胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

来源:小豆伴

当下这个时代,我们要关注的一个主题词是——“素养”。从十八大之后,我们国家在教育方面颁布了一系列的政策,这些政策实际上是围绕以下三个问题:培养什么人、怎样培养人、谁来培养人。

培养什么人?

关于“培养什么人”,国家已经有明确的指示,比如说“立德树人”、“五育并举”,但怎样落到教育教学中、怎样实现呢?教育部组织专家研发学生的“核心素养”——“核心素养”才能够真正地和我们的教育教学去结合。

另外一方面就是国际的趋势。

20世纪90年代末,OECD提出来“核心素养”的问题。到2003年、2004年之后,大部分的发达国家和地区都是基于核心素养来推进课程改革的,从这个意义上讲,我理解我们国家的课程改革落后了10年,因为我们是从2014年的12月启动了高中的课程改革,2017年颁布高中课程标准。

这一轮的改革是基于核心素养,所以素养问题是核心问题。

怎样培养人?

摆在我们面前更核心的问题是:怎样培养人?这是最关键的!

这就涉及到两个问题:课程和教学。

我今天用“课程”这个词和“课程设计”这个词,因为“课程设计”中一定会有“教学的设计”。

那么素养到底是什么?

素养是人们在学习过程中所形成的、适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

关于一般的必备品格、关键能力,林崇德教授主持的“核心素养”研究,基本代表了我们国家的观点。

那么,在科学领域,“核心素养”指的是什么?

我们做过一些研究,最后大概提出来这四个方面。

科学观念及应用

科学思维及创新

科学探究与实践

科学态度与责任

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

为什么这么说?

因为应用、创新、交流表达、社会责任这四个方面不仅仅是我们国家强调的,也是国际上在人的通用素养中特别强调的:创新、表达、交流,在真实情境中的应用等这样的思想。

1、科学观念及应用

为什么这里用“观念”这个词,没有用“概念”这个词?也没有用“知识”这个词?

说到知识,我们国家应试教育的传统,现在为止还是非常强大的。我们所教的具体的、死记硬背的、事实性的知识太多了……但是知识学了一大堆,不一定有这个观念,不一定真懂科学。所以当国际上在做“素养”的时候,都会用一些相关的词,比如说“会用科学知识”,但我们没有用“知识”这个词。第二,可以用“科学概念”,或者叫“核心概念”。但这里的“概念”和咱们国家所理解的“概念”不是一个“概念”!这个“概念”相当于中国人所理解的“观念”。

我们国家所说的“概念”指的是什么呢?

概念是一类事物的共同属性和本质特征在大脑中的一些反映,是抽象的。

如果在小学刚开始,你让孩子学概念,是不是太抽象了?所以我们用“观念”这个词,实际上“观念”就是学生在科学的学习和实践中所形成的、对科学事物的本质和规律的一些见解、一些观点、一些思想,我认为是我们平时说的科学概念、科学规律、科学原理在大脑中的内化与升华,到时再解决问题的时候,你就不会忘掉了,因为你形成了“观念”。

所以科学的第一个素养就应该是观念。

我认为科学观念是培养学生本质且与科学联系非常重要的素养。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

2、科学思维及创新

第二个是思维。关于科学核心素养有哪些方面 ,我们调研了很多科学家,得出来一个结果:所有人的回答里面,排在第一位的是态度责任,排在第二位的就是科学思维。

这个思维方式特别重要,我们国家在科学教育中培养学生,最大的问题就是没有很好地培养学生的思维,其中最核心的是:思维方法,当然还有观察方法、实验方法等等。

科学里边有很多的思维方式,这些思维方式也可以代表着一般的思维方式,比如抽象、概括、比较、分类、归纳、演绎,包括重组思维、发散思维、突破定势、直觉思维等等……那么为了和科学领域结合的比较紧一点,我们用了几个方面:

