《少年儿童科学素养的研究与实践》课题介绍

一、科学素养的定义及发展历史

什么是“科学素养”？人的“科学素养”怎么才能得到培养？

“百度百科”中提供了四个权威的关于科学素养的定义：

1、国际经济合作组织（OECD）认为，科学素养是运用科学知识，确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力；

2、国际学生科学素养测试大纲（PISA）中提出，科学素养的测试应该有三个方面组成：科学基本观念、科学实践过程、科学场景，在测试范围上由科学知识、科学研究的过程和科学对社会的作用三个方面组成；

3、美国学者米勒认为，公众科学素养由相互关联的三部分组成：科学知识、科学方法和科学对社会的作用，具体说就是，具有足够的可以阅读报刊上各种不同科学观点的词汇量和理解科学技术术语的能力，理解科学探究过程的能力，关于科学技术对人类生活和工作所产生的影响的认识能力；

4、欧盟国家科学素质调查的领导人J·杜兰特认为，科学素养由三部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能;

这四种定义，基本概括了近半个世纪以来，关于“科学素养”的主要学术观点。自1958年“科学素养”一词被使用，在学校科学教育层面，关于“科学素养”的探讨一直在进行。诸多观点中，有两种主要观点，在今天仍然是探索实践中需要考虑的切入点：是“教、育科学”，还是“科学的教、育”？两种观点分别强调了不同的侧重。前者侧重课堂知识的教授，强调对知识、概念、理论、定律的学习；而后者则强调培养调查研究精神，由参与科学研究过程中达到对科学的知识，并熟悉科学研究的方式方法及技能。两者虽都强调了科学实验、分析、解决问题能力的培养，但后者更突出了科学素养与公民素质的关系，更侧重人的成长及社会责任、价值观的培养，而不仅是专业知识的学习。

“科学素养”一词从1958年出现至今，无论从学术、理论，还是到具体实践，都在被不断创新，并随着科学技术的进步不断在变化、扩展。早在70年代，“科学素养”一词的创建者赫德就指出“传统的科学教育在反思，更侧重培养那些未来可能不会从事科学专业的人了解科学和技术”，并再次指出“（科学教育）的关键是科学素养，提升人的社会责任感和公民执行能力”。赫德几十年前的观点，仍然适用于今天。后来的“科学素养”研究者们也充分阐述并论证了科学素养对一个国家公民能力的影响。 2007年，来自爱沙尼亚的教育学者赫尔布鲁克和莱尼克美提出：如果科学知识不是科学素养培养的核心，那么科学素养可以认为是“个人属性以及社会发展的培养”（《科学素养的含义》，2009年2月）。

中华人民共和国教育部在2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》中，对科学素养做了比较概括的总结：“科学素养是指了解必要的科学技术知识及其对社会与个人的影响，知道基本的科学方法，认识科学本质，树立科学思想，崇尚科学精神，并具备一定的运用他们处理实际问题、参与公共事务的能力”。从这段描述中看出，2017年的新课标，已经把科学课放到了公民素质培养的地位，充分认识到了科学素养对人、对社会的重要影响和作用，这也是当今世界各国科学素质培养的主要观点和倡导。

这种观点的背后，可以清晰看出科学技术发展所产生的推动。科学技术的发展，必然带来生活和习惯的改变，也必然带来思维和意识的改变，关于科学素养培养的研究与探索也会随之变化。1997年，赫德在他的文章《科学素养：变化的世界与新思维》中指出：技术，作为科学研究的工具，始终扮演着重要的角色，从最初的望远镜到哈勃望远镜，空间科学的观测和探究变得多维度而丰富，现在已经到了“技术决定科学研究方式方法”的时代。在同一篇文章中，赫德指出：科学课的课程已不再是传统的学科的模式，而是变成无数个碎块化的“课题”，每个课题有自己的研究领域，以及相应的过程和方法。赫德援引了美国国会图书馆“8万份科学研究报告”的数字来阐述这种改变：今天的科学课程，不再是单数而是复述，应该成为“科学课们”。

科学是一门学科，但不仅是学科。科学探索就是关于我们生存的世界的探索，虽触手可摸，但了解、认识却又需要一定的方法和过程，

从科学素养的探索历史中可以看出，从理论到实践形态，科学素养随着经济技术的发展始终在变化。我们站在今天的历史阶段探索“少儿科学素养的培养与实践”，面对着中国的快速发展，更应该兼收并蓄，与现实世界的科学、技术、经济、政治、文化等相结合，从课程开发到具体实践，探索出符合中国现实的模式。

二、我国科学素养现状

科学素养不仅培养人对科学知识、科学研究过程的认识，也培养人的价值观及对公共文化事物的参与，培养对社会现实问题的科学分析、判断、决策和参与。

科学素养的社会表现，意味着一个人能提问、发现、回答问题，有能力描述、解释现象，能读懂、理解报刊上的关于科学的文章，能就此进行社会话题的探讨，并能科学地、严谨地表达立场。一个有科学素养的公民，应该能从科学信息的来源与渠道评估它，能根据证据论证它并能结论它 ----- 根据这样的定义和描述，我国还有很长的大众科学素养培养的道路要走。

近年来我国科学素养现状的调查报告，也佐证了这一点：除了大众科学知识普及的问题外，因互联网自媒体的迅猛发展及传播速度，国民在热点问题、社会问题、国家自信等方面，存在着严重的“判断和决策过程科学思维的缺失”，也凸显了科学素养培养的紧迫性。公民的科学素养不仅决定着一个国家的创新发展能力，也决定着社会的安全和稳定。

