【STEM省培報(bào)道之二】北京師范大學(xué)高瀟怡教授：科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

　　2024年12月21日，河南省2024年義務(wù)教育師資薄弱環(huán)節(jié)改善暨中小學(xué)教師素質(zhì)提升工程萬(wàn)名優(yōu)秀中青年教師培育計(jì)劃小學(xué)科學(xué)班進(jìn)入第二天，北京師范大學(xué)教育學(xué)部課程與教學(xué)研究院副院長(zhǎng)高瀟怡教授圍繞“指向理解的教學(xué)與學(xué)習(xí)：科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”作了主題報(bào)告和實(shí)踐指導(dǎo)。

　　高瀟怡：北京師范大學(xué)教育學(xué)部課程與教學(xué)研究院副院長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師。北京師范大學(xué)教學(xué)名師。兼任全國(guó)青少年科技工作者協(xié)會(huì)常務(wù)理事、民進(jìn)北京市委參政議政特邀研究員等。主要研究方向是學(xué)校課程與教學(xué)、校內(nèi)外科學(xué)教育、教師與兒童發(fā)展。主持并參與國(guó)家教育部等近40余項(xiàng)課題研究工作；在《比較教育研究》《教師教育研究》《International Journal of STEM Education》等國(guó)內(nèi)外核心刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇；著作、主編、譯著圖書20余部。擔(dān)任多個(gè)中文核心期刊審稿專家。

科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)

　　上午，高瀟怡教授作了《指向理解的教學(xué)與學(xué)習(xí)：科學(xué)教育活動(dòng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本問(wèn)題》的主題報(bào)告，通過(guò)理念聯(lián)系案例的詮釋，讓學(xué)員們對(duì)于科學(xué)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)有了更加深刻的思考和理解。

　　報(bào)告一開始高瀟怡教授便以《植物種子的傳播》為例，引導(dǎo)學(xué)員對(duì)比同一內(nèi)容兩種不同的設(shè)計(jì)。再通過(guò)“地球是圓的”、“蘋果”主題單元活動(dòng)、易拉罐的變化、球落地后彈起的高度等四個(gè)案例進(jìn)行分析：我們?yōu)槭裁葱枰伎伎茖W(xué)教育活動(dòng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題？1.學(xué)科本位或者活動(dòng)本位的現(xiàn)狀值得反思，真正的學(xué)習(xí)并沒(méi)有發(fā)生；2.學(xué)生的“主體”并沒(méi)有真正得到體現(xiàn)，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)沒(méi)有“控制感”；3.學(xué)生學(xué)到的所謂知識(shí)，但是并沒(méi)有真正的理解；4.各個(gè)學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)沒(méi)有建立聯(lián)系，本質(zhì)上是一種惰性知識(shí)。

　　什么是理解？“理解”和“知道”有著本質(zhì)的差別。高瀟怡教授指出：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)自己知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，是一個(gè)主動(dòng)建構(gòu)、意義生成的過(guò)程。理解是智力層面的建構(gòu)，是人腦為了弄懂許多不同的知識(shí)片段而進(jìn)行的抽象活動(dòng)。主要表現(xiàn)在六個(gè)方面：1.能解釋：恰如其分地運(yùn)用理論和圖示，有見地、合理地說(shuō)明事件、行為和觀點(diǎn)；2.能闡明：演繹、解說(shuō)和轉(zhuǎn)述，從而提供某種意義；3.能應(yīng)用：在新的、不同的、現(xiàn)實(shí)的情境中有效地使用知識(shí)；4.能洞察：產(chǎn)生批判性的、富有洞見的觀點(diǎn)；5.能神入：感受到別人的情感和世界觀的能力；6.能自知：知道自己的思維模式與行為方式如何促進(jìn)或妨礙了認(rèn)知。漯河市實(shí)驗(yàn)小學(xué)王亞杰老師說(shuō)，對(duì)于理解，我經(jīng)常在教學(xué)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖的形式，來(lái)檢驗(yàn)孩子們對(duì)知識(shí)的理解。孩子們通過(guò)對(duì)思維導(dǎo)圖的構(gòu)建，也是對(duì)知識(shí)重建的過(guò)程。

　　在談到科學(xué)教育活動(dòng)設(shè)計(jì)背后需要考慮的關(guān)鍵要素時(shí)，高瀟怡教授提出——活動(dòng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)：對(duì)學(xué)生的前概念和前經(jīng)驗(yàn)的把握；活動(dòng)目標(biāo)設(shè)計(jì)：什么樣的學(xué)習(xí)更有意義；活動(dòng)內(nèi)容設(shè)計(jì)：什么樣的知識(shí)具有探究實(shí)踐的價(jià)值；活動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)：讓學(xué)生真正卷入的學(xué)習(xí)得以發(fā)生；活動(dòng)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)：驅(qū)動(dòng)評(píng)估學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

