行一项教育改革要经得起评估并非易事,把“做中学”科学教育改革看成是“快乐教育”、“玩中学,学中玩”,是一种单纯的减负,这是一种危险的误解。我在不同场合多次宣传过“素质教育不是单纯减负,儿童时期是人一生中最有效和最重要的学习时期,别以为国外的孩子只在玩。”

关于做中学科学教育的评测(6

无论是对保证教学质量,还是对教师的支持来说,提供合格的教学资料,或者说课程设计、模块设计都是十分关键的,因为它们就是在教学第一线使用的教学资源,是有针对性的教师培训的核心内容。一个教育改革无论它的理念多么先进,表述得多么完美,如果不能体现在有关的教学用的课程设计中,那些理念只能是华丽的、空洞的辞藻。对这些教育资料的评估可以从它形成的过程(在上一篇博客文中所写的那样);研究基础、内容和使用效果来评价。使用效果就是学生的进步,这里想专门介绍一下我们对研究工作的一些考虑和做法。

教育资料的设计需要合格的研究工作来支持,需要和教师的教学实践相结合,需要多次反复循环,而且是在不断的发展和改进之中形成的。科学教育更是这样,因为它涉及的科学技术的内涵不断在迅速地变化,相对于语言和数学学科来说,科学教育课程设计的发展和变化要快些。

 对于探究式科学教育的课程设计,或者称之为模块设计来说,至少涉及三方面的理论和实践研究:

1.对儿童认知和情感发展的研究。从对儿童认知和情感发展研究中了解儿童是如何学习的,如何发展社会情绪能力的。<How People Learn>这本书(有中译本),和1997年美国APA总结的以学习者为中心的心理学原理,都较好地总结了认知心理学方面的研究成果。当前,这方面的研究已经在神经科学的平台上进行了。国外许多先进国家的教育学院和心理学院开始开设有关儿童神经心理发展的课程(Developmental Cognitive Neuroscience),只要用Google检索一下,你就可以了解大致的课程内容。我在“两件巧合的事”一文中,介绍了世界银行早期教育专家,以及美国、加拿大儿童早期教育首席专家的观点,这些观点可以反映出这个领域的进展和发展趋势,也向我国师范教育和教师培训提出了挑战。2002年,在教育部和东南大学的支持下,我从教育部的岗位退下来以后,在东南大学建立了学习科学研究中心,目的就是希望在神经科学的平台上研究教育问题,特别是儿童情感发展的问题。其实,从事这方面的研究是和我的科学背景比较吻合的,也是我的初衷。后来是形势所“迫”,转移了我的研究重点。好在研究主要靠年青人,东南大学学习科学研究中心已经是教育部重点实验室了,在陆祖宏教授的领导下,一定会成功地发展。我希望他们能始终坚持为教育服务的初衷,希望汉博教育培训中心的同志们能继续从前沿的有关儿童认知和情感发展的研究中,吸取新的启示和研究成果,作为一个桥梁,应用到科学教育的实践中来。

2.科学技术发展的研究。科学和技术的发展如此神速和影响深远,它必然会反映到科学教育的课程设计上。这种影响体现在两方面:一是内容的选择和安排;另一方面是ICT技术的应用。这两方面都有很多研究工作要做,否则我们的教师和学生如何能应对人类社会如此大的变化。在这方面特别需要科学工作者的参与,不是请科学家开开会,给他们发发信,走过场就了事的,这中间同样需要有深入的共同进行的研究工作。在这里,我可以举一个例子。法国科学院每年要确定一个小学科学教育的主题,选择法国科学院的院士和专家,包括诺贝尔奖金获得者,和教师一起专门进行研究。事先每个专家的准备工作不谈(每位专家要求会前形成书面的建议),专门为此开的会议就历时一周,会后还要继续工作,以出版有关的研究结果,并把它用到小学的科学教育中去。2005年,他们研究的主题是“水的蒸发”。我请东南大学博士导师、法国回来的博士袁春伟教授去参加了。他回来告诉我,太费时间了,不止是开会,会前和会后都要花很多时间。今年又有类似的活动,他没有时间参加了。在科学家参与科学教育教学资源开发方面,我相信各地的科协可以起组织的作用,特别是老年科技人员中有的是人才,也一定会有很多热心者。问题是要组织起来,而教育界要采取开放的态度。从我这几年从事“做中学”的体会来说,教育界不够开放,长期已经形成的约定成俗的运转模式和人事圈圈,不下大力气,是很难改变和进入的。

