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1、探究式科学教育 主讲 陈彧主讲 陈彧 chenyusummer 江苏汉博教育培训中心江苏汉博教育培训中心 中国科协 做中学 科学教育改革实验项目教学中心中国科协 做中学 科学教育改革实验项目教学中心 东南大学学习科学研究中心东南大学学习科学研究中心 2012年年10月月 南京南京 主要内容 什么是探究式科学教育什么是探究式科学教育 为什么要开展探究式科学教育为什么要开展探究式科学教育 怎样开展探究式科学教育怎样开展探究式科学教育 什么是探究式科学教育 传统科学教育 教师给出需要掌握的内容教师给出需要掌握的内容 教师或学生进行已知步骤的验证性实验教师或学生进行已知步骤的验证性实验 传统科学教育
2、教师给出需要掌握的内容教师给出需要掌握的内容 教师或学生进行已知步骤的验证性实验教师或学生进行已知步骤的验证性实验 缺失 缺失 创造性创造性 探究能力 提出问题 预测 设计实验 收集证据 分析结探究能力 提出问题 预测 设计实验 收集证据 分析结 论论 社会情绪能力 倾听 表达 交流 合作 理解他人的想社会情绪能力 倾听 表达 交流 合作 理解他人的想 法法 更好地建构科学概念更好地建构科学概念 探究式科学教育 教师或学生提出问题教师或学生提出问题 学生主动地搜集和使用证据来解释他们所研究的对象学生主动地搜集和使用证据来解释他们所研究的对象 学生在原有经验的基础上主动地建构新的概念学生在原有经
3、验的基础上主动地建构新的概念 探究式科学教育 教师或学生提出问题教师或学生提出问题 学生主动地搜集和使用证据来解释他们所研究的对象学生主动地搜集和使用证据来解释他们所研究的对象 学生在原有经验的基础上主动地建构新的概念学生在原有经验的基础上主动地建构新的概念 在美国在美国科学科学课程标准课程标准 19961996 中 科学探究被定义为一种多中 科学探究被定义为一种多 层面的活动 包括观察 提问 查找书籍或其他信息资源以了解层面的活动 包括观察 提问 查找书籍或其他信息资源以了解 人类已经知道了什么 制定研究计划 根据实验证据检验已有知人类已经知道了什么 制定研究计划 根据实验证据检验已有知 识
4、 使用工具收集 分析和解释数据 形成答案 解释和预测 识 使用工具收集 分析和解释数据 形成答案 解释和预测 以及交流结果以及交流结果 探究式科学教育 教师或学生提出问题教师或学生提出问题 学生主动地搜集和使用证据来解释他们所研究的对象学生主动地搜集和使用证据来解释他们所研究的对象 学生在原有经验的基础上主动地建构新的概念学生在原有经验的基础上主动地建构新的概念 在美国在美国科学科学课程标准课程标准 19961996 中 科学探究被定义为一种多中 科学探究被定义为一种多 层面的活动 包括观察 提问 查找书籍或其他信息资源以了解层面的活动 包括观察 提问 查找书籍或其他信息资源以了解 人类已经知
5、道了什么 制定研究计划 根据实验证据检验已有知人类已经知道了什么 制定研究计划 根据实验证据检验已有知 识 使用工具收集 分析和解释数据 形成答案 解释和预测 识 使用工具收集 分析和解释数据 形成答案 解释和预测 以及交流结果以及交流结果 动手动手 动脑动脑 为什么要探究 信息洪灾 未来未来社会将是信息爆炸的时代 人们获取社会将是信息爆炸的时代 人们获取和分享和分享信息的渠道信息的渠道 将越来越通畅 人们面临的将越来越通畅 人们面临的问题将问题将是 是 如何从海量的信息中找到需要的 有价值的如何从海量的信息中找到需要的 有价值的信息信息 如何与人合作 找到最有效的合作方法和如何与人合作 找到