　　Germann研究結(jié)果表明，一個(gè)對(duì)科學(xué)有正向態(tài)度的學(xué)生，他會(huì)對(duì)做科學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的活動(dòng)感興趣。這些活動(dòng)可以提升他的推理能力，進(jìn)而促進(jìn)認(rèn)知的發(fā)展，使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力得到提高以及促進(jìn)科學(xué)過(guò)程技能的獲得。因此，高瀟怡教授強(qiáng)調(diào)，作為科學(xué)教師要注重引導(dǎo)學(xué)生保持好奇心和探究熱情，樂(lè)于探究和實(shí)踐；有基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己見解的意識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)；不迷信權(quán)威，敢于大膽質(zhì)疑，追求創(chuàng)新；尊重他人的情感和態(tài)度，善于合作，樂(lè)于分享。

　　周口市扶溝縣新村小學(xué)李振國(guó)老師在點(diǎn)評(píng)發(fā)言中說(shuō)，高教授講課的內(nèi)容很豐富，刷新了我對(duì)科學(xué)課教學(xué)的認(rèn)知。而讓我感受最深的是，在教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要基于理解，如教學(xué)目標(biāo)、科學(xué)觀念等等。我們既然是做了科學(xué)老師，就要在備課和教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候，落實(shí)今天所學(xué)的相關(guān)知識(shí)。

科學(xué)教育活動(dòng)如何實(shí)施

　　在下午的實(shí)踐指導(dǎo)環(huán)節(jié)，高瀟怡教授播放了“建房子項(xiàng)目”的視頻案例，并要求學(xué)員們分組進(jìn)行討論，并分享自己的理解和觀點(diǎn)。這是一個(gè)典型的STEM課例，涉及科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。頭腦風(fēng)暴，思維碰撞，互動(dòng)交流，各抒己見……學(xué)員們熱情高漲、激情澎湃，使得整個(gè)培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到了高潮。

01

1. 理想的課堂就應(yīng)該是各式各樣的人在一起，交流有趣的事物，在這種悠閑的氛圍中獲得成長(zhǎng)！我相信我們的學(xué)生應(yīng)該也是喜歡這樣的課堂的！

2. 學(xué)生親身參與、體驗(yàn)后，在給客戶設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，不斷自發(fā)地提出問(wèn)題，慢慢地就有了對(duì)課堂的“控制感”，逐漸成為了課堂的“主人”。

3. 學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生不懂建筑的專業(yè)知識(shí)，這時(shí)候就遇到了認(rèn)知挑戰(zhàn)，結(jié)構(gòu)工程師的建模進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了各學(xué)科知識(shí)的整合。

4. 學(xué)習(xí)過(guò)程中，孩子們一聲聲的“哇偶”，說(shuō)明了他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生了成就感，這種成就感就是自我提高內(nèi)驅(qū)力。這種內(nèi)驅(qū)力，又會(huì)增加學(xué)生的信心和興趣，不止對(duì)這節(jié)課甚至于對(duì)以后的學(xué)習(xí)都起到了至關(guān)重要的作用！

   
   ——安陽(yáng)市滑縣王莊鎮(zhèn)沙店南街
   中心小學(xué)趙瑩瑩

02
孩子們面對(duì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，首先進(jìn)行了細(xì)致的分解，并展開了與客戶的深入訪談，廣泛收集相關(guān)信息。在此過(guò)程中，他們還聆聽了專家對(duì)關(guān)鍵概念知識(shí)的講解。通過(guò)對(duì)問(wèn)題、收集的信息和專家知識(shí)的綜合分析與重構(gòu)，孩子們充分發(fā)揮創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)出了設(shè)計(jì)圖、游戲模型和紙模等多種形式的成果。隨后，他們并未止步，而是根據(jù)之前的信息和再次調(diào)研的客戶需求，對(duì)作品進(jìn)行了細(xì)致的改進(jìn)與優(yōu)化。這一整個(gè)過(guò)程，見證了孩子們從低階認(rèn)知策略逐步邁向高階認(rèn)知策略的顯著成長(zhǎng)，他們不僅解決了實(shí)際問(wèn)題，更在實(shí)踐中鍛煉了思維，提升了能力。

——鄭州市中原區(qū)建設(shè)路小學(xué)
劉彥強(qiáng)

03
今天的學(xué)習(xí)感受頗深，我們認(rèn)為，這個(gè)視頻體現(xiàn)了學(xué)科核心概念中的工程設(shè)計(jì)與物化、技術(shù)工程與社會(huì)，從而更好地體現(xiàn)出了跨學(xué)科概念。此外，還體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解——1.能神入：通過(guò)與客戶的交談中感受別人的情感和世界觀的能力；2.能解釋：運(yùn)用模型圖示有見地合理說(shuō)明自己的設(shè)計(jì)意圖以及理念；3.能應(yīng)用：孩子們有效地使用知識(shí)設(shè)計(jì)房子。

