一、问题的提出

（一）研究背景

自20世纪50年代起，伴随着社会、经济、科技和教育的高速发展，世界科学教育进入了持续的课程改革运动时期。60年代在小学科学教育中开始关注科学的性质在科学教育中的意义，并对课程进行了研究与改革。其中小学科学研究（ESS）、科学课程改进研究（SCIS）以及科学——一种过程的途径（SAPA）是最具代表性的课程改革项目。进入80年代中期，国际科学教育界提出了全新的科学教育目标：发展全体民众的科学素养。以美国为例，1985年启动了著名的“2061计划”，成功开发出《面向全体美国人的科学》《科学素养基准》和《科学素养导航图》，为科学课程的设计提供了指导和依据。在关于人如何学习的最新研究成果的基础上，课程研究者开始对已有的课程进行改进。到目前为止已经成功开发了以STC课程、FOSS课程和INSIGHTS课程为代表的一系列的探究课程。这些课程的广泛使用极大地推动了科学素养目标在学校教学中的落实。

在进入到21世纪的历史时刻，经过长时间的社会、经济和科技的发展，我国社会达到了一个新的历史水平，人们对教育提出了更高的期望，同时国际竞争也日趋激烈，迫切需要教育提供高素质人才。为顺应时代的要求，我国开始了新课程改革。在八十年代自然改革引入兰本达“探究——研讨”教学思想的已有基础上，新课程改革将科学教育的总体目标顺应国际形势明确定位为培养学生的科学素养（见《科学（3-6年级）课程标准》（实验本）），并提出在小学设置《科学》课程。

至今小学科学领域的课程改革已经进行了五年，学生的科学素养状况尚不令人乐观。尽管原因来自多个方面，但是，考虑到目前学校《科学》课程是培养学生科学素养最主要的阵地，课程设计和实施是重要的影响因素；尽管我们同先进发达国家有着同样的培养学生科学素养的课程目标，但是，与持续不断进行课程研究与改进运动而积累了丰富经验和成果的国际科学教育相比较，我们的课程研究和改进运动才刚刚起步。如何使目前的小学科学课程尽快从原有的自然课程、现阶段的科学课程转向真正以探究为本的科学课程，真正实现培养学生科学素养的教育目标，是摆在小学科学教育研究者面前的一个亟待研究的问题。

（二）已有研究回顾及其述评

课程设计是在全面分析教育目的的前提下，在实践经验总结的基础上，通过理性思考和实证考察，对课程结构、课程内容以及组织体系的精心规划和预先制定，并以课程计划、标准、教材等文本形式呈现。课程的系统化设计有两个目标。一个是保证学生的认知过程与技能随年级的上升而逐步发展，第二要保证学生关键性知识内容的不断增加及概念性理解力的不断发展。而课程实施实质上是教师对课程文本的二次开发，是课程文本在实际教学中的存在形态，也是对学生产生直接影响的课程。而各国科学教育改革的历程，让人们意识到了，科学课程设计与实施在培养学生科学素养方面发挥着重要作用。

新课程实施以来，课程政策实行国家、地方和学校三级管理，出现了大量课程开发项目，促进了课程开发的理论与实践研究。目前，已经开发出并获得教育部审定通过的小学科学课程项目有8个。已有调查显示，教师在实施各个版本教材时，都不同程度地遇到了各种各样的问题，这些问题主要与探究活动的开展相关联。

已有研究者对小学科学课程进行了一些研究工作，这些工作主要包括以下几个方面：一、对国外具有代表性的课程如STC、FOSS、Insight等的大致情况的译介，或对其中某些教学活动设计的评价；二、关于新课改小学科学教材的设计思路和特点的介绍，以及实验区教师使用新课改教材的感受；三、关于教师对自己的教学设计的介绍，包括进行课堂实录和专家的教学点评；四、关于科学素养的调查研究；五、关于教师使用新课改教材的情况调查，等等。虽然新课改中的已有研究在理论和实践层面都有所进展，但还存在一些不足之处：一、已有科学课程设计与实施的研究较多关注课程开发的产品如教材，较少关注课程开发的过程，很少从历史和国际比较的视角对它们加以审视和定位；二、缺乏对目前具有代表性的探究性科学课程设计的系统、深入的研究；三、已有研究认识到教学模式对某种课程设计方案的有效性存在制约，课程设计与课程实施之间存在衔接的问题，但没有展开深入的研究；四、关于探究教学的调查较为表面化，并且缺乏对促进教师实施有效探究教学的策略研究。

