基于核心素養(yǎng)的義務(wù)教育科學(xué)課程與教學(xué)改革

胡衛(wèi)平

隨著新時(shí)代的發(fā)展，國際競爭日趨激烈，社會對人的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力提出了更高要求，需要我們教育培養(yǎng)出具備科學(xué)素養(yǎng)的英才。近幾年，教育領(lǐng)域主要探討培養(yǎng)什么樣的人才、如何培養(yǎng)、由誰培養(yǎng)這3個(gè)問題。

科學(xué)素養(yǎng)建設(shè)對建設(shè)世界科技強(qiáng)國的重要性不言而喻。如果青少年學(xué)生不愿意學(xué)科學(xué)，將來沒有人從事科技相關(guān)的事業(yè)，這對國家的未來是非常危險(xiǎn)的。調(diào)查顯示很多職業(yè)都需要大量的科學(xué)或數(shù)學(xué)技能，美國提出STEM的初衷就是他們認(rèn)識到學(xué)生不太愿意選擇理工科，沒有為今后在知識型社會立足作好準(zhǔn)備?？茖W(xué)素養(yǎng)的最高層面是科技創(chuàng)新。2016年9月教育部發(fā)布《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》;2017年教育部印發(fā)《普通高中課程方案和語文等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)》，普通高中各學(xué)科凝練提出了本學(xué)科的核心素養(yǎng);2019年在新一輪義務(wù)教育課程改革中，可以毫不含糊地說一定是基于核心素養(yǎng)的。

學(xué)生的核心素養(yǎng)是在學(xué)習(xí)過程中所形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。人的發(fā)展是基礎(chǔ)，體現(xiàn)了以人為本的理念。沒有學(xué)生的自身發(fā)展，不符合我們的教育目標(biāo)。學(xué)生的核心素養(yǎng)水平與很多因素相關(guān)，如課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)包括基于單元（章節(jié)、主題）的設(shè)計(jì)和基于素養(yǎng)的設(shè)計(jì)2個(gè)層面，縱橫交叉考慮這2個(gè)層面就是基于跨領(lǐng)域和跨素養(yǎng)的綜合性活動（項(xiàng)目）設(shè)計(jì)。下面主要從5個(gè)方面分析基于核心素養(yǎng)的科學(xué)課程與教學(xué)改革。

素養(yǎng)立意

從工業(yè)革命前至今，國際科學(xué)教育的目標(biāo)不斷演進(jìn)，系統(tǒng)研究其發(fā)展過程，不難發(fā)現(xiàn)其趨勢是：工業(yè)革命前強(qiáng)調(diào)人文價(jià)值，18世紀(jì)到20世紀(jì)期間強(qiáng)調(diào)實(shí)用價(jià)值，后來又強(qiáng)調(diào)實(shí)用價(jià)值與人文價(jià)值并重，20世紀(jì)中葉強(qiáng)調(diào)社會本位，20世紀(jì)末強(qiáng)調(diào)人的發(fā)展本位，現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)人的發(fā)展和社會發(fā)展一體化。從無限擴(kuò)大的科學(xué)素養(yǎng)逐漸聚焦到核心素養(yǎng)，同時(shí)兼顧了學(xué)科知識、能力和態(tài)度的發(fā)展。然而，由于各國的文化傳統(tǒng)和對科學(xué)教育的期望不盡相同，對核心素養(yǎng)的看法和解釋也沒有一個(gè)完全統(tǒng)一的表達(dá)。通過對我國百年來小學(xué)自然（科學(xué)）20個(gè)課程標(biāo)準(zhǔn)文件中的核心素養(yǎng)進(jìn)行文本分析，綜合課標(biāo)發(fā)布時(shí)的時(shí)代背景，可以發(fā)現(xiàn)我國小學(xué)科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有鮮明的時(shí)代特征，受國際科學(xué)教育思潮的影響，并持續(xù)關(guān)注了對人與自然的關(guān)系的探索。

