我国科学课程的改革和挑战

1、我国科学课程的改革和挑战华南师范大学基础教育课程研究中心高凌飚电子邮箱：GAOLBSCNU.EDU.CNWeb site: http:/ 背景背景 时代的变迁与科学教育面临的挑战时代的变迁与科学教育面临的挑战 心理学的发展与对学习的再认识心理学的发展与对学习的再认识 从双基到科学素养从双基到科学素养 从组合、融合到平衡从组合、融合到平衡 从接受式学习到探究式学习从接受式学习到探究式学习 从纸笔考试到多样化的评价从纸笔考试到多样化的评价 科学课程的广域化、多样化、生活化、科学课程的广域化、多样化、生活化、人本化人本化 学校科学课程的改革与挑战学校科学课程的改革与挑战 新课程改革带来的变化新课程改

2、革带来的变化 改革的现状与挑战改革的现状与挑战时代的变迁与科学教育面临的挑战 “近近3030年来，由于物质科学、生命科学和信年来，由于物质科学、生命科学和信息科学的进展，在材料、信息和生物技术息科学的进展，在材料、信息和生物技术方面的不断取得突破，现代科学技术正在方面的不断取得突破，现代科学技术正在经历一场伟大的革命。现代科学技术经历一场伟大的革命。现代科学技术也也不是只有了一般意义上的进步和改革，而不是只有了一般意义上的进步和改革，而是几乎各门科学技术领域都发生了深刻的是几乎各门科学技术领域都发生了深刻的变化，出现了新的飞跃，产生了并正在继变化，出现了新的飞跃，产生了并正在继续产生一系列新兴

3、科学技术，并以空前的续产生一系列新兴科学技术，并以空前的规模和速度，应用于生产，影响着日常生规模和速度，应用于生产，影响着日常生活，改变着人类社会的生产方式、流通方活，改变着人类社会的生产方式、流通方式、生活方式、思维方式和社会结构。式、生活方式、思维方式和社会结构。”路甬祥：创新与未来 p.iii；科学出版社，1998四十年来几个对科学教育有重大影响的问题 “知识经济知识经济” “ “ 知识经济是以知识为基础的经济，这种知识经济是以知识为基础的经济，这种经济直接依赖于知识和信息的生产、扩散经济直接依赖于知识和信息的生产、扩散和应用和应用”。路甬祥：创新与未来 p.3；科学出版社，1998 “

4、可持续发展可持续发展” 由于过度开发所引起的资源短缺以及生态环境由于过度开发所引起的资源短缺以及生态环境问题，引起了对人类赖以生存的自然环境及生态问题，引起了对人类赖以生存的自然环境及生态系统的关注，逐步树立了可持续发展的观念。系统的关注，逐步树立了可持续发展的观念。 可持续发展的观念不仅涉及到人与自然的可持续发展的观念不仅涉及到人与自然的协调相处，还包含了人类社会可持续发展的理念，协调相处，还包含了人类社会可持续发展的理念，从人的生存生活到国家政治制度，都有一个可持从人的生存生活到国家政治制度，都有一个可持续发展的问题。续发展的问题。 “价值观价值观”需要对科学和科技发展的价值有恰当的定位，

5、需要用正确的价值观对科学活动进行导向。 科学技术的迅猛发展为人类社会做出了巨大的贡献，科学技术的迅猛发展为人类社会做出了巨大的贡献，但是也产生了一些副作用，如过度开发引起的资源但是也产生了一些副作用，如过度开发引起的资源枯竭和对自然生态系统的破坏。枯竭和对自然生态系统的破坏。 科技发展本身带来的道德和伦理问题，如高科技武科技发展本身带来的道德和伦理问题，如高科技武器、克隆人的问题。器、克隆人的问题。 科学的发展也造成了一定程度上的思维定势，如对科学的发展也造成了一定程度上的思维定势，如对思辨性思维的排斥问题思辨性思维的排斥问题，科学的绝对论问题科学的绝对论问题。 需要重视科学对人的影响 今天所