6、最有效的合作方法和途径途径 未来的人才需求 多元智能理论的提出者多元智能理论的提出者GardnerGardner教授在其著作教授在其著作Five Minds for Five Minds for the the FutureFuture 20072007 中提出 对 中提出 对未来最重要的五未来最重要的五种心智包括种心智包括 专业的专业的心智心智 综合的综合的心智心智 创新的创新的心智心智 尊重别人的尊重别人的心智心智 伦理伦理心智心智 未来的人才需求 中国工程院中国工程院创新型工程科技人才培养研究分课题研究创新型工程科技人才培养研究分课题研究报告报告 基础教育专业领域组研究报告基础教育专业领
7、域组研究报告 20082008 中指出创新人才应该 中指出创新人才应该 具有的关键具有的关键素质 素质 好奇心和对探究的热情 主动性 好奇心和对探究的热情 主动性 责任心 自信和自强的性格 正确的伦理 道德和价值取向 责任心 自信和自强的性格 正确的伦理 道德和价值取向 基础知识和良好的认知模型基础知识和良好的认知模型 有效的终身学习能力有效的终身学习能力 合作 交流和表达能力合作 交流和表达能力 脑科学告诉我们 学习就是神经元连接的变化 强化或剪除突触之间的连接 学习就是神经元连接的变化 强化或剪除突触之间的连接 在概念的改变发生的时候 学生仍然保留了他们的前概念 只不在概念的改变发生的时候
8、 学生仍然保留了他们的前概念 只不 过新的知识抑制了他们原来的概念 过新的知识抑制了他们原来的概念 在儿童发育的过程中 突触连接和密度的变化呈倒在儿童发育的过程中 突触连接和密度的变化呈倒U U形 这形 这 是人脑的一种自主优化过程 将不需要的连接剪掉 是人脑的一种自主优化过程 将不需要的连接剪掉 学习科学告诉我们 孩子一出生就开始在一定的社会环境中建构他们自己对世界的孩子一出生就开始在一定的社会环境中建构他们自己对世界的 认识 他们对空间 动作 数字 因果关系有一种本能的认识 他们对空间 动作 数字 因果关系有一种本能的认识 认识 虽然这些认识并不完善 但足以作为探究的基础 虽然这些认识并不
9、完善 但足以作为探究的基础 上上小学之前 儿童的推理方式已经可以成为他们发展科学推理小学之前 儿童的推理方式已经可以成为他们发展科学推理 能力的能力的起点 起点 他们能进行初步的建模 设计实验 对理论和证他们能进行初步的建模 设计实验 对理论和证 据作出据作出推理 同时推理 同时 儿童很早就开始发展他们自己的学习能 儿童很早就开始发展他们自己的学习能 力力 元认知 这种元认知能力使他们能够计划和监控成功的元认知 这种元认知能力使他们能够计划和监控成功的 学习 以及修正学习 以及修正错误 错误 美美 布兰思福特布兰思福特 美美 布朗布朗 美美 科金科金 等等 人是如何学习的 大脑 心理 经验及学
10、校人是如何学习的 大脑 心理 经验及学校 M M 程可拉程可拉 孙亚玲孙亚玲 王旭卿王旭卿 译译 上海上海 华东师范大学出版社华东师范大学出版社 2002 2002 学习科学告诉我们 人通过学习而在人脑中人通过学习而在人脑中形成记忆形成记忆 这些记忆可以分成动作记忆 这些记忆可以分成动作记忆 情绪记忆和可陈述记忆三种 它们分别存储在不同的脑区情绪记忆和可陈述记忆三种 它们分别存储在不同的脑区中 中 而目前课堂教育中强调的常常只是可陈述的记忆内容 如知识 而目前课堂教育中强调的常常只是可陈述的记忆内容 如知识 概念概念等等 等等 这并不足以培养儿童完善的能力和情感 这并不足以培养儿童完善的能力和
11、情感 在探究式学习中 学生除了能够发展科学概念外 还可以在科在探究式学习中 学生除了能够发展科学概念外 还可以在科 学实践及与人互动的过程中有效地培养探究能力 科学态度和学实践及与人互动的过程中有效地培养探究能力 科学态度和 社会情绪能力 这可以补充普通讲授式课堂教育的不足 这里社会情绪能力 这可以补充普通讲授式课堂教育的不足 这里 尤其需要强调儿童情感的发育 儿童时期具有的情绪能力 而尤其需要强调儿童情感的发育 儿童时期具有的情绪能力 而 不是他们的智商 是他们以后生活中能否成功的最好不是他们的智商 是他们以后生活中能否成功的最好预示 预示 韦钰韦钰 Rowell P Rowell P 探究