我們訪談了科學(xué)家、心理學(xué)家、科學(xué)哲學(xué)家、校外科學(xué)教育工作者、校內(nèi)優(yōu)秀科學(xué)教師等不同群體的52位利益相關(guān)者，結(jié)果顯示，在他們對小學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的描述中，科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任方面提及得最多（303次），其次是科學(xué)思維與創(chuàng)新（230次），然后是科學(xué)觀念（181次），第四是科學(xué)探究（160次）。這與國際科學(xué)教育趨勢相仿，也反映了利益相關(guān)者對科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維的重要性的強(qiáng)調(diào)。需要說明的一點(diǎn)是，不同的訪談對象，有不同的理解。例如，科學(xué)家知道科學(xué)探究的要素，可是基本上不太清楚科學(xué)探究這個(gè)詞，所以科學(xué)家對探究不是太關(guān)心。但是科學(xué)教育的專家，最為關(guān)心科學(xué)探究。實(shí)際上，自2001年以來，我們在推動科學(xué)教育改革過程中主要強(qiáng)調(diào)的就是科學(xué)探究。我們還設(shè)計(jì)了物質(zhì)科學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域的訪談內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)研究，其實(shí)相當(dāng)于一次測評。通過整理分析這些數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：不論是什么視角，科學(xué)素養(yǎng)都應(yīng)該包含“概念理解與應(yīng)用”“探究與交流”“思維與創(chuàng)新”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感”這些因素。

強(qiáng)調(diào)綜合

綜合是趨勢，是素養(yǎng)培養(yǎng)的需要。課程內(nèi)容的構(gòu)建要基于核心概念。按照這種綜合思想，核心概念可以進(jìn)一步整合。以<義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）》中“物質(zhì)科學(xué)”的主要概念為例，“物體具有一定的特征，材料具有一定的性能”“水是一種常見而重要的單一物質(zhì)”“空氣是一種常見而重要的混合物質(zhì)”這3條都是物質(zhì)觀;“物體的運(yùn)動可以用位置、快慢和方向來描述”指運(yùn)動觀;“力作用于物體，可以改變物體的形狀和運(yùn)動狀態(tài)”是相互作用觀;“機(jī)械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現(xiàn)形式”屬于能量觀。

在整合核心概念之外，課程設(shè)計(jì)也需要提高綜合性?，F(xiàn)在，STEM教育開展得特別熱，但是這種發(fā)展局勢中存在一個(gè)最核心的問題，那是STEM活動普遍以公司為導(dǎo)向、以學(xué)生產(chǎn)品為導(dǎo)向，而不是以人的發(fā)展、素養(yǎng)提升為導(dǎo)向。造成這種偏差的原因之一是在設(shè)計(jì)STEM課程之初，沒有把提升學(xué)生的核心素養(yǎng)放在主要位置。

STEM這種綜合課程的設(shè)計(jì)要求較高，它的課程體系涉及科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)。但是我們現(xiàn)有的大部分綜合活動或者課外的交叉學(xué)科活動，基本上都是以工程技術(shù)為主要表現(xiàn)形式的活動。工程技術(shù)活動的設(shè)計(jì)如果脫離開年齡階段，就給學(xué)生的理解增加了難度，或者學(xué)生已經(jīng)理解了其中涉及的知識，但課程活動不能使其思維能力得到鍛煉和提高。也就是說，離開思維培養(yǎng)的活動設(shè)計(jì)是培養(yǎng)技工、匠人，而不是培養(yǎng)科學(xué)家，不是培養(yǎng)創(chuàng)新人才。隨著人工智能的發(fā)展，未來對單純的工人、操作員思路的需求越來越少。強(qiáng)調(diào)綜合已是國際共識。

進(jìn)階設(shè)計(jì)

怎樣進(jìn)階？學(xué)段分到什么年級？從小學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和心理發(fā)展來講，一般劃分為1-2年級、3-4年級、5-6年級這樣3個(gè)分段。研究證實(shí)這種分段方式同樣適用于科學(xué)素養(yǎng)的進(jìn)階發(fā)展。當(dāng)然，我們不僅要關(guān)注小學(xué)段，而且要關(guān)注小學(xué)與初中、初中與高中，以及小學(xué)與學(xué)前的聯(lián)系。這樣系統(tǒng)化設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了人才培養(yǎng)的一致性、過渡性和進(jìn)階性。