3.教育法的研究。教育法的研究总是在一定的教育理论研究指导下进行的。在我国目前进行的课程教育改革中,教育界比较多提到的是建构主义的理论。坦白的说,我在教育理论方面的研究是很不够的。也许我对科学技术发展有些了解,了解的面也比较宽,因为毕竟是学电子学出身的,又一直在从事科学技术的管理工作;对儿童基于神经科学发展的研究方面,至少是我长期的业余爱好。而对教育理论的学习只是近两年的事,也是被“逼”出来的。“做中学”科学教育启动以后,我曾经满腔热情地请一些教育专家来支持“做中学”科学教育改革。我安排他们到法国参加培训或参加有关的国际研讨会,请他们组织教师培训和组织国内的研讨会,但是成效不大。首先是他们都很忙,有他们圈子里的事要做,制定科学教育标准、写教材、审批教材、在全国推广他们的科学教育教科书,没有时间顾及“做中学”科学教育改革,只能请他们临时帮帮忙。另外,我也发现他们的做法和“做中学”科学教育提倡的并不一样,连教育理念也不尽相同。大家都在提建构理论,国内有的科学教育专家谈得是皮亚杰的理论,而且认为不符合皮亚杰理论的实践,就是教育的失败,在20012002年间,我多次听到这样的观点,而且我是抱着虔诚的心在倾听。直到20044月,在杭州召开的中法“做中学”学术研讨会上,法国科学教育总督学告诉我,继续停留在皮亚杰理论上来指导科学教育是不对的,我有恍然大悟之感。我在这之后,专门请教了法国、加拿大、美国、瑞典的科学教育专家,自己学习了一些书籍,才知道建构主义是个筐,里面的内容在哲学层面就有分歧。国内翻译的有关建构主义的书,在国外也不是科学教育的主流,或是比较早的,或是倾向于后现代主义的。在目前国际探究式科学教育界中比较一致采用的社会建构主义的理论,虽然出自于前苏联,我看看和毛主席的实践论很一致,在国内原来的小学自然课教学中,请过哈佛大学兰本达教授来指导,她介绍的也是维果斯基的理论,不知为什么在这次新教改中却不流行,很少新教改的科学教育专家提及。我多次说过,我不是教育理论研究的专家,国内的教育研究论文,我大多看不懂。我这两年就是从国外探究式科学教育专家那里学了一点皮毛,看了一点国外科学教育理论的书籍,把它运用到“做中学”上来了。

以上是我在“做中学”科学教育实验中的一些体会,不当之处,请大家批评指正。

 

411日中法专家会议上,法方专家提供了对模块的评测意见

法方提供的是英文稿,汉博教育培训中心的老师把它译成中文,我按我的理解做了一些修正。

 Characteristics of a high-quality science program

高质量科学课程的特点

 

注意保护儿童,并提供所有有关安全的预警和注释

It should protect the children and provide all possible safety precautions and notes.

建立在幼儿原有的经验、背景和有关早期儿童理论之上

It builds on children’s prior experiences, backgrounds, and early theories.

能激发儿童的好奇心,鼓励儿童进一步去提出自己的问题和发展自己的想法

It draws on children’s curiosity and encourages children to pursue their own questions and develop their own ideas.

在精心设立的情境中,让幼儿对某个主题进行一段时间的深入探究

It engages children in in-depth exploration of a topic over time in a carefully prepared environment.