目前，国际科学课程设计模式已由“主题——行为”模式转换为“概念——过程”模式，研究与实践表明，该模式在设计整合的科学课程中具有优越性，并能够对探究活动的课程设计提供指导。

主题为本和概念为本的课程设计

 

“概念——过程”课程的设计模式强调学生概念性理解的发展、关键性知识内容的掌握和行为能力的表现。设计良好的课程是一件复杂的脑力劳动，这不仅需要时间的投入，具备概念性思维和设计才能，更需要对学科知识的全面把握。这两种设计模式都强调以具体的、事实为本的知识和技能为根基。两者的区别在于对教学最终目的认识不同。主题为本的模式通常是以掌握具体事实为宗旨，而概念为本的模式以掌握从事实中归纳的概念性理解为目的。

当代课程设计的重心从主题转向概念，主要基于以下两点原因：其一，知识内容日益膨胀，不能指望编写出一套科学教材后就万事大吉。其二，在一个飞速发展的全球化世界中，作为公民需要具有概念性思维能力，以面对日益复杂的社会、政治和经济关系。

美国国家科学基金会的指导用书中曾提及“教学目的就是要在教学方法、学生自主探究以及教师指导这三方面创造一种教学平衡”。温.哈伦在《投入科学》一书中进一步指出：“学生必须建构概念，因为概念有助于学生把经验整合起来；他们必须学会如何获取信息、组织信息以及应用并检验理论的方法。这有利于发展学生的能力以便他们更好地理解周围世界……学习科学具有双重优点，因为科学既是一种方法，又是一系列思想；既是一个过程又是一个结果。作为一个过程，科学提供了寻找信息、检验思想以及寻求合理解释的方法。作为一种结果，科学是能够用来理解新的经历的思想体系。”正是基于这样的认识，理想情况下，在科学探究活动中，探究的过程与获得概念性理解和知识这两者是协调一致、齐头并进的。教师应该为科学探究活动精心确定一系列“大的概念”——概念性的框架，这种概念性的框架是指导学生深入学习科学概念的基础。

另外，美国科学促进协会在关于科学素养课程目标的研究中取得了一系列进展，《科学素养的基准》将科学素养目标按照内容领域和学段进行了划分，确定了每个学段结束时学生需要达到的科学素养基准，并且，《科学素养导航图》综合各种研究结果排列出了科学素养基准的发展线。这些成果将为我们研究和分析科学课程的设计与实施提供有力的支撑。

二、研究要点及意义

基于已有的研究成果及其不足，本课题拟从科学课程的设计与实施的过程中选择一些关键环节和重要问题进行深入、细致的研究。即：

1.通过比较研究，对新课改背景下的我国小学科学课程进行定位，找出与国际先进探究课程的差距；

2.通过对STC等三套美国教材的研究，探讨达成科学素养目标的有效课程设计模式；

3.通过调查研究，了解我国科学教师在实际教学中开展探究教学的现状，探索发展教师课程设计与实施衔接能力的机制；

4.通过行动研究，提高科学教师对探究式教学的正确理解，提高实施探究式教学的能力。

 

本研究，是课题组对十五期间进行的《小学科学新课程的开发与实验研究》的深化研究，在课程改革推向深入的今天，对以上问题加以研究具有重要的现实意义。首先，从历史和比较的视角审视新课改小学科学课程，有利于对其进行正确的定位，明确新课改小学科学课程前进的方向。其次，对科学课程设计模式的详细而深入的研究，以及对课程进行实验并分析实验情况和效果，将会对目前课程开发项目的探究活动设计提供较大的参照作用。另外，通过行动研究的方式，让教师对探究性教学各个方面进行反思与研究并改进自己的教学，将直接和及时地改进目前小学科学课程的教学现状。