【第一个是模型建构】

模型建构是抽象概括的结果,就是在真实情境里怎样建成一个模型,而这个模型建构我们国家的学生是最差的。

我们国家的学生比较擅长什么呢?给他一个模型,比如说一个支点,在什么地方运动,或者是一个小球做什么运动?这样的模型给他建构了,他代入公式去做,这是我们擅长的。但是真实情境的问题,就不一定会。所以模型建构是非常重要的一个素养。

【第二个素养是科学推理,第三个素养是科学论证】

我们将这两个素养合在一起说,因为论证过程中会用到推理,reasoning是科学推理。现在很多学生,比如我们的博士生、硕士生在写论文的时候,有的连摘要都写不清楚,逻辑和思路不清,它不仅仅和语文有关系。如果科学学好了,有这样的思维,就不会写不清楚,所以推理是很重要的。

论证(argumentation)素养,实际上是批判性思维——有人叫审辨性思维。它最核心的就是基于证据的思维,基于证据和逻辑,并且这个证据要能够经得起检验,可以辨别真伪。这个素养我们的公民特别缺乏,特别是现在网络的发展,很多人在网上发一些帖子是凭情绪,我觉得我们国家要强盛、要发展,这个素养是非常重要的。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

【第四个素养是创新】

创新是一种高阶思维,创新能力对于我们国家来讲是至关重要的,我们国家的创新还有非常大的空间。改革开放40年,大家可以想一想,我们可以想一下,我们真正从0到1的颠覆性的技术有多少?我们原创性的、对自然规律的科学发现有多少?

所以我们的创新确实有很大的挑战。

但实际上“创新问题”在儿童和青少年时期是非常重要的。我们国家从90年代开始提出的自主创新、提高自主创新力、建设创新型国家,再后来,钱学森提到“创新人才培养”的问题,特别是“科技创新人才培养”的问题……教育部列了很多项目,很多985的高校都有这样的项目。

当时我们申报的重大招标课题——《创新人才的成长规律与培养模式》。我们去教育部答辩的时候,专家问了一个问题:你认为创新人才的培养是基础教育重要还是高等教育重要?我说了一句折中的话,基础教育和高等教育都重要。但是,专家继续问:到底基础教育和高等教育比,哪个更重要?我说:世界上研究创新的人都清楚,基础教育比高等教育更重要。

我在1998年到2001年做了一项研究,结果使我非常震惊。我比较了1000多名中国的儿童、青少年和和英国的1000多名儿童青少年的科学创造力,科学创造有七个方面,我们有六个方面低于英国的学生——非常可怕的是,创造性的技术产品设计能力持续下降,这正好是关键技术需要的能力。

2007年关于技术创造力,我做了五个方面,其中一个方面还是在下降。

在2010年,我负责的一个项目,国务院教育体制改革项目——《减轻学生的课业负担》做了一个调研,从小学到初中学生的课业负担一路攀升,创造性人格持续下降。

最近我们也做了一项研究,我们整个学生的发展素养,八年级的学生整体不如四年级的学生。

素养问题,我们的教育负有非常重要的责任。创新思维是国家对人才的要求,所以无论如何都是非常核心的。

3、科学探究与实践

探究是一种教学方式,也是一种学习方式,这是以往的理解。但是2001年开始,课改以后,我们把“探究”做为综合能力,因此探究如果不作为素养是有问题的。

调研中,很多科学家说这个“探究”是啥?他不是很清楚。他知道观察、实验,却不知道探究。

为什么用“实践”?因为我们科学尽管研究规律,但现在的趋势是科学、技术、工程要整合,所以增加了一个实践。所以“实践”既是形成其它素养的基础,同时它本身又是素养。

4、科学态度与责任

最后一个特别关键的素养是:态度责任。这是科学学习和实践过程中所形成的对科学思维的正确态度——责任感和价值观。科学态度包括:

首先包括好奇心、内在的动机;

第二,严谨求实的态度、基于证据的态度;

第三,质疑、创新的态度;

第四,合作分享的态度,四个方面。

严谨求实,实际上就是批判性思维的倾向;比如说好奇心的事情、探究兴趣的事情。

如何基于核心素养进行课程设计?