鼓励幼儿进行思考、表达和记录他们的体验,并与他人分享和讨论自己的想法

It encourages children to reflect on, represent, and document their experiences and share and discuss their ideas with others.

应该嵌入在儿童日常的活动和游戏之中,并能整合其他方面的活动

It is embedded in children’s daily work and play and is integrated with other domains.

给所有儿童提供加入科学体验的机会

It provides access to science experiences for all children.

对儿童进一步的发展有利

It will benefit for children’s future development.

与会的专家、教研员和一线的老师都是有几年参加“做中学”科学教育实验的同志,他们认为有必要再结合中国的实际加以具体化。考虑到有更多的老师可能更不熟悉这方面的内容,我尝试在会前准备的原稿的基础上,结合会议的讨论的案例作一点解释。

关于做中学科学教育评测(7

下面是我对如何评价科学课程的一些看法:

我认为一个好的科学课程需要同时满足下面几个要求,这几个要求的表述顺序,并不代表其重要性的大小。

1.儿童天生是富有好奇心的探索者,我们的科学课程要在保护和激发儿童探究热情的前提下,帮助儿童掌握重要的科学概念和发展探究能力。

不管是基于认知科学,还是神经科学的研究结果,都表明有效的学习必须是学习者自己愿意学的,学习者有主动性的学习。神经科学的研究告诉我们,人的记忆系统至少有三种:陈述性记忆、情绪记忆和程序性记忆,情绪、动机和认知过程是联系在一起,不可分割的。有效的学习要求课程探究的内容和过程必须是儿童感到兴趣的,适合儿童探究的,儿童在老师的引导下,能够有兴趣主动参与的。

但是,在“做中学中,并不是说以学生为学习的主体就意味着学生想探究什么,就探究什么,我们同样强调教师的引导作用。学生可以探究的问题很多,教师要帮助他们聚焦到要探究的问题上来。也就是说探究的内容是按照国家标准要求,课程设计中预置的(当然,国家标准必须是一个好的,合适的,经过实践检验的标准)。这是探究式科学教育发展三十多年来,经历了不同阶段,包括皮亚杰认知理论指导的阶段以后,取得的主要经验之一。

儿童的探索历程和人类探索自然的历程十分相似。人类对自然的探索经历了漫长的岁月,走过了艰辛而崎岖的道路,而我们的孩子要在短短的十几年里,接受人类已积累的知识。并在此基础上面对新的挑战,去创造和创新。我们要伸出手来,引导他们走上一条比较顺畅的、比较有效地学习已有知识,探索自然规律。综合已有的知识去解决问题的路。我们要为他们搭建“脚手架”,他们要自己一步一步地往上攀登,但不能用起重机把他们吊到半空中,否则建立起来的将是空中楼阁。他们要一步一步地成长,我们不能代替他们成长,不能拔苗助长,我们还要考虑到每个孩子已有的基础和发展的特点不一样,需要为他们量体裁衣,设置不同的“脚手架”,不同的评价标准。

怎么能既引导学生,又能保持他们的积极性。这就是课程设计需要考虑的。孩子总是在积极地、热切地探索他们周围的世界,因而学习的内容要取自于儿童接触到的,比较熟悉的环境和事物。儿童对他周围的世界会形成许多看法。这些儿童原有的看法往往是不完全的,甚至是不正确的。科学教育课程要从了解儿童已有的想法出发,设计不同的活动让儿童充分表达自己的看法,教师能充分的了解儿童的想法,再引导学生进入到探究的过程中去。在探究的过程中,设计的活动要充分考虑儿童表达自己的意见,倾听别人的意见,要吸引全体学生参与。

科学知识是系统的人类对自然界的认识,因而,科学概念是有组织、有结构、分层次的,概念的发展是需要循序渐进的,先探究什么,后探究什么,需要一个循序渐进的过程,需要一个从幼儿园到小学,总的考虑和系统的设计。最好是按模块来培训教师,一个模块教完了,总结一次,再进行下一模块的培训。

