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1、1小学生科学素养的培养研究【论文关键词】科学素养 小学生 科学教师 策略 备课系统【论文摘要】科学素养水平的高低直接关系到一个国家的综合国力，学生是一个国家潜在的人力资源，科学素养，应该从小培养。该研究报告通过在大量的文件检索和实际调查的基础上，明确了目前我国及昆明市的小学生科学素养水平状况，根据在现有基础和条件下尽可能低耗高效努力提高学生科学素养的理念，对可能影响小学生科学素养水平的因素进行了调查分析，重点放在教师科学素养方面，发现教师的科学素养水平直接影响学生的科学素养水平。针对昆明市现状提出了一系列提高小学生科学素养水平和提高科学教师科学素养水平的策略，并根据策略要求，开发研制了既具有资
2、源库性质又具有开放性的小学科学教师备课系统，为科学素养的培养提供了支持平台。一、问题的提出1、学生是一个国家潜在的人力资源。小学生科学素养的高低，不但会直接影响到他们个人生活质量的好坏，影响到社会发展的顺逆，而且也会影响到国家未来科学技术的兴衰，影响到国家未来的生存与发展。在我国，由教育部领导的面向 21 世纪的基础课程改革中包括了科学课程的改革，明确地把培养小学生科学素养列为课程的宗旨。科学素养，应该从小培养。2、以培养和提高小学生科学素质为重要目标的科学课，从学校的重视程度到教师队伍整体素质都与整个课改要求存在较大差距。从观念上看，一些学校把科学课列为另册；从教学计划上看，课时常被挪用去补
3、语文、数学；从教师队伍看，兼2职比例过高，水平参差不齐等等。3、提高学生科学素养是深化课程改革的必然要求，是现代基础教育的基础，将其列为课题研究，在当前，不但具有必要性，而且具有紧迫性。二、研究的目标1、从理论和实践结合中探索出一整套有效促进小学生科学素养最优发展的策略，最后研究成果为研究报告。 2、进一步明确本地区小学科学教育存在的具体问题及其原因，及时了解本地区儿童科学素养水平和小学科学教育的现状，进一步推进小学科学教育的改革，为课程改革持续性开展积累资料、提供科学依据。3、对儿童科学素养状况以及本地区小学科学课程建设等方面的现状、存在问题及其相互关系和影响因素进行初步分析，提出本地区今后
4、小学科学课程的建设与持续发展的重点。4、探索小学科学课程取得好成效的行动策略，为云南省创造性地使用科学课程提供可借鉴的经验。5、研制开发“小学科学素养培养教师备课系统”，挖掘科学教育资源，为儿童科学素养的培养提供软件和硬件上的支持。6、改革科学教育评价体系，建立儿童科学素养的发展性评价体系。7、进一步发挥我区的科学教育的功能，扎扎实实地提高科学教育的质量，使3全体学生爱科学、学科学、用科学。三、课题研究组织的原则以五华区教育科学研究中心为主牵头，专兼结合，上下结合，理论研究与实践操作相结合。以理论研究为指导，以调查研究为基础，以实践操作为依据，以策略措施研究为归宿。四、研究的方法以行动研究为主
5、，结合进行理论研究和调查研究。五、研究的过程共包括理论研究、调查研究、行动研究和初步实施与总结分析几个主要阶段。从 2003 年 3 月到 2005 年 11 月，历时两年零 8 个月。（一）理论研究1、基础概念研究科学素养是本课题的基础概念。对于这一基础概念的科学界定，直接关系着调查研究和行动研究的指导思想和设计原则。通过多渠道查阅文献资料并紧扣课改有关理念，我们的对科学素养的概念性定义认识如下：在西方国家，科学素养一词的英文表达是 Scientific Literacy。literacy 有着两个4不同的意思：一是指有学识，有学养，跟学者有关；另一个是指能够阅读，能够书写，对象是一般普通大