6、谓知识信息今天所谓知识信息“ 爆炸爆炸”，主要是与科学技术有，主要是与科学技术有关的知识信息快速膨胀。这就产生了另一问题：科关的知识信息快速膨胀。这就产生了另一问题：科技的迅速发展对技的迅速发展对“人人”产生什么影响？在新形势下产生什么影响？在新形势下如何体现如何体现“人人”本身的价值？体现人性、人格等等本身的价值？体现人性、人格等等反映反映“人人”本身的内涵品质的价值？本身的内涵品质的价值？ 不能因为适应科技的发展不能因为适应科技的发展和和强调科学素养的重要强调科学素养的重要而而忽视人性和人格发展的重要，不能重忽视人性和人格发展的重要，不能重“物物”轻轻“人人”。在自然科学教学中，如何使科学

7、素养的培。在自然科学教学中，如何使科学素养的培养与人格素养的培养结合起来？养与人格素养的培养结合起来？ “ “ 信息爆炸信息爆炸”“信息爆炸信息爆炸”指的是由于科技发展而带来的知指的是由于科技发展而带来的知识信息迅猛增长的现象。识信息迅猛增长的现象。由于知识更新速度加快，要跟上知识发展的步由于知识更新速度加快，要跟上知识发展的步伐，必须终身学习。教育要培养学生具备终身伐，必须终身学习。教育要培养学生具备终身学习的本领，让学生懂得：学习的本领，让学生懂得： 如何通过多种不同渠道找到并获取信息，如何通过多种不同渠道找到并获取信息， 如何理解信息的含义，如何理解信息的含义， 将新信息与头脑中原有的认

8、知网络结合起来，将新信息与头脑中原有的认知网络结合起来， 判断信息的价值，判断信息的价值， 将有价值的新信息应用到实践中去。将有价值的新信息应用到实践中去。 上述问题上述问题使使科学教育面临新的挑战：科学教育面临新的挑战：如何在科学教育中进行价值教育？如何在“信息爆炸”的背景下确定科学教育的内容？如何使学校教育与学生的终身学习相衔接？心理学的发展与对科学学习的再认识 从结构主义到建构主义从结构主义到建构主义 奥斯贝尔的有意义学习理论奥斯贝尔的有意义学习理论 加德纳的多元智力理论加德纳的多元智力理论 人本主义学习理论人本主义学习理论从结构主义到建构主义 皮亚杰结构主义的要点皮亚杰结构主义的要点

9、知识是从主体和客体之间的相互作用中产生的。 客观知识总是从属于某种动作结构的。 当外界元素与原有的认识结构相同或相近时，人就会将外界元素整合于已有的结构内，即同化。 当外界元素与原有的认识结构不同时，人可能受外界元素的作用而改变原有的结构，即顺应。 结构的变化意味着发展，发展具有阶段性。 建构主义建构主义 皮亚杰理论的延续。 从强调认知操作到自动建构。 原有观念是建构的基础。 只有有意义的输入，才能受到注意和接收。 当外界输入与原有观念一致时，通过原有观念解释外界输入信息。 当外界输入与原有观念不一致时，可能拒不接收者新含义，或改变原有思维结构 。奥斯贝尔的有意义学习理论 内化内化当学习者作出

10、有意识的努力，在新知识和学习者的认知结构中已有的相关概念或命题之间建立起实质性的、固定的联系，或者说，新知识已经内化了，这类的学习称有意义学习。将新知识生硬、肤浅地栽到学习者的认知结构中去，则所发生的是机械学习。发生有意义学习的条件是：学习者存在着合理的先入知识，这些先入知识和新学习发生相互作用。否则所进行的学习就是“机械”的。在新知识内化的过程中，学习者的认知结构中应具有一些与新知识发生联系的基点知识，能够与新知识的某一部分发生相互作用或为其提供驻留场所的知识，现存知识中这种些能进行相互作用以促使有意义学习发生的基点知识称为内化因子。 淡化、分化、深化与归并淡化、分化、深化与归并 在有意义学

11、习的情况下，新知识的细节可能由于时间的推移而忘却了，但新知识内化过程中引起认知结构的分化、深化和复合却永久地保留了下来，这一过程称为淡化。 在获取新知识的过程中，学习者原有的概念和命题变得越来越精细，概念和命题之间不断地产生出新的联结，使认知构架不断修改、扩大。 在认知结构分化出新概念的过程中，新概念的层次可能比原有概念要深入，使概念结构发生深化。 随着认知的深化，可能会将两个表面上不相同甚至相矛盾的概念结合在一起，这就是归并过程。 先导因子先导因子 先导因子泛指某种能在新知识和原有认知结构中起桥梁作用的信息。它不是头脑中原来具有的，但可以和原有的认知结构有比较明显的连接，从而为新知识的学习提