考虑到培养儿童探究能力、情绪能力、语言能力和表达能力的需要,一个模块的课程适宜围绕一个主要的主题或概念来进行,而且需要通过许多节课,设计多个活动,在一个较长时间内进行系统地探究。一节课最多解决一个问题。一个学期能进行两个模块的学习就可以了。

考虑到儿童可以集中有效学习的时间和年龄有关,一般幼儿园一节课适宜在2030分钟之间,小学低年级大致在3040分钟,小学高年级可以视需要略长一点。

目前,在设计科学课程中“拔高”和急于速成的现象比较普遍,这是目前我国科学课程设计中比较普遍存在的突出问题。主要原因可能是由于我国师范教育在科学教育上的欠缺,一般幼儿园和小学的教师缺少科学知识和分析思维的训练,而我们的科学教育教改专家们没有为教师提供必要的培训和支持,加上中国目前急躁的心态比较普遍而造成的。这需要科学工作者、教育研究者和一线教师共同合作来解决这个问题。

在我写的《探究式科学教育教学指导》一书中已经列举了不少例子。这儿我再结合最近了解的一些案例和大家讨论。

例如:有一个我的蔬菜蓝的教案,是为幼儿园的孩子设计的,和法国推荐的优秀案例我的水果篮很相似,设计得很有新意,用蔬菜来代替水果,可以结合我国蔬菜多的具体情况。,但是水果的定义比较明确,它也是组成植物的重要部分,因为植物需要靠果实来传种接代。我的蔬菜蓝教案设计者希望儿童通过这个案例能掌握三方面的内容:

如何比较不同的蔬菜;

蔬菜是植物;

食用蔬菜的重要性。

在一个模块里希望解决这么多问题,对幼儿园的孩子就过于多了,应该分成几个模块来设计,有的还要放在小学里来解决。要求儿童真正掌握蔬菜是植物这个概念,首先要儿童先了解什么是植物和动物的区别。要儿童明白苹果或蔬菜是不是植物,要一步一步的建构。在幼儿园应该先让儿童观察动物和植物的特征,这就是我们在幼儿园的科学教育模块中设计了动物和植物两个模块的原因。在儿童有了对动物和植物的观察体验以后,再建立什么是植物,什么是动物;什么是生命和非生命物质的概念?如果不是一步一步地让儿童由浅入深地建构,他们学到的要么就是不正确的概念,要么就是老师要他们死记硬背的知识点。

汉博教育培训中心根据法国提供的幼儿园案例,改写了“我的水果篮”的案例,我们已在GE的项目中运用这样的案例。类似的案例在法国是给5岁左右的孩子进行的,为什么这个案例对孩子适合呢?因为它的切入点不同。这个案例设计的目的是希望通过这个案例培养儿童观察能力和按物质特征进行对比、分类的能力,让儿童运用他们的感官,并用工具扩大他们对物体的观察能力,用实物帮助他们发展语言能力和表达能力,养成倾听别人意见的行为习惯。后面这一点很重要,科学研究证实了,同伴间的讨论能加深孩子们对别人权利的认识。那些积极参与讨论,表达自己的观点并听取他人意见的孩子尤其有可能受益。幼儿园的孩子正处于感觉能力、语言和表达(绘画)能力,以及社会情绪能力发展的重要阶段,进行这样的科学教育案例,比较有利于他们的发展。

我们另一个准备推荐的案例是“拍球”。拍球是幼儿园儿童喜爱和经常进行的活动,把有关测量和设计公平试验的探究技能,以及一些对运动和力作用的体验结合到儿童熟悉的活动中去,引导他们进一步的扩展探究能力和体验科学。

所以,设计一个好的案例是需要认真研究和结合儿童发展的特点来设计的。

我在幼儿园看到的关于“万花筒”的案例,“把污水处理清洁”的案例都有类似的问题。所涉及的概念和原理对儿童来说过于深了,儿童的探究只能按老师的要求在“表演”,“探究”到最后也没搞清为什么。