6、众。 现代汉语词典对素养的解释是“平日的修养，如艺术素养”。可见，科学素养主要是后天培养的修养。一种普遍的认识是：科学素养是指个体对日常生活、社会事物以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解，并在此基础上所形成的稳定的心理品质。具有科学素养的人，会对科学产生兴趣并渴望探究，能发挥质疑、验证的科学精神，运用自己所掌握的科学知识和科学方法，去发现问题、提出问题，去解答与实践有关的问题，或者能描述、解释和预测自然事物与自然现象的产生及发展规律。国际公众科学素养促进中心主任、美国芝加哥科学院副院长米尔（Jon D.Miller）教授认为，公众的科学素养至少应该包括 3 个方面的内容：认识和
7、理解一定的科学术语和概念的能力；对科学研究的一般过程和方法有所了解，具备科学思维习惯，在日常生活中能够判断某种说法在什么条件下才能成立；全面正确地理解科学技术对社会的关注影响，能够对个人生活及社会生活中出现的科技问题做出合理的反应。结合国内外专家、学者对科学素养内涵的观点，联系我国教育、教学的实际情况，我们在文献综述的基础上归纳出科学素养四个核心要素，即：科学兴趣、科学知识、科学方法和科学精神。科学兴趣指对科学的好奇心和求知欲，以及由此引发的亲近科学、体验科学、热爱科学的情感；科学方法指对认识客观事物的过程和程序的了解或把握，以及知道如何运用科学技5术知识去尝试解决手头、身边的问题，会提出假设
8、或猜想，会搜集有关的信息或证据，会进行判断、推理和决策，会同他人交往，并且能与他人共同合作、一起来解决难题；科学知识指对自然事物、自然现象和科学技术知识的理解，包括对具体的事实、概念、原理或规则的理解；科学精神则指对科学技术具有正确的价值判断、形成负责的学习态度，既勇于探究新知又能够实事求是，既能独立思考又乐于互助合作。由此可见，科学素养的培养和提高，是教育与教学的统一。既要进行责任感、团队精神、追求真理、坚持真理等规范性教育，又要通过具体知识的传授，培养学生对科学研究的兴趣，促进其个性的健康发展，促进其健全人格的形成和完善，提高他们的创造能力。这是一项需要多方紧密配合，共同实施的系统工程。2
9、、基础理论皮亚杰“认知发展阶段论”为在小学阶段加强科学教育提供了依据；巴班斯基的“最优化”原理为科学教育提供了依据。根据皮亚杰的儿童认知发展阶段理论，整个认知发展基本上可分为：感知运动阶段、前运动阶段、具体运算阶段和形式运算阶段。每一发展阶段均有一独特的基础的认知结构，所有儿童都遵循这样的发展顺序。阶段论提供了根据儿童心理特点，对不同阶段的儿童应教什么和怎样教的科学教育的心理学依据。小学阶段的儿童处于具体运算阶段，儿童数学水平较感知运动阶段的儿童提高，自然常识等科学课程中的概念和规律的理解与探索也成为可能。所以，在这一阶段进行科学教学利于儿童认知发展。但仅靠自发的探索对他们的科学思想的发展是不
10、够的，而科学教育才使儿童的科学思想发展成为现实。皮亚杰所说的自然发生的科学的6基本概念，在初等科学教育中起着重要的作用。根据巴班斯基的“最优化”原理，根据教养目标和具体的教学任务，考虑学生、教师和教学条件，按教学的规律性和原则来制定一个最佳方案，然后灵活机动地执行这个方案，以期用不超过规定限度的时间和精力，达到对该具体条件来说是最大可能的结果。根据这一理论，我们所说科学素养培养最优化是针对我区小学生这一个体和群体的实际条件而言，以期遵循尽可能合理发展的进程及取得尽可能好的发展结果，尽量使我区小学科学教育做到低耗高效。科学（3-6 年级）课程标准（实验稿）中明确指出：“本次课程改革以培养小学生科
11、学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身学习和生活打好基础。 ”上述基础理论与课程标准的基本精神是相一致的，可以引为行动研究的指导性基础理论。（二）调查研究1、将概念性定义转化为操作性定义，使科学素养可测量可评价是本研究的重点，因此，我们确定了调查工具。我们按科学素养的四大要素，依据国内现行小学自然教学大纲和科学(3、年级)课程标准(实验稿)并参照小学生科学素养调查问卷(国家教育部小学科学课程标准研制组)及公众科学素养调查表等，设计了评价工具小学生科学素养调查问卷及五华区小学生实验技能