12、式科学教育教学指导探究式科学教育教学指导 M M 北京北京 教育科学出版社教育科学出版社 2005 2005 学习科学告诉我们 探究式学习不是学生独立的学习 在探究过程中 学生以小组探究式学习不是学生独立的学习 在探究过程中 学生以小组 合作的方式探究问题 在表达与交流的环节互相阐述和展开辩合作的方式探究问题 在表达与交流的环节互相阐述和展开辩 论 论 科学家和工程师大多是以小组为单位而非孤立地开展工作的科学家和工程师大多是以小组为单位而非孤立地开展工作的 课堂课堂小组活动有助于强化科学技术工作的协作的小组活动有助于强化科学技术工作的协作的特性 特性 同时也同时也 有助于更加高效地开展探究和培
13、养社会情绪能力 合作还能够有助于更加高效地开展探究和培养社会情绪能力 合作还能够 淡化竞争 如果在科学课上让同学们展开竞争 会导致许多学淡化竞争 如果在科学课上让同学们展开竞争 会导致许多学 生不喜欢科学课 对自己学习科学的能力丧失生不喜欢科学课 对自己学习科学的能力丧失信心 信心 美国科学促进协会美国科学促进协会 面向全体美国人的科学面向全体美国人的科学 M M 中国科学技术协会中国科学技术协会 译译 北京北京 科学普及出版社科学普及出版社 2001 2001 探究式科学教育的发展 美国美国是探究式科学教育开展得较早和较系统的国家之一是探究式科学教育开展得较早和较系统的国家之一 190019
14、00年以前 大多数教育工作者主要把科学看作是可以直接传年以前 大多数教育工作者主要把科学看作是可以直接传 授给学生的一堆知识授给学生的一堆知识 19091909年 教育家约翰年 教育家约翰 杜威在美国科学促进协会的一次报告中杜威在美国科学促进协会的一次报告中 对这种教育观点进行了批判对这种教育观点进行了批判 杜威 杜威指出 科学不仅是需要学 科学不仅是需要学习 的一堆知识 而且也是一种学习的过程和方法 截至的一堆知识 而且也是一种学习的过程和方法 截至2020世纪五世纪五 六十年代 将探究作为一种科学教学方式六十年代 将探究作为一种科学教学方式越来越被越来越被更多的人接更多的人接 受受 美美
15、国家研究理事会科学 数学及技术教育中心国家研究理事会科学 数学及技术教育中心 国家科学教育标准 科学探究附属读物编委会 国家科学教育标准 科学探究附属读物编委会 科学探究与国家科学教育标准 教与学的指南科学探究与国家科学教育标准 教与学的指南 M M 罗星凯罗星凯 张琴美张琴美 吴娴吴娴 等等 译译 北京北京 科学普科学普 及出版社及出版社 2004 2004 2020世纪世纪8080年代 年年代 年美国促进科学协会 美国促进科学协会 AAASAAAS 公布了 公布了20612061计划计划 科学素养的基准科学素养的基准 http www project2061 orghttp www pro
16、ject2061 org 探究式科学教育的发展 19961996年 美国颁布国家科学教育标准 年 美国颁布国家科学教育标准 20112011年 美国颁布年 美国颁布K K 1212科学教育框架 科学教育框架 探究式科学教育的发展 在上世纪八十年代 美国诺贝尔物理奖获得者在上世纪八十年代 美国诺贝尔物理奖获得者Leon LedermanLeon Lederman 提出了 提出了 Hands On Hands On Hands on inquiry based learning on Hands on inquiry based learning on sciencescience 的学习模式 的学习模式 19951995年 由法国的诺贝尔物理奖获得者年 由法国的诺贝尔物理奖获得者Georges CharpakGeorges Charpak将其将其 引入法国并进一步发展 称为引入法国并进一步发展 称为 La Main La PLa Main La P te te 意 意 为 动手和面 也是动手做的意思 为 动手和面 也是动手做的意思 探究式科学教育的发展 探究式科学教育的发展 做中学
