邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:12.00

[专题]贯彻完整科学教学与学习过程的科学与工程实践

杨元魁/东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室 叶兆宁/东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室  周建中/江苏汉博教育培训中心

2020-08/总第293期

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引言

“科学与工程实践”是美国《新一代科学教育标准》(Next Generation Science Standard,以下简称NGSS)中三个维度之一,也是NGSS中从提法到理念都有所变化的部分。科学与工程实践是学生科学学习过程中必不可少的维度和环节,是学生构建学科核心概念和跨学科概念的途径和方法。该维度的重要性在《K—12年级科学教育框架》(以下简称《框架》)中强调:

与框架一致的标准和表现预期必须考虑到:要让学生完全理解科学与工程概念,必须让他们参与探究实践,以及使这些概念得以形成和完善的讨论。同时,如果不能为学生提供有具体内容的情境,学生就不能在实践中学习或展示其能力。

《框架》和NGSS中都显示每个预期表现必须结合相关的实践,意味着学科核心概念和跨学科概念的学习是通过实践活动达成的,评价也不会将学生对核心概念的理解与其使用科学和工程的实践能力分开。

通过科学实践开展科学教学与学习符合科学的本质,也是现代科学教育发生重大转变、形成共识的教学法。但显然NGSS中所提的科学与工程实践不同以往,有着全新的内涵、特征和体系。本文以此为重点分析内容,以了解如何运用NGSS中的实践发展体系指导教学。


科学与工程实践的指导原则

在实践的提法上,NGSS呈现出两个变化,其一是用“实践”(practice)一词代替以往的技能(skills)、探究(inquiry)之类的词;其二是将工程实践与科学实践进行了整合,所确定的8项实践都是所有完整科学和工程活动中包含的。这两个变化不仅强调了参与科学探究需要知识与技能的共同作用,也提出了通过科学与工程实践的整合和直接参与让学生理解研究、建模和解释世界、改造世界的众多方法;帮助学生形成对科学与工程中的学科核心概念及跨学科概念的理解;此外,实践还能使学生的知识更富有意义,更深刻地将知识嵌入他们的世界观。为此,NGSS明确提出了对科学与工程实践的发展过程的观点,并形成了7条指导原则,详见表1。

表1 NGSS中科学与工程实践的指导原则及解读

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理解这些指导原则将更好地促进教师学会如何帮助学生发展核心的实践能力,同时通过这些指导原则所呈现出来的特征帮助教师提高自身对科学探究与工程实践的理解,以发展其科学、技术、工程等各方面的专业素质和教学水平。

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