12、考查办法。其中问卷由两部分组成，第7一部分是受测查人的基本信息，包括性别、年龄(周岁)、学校。第二部分由 47 道题目构成，分为判断题与选择题两大类，判断题共 10 题，用于测查物质科学、生命科学、地球与宇宙科学等学科领域的科学概念，其中有 9 题选自国际通用测试题，以便进行比较；选择题共 37 题，分别测查学生的科学兴趣、科学方法(包括科学活动特点和动手能力)、科学知识、科学态度和科学精神。个体科学素养的总分是由 47 道客观题经赋值后计算而得的，而五华区小学生实验技能考查办法作为对科学能力调查的重要补充，另外，我们还设计了教师科学素养调查问卷，以便相互印证，全面反映小学生科学素养的真实情况
13、。（1）对科学知识的了解对科学知识的了解程度用 22 个问题来加以测量，其中 9 个为是非题，13 个选择题。9 个是非题为：电子比原子小。千百年来我们生活的大陆一直在漂移并将继续漂移。早期人类和恐龙生活在同一时代。地心是热的。我们呼吸的氧气来自植物。8激光由汇聚声波而产生。抗生素能杀死细菌和病毒。就我们目前所知，人类是从早期生命进化而来的。地球围绕太阳转，转一圈为一年。13 个选择题是：计算机软件是指：DNA 是指：“克隆”是属于哪个学科领域的尖端技术？人的正常体温是：下列五组物体中，哪一组全由生物组成？雏鸡在蛋里孵化 21 天。它在蛋里时从何处吸取营养？将一片面包放在哪种环境中最容易发霉？
14、 植物的叶子进行光合作用主要是通过：植物的种子是从哪里长出来的？流水、铁矿石、太阳、油哪一种不能做能源？把蛋壳、塑料杯、纸盘、桔子皮几年后挖出来，试问哪样东西保持原有状态未发生9变化？滥伐森林所造成的主要危害是：蝴蝶落在叶子上产了卵下面列出的四种变化顺序 是正确的。（2）对科学方法的测量：对科学方法的掌握程度用 13 个问题来加以测量如图 光线射到镜面上后会怎么样呢？ 由白色谷粒和黑色谷粒磨出来的粉是什么？ 为什么说水果和蔬菜中含有对健康有益的物质？最重要的一条原因是：昆虫把树上的花粉送到草的花上，最可能的后果是： 小明往盘中浸湿的纸面上撒了几粒种子；小康的盘中没有纸但加满了水，也撒了同样的种
15、子，并把它放在小明的盘子旁边。两天后，小明的种子发了芽，而小康的种子还是老样子。这是什么原因呢？ 上腹部左侧疼痛，可能是： 把温度计放人热水杯里，温度计中液体上升，这是什么原因？ 下表记录了四个城市同一天的气温和降水量（降雨或降雪）。哪个城市降了雪？ 下图表示一块积木放在淡水杯里。如果把积木放在盐水里会是什么情景呢？10这是一只鸟脚在什么地方常看到这样的脚？ 小明、小英二人玩翘翘板。小明体重比小英重，小明坐左边，小英坐右边，小英怎样才能把小明翘起来？ 一只盒子里放着铁粉和沙子。要把两者分离开来，最简单的方法是：小明想了解种子在亮处容易发芽还是在暗处容易发芽。他在浸湿的纸上撒了几粒种子，接下来需
16、要做什么呢？ （3）对科学精神的测量对科学精神的测量通过以下 6 个问题来加以实施：在科学上是没有什么不能怀疑的。有几个孩子在分辨三个灯泡中哪个最亮，你觉得谁说得最对？你会使用电饭锅，电视机，录音机，VCD，电脑，电风扇，洗衣机吗你使用过这些工具吗？榔头（锤子），螺丝刀，钳子，扳手锯，电烙铁，美工刀你对算命之类：你经常注意自己身边的科学问题吗？（4）对科学兴趣的测量对科学兴趣的测量用以下 6 个问题来加以实施：11你有没有参观过科技馆，自然博物馆，天文馆，动物园，植物园等等？ 你阅读课外科普读物吗？你有没有进行过小发明、小创造、小制作（玩具、模型）？你是否喜欢上自然（科学）课。你喜欢问一些科学问题吗？你喜欢保留科学文件吗？2、通过调查，对现状有了较为具体、真实的认识。（1）学生科学素养基本情况调查。小学生科学素养调查分两部分进行，一是书面闭卷考查，以五华区小学生科学素养调查问卷为评价工具,卷面分值为 100 分，40 分钟完成，学生单人独桌。本次调查的对象为五华、西山、盘龙等区部分学校六年级一班的学生。本次调查的时间为 2003
