综合科学课程的理论与实践

1. 综合科学课程的理论与实践 北京师范大学物理系 郭玉英

2. 综合科学教育（教学）的含义 • （a）将所有科学看作具有普遍的规律、共同的概念框架和探究过程的知识统一体，不同学科之间的统一因素比不同学科之间的差别更重要。 • （b）为了教学的目的，用整合的方式教授科学的不同学科。 • 第一种是以认识论和方法论为基础的，重点放在综合科学的教育上；第二种是以教学论和教学法为基础的，重点放在综合的科学教学上。

3. 综合科学教育的理论基础 • 通常有两方面的观点支持综合科学教学。一方面来自认识论和方法论，认为科学是具有独特的概念和方法框架的统一体。另一方面则为综合的科学教学提出了心理的、教育的、社会的和实践的等诸方面的理由。

4. （接上页） • 对知识的统一性的追求 • 概念框架和探究过程的统一 • 心理学和教学法的观点 • 社会和实践的需要

5. 课程综合化的实现方式 • 加强学科之间的联系—关联课程；如自然科学与数学之间的联系。 • 融合相邻学科的内容—融合课程：如物质科学、生命科学 • 整合相邻学科的内容—广宇课程：如科学、艺术 • 围绕重大社会问题组织课程—问题课程：如环境教育、能源教育 • 以活动为主要内容组织课程—活动课程

6. 科学课程的综合化——世界范围内科学课程的发展趋势科学课程的综合化——世界范围内科学课程的发展趋势 • 世界范围内的科学课程改革正在经历第三次浪潮 • 突出标志是在国家或地区层面对科学课程进行整合，制定科学课程标准，对科学教育作出统一规划和要求

7. 从世界范围内科学教育和科学课程的发展看综合科学课程从世界范围内科学教育和科学课程的发展看综合科学课程 • 从世界范围来看，20世纪50 年代以来科学教育和科学课程的发展可分为三个阶段： • 第一阶段：注重学科知识和过程的科学教育——第一次科学课程改革——布卢纳的科学教育思想

8. （接上页） • 第二阶段：与社会相关的科学教育——第二次科学课程改革——STS课程的发展——传统综合科学课程 • 第三阶段：体现科学本质与教育本质结合的科学教育——第三次科学课程改革——现代综合科学课程

9. 综合科学课程的发展 • 世界范围内综合科学课程的发展在70—80年代形成高潮 • 68—88年联合国教科文组织共召开6次国际会议讨论综合科学教学 • 综合科学课程在各个年龄阶段都有，初中阶段发展最快 • 目前世界上许多国家和地区在初中阶段开设综合科学课程

10. 综合科学课程发展的两个阶段和两种形态 • 第一次改革浪潮中的代表性课程是分科课程。 • 第二次改革浪潮中的代表性课程是传统综合科学课程。 • 第三次改革浪潮中的代表性课程是现代综合科学课程。

11. 传统综合科学课程的发展 • 背景和条件：科学教育从精英教育向大众教育转化；对第一次课程改革的反思；课程的综合化趋势；对科学认识的发展；对学习心理认识的发展。 • 发展过程：多样化；迅速而广泛。从60年代末到80年代后期一直持续增长，初中阶段发展最快。

12. 传统综合科学课程的特征——相关性 学科知识之间的相关 学生与科学之间的相关 科学、技术、社会之间的相关

13. 评述 • 实现了目标的转化和扩展，促进了科学教育的发展，为科学课程增加了一个新的维度。 • 提高了学生学习科学的兴趣，与分科课程互补。 • 师资问题没有得到很好解决。 • 计划、实施和习得课程之间存在差异。 • 呈现多样化，突出了相关性，缺乏统一性，迷失了科学的本质。

14. 现代综合科学课程发展的背景与条件 • 对科学本质认识的深化 • 认知科学、后现代科学、各种相关理论的发展及其对科学课程的影响 • 对公众科学素养的要求的发展 • 信息技术为个别化教学提供了物质基础 • 科学教育研究的成果 • 科学课程改革的经验和提出的问题

15. 现代综合科学课程的特征——统一性 科学本质与教育本质的统一 科学知识、科学过程、科学文化的统一 计划课程、实施课程、习得课程的统一 综合课程与分科课程的统一 精英教育与大众教育的统一 以上诸方面统一于科学探究

16. 统一的课程目标——培养有科学素养的公民 • 科学素养包括： • 对科学本质的认识 • 科学态度、情感、价值观 • 科学过程、方法与能力 • 科学知识与技能 • 对科学、技术、社会关系的理解