——鶴壁市淇濱區(qū)福源小學(xué)
孫羽西

04
我們組在視頻中感受到：1.孩子們?cè)诨顒?dòng)中的綜合能力得到鍛煉和提高。比如：了解客戶的需求、設(shè)計(jì)模型的展示介紹，孩子們的溝通、表達(dá)得到鍛煉；而過(guò)程中老師的建議也能幫助孩子建立科學(xué)態(tài)度解決問(wèn)題。2.這樣的實(shí)踐活動(dòng)使孩子們的知識(shí)得到更多的拓展，工程師的專業(yè)指導(dǎo)及幫助讓孩子們對(duì)學(xué)習(xí)的控制感更強(qiáng)，過(guò)程中也更有成就感和滿足感。

——濟(jì)源示范區(qū)濟(jì)水宣化學(xué)校
程玉紅

05
“建小房子項(xiàng)目”的活動(dòng)開展是真實(shí)的，學(xué)生是作為設(shè)計(jì)者的身份來(lái)參與學(xué)習(xí)的，身份的轉(zhuǎn)換給學(xué)生帶來(lái)了新鮮感、控制感，讓課堂真正變成了學(xué)生在學(xué)。學(xué)生通過(guò)調(diào)查，在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)一系列的活動(dòng)，最終呈現(xiàn)出了令客戶滿意的房子。

——鶴壁市山城區(qū)第五小學(xué)
姬文霞

06
老師帶領(lǐng)學(xué)生們深入一個(gè)真實(shí)的挑戰(zhàn)——“小房子”項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)房屋的過(guò)程中，學(xué)生們巧妙地使用小餅干搭建實(shí)物模型，這不僅幫助他們更直觀地理解設(shè)計(jì)，也增加了學(xué)習(xí)的趣味性。當(dāng)工程師展示出立體設(shè)計(jì)圖時(shí)，學(xué)生們的認(rèn)知視野得到了極大的拓展。觸摸到那些真實(shí)的設(shè)計(jì)圖，他們感受到了極大的情感價(jià)值，這激發(fā)了他們的激情和自信心。

——信陽(yáng)市新縣滸灣鄉(xiāng)中心學(xué)校
王美杰

07
在這個(gè)跨學(xué)科融合活動(dòng)中，我們感受到體現(xiàn)了什么樣的學(xué)習(xí)更有意義，學(xué)生的控制感貫穿了整個(gè)活動(dòng)。以怎樣建造一個(gè)適合客戶需求的房子為問(wèn)題，使學(xué)生具有驅(qū)動(dòng)力愿意去做這件事情，激發(fā)了學(xué)生的興趣。最終孩子根據(jù)客戶的需求、探究，用多種方式給客戶展現(xiàn)出了具有溫度的房子設(shè)計(jì)，也讓孩子、客戶互相得到認(rèn)同和尊重。

——濮陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校
王慧淑

08
案例以任務(wù)和問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計(jì)活動(dòng)。設(shè)計(jì)貼近生活的任務(wù)，融入多學(xué)科知識(shí)，在問(wèn)題和評(píng)價(jià)中促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行了一次自主的設(shè)計(jì)活動(dòng)。除了欣賞這些孩子的探究能力外，我對(duì)其中的“魚缸討論法”也很感興趣，在以后的教學(xué)中可以去嘗試應(yīng)用。

——鄭州市鄭東新區(qū)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校
李秋香

09
該案例讓我們了解了以項(xiàng)目化方式學(xué)習(xí)技術(shù)工程和社會(huì)概念的過(guò)程，這樣綜合性、實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式，便于學(xué)生對(duì)各學(xué)科知識(shí)概念的整合，有利于學(xué)生對(duì)大概念的建構(gòu)。

——許昌市襄城縣文昌小學(xué)
郭路艷

10
今天學(xué)習(xí)中的案例《建造小房子》，與大象版六年級(jí)上冊(cè)第五單元《我愛(ài)我家》的內(nèi)容編排上極為相似。通過(guò)房屋模型的設(shè)計(jì)與制作，學(xué)生經(jīng)歷了“模型的設(shè)計(jì)——建造——評(píng)估——改進(jìn)”這一較為完整的工程設(shè)計(jì)與物化過(guò)程。在我的教學(xué)中，沒(méi)有像視頻中老師那樣給學(xué)生充分的體驗(yàn)設(shè)計(jì)和制作的過(guò)程，但我設(shè)計(jì)了一些課前調(diào)查、課后反思的內(nèi)容。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生加深了對(duì)工程的認(rèn)識(shí)與理解，領(lǐng)會(huì)了科學(xué)、技術(shù)與工程物化的關(guān)系。

——鄭州滎陽(yáng)市飛龍路學(xué)校
尚瓊

　　高瀟怡教授最后語(yǔ)重心長(zhǎng)地對(duì)學(xué)員們說(shuō)，我們都是做教育的，做教育是需要有情懷的。不是所有人都適合當(dāng)老師，也不是所有人都能當(dāng)好老師。作為老師，如果你有了教育情懷，你就能看到我們的教育生態(tài)和孩子帶給你的驚喜！