探尋兒童科學概念學習的空間與邊界

2009年，來自全球多個國家的10位杰出科學家、工程師和國際科學教育項目的負責人在《科學教育的原則和大概念》一書中提出：科學教育不應該傳授給兒童一些支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而應該慎重選擇一些重要的科學觀念，用恰當、生動的教育方法，幫助兒童建立起對世界的完整理解。美國《新一代科學教育標準》則認為“學習是一個連續發展的過程”，教學應該從兒童對身邊環境的興趣和對世界運行的最初想法開始，幫助兒童持續地構建和完善他們的知識和能力。換句話說，如果教師對學生每一個核心概念、學習進程很了解，就能在學生學習的關鍵階段和關鍵環節給予有效的指導，幫助學生建構起科學的、全面的知識體系。

然而，大概念、核心概念、學習進程等術語這些對于我國大部分的科學教師來說都比較陌生，對如何將它們運用于實際教學更是缺乏指導和實踐經驗。在國際上，學習進程的研究通常采取定量研究的方法，這對我國主要使用定性研究的科學教育研究者和骨干教師來說，更是一項新的挑戰。為了幫助我國科學教育研究者、科學教師應對上述兩大挑戰，2012-2014年，中國科協青少年科技中心設立了一項為期3年的課題“兒童科學概念學習進程研究”。課題著眼于小學到初中的科學教育領域，研究兒童科學學習過程中科學概念建構的過程，采用實證方法測量和評價兒童對科學概念的理解，探究學生某些核心概念的理解發展路徑，制定科學有效的評價方法，為現有的課程與教學改革提供參考依據。該課題由中國科協-東南大學“做中學”科學教育改革實驗項目教學中心擔任總課題組，在北京、上海、南京和哈爾濱4個地區設立子課題組進行聯合研究。課題組成員包括高校教育研究者、科學家、各省區科學教研員和一線科學教師，參與課題研究的學校有52所，參與學生約有5000名。3年來，課題組在文獻檢索和教學現狀調研的基礎上，選取了物質科學、生命科學、地球與空間科學領域中的力的作用與運動、密度、生物多樣性、遺傳、分子原子理論和天體運動6個重要科學概念進行研究。3年來，各地課題組研究者通過訪談、問卷等方法，測量了各年級學生對6個科學概念的理解水平，用數據證明了學生在不同科學概念學習進程中存在爬梯式、拼圖式和訓練式3種模式，并開發促進學生理解的教學案例。在全體課題研究人員的共同努力下，該課題共開發出17個課題教學案例，在相關刊物正式發表文章14篇，完成碩士論文1篇、本科畢業論文2篇，主要研究成果還在2014年國際科學院組織科學教育國際研討會、2014年亞太科學教育年會上進行了報告。

2015年1月，“兒童科學概念學習進程研究”課題結題活動在哈爾濱海城小學舉行，各課題組負責人和核心研究人員共20人參加了結題活動，上海師范大學吳俊明教授、哈爾濱師范大學周海瑛教授和南京市教研室盧新祁教研員擔任課題結題專家。結題活動上，總課題組和分課題組負責人分別匯報了課題所完成的各項任務情況、具有代表性的創新性成果、課題執行過程中的經驗和困難，并觀摩和討論了海城小學教師根據課題成果案例為該校3年級學生所上的1節公開課。在場專家一致認為：該課題研究工作具有原創性，對科學課程標準的制定、課程開發、教育評估等都有實際意義；實證性的科學研究方法與國際科學教育研究的發展方向一致，便于我國科學教育研究工作與國際同行的對話與交流，能提高我國科學教育研究的國際影響力；課題研究的3年里，對參與教師的科研能力、教學能力都有很好的促進作用，有利于我國科學教師的專業發展。

中國科協青少年科技中心初步計劃在此課題基礎上，支持開展后續的研究工作，例如利用網絡收集更多的學生數據形成評測數據庫，將我國的研究結果與國際數據進行對比研究，開發更多的課堂教學案例等。