17. 科学素养的含义 • （1）认识科学的本质、目的和局限性（如：掌握科学方法，运用理性思维，概括、综合和推断能力，理解理论和观察的作用）； • （2）认识技术的本质、目的和局限性，以及它们与科学的区别； • （3）了解科学和技术的实际运作方式，包括研究经费、科学实践的常规模式、科学研究与发展的关系；

18. （4）理解科学、技术、社会的相互关系，包括作为专家的科学家和技术人员在社会中的作用，以及相关的决策过程（4）理解科学、技术、社会的相互关系，包括作为专家的科学家和技术人员在社会中的作用，以及相关的决策过程 • （5）对于科学语言及一些重要科学内容的基本训练； • （6）解释数据的基本能力，特别是解释和概率性和统计相关的数据的能力；

19. （7）领悟和使用技术信息、技术产品的能力，包括与高科技产品相关的“使用能力”；（7）领悟和使用技术信息、技术产品的能力，包括与高科技产品相关的“使用能力”； • （8）获取科技信息的能力，对于从哪里、哪些人处可以得到与科学技术相关的信息和建议有一定的理解。

20. 统一的科学学习领域 • 将科学作为一个学习领域进行整体设计 • 既包括物理、化学、生物、自然地理等传统学科，也包括环境科学、宇宙学等现代科学 • 注重科学的本质、科学探究统一的概念与过程 • 注重科学、技术、社会之间的联系

21. 国家或地区统一的义务教育阶段科学课程标准 • 英国：国家课程中的科学（5—16岁） • 美国：以国家科学教育标准为指导，各 州制定科学课程标准（K—12年级） • 加拿大：各州科学课程标准 • 澳大利亚：各州科学课程标准 • 新西兰：新西兰课程中的科学

22. 案例1：美国的科学内容标准 • 科学中统一的概念和过程 • 以探究为特点的科学 • 物质科学 • 生命科学 • 地球与空间科学 • 科学与技术 • 从个人角度和社会角度看的科学 • 科学史和科学的性质

23. 案例2：英国国家课程中的科学 • 科学探究 • 生活和生命过程 • 物质及其性质 • 物理过程 • 科学史和科学的性质包含在以上所有内容之中。

24. 台湾省科学课程纲要 • 1999年7月8日颁布了新的自然科学课程纲要，对义务教育阶段1—9年级的科学教育做了整体规划。 2000年实施

25. 内容 • 该纲要包括基本理念、课程目标、分段能力指标、分段能力指标与总纲十大基本能力之关系和附录六部分内容。

26. 基本理念 • 课程纲要指出，自然科学学习在于提升国民的科学素养，其宗旨在于“学习如何去进行探究活动。籍着这些探究活动，使我们学习到如何去观察、询问、规划、实验、归纳、研判，也培养出我们的批判、创造等各种能力。特别是以实验或实地观察的方式去进行学习，使我们获得处理事物、解决问题的能力。了解到探究过程中细心、耐心与切实的重要性，也经过此探究活动获得科学知识，体会到科学的发现及应用对人们生活的影响。”

27. 根据自然科学探究活动的特征及其教育功能，课程纲要明确指出：根据自然科学探究活动的特征及其教育功能，课程纲要明确指出： • ．自然科学应是全国国民基本教育的课程。 • ．自然科学的学习应以探究及实作的方式来进行。并且，．因为教学主要在于促成学习者获得学习，．教学应以学习者的活动为主体。 • ．自然科学的学习应包括探究能力、处理问题能力之培养，．科学态度、科学知识以及科学对我们生活及社会的影响之体认等，不仅限于知识的获得。 • 以上三点规定了课程的性质、教学方式和目的要求。

28. 课程目标和分段能力指标 • 课程目标分为以下六条： • 培养探索科学的兴趣与热忱，并养成主动学习的习惯。 • 学习科学探究方法及基本科学知识，并能应用所学于日常生活。 • 培养能运用工具、设备，动手实做的能力和习惯。 • 培养爱护环境、珍惜资源及尊重生命的态度。 • 培养与人沟通表达、团队合作以及和谐相处的能力。 • 培养独立思考、解决问题的能力，并激发创造潜能。

29. 分段能力指标根据自然科学学习所培养的国民科学素养的属性和层次分为以下六项：分段能力指标根据自然科学学习所培养的国民科学素养的属性和层次分为以下六项： • 过程技能：科学探究过程之心智运作能力 • 科学认知：科学概念的习得 • 科学本质：对科学本质之认识 • 思考技能：资料统整、对事物作推论与批判、解决问题等整合性的科学思维能力 • 科学态度：处事求真求实、感受科学之美与力及喜爱探究等科学精神与态度 • 科学应用：应用科学探究方法、科学知识及运用工具、设备．的技术以处理问题的能力 • 除了科学认知作为教学内容列出之外，对于其余5项指标均提出了学生在自然科学学习的各阶段应习的的能力。