三、研究设计和内容框架

（一）当代小学科学课程的中美比较研究

１、中美科学课程标准的比较分析（07.6～08.12）

２、我国科学教材与美国探究性教材的比较分析（07.9～09.6）

（二）以探究为本的小学科学课程设计模式研究

本部分将以目前在美国广泛使用的小学科学探究性课程STC、FOSS和Insight为例，结合教科版《科学》教材，从课程设计的理论依据、基本框架、课程组成（探究、拓展、阅读、评价）几方面加以研究，从而对以探究为本的小学科学课程设计模式有较为深入而详细的了解。拟完成四个方面的研究：

1、STC、FOSS和Insight的“概念——过程”设计模式比较（07.12～09.6）

2、物质科学、生命科学、地球科学和技术领域的“概念—过程”设计模式比较（07.12～09.6）

3、教科版《科学》课程设计研究——一种新的课程设计模式的尝试（07.6～08.12）

4、教师在科学课程设计中的作用研究（07.12～09.12）

（三）以探究为本的小学科学课程的实施过程研究

之一：STC课程的实验研究（2006.9～2012.7）

该项研究即与美国国家科学资源中心合作，2006年9月开始在我国10所学校实施的国际项目，该课题计划周期为六年，20位实验教师将在20个实验班完成STC全部24个单元的教学任务，通过对各实验班级教学情况资料的分析，详细了解该课程设计的特点和单元探究活动组织的特色，研究重点拟在如下方面：

１、STC课程实验的开展情况

（１）学生活动的开展情况

•学生探究能力的发展

•学生使用材料的情况

•学生对课程的适应程度

•学生对科学学习的兴趣和活动投入程度

（２）课程其他部分的实施情况

•拓展部分的教学情况

•阅读材料的教学情况

（３）形成性评价的实施情况（研究重点之一）

（４）教学策略的实施情况（研究重点之一）

•合作性学习小组的建立与活动开展（研究重点之一）

•探究学习中心的建立和使用情况（研究重点之一）

•头脑风暴的运用情况

•班级讨论的开展情况

２、STC课程实验对师生的影响作用

（１）探究课程实验对教师的影响

•实验教师专业发展的跟踪研究

•实验教师与控制组教师的对照研究（科学探究理解、课程观、学生学习观）

（２）探究课程实验对学生的影响

•实验班级学生的三年跟踪研究（学习态度和兴趣、学习成就、科学本质观）

•实验学生与控制组学生的对照（学习态度和兴趣、学习成就、科学本质观）

（３）探究课程实验对学校科学探究文化形成的影响

之二：我国小学科学教师课堂实施能力的调查研究

学生科学素养提高的主渠道在课堂，教师对探究教学的认识及课堂实施能力的作用十分重要，为此拟对华东、华中、华南、华北、西北、西南的市县两级各20所学校的科学教师进行问卷调查，了解现阶段课堂探究式教学的现状，并获取探究教学在不同地理区域和城乡之间是否存在差异的信息。进而围绕科学教师的专业发展从师资培训等方面提供若干实施策略。具体内容如下：

1．小学科学教师课堂实施能力调查问卷的编制（07.6～07.12）

2．小学科学教师探究教学的开展情况调查研究（07.12～08.6）

（１）探究教学开展的地理区域特征

（２）探究教学开展的城乡差异

（３）课堂探究式教学现状

3．小学科学教师在探究教学课堂中面临的困难（07.6～09.6）

4．小学科学教师专业提高的实施策略（07.6～09.6）

之三：小学科学教师探究式教学实施能力的促进研究（2006.9～2012.7）

本项研究拟在十五课题研究成果的基础上，围绕探究活动的有效实施这一目标，从以下五方面开展增强教师实施探究式教学能力的策略研究：

1．探究学习环境的建立

（１）合作性学习小组的建立

（２）探究学习中心的建立

（３）班级讨论氛围的建立

2．学生概念发展探查及教学干预

（１）探查学生前概念的策略

（２）促进学生的前概念向科学概念转化的策略

（３）帮助学生重构知识的策略

3．探究教学中的常见问题及应对策略

（１）忽视求真的本质

（２）混淆科学与人文的关系

（３）不清楚“科学问题”的特点

（4）对科学探究的误解

4．探究教学中形成性评价的运用策略

5．教师对教学资源的改进和补充

（１）对课程设计中探究活动的改进

（２）教学材料（记录单、学生阅读材料）的改进与补充

（３）学具的改进与补充