三、少年儿童科学素养的研究与实践探索方案

科学素养的培养是系统工程。一个人在少儿时期建立起来的关于科学的态度和价值观，也决定着成年后的科学素养。在我们的实践探索中，针对少儿的科学素养的培养，融入在几个方面的能力培养中（如图3.1）：

图3.1

观察记录能力的培养

科学素养首先要求人能提出问题、回答问题、判断问题、决策问题。

人的判断能力来自于人的观察能力，对待事、物不能科学的观察，就不能科学的提问，也就不能科学的进行判断、科学的决策。

观察能力的培养，是内外兼修的培养。观察不是随便的看一眼，而是一个过程，需要仔细研究、分析。观察过程需要人内心的宁静，沉不下心来，细致观察就不能进行。培养一个学生细致观察，培养的也是他的耐心和“内心秩序”。从科学角度说，观察能力培养的是“实事求是”的客观态度，是什么就是什么，哪个面就是哪个面，数据什么样就是什么样，比如观察一片树叶，记录下它的形状、纹路、手指触摸表面的感觉、边缘的齿痕等。因此，在我们的探索中，观察和记录是一对活动，需要成对出现，把观察如实的记录下来，坚持这样的培养，逐渐养成科学的观察和思维的习惯。

归纳总结能力的培养

对于归纳总结能力的培养，在课程设计中需要严谨、准确的演示和引导。对于低龄年级的学生来说，这个过程是认识、总结规律的过程，根据观察到现象进行判断、预测；而对于高年级的同学来说，这个过程是从数据到信息、从具象到抽象的转化、处理、概括、总结的过程。

动手实践能力的培养

在我们的探索中，“动手实践”扮演了“引擎”的角色，贯穿每一个案例的始终。“动手实践”不是简单的做一件事或完成一个任务，它是知识的应用、知识的整合，也是素质的培养。一项实践任务能够进行，比起任务本身，更重要的是过程，都包括哪些环节，它的实施计划、步骤以及所需要的工具、技能、合作等。赫尔布鲁克和莱尼克美在《科学素养的含义》一文中，谈到“科学素养课程设计”时，提到两个角度：即学生角度和课程设计者角度，两者都应体现出科学素养。从学生的角度，他需要去“科学的做事情”，会体现在每一步规则、秩序的实践中，不仅如此，他的素养，也体现在和团队有效的沟通、协调等方面。对于课程设计者来说，科学素养则体现在每一个环节、步骤的合理设置。完成一次科学实验或者动手实践，参与者完成的不仅是一个实验，而是一次“工业化”素质的培养，是“科学的、系统化的去做事”。失败的案例也会在课程设计中出现，目的是锻炼如何去面对困难和失败，并从失败中找到解决问题的办法。

探究学习能力的培养

探究学习的主动意识，来自于对问题的求知欲。对于不同年龄段的学生，探究学习能力培养的侧重不同。

好奇是孩子的天性，对于低龄年级的学生而言，将探究学习能力的培养，侧重在对好奇心的呵护和激发。在课程设计中，将观察、发现作为实践的主要环节，并引导从发现中推断结论，启发进一步提问。

对于高年级学生而言，将探究学习能力的培养，侧重在动手实践过程中对问题的发现，对任务、实施规划的设计、团队合作配合，以及自学技能技巧，鼓励用已知探索、发现、解释未知，鼓励提出批判或思辨的观点，通过头脑风暴关联事物，进一步探究，从所有这些过程中，总结所涵盖的科学、学科知识点及所参与的过程和方法。

报告演讲能力的培养

提供给学生模板和展示平台，将观察记录或实验、实践报告整理成“论文”发表，既是一种成就感，增加自信，也能直面评议，增强心理承受能力，培养理性交流。在每一个案例的设计中，设置演讲、展示的环节，完成了科学素养定义中对写作和表达的要求。

小学教师参与到教育研究中来

美国普渡大学历时3年，本着“人人都可以进行科学研究”的理念，探索研究从幼儿园开始科学素养的培养，并进行了试验。在项目之初的抽样调查中，幼儿园学生包括他们的父母，普遍认为“科学研究不是幼儿园小孩子可以做的”。3年的教学探索实践显示，参与了课题实验的孩子，比没有参与的孩子，在对科学知识的认知、科学研究过程的了解以及对科学的主动探索兴趣，都远超没参与课题的孩子。

普渡的探索实践，除了项目组的专家学者，也包括了来自幼儿园一线的老师们的参与，发表了有质量的研究报告。帮助一线教师成为教育研究者，为我们在小学探索《少年儿童科学素养的研究与实践》提供了借鉴。

四、课程设计：案例、主题、STEAM、学科整合

《少年儿童科学素养的研究与实践》的课程设计一共分六个年级，每个年级一套案例，每个案例都有自己的观察发现主题、活动内容、任务、相应的过程和方法以及所包含的知识点，根据每个案例所涉及、需求的技能不同，配以相应的技能训练库。

以动手实践和主题方式展开的主题，知识点呈现整合状态，动手实践环节的设计，体现STEAM项目式、工程化、团队合作的特点。

1-2年级的课程案例特点：全部来自生活中有趣的故事或话题，以观察、记录为主，配以动手实践任务。每个案例都有一个主题动画或视频，主要展示了将要进行的活动，以及观察记录的“要点”，任务的形式为小制作，包括3D打印笔、手工、折纸等。

3-6年级案例设计特点：以主题案例形式展开，任务以团队合作方式进行。知识点包括观察、分类、识别属性及异、同点等，不教授知识点，把知识点的学习或融在每个具体实践的活动中，或置于技能自学中。3-6年级的案例涉及到了3D建模的学习和3D打印，鼓励以学生探究、自学方式为主，老师帮助为辅，所有的技能均能直接从云平台观看，每个案例都给学生配备了详细的“工作指南”。