30. 课程内容以“附录一：自然科学教材”的方式列出课程内容以“附录一：自然科学教材”的方式列出 • 包括教材内容要项和教材内容细目。教材内容要项分为课题、主题、次主题和主要内容四项，主要内容按年级阶段划分，小学每两个年级为一个阶段，初中七、 ，八、九年级为一个阶段。

31. 四个课题分别为： • 自然界的构成与特性，自然界的作用，演化与延续，生活与环境。以自然界的组成与特性为例，包括三个主题：地球的环境，地球上的生物，物质的组成与特性。其中每个主题又分为两个次主题，地球的环境分为组成地球的物质和地球与太空。在每个次主题下列出各年级段学习的主要内容。

32. 特点 • 突出了科学的探究本质； • 依据科学素养的属性和层次提出了各阶段学生应达到的分段能力指标．； • 在内容的组织上以课题和主题方式体现了科学的整体性。

33. 国外科学教材简介 • 课程标准的统一要求和教材的多样化 • 在初中阶段，科学教材可大致分为三类：并列式、拼盘式和融合式

34. 国外综合科学教材案例 Collins Science Connections （英国教材7-9年级，11-14岁）

35. 第一册 • 1． 固体、液体和气体 • 2． 磁 • 3． 食物和空气 • 4． 物质的变化 • 5． 力和机械 • 6． 健康 • 7． 分离混合物 • 8． 能源 • 9． 环境 • 10． 化学变化

36. 第二册 • 1． 植物 • 2。 动物 • 3． 太空中的地球 • 4． 岩石 • 5． 声 • 6． 繁殖 • 7． 能的转化 • 8． 化学反应 • 9． 光 • 10． 酸的反应 • 11． 变异

37. 第三册 • 1． 电 • 2． 细胞和呼吸 • 3． 周期表 • 4． 力和运动 • 5． 植物 • 6． 动物 • 7． 金属和活动性 • 8． 生物变化 • 9． 化学变化 • 10． 物理变化

38. 特点： • ．专题式，专题之间缺少知识的内在联系。 • ．每册都包括物理、化学、生物内容。

39. 新综合科学 牛津原版 1990 （香港教材） • 第一册 • 1． 科学入门 • 2． 观察生物 • 3． 能 • 4． 解释物质 • 5． 溶剂和溶液 • 6． 细胞和繁殖 • 7． 生物和空气

40. 第二册 第三册 • 8． 电 • 9． 热传递 • 10． 氢、酸和碱 • 11． 探测环境 • 12． 力和运动 • 13． 食物和运输 • 14． 地球上的物质． • 15 电和电子学

41. 生活与科学 牛津大学出版社 2000年（香港教材） • 1A • 1．开展科学之旅 • 2．放眼生物世界 • 3．细胞与人类繁殖

42. 生活与科学A 、B、C • 2A • 7．生物和空气 • 8．电的应用 • 9．遨游太空 • 3A • 12．健康的身体

43. 1B • 4．能量 • 5．奇妙的溶剂——水 • 6．物质的粒子观 • 2B • 11． 常见的酸和碱 • 12． 环境的察觉

44. 3B • 13．金属 • 14．材料新纪元 • 3C • 15．光、颜色和光谱以外

45. 德国综合理科（初中版） • 知觉和感觉 • 微观世界中的发现 • 动植物和它们的家园

46. 美国教材：科学探索者——物质科学（2000） • 第一单元：化学的建筑模块（chemical building blocks） • 第1章 物质的介绍 • 1． 描述物质 • 2． 测量物质 • 3． 构成物质的粒子 • 4． 综合地球科学：来自土壤中的元素

47. 第2章 固体、液体和气体 • 1． 物质的状态 • 2． 气体的行为 • 3． 综合数学：描绘气体行为 • 4． 状态变化

48. 第3章 原子和元素周期表 • 1． 原子的内部 • 2． 原子的排列顺序 • 3． 金属 • 4． 非金属和金属氧化物 • 5． 综合空间科学：来自星尘中的元素

49. 第4章 化学键 • 1． 粒子键 • 2． 共价键 • 3． 综合地球科学：晶体化学 • 跨学科的探究：肥皂——去污剂

50. 第二单元：化学行为 • 第5章 化学反应 • 1． 观察化学反应 • 2． 书写化学方程式 • 3． 控制化学反应 • 4． 综合卫生：火与防火