思維探究

如何進(jìn)行科學(xué)教學(xué)？多年來，我們一直將探究作為科學(xué)教學(xué)的主要方式，所以可以看到課程標(biāo)準(zhǔn)均以探究為主導(dǎo)。但是探究有一個(gè)問題——如何深化，這需要我們進(jìn)行進(jìn)一步思考和研究。

首先，我們系統(tǒng)梳理了國際上真正研究教學(xué)的專家的思想，同時(shí)對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了研究。其次，我們分析了學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的構(gòu)成。所有核心素養(yǎng)的形成必須通過學(xué)生積極主動地思考，要以發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力和創(chuàng)新能力為核心，提升基礎(chǔ)素養(yǎng)的質(zhì)量和應(yīng)用素養(yǎng)的水平。最后，我們從學(xué)校環(huán)境、教學(xué)方式、動機(jī)、情緒、情境創(chuàng)設(shè)、互動、元認(rèn)知等方面開展了教學(xué)本質(zhì)及規(guī)律的系統(tǒng)研究。

基于這些研究，我們構(gòu)建出思維型教學(xué)理論，其核心思想是“教學(xué)的核心是思維，學(xué)生的學(xué)習(xí)是需要思維”。它的目標(biāo)指向核心素養(yǎng)，具體包括5個(gè)方面：①知識和方法的深度理解與靈活應(yīng)用;②批判性思維與創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng);③合作能力與交流能力的培養(yǎng);④內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)與自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng);⑤創(chuàng)新素質(zhì)的發(fā)展。

如圖1所示的教學(xué)層級分析，沒有思維的活動都是淺層學(xué)習(xí)，因?yàn)閷W(xué)生沒有深度地思考。正如課標(biāo)中凡是提到做中學(xué)的地方就一定有學(xué)中思，動手僅僅是操作，沒有思維是不夠的，達(dá)不到深層學(xué)習(xí)。思維型教學(xué)可使學(xué)生實(shí)現(xiàn)深層學(xué)習(xí)。它適用于所有培養(yǎng)人才的活動和學(xué)科，并且能夠融合各種教學(xué)方法。

科學(xué)探究的發(fā)展趨勢有三個(gè)，一是學(xué)習(xí)方式上，從自主探究到強(qiáng)調(diào)在自主基礎(chǔ)上的合作探究學(xué)習(xí);二是學(xué)習(xí)結(jié)果上，從探究技能的獲取到強(qiáng)調(diào)對科學(xué)知識、科學(xué)本質(zhì)及探究過程的理解;三是教學(xué)視角上，從科學(xué)探究擴(kuò)展為科學(xué)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐與學(xué)科核心思想與跨學(xué)科概念的整合?；谶@個(gè)趨勢我們可以看出，科學(xué)學(xué)科的教學(xué)以科學(xué)探究為主要方向，目標(biāo)指向核心素養(yǎng)。思維型科學(xué)探究的建構(gòu)包含了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、科學(xué)探究的過程和科學(xué)思維的應(yīng)用。

質(zhì)量評價(jià)

教學(xué)評價(jià)會起到導(dǎo)向作用，因此課程改革和課程教學(xué)評價(jià)要融為一體?；诤诵乃仞B(yǎng)的評價(jià)的設(shè)計(jì)步驟是制定測評框架，理解素養(yǎng)內(nèi)涵，構(gòu)建問題情境，具體設(shè)計(jì)問題。

2017年，科學(xué)教育質(zhì)量監(jiān)測框架中科學(xué)素養(yǎng)測評一級指標(biāo)包括“科學(xué)理解與應(yīng)用”“科學(xué)思維與實(shí)踐”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”（圖2）?！翱茖W(xué)理解與應(yīng)用”指標(biāo)考查學(xué)生的科學(xué)基本知識，主要分為兩類：一類是科學(xué)學(xué)科知識，另一類是關(guān)于科學(xué)的知識。“科學(xué)思維與實(shí)踐”指標(biāo)考查學(xué)生的“模型與建?！薄巴评砼c論證”等。

下面是美國的一個(gè)檢測題目，可以試試看，把這些詞聯(lián)系起來不容易，對思維有很高的要求。請注意在試之前先不要看答案（圖4）。