12、供固定点或内化基础。 先导因子可以是一种较所学的内容有更高的抽象、概括和普适程度的材料，也可以是有比拟作用的材料。 加德纳的多元智力理论 智力是由许多方面构成的，一个人的学智力是由许多方面构成的，一个人的学术能力只是智力行为的一部分，而不是全术能力只是智力行为的一部分，而不是全部。智力的主要方面包括：部。智力的主要方面包括： 语言智力语言智力 音乐智力音乐智力 逻辑逻辑- -数学智力数学智力 空间智力空间智力 技能智力技能智力 自知智力自知智力 人际智力人际智力人本主义的学习理论 学习指自我发展和自我概念的变化。学习指自我发展和自我概念的变化。 基本假设：基本假设：当人能够按自在的方式自由行动

13、的时候，人的潜能可以得到最充分的发挥。 焦点：焦点：个人的感受和人际相互作用，人的潜能。 探究方法：探究方法：观察对时代挑战的回应 多样化 20世纪以来生产与科技的急速发展，一方面使得学科分工的细化，科学变得更为专业，每一个专业的领域更为精细，更为深入。另一方面，科学有在不断地进行新的融合，不断地产生新的交叉学科。科学的发展需要既有深入的专门知识，有能了解科学的一般发展并与其他学科进行交流的人才。不可能要求全体学生都成为这样的专才。 科学和技术的发展还使得全社会的人都离不开科学，都需要一定的科学知识，都掌握科学的思维方法，都知道通过探究解决问题的途径，都具备一定的创新精神。 实现课程的多样化，

14、将为培养专才服务的课程和通识性的课程分开，是社会与科学发展对课程的要求，只有这样，才不会导致通识性课程被淹没在专才型课程之中。 不论是哪一类型的课程，都需要实现学科之间的融合。由于不同的学科从结构上看，有着概念上的同根性，逻辑上的一元性，方法上的统一性。这就使“ 融合型”的综合科学课程的成为可能。 “融合”的课程并不是要把所有知识强行安插在同一结构中，而是要重视共同的科学的概念和结构，要从不同的角度对它们进行认识，从而达到整体认识。这样有利于学生对科学过程和方法的整体把握，有利于联系学生生活实际。 致力使学生具备“ 基本的科学素养”， 注重人的“ 创新意识和能力”， 关注科学、技术与社会的互动

15、， 以人的发展和幸福人生作为科学教育的主要的依归。 课程的综合化、广域化有利于上述目标的实现。对时代的挑战的回应心理学理论的发展对科学教育的启示：心理学理论的发展对科学教育的启示： 学习是学习者自我建构的过程，创造良好情境促进学生的自我建构是科学教师的重要任务； 科学教育的一个重要目的是转变学生对世界的观念； 科学课程应把注意力从科学知识的传授转到对科学过程的体验和科学方法的掌握； 学习者已有的先入知识对学习过程有很大的影响；科学教师应善于利用学生已有的知识进行教学，善于利用先导因子帮助学生克服认知的障碍； 学习的过程与学习者是不可分离的，重视学习者的发展，尊重学习者的感受，应是科学课程需要考

16、虑的问题； 关注学生的个体差异，加大科学课程的弹性，引导学生从不同的角度去认识科学； 注意科学教育对学生的人格和价值观的影响。Changes and Challenges in Chinas New National School Science CurriculumGeneral Changesin the Newly Curriculum Reform1. Changes at the aimsKnowledgeDeliveryDevelopment in threedimensionsKnowledge & SkillsProcess & MethodsAffection

17、, Attitude & Value+ + +Junior SecondaryPrimarySenior SecondarySenior SecondaryCompulsory2. Changes in curriculum structureChanges in curriculum structureJunior SecondaryPrimarySenior SecondaryIntegrativeCoursesSeparate/ IntegrativeCoursesFieldsSubjectsModules813155YearTime Percentage123456789Mor