素养如何培养?最大的资源是课程。

课程如何设计?我画了一个图,这个不仅对科学,对其他的学科都有用。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

第一,这里的一、二、三、四,我们在科学里面叫核心概念,在其他的领域可以叫主题,也可以叫任务群。

第二,横向的A、B、C、D,我认为是素养的几个分素养(部分)。

要培养素养的课程设计,第一件事情就要考虑这样一个横向的设计,就是基于大概念的、基于主题的、基于任务群的设计。

如果我们关心课改的话,你们可以看一下高中所有的学科,基本上都有这种思想,未来的改革这种思想不可避免。而这种大概念——在科学领域我们叫核心概念或者叫大概念,这样设计是国际趋势,也是伴随科学知识越来越多,没法穷尽所有科学知识,只能让孩子学一些大的观念来提升他的素养,这在很多地方有探索。

第二件事情就是这个纵向的,基于素养的设计。

到底素养是怎么一步一步发展的?这个探索在国内几乎没有。

素养怎么系统设计?我想未来的改革一定会有素养的进阶设计。

还有一个就是纵横交错的、聚合交叉的设计,这个在科学里面就是STEM活动。它既包括素养的提升,也包括核心概念,基本上这就是我们素养设计的思想。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

2017年我们小学的科学课程标准里面,有18个主要概念,有75个学习内容。我想18个主要概念是不是需要精简一点,再压缩一点,更加整合一点。

那么关于学习进阶到底怎么进阶?

这个我们做过研究。在小学阶段,一二年级、三四年级、五六年级这样的进阶是最符合规律、最合适的,这个是我的观点。

第三个关于STEM的事情,STEM现在很火,但是我们的STEM存在非常大的问题,到底我们STEM教育该怎么设计?

我想它需要遵循几个要求。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

【三适合】

1、适合学生的知识经验

2、适合学生的认知水平

3、适合学生的兴趣特点

【两遵循】

要遵循学习规律

符合学科的逻辑、学科的特点

要按照一二年级、三四年级、五六年级、初中、高中这样做进阶式的设计,每一个具体的活动、跨学科的设计基本上是以项目式的形式出现的,所以基本是工程技术的项目。工程技术的项目,一定要考虑科学与数学的大的观念,一定要考虑思维在里面,一定要和他的年龄及他学的知识相适应。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

现在从一二年级就开始学机器人,做游戏是可以的,但作为课程是很有问题的。因为课程必须教基本知识、基本规律。技术与工程的项目是从构思-设计-实现-操作,当然后边还要验证、优化。

现在是怎么做的呢?

很多都在操作、实现,因为(STEM)公司把程序已经设计好了,但是构思和设计,学生特别欠缺。

没有这个,我们培养的人只能是什么?匠人。那我们国家的创新是不可能实现的。我们现在就是在培养这样的人,用大量的投入、高科技来培养最低级的操作人员。

所以这里特别需要:科学与数学的核心观念和思维的方法。

我们坚决不能把STEM教育作为一个以产品为导向的教育。做出来一个机器人,领导看着好看,家长来看,我的孩子那么小就会做机器人,真的吗?

这样的教育只能催残孩子。

第二个产品就是竞赛。产品和竞赛都需要,但是我们不能把目标锁定在这里。必须把目标定位于人的发展——这是课程的设计。课程设计一定要考虑教学。

教学的核心是思维,学习的关键是思考。没有思维和思考,我们的所有的教学都是失败的。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

所以教学问题是根本性的问题。

实际上我在我今天的报告里面有两个地方出现思维,一个是素养的思维,一个是这里的思维。素养的思维是个名词,科学思维是个名词,是思维能力;第二个是动词,是思维活动、是思考活动。

我们要培养学生思维能力、培养素养,没有思考活动,无论如何是不行的。基于这个深度的研究,我们提出来这个思想,基于这个思想,提出来一些基本的原理,这是一个系统的理论体系。

第二件事情我要讲科学的教学强调什么?