有没有因为程度太浅,而不适合该年龄段学生探究的案例呢。也有,如XXXX出版社出版的“科学”教材,让小学三年级的学生去观察树叶,和我们提供的“我的水果篮”的案例比较一下,就会发现让学生观察的问题可能太浅了,对三年级的学生来说,一般不会感到好奇而激发他们探究的兴趣。同时,课程设计缺乏系统的考虑,通过观察、比较叶子要建立什么概念,也不是很明白。

 

2.在幼儿园和小学里学习的儿童需要亲自去操作,在“动手做”中学习,在“动手做”中培养和发展探究的技能。在课程的设计中除了考虑探究的科学概念以外,需要考虑如何发展儿童的探究能力,发展那些探究能力。如何通过实践活动来培养。

   课程的设计中主要概念的掌握要通过一系列“动手做”的活动来完成。因为对这个年龄段的儿童来说,主要需要通过直接经验来学习。但“动手做”并不意味着不动脑,也不意味着探究过程中每一点知识都来自直接经验,而是要在儿童经历实际环境和取得直接经验的基础上,逐步学会科学推理,学会举一反三,学会运用不同的手段扩充知识,包括运用互联网。这种扩充知识的过程是有目的进行的,获得的知识是围绕主要概念而组织在一起的。

在《我的水果蓝》的模块中我们希望儿童发展什么能力呢?它们是:

用自己不同的感官观察物质的外部特征:

用眼看颜色、形状、花纹;

用手抚摸水果的外皮-粗糙与否;

用鼻子闻气味;

用嘴品味。

我们还可以用工具来帮助扩展我们观察能力,如:

用小刀切开看里面的情况;

煮熟了看水果的变化;

用磅秤称水果的重量。

通过这个案例,儿童可以发展观察、分类、对比的能力。

 “我的水果篮”的模块还可以帮助儿童学习语言;可以帮助儿童对照实物做手工和绘画;可以结合中国的民间故事《孔融让梨》对儿童进行行为教育;模块的实施过程可以培养儿童记录(往往是绘画)、表达和倾听

 

3.科学课程探究的内容有利于儿童今后的学习和发展。

符合上述第一项和第二项要求的,可以探究的内容和主题是很多的,如何选择,要依靠科学家和教师结合,列出主要概念(想法)和主要概念的分解内容。需要画出概念图,并了解概念之间的联系。中国有两句话:“举一反三”和“触类旁通”,这儿需要研究选择什么样的“一”和“类”。有利于学生“反三”和“旁通”。

设计课程时需要画出概念图,概念图并不是只有一种,科学家了解的,教师应该掌握的,学生自己画的都可以。除了概念以外,需要知道概念之间的联系,概念和概念之间的联系就是对自然界规律的描述。选择内容时可以考虑

1有利于学生今后学业发展和职业抉择;

2有利于学生今后作为公民参与社会涉及科学技术问题的决策和选择;

3对继承历史和人类文明是重要的;

4有助于他们今后思考一些根本性的哲学问题;

5是儿童成长过程中不可少的探究乐趣。

当然,许多内容会同时涉及多个方面,对不同的文化背景和经济发展状况,内容的选择和重点会不同。

 

4.为教师提供尽可能多的支持。

教学资料中应该包括需要对学生进行评测的,有关概念和探究能力的重要标尺;教师和学生之间互动的主要对话、教育法的建议、背景的科学知识、经常会遇到的错误概念等。

教学资源中需要包括或推荐儿童可以扩充阅读的资料、网站和对实验器材的建议。

 

5.对儿童是安全的。

建议在每个课程指导书的一开始,明确的写明所涉及的安全须知。

基于以上的考虑,目前教师独立地设计科学课程,特别是较系列的科学课程是比较困难的。建议先使用设计好的模块或推荐的科学课程,先进行实践,在实践中取得经验以后,再发展自己的模块或修改已有的模块。

为了便于教师使用,我设计一个评价表格,供大家试用,并欢迎提出修改意见。

 

科学教育课程评估指南

课程名称                  建议使用年级        

开发者                           开发日期            

 

(在下列表中不仅要给出答案,还需给出理由和实例)

一.内容


1

内容是否围绕一个明确的主题,并且是按照国家标准设计的系列模块的组成部分?
 