18、ality & LifeMorality & SocietyMorality & Ideology79%History & Society( or History, Geography)34%ScienceScience (or Biology, Chemistry, Physics)79%Chinese2022%Mathematics1315%-Foreign Language68%Physical Training1011%Art (or Music, Painting)911%-Practical Activities68%School-based or

19、Local-based Courses1012%FieldsSubjectsCreditObligatorySelective ISelective IILanguage & LiteratureChinese10118 credits62.4% of the total credits55 credits29.1% of the total credits16 credits8.5% of the total creditsForeign Language10MathematicsMathematics10Culture & SocietyPolitics8History6G

20、eography6SciencePhysics6Chemistry6Biology6TechnologyInformation Tech. 4General Tech.4ArtArt (or Music/Painting)6PE & HealthPE & Health10Practical ActivitiesProject Learning18Community Service & Practice8144 credits are neededfor graduation4. Changes in curriculum documentsCourse syllabus

21、Curriculum standardsAims and general objectivesTeaching guidesList of contentRole, value & feature General ideologiesObjectives Related knowledgeSuggested activitiesTeaching guidesEvaluationResources & textbook3. Expect changes in learningReceptiveLearningRoteLearningSkillTrainingActiveLearn

22、ingEnquiryLearningProblemSolvingAbilities of:Acquiring information,Analysing,Problem solving,Communicating,Cooperating5. Changes in textbooksSingle set of textbooksVariety of textbooksNo selectionSelected byCity-commission68 publishers & 290 setsInteractive teachingIndependent enquiring / cooper

23、ative learning / Practising, experiencing, analysing & reflective thinkingApplication of ITFruitfulness of curriculum resources Facilitation on learning strategies7. Expect changes in teachingunfriendlyPromotivePen & paperVarietyKnowledge RecallingProblem solving & creativitySummativeFor

24、mativeAcademicMultiple intelligencesSelectionDevelopmentExternalInternal5. Expect change in evaluationDevelop new approaches and techniques for assessment Keep balance between tradition and new trendAimed at student developmentChanges in science coursesPrimary Level Primary grade 3-6 An enlighten co

25、urse: Science in childrens everyday life: plain true and simple knowledge in science Scientific process and method: think and behave like a scientist, enjoy scientific enquiry STS Interest, curiosity, attitude and valueContents of the primary science The Living World Variety of life Nature of living

26、 beings Environment and life Life & health The Physical World Objects & matter Motion & forces Energy Earth & space Earth The earths movement & related phenomena Planets in spaceJunior secondary Level Integrated Science or Physics/Chemistry/Biology An introductive course: Interes

27、t & curiosity in science Attitude and value: harmonious Basic knowledge & skills Basic understanding of scientific process & methods Ability of scientific enquiry Solving everyday problems in scientific ways Concepts of STS & substantial developmentContents of junior science Life sci

28、ence Life system Metabolism of organisms Regulation of organisms succession & evolution of life Human being, health & environment Physical Science Substance Structure of matter Motion & interaction of matter Energy & resource Earth & space science The position of the earth in spa

29、ce The homeland of human being The relationships between science, technology & society History of science Technical design Important issues todayContents of junior physics Matter States and transform of matter Property of matter Structure & size of matter New materials & their applicatio

30、n Motion & interactions Modes of motion Mechanical movement & forces Sound & light Electricity & magnetism Energy Energy, transfer and transform of energy Mechanical energy Internal energy Electric-magnetic energy Conservation of energy Resources of energy & substantial developme

31、nt Contents of junior chemistry Chemical substance Air surrounding the earth Water & common solutions Metals & minerals Compounds in daily life Structure of matter Multiplicity of chemical materials Particles: constitution of matter Chemical elements Expression of the components of matter Ch

32、emical Change Characteristics of chemical change Identification of several chemical reactions Conservation of matter Chemistry & social development Chemistry & the utilization of energy and resources common synthetic materials Chemical materials & health Environment ProtectionContents of

33、 junior biology Organization of organism Cells: unit of organism Classification & differentiation of cells Organization of multicellular organism Organisms & environment Lives of living tings depend on environment Ecology system: the composition of environment & living things Biosphere:

34、the homeland of all living things Green plants in biosphere The life of green flowered flora Water & inorganic salts: necessities of the development of plants Photosynthesis & respiration of plants Importance of plants in biosphere Human beings in biosphere Foods from the environment Human a

35、ctivities & energy supply Excretion of wastage in human metabolism Nerve & endocrine system: regulation of human activities Human being is one of the members of biosphere Movements & behaviour of animals Movements of animals Behaviours of animals Reproduction, development & heredity

36、of living things Reproduction & development of human Reproduction & development of animals Reproduction & development of plants Heredity & variation of living things Variety living things Variety of living things Origin of life & evolution of living things Bio-technology Bio-tech

37、nique in daily life Modern bio-technology Live healthily Health in adolescence Infectious diseases & immunity Diseases endangering human health Harmfulness of drugging, drinking & smoking Medicine knowledge Senior secondary Level Separated subject: Physics, Chemistry, Biology Contemporary, f

38、undamental, optional Aimed at science literacy Foundation of science Interest & curiosity in science Basic understanding of scientific process & methods Ability in scientific enquiry, communication, problem solving, & creativities Scientific attitude & spirit STS & substantial de

39、velopment Nature & value of scienceCourse structure of senior physicsOption 1-1Option 1-2Option 2-1Option 2-2Option 2-3Option 3-1Option 3-2Option 3-3Option 3-4Option 3-5Physics 2Physics 1ObligatoryCommonElectiveContents of senior physicsCommon modules 1Description of motionLaws of motion & i

40、nteractionCommon Module 2Mechanical energy & resourceProjectile & circulate movement Contribution & limitation of traditional mechanics Option 1-1 Phenomena & laws of electricity & magnetism Electric-magnetic technique & social development Household electric devices & eve

41、ryday life Option 1-2 Phenomena & laws of heat Heart & everyday life Energy resources & social developmentOption 2-1Electric circles & technique Electric-magnetic wave & Information technology Option 2-2Forces & MachinesHeat & enginesOption 2-3 Light & Optical instrum

42、entStructure of atoms & nuclear technique Option 3-1 Electric field Electric circle Magnetic field Option 3-2 Electric-magnetic induction Alternative current SensorsOption 3-3 Molecular dynamics & statistics Solid, liquid & gases Thermo-dynamic laws & conservation of energy Energy re

43、source & substantial development Option 3-4Mechanical vibration & waves Electric-magnetic vibration & wavesLightRelativity Option 3-5Collision & conservation of momentumAtomic structureNuclearWave-particle duality Course structure of senior chemistryChemistry 1Chemistry 2Chemistry &a

44、mp; LifeChemistry & TechnologyStructure of MatterPrinciples of Chemical Reaction Constitution of OrganicChemistryChemistryExperimentsCourse structure of senior biologyBiology 1Molecule& CellsBiology 2Heredity& evolutionBiology 3Stability &EnvironmentOption 1Bio-technique& practic

45、eOption 2Biology &SocietyOption 3Issues in ModernBio-technologyWhat really happens? Science textbooks are now more interesting, friendly and close to students. The new ideas and ways of teaching are widely spread and gradually accepted by most teachers. Most science teachers in primary and junio

46、r secondary value student activities and project learning and put them in teaching practice. Primary science teaching made bigger changes and more enquiring oriented than those at secondary level. Little changes happened in most of the senior secondary science classes.Challenge 1The Gap between theo

47、retical concepts and teachers practical believes of teachingSyllabus &Textbooks AccumulationOf KnowledgeKnowledgeTeacherStudentsExaminationsExam marksMoulding OrientationTraditional conceptions of teachingNew views of teachingContentTeacherStudentInteractionAbility Development Good AttitudeGood

48、conductCultivating Orientation Teachers conceptions of teachingRegionMouldingCultivating2.894.162.663.932.974.272.914.132.7013.002.522.804.17Total2.904.16Gao L. (2004): Teachers conceptions of teaching under the new curriculum; J. of SCNU; 2004.1，116-121Challenge 2

49、Misunderstanding of the new teaching ideas Doing enquiry learning approach means to organize activities to allow students to experience the whole process of enquiry from promoting questions to reflective evaluation. It is so time consuming that we cant afford. The fewer the teacher talk in front the class, the better the student learn. It seems to me that student activities is so important that we need to organize student activities in all