强调探究式教学和探究式的学习,这是国际通用的,所以课程标准里说:以探究式学习为主导方式,但不是唯一方式。

到底“探究”是什么?

原来我们讲科学,就像电视节目一样,我们讲,学生听、记。但这个过程中不一定没好老师,不一定没有好的课。有些老师90年代的课,你们去听,尽管他在讲,学生还真在思考,因为他是有问题要让学生思考。但是现在我们有很活动性的课程,也可能学生并没有思考。

现在大家都会探究,但是探究干嘛?走程序,走流程,这个流程,从提出问题到反思评价是8个步骤,课程标准也写了,流程还是需要的,但是仅有流程是不够的,流程过程中最大的缺失是思维。

我们对科学探究,对探究式学习,从国际上开始提出到现在,做了一个非常系统的梳理,我们做研究的人是需要有证据的,我们需要基于证据发表自己的意见,整个梳理的结果,从赫尔巴特开始,到杜威,到施瓦布,一直到后面的奥斯本,所有人提到探究的时候,他最核心提的还是思维。

所以杜威提出来“五步教学法”,它叫“做中学”,实际上“做中学”,他更关心的是“学中思”。五步,在情景中发现疑难,在疑难中提出问题,比如说制定解决问题的假设等等,在五步里面,实际上就是在“做中学”,在“做中思维”,强调的是思维。

所以现在很多的教学改革,也把建构主义学习理论作为我们的理论依据,好像没有人认为他们的教学方案不是基于建构主义,但其实很多是违背建构主义。

建构主义说要创设良好的教学情境,设置适当的问题情境,引起学生的认知冲突,激发学生的思维,教学的核心是促进学生积极主动的思维。基于存在这样的问题,我们原来强调探究,教学的核心又是思维,学习的核心也是思维,特别是脑科学的发展,给我们提出来,教学本质上是建构人脑,人脑没改变,你的教学都是失败的。

然后我提出来说,只有学会思维,才能学会求知、才能学会做人、才能学会做事、才能学会合作、才能学会创新,离开了思维,什么都不会。

胡卫平:如何基于核心素养进行科学课程设计?

基于我们做了这么多的研究,提出来一个教学思想,实际上国际上科学探究里就暗含:最核心的是思维。

因此在2017年的科学课程标准中,如果是小学科学老师,会发现在探究的底下,暗含了一条叫思维。在所有的课程标准文本写作中,只要提到“做中学”,一定会提“学中思”,只要提到动手,一定提到动脑。而仅凭动手,仅凭“做中学”,是现在我们的科学教学中存在的一个问题,当然,比原来要进了一步,所以我们要再发展,需要再进一步。

因此,我提了一个词叫“思维型的探究”,我认为这是科学教学改革的一个方向。

基于素养的设计,这里最少有两个方面,一个是内容的设计,一个是教学的设计。

所以我想我们国家的课程标准,它一定会有教学思想渗透,只不过对教学的指导性没有那么强,所以我把它归结为课程的设计。

关于内容的设计最核心的有两点,一是基于核心概念设计课程内容;二是基于学习进阶来安排学段的分布。

这个核心概念它可以大也可以小,可以综合性更强一些,再往外推,就是既可以这个学科,也可以跨学科。这个是核心概念。

关于学习进阶,它不仅是知识本身的进阶、也包括素养的进阶,这两者都是需要考虑。

关于教学的设计,我们的思想就是推进思维型教学,我希望以后老师们在教学过程中来推动科学教育改革不断的发展,当然科学教育在我们国家存在非常大的挑战。

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