 
 2
 
内容(概念)是如何考虑了该年龄段学生已有的知识、经验和发展的特点?
 
 
3
内容如何和学生的日常生活相联系,其重要性如何?
  
 

 

二.教学活动设计

 

4

引入科学探究过程如何注意了解学生已有的想法?能否吸引学生主动的参与探究?
 
 
5
是否有足够的实验环节,观察和讨论的机会,以逐步加深学生对概念的理解?
 
 
6
是否注意引导学生分析数据、归纳结论和使用推理模型?
 
 
7
是否提供了合适的记录方式?
 
 

 

三.对教学过程的支持


9

是否给教师提供了明晰和足够的背景信息?
  
 
10
是否有明晰和足够的支持教学各个环节的指导内容,包括教师的关键问语?
 
 
11
是否考虑了学生性别、民族的特点和特殊的需求?
 
 
12
是否对有关的安全和卫生问题提出了预警?
 
 
13
在完成该项目的过程中是否需要特殊的设备和器材?
 

 

四.评估


14

教学资料中是否包括了对学生进行发展性评测所需要的重点标尺?
 
 
15
有否提供多种正式和非正式的评测方法?
  
 

 

五.课程的扩展

 

17

是否为学生进一步扩展探究和阅读提供资源(书籍名单、参考资料、网站)?
 
 
15
是否为学生提供和语文、数学、艺术等其他课程相联系的机会?
 
 

 

总结

 

优点

不足
               

 

建议: 

 

 

 评议者          日期         

 

关于做中学科学教育评测(8----谁来督察科学教育教材的质量

我们提出的《科学教育课程评估指南》除了参考了法国专家的意见外,还参考了一些文献(参考文献目录附在此文的最后),并考虑了这几年我参与“做中学”科学教育实验中了解的一些情况,但一定有不完善,甚至可能有错误之处。有个标尺总比没有标尺好。欢迎大家使用这些标尺去评测一下那些学生正在使用的,和在市场上销售的科学教育教材。十分欢迎把评测的结果和对评测表的意见反馈给我们。为了便于大家下载,我们已经把它的PDF版本放在有关标准的讨论区里了。

课程设计和教材是很重要的,因为它直接影响到教师教什么,学生学什么,也会对教师培训内容的选择产生很大影响。教育改革的理念再好,这个环节不达到一定的标准,那只能是空话。现在,医药有药检局在管,食品有食品监督局在管,出版局好像主要管出版物的方向,教材的质量不知属谁管?从国家到地方的教育督导都在忙于督导政府的教育经费是否到位。

教材如此的重要,加上巨大的市场利益,从机制上考虑建立合理的监控机制是完全必要的。至少负责国家标准制定的专家;教材评定的专家;以及小学科学教育教材的主编之间应该有一定的分工。三位一体,闭环运行,是否合理。有值得反思之处。另外,学生和学生家长是直接受到影响的人群,他们和纳税的公众似都应有权参与监督。

如果(我是说如果)我们的小学科学教育教材不完全合格,那我们怎么能去问责教师,更没有理由去考我们的学生。

参考资料

1.What is the Influence of the NSES, http://www.nap.edu

2.Designing Mathematics or Science Curriculum Programs: A Guide for Using Mathematics and Science Education Standard, http://www.nap.edu

3.Curriculum Evaluation Tool, www.edc.org/csc

4. Evaluation Tool for Elementary and Middle School Web-Based Instructional Materials, 2003 Education Development Center, Inc.

5.Insights: An Elementary Hands-On Inquiry Science Curriculumwww.edc.org/csc

6.AAAs Project 2061 Middle Grades Science Textbooks Evaluation: Criteria for Evaluating the Quality of Instructional Support,

7.Characteristics of a high-quality science programEdith Saltiel and Jean-Pierre Sarmant