思维型探究小学科学课程与教学改革

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胡卫平

现代教学技术教育部重点实验室主任、陕西师范大学教授

参会的嘉宾大家好，感谢大家对科学教育的关心和支持，感谢老前辈对科学教育做出的突出贡献。科学教育非常不容易，从90年代以前自然课的改革到年成为科学课，那么到年我们的课程标准的修订，这样的一个改革的路程，当然这个过程中我们也从一年级在科学课开始以后，一年级不开展科学课到年恢复一年级开展科学课，我们用了16年的时间，科学对于国家的发展，对于民族的强盛起着非常重大的作用，中国改革开放40年，在长期的发展过程中，靠着我们廉价的劳动力，靠着我们引进外资，靠着资源和能源的消耗，当然也有我们党正确的领导，我们有高速度的发展，但是随着发展不断的深入，未来的发展一定要靠科学技术，靠创新。但是我们现在的创新与国家的需求还有相当的距离。科学教育这件事情，现在也是非常不容易，比如说上海市参与PISA项目的测试，大家都知道，在到年参加测试上海市在全球是排第一，但是学生想要从事科学技术相关工作的学生人数只占到总人数的16%，而美国占到总人数的38%，欧盟24%，也就是说我们的学生不愿意从事科学专业，将来科学技术相关的专业，这是非常可怕的一件事情。

再比如说现在这样一个科学教育的状况，有不少学校并不一定开课，我们的教师水平也有非常大的差距，这样的问题也是比较突出的一些问题，我后面会讲到一个调查，调查过三次，一个调查大家可以看到现在离我们的需求还是相差的很远。

今天交流一个什么样的话题？因为我们看这一次的会议主题——走向探究的科学课，在走向探求的科学课PPT里提出一个叫“思维型的探究”，这是科学课程与教学改革一个重要的方向，我也希望各位老师在以后的教学过程中，在实施探究的过程中，抓住这个最根本的问题和国际的一个前沿的趋势。

因为这些年教育改革不断的推进，各种各样的教学模式层出不穷，比如说最熟悉的基于探究的教学、最近一些时间在STEM教育中project-basedlearning基于项目的学习和基于项目的教学，problem-basedlearning基于问题的教学，modelling-basedlearning基于模型的教学、再比如说基于反思的教学，还有现在有一些微课，慕课，翻转课堂，各种各样的教学层出不穷，在教学的背后能不能抓住教学的本质，这个需要每一位老师去考虑，否则就会跟风，这段时间这个是热门，然后就做这件事情，另外一段时间另外一个热门就做另外一件事情，所以我们不断地推进，今天我就主要结合这样的话题跟大家讲讲我自己的考虑。

首先因为思维型的探究或者说基于思维的探究提出来，是探究基础上讲我们思维教学，首先跟大家交流一下为什么提出这样一个教学思想

21世纪到底我们需要什么样的人

从ppt中21世纪所需要的能力大家可以看到，21世纪到底我们需要什么样的人？左边是年美国做的一次调查，看这五条线，下降的这三条线代表的是常规的体力劳动、非常规的体力劳动和常规的认知任务，也就是这种人越来越不缺。常规的体力劳动、非常规的体力劳动和常规的认知任务，从80年代开始在美国就开始下降，最近一些年我们会明显的感觉到有一些职业就没了，有一些职业不需要人了，这就需要思考我们培养什么样的人才能适应这样的社会，上面的上升两条线——一个专家型的思维，一个复杂的交流能力。大家想想，我们培养学生要不要培养这两种？右边这个图是调查的雇主，企业家他需要的五种需求，第一种是批判性的思维和问题解决的能力；第二种是信息技术的应用能力；第三种能力是团队合作能力；第四个方面是创造力和创新。第五个方面是多元性。教学要培养什么，下面写了一句话，这句话是去年在年9月21日联合国儿基会发布一个报告，在发布报告的时候联合国儿基会基金会执行主任安东尼·雷克说了这句话“对儿童来讲最重要是什么？正是他们的大脑。但我们并没有像关心儿童的身体那样关心他们的大脑。”想一想，在教育过程中有多少真正促进学生大脑的发展。最近脑科学和教育的结合是一个非常大的研究趋势，研究脑科学的人和教育的融合，基于脑来进行教育，所以教育的基本功能是干什么？教育最大的作用就是改变人脑，建构人脑，发展脑。要基于脑，要发展脑，这是教育很重要的依据和教育很重要的目标。所以只有大脑发展了，才能真正培养起创新的人才，才能真正地有学生全面的素质。

基于核心素养这样一个改革，最初提出来是20世纪90年代的时候，是OECD最早提出来的。在、年以后，基本国际上大部分的发达国家和地区的课程改革都是基于素养的，基于素养和基于三维目标是有差别的，素养它是一个人整体的发展，所以这里素养是什么？素养包括了必备品格和关键能力。我们作为老师来讲，就说科学课，培养学生到底能培养学生什么样的必备品格和关键能力，我们就得思考这个问题。什么样的能力最关键的？什么样的品格最重要？

科学课能培养学生什么

比如说科学非常重要的一点要培养一个人，基于证据的思维方式，实事求是，但现在看我们的国民，实事求是、基于证据的思维方式还是有相当的距离，包括教育科学研究有多少是基于证据的，有多少只是自己的一些观点。所以非常核心的一点如果没有基于证据的思维方式，我们就不可能有质疑精神，也不可能有科学精神。关于这个问题的理解，首先要知道核心素养应该有必备品格和关键能力。

第二点它是在学生接受教育过程中形成和发展的，所以核心素养是可教可学可测的；第三点因为在不同的学段应该有不同的水平，因此科学教育者要考虑不同儿童发展的不同年龄阶段到底培养到什么水平，这也就是小学科学课程的标准科学教育者为什么把六个年级这样一个课程的目标分解成三个学段，因为不同的学段是不一样的。

第三个，科学教育者要理解培养学生的素养需要适应学生的个人的终身发展和社会发展的需要。个人的终身发展和社会发展这两者在定义核心素养的时候，把个人的终身发展放在第一位，把社会发展放在第二，是因为科学教育者体现了以人为本的思想。首先必须尊重人的发展规律，当然人的发展如果完全脱离开社会实际，人的发展也会受影响。如果说你完全脱离开这样一个社会的实际，比如说培养学生死记硬背，培养学生机械的技能，适应不了社会，也影响个人终身的发展。所以这两者的关系是一种辩证的关系，但是无论怎么样，科学教育者一定要基于学生的身心特征，学生身心发展的年龄阶段，以及学生的知识经验。国家不同地区差别非常之大，所以对不同地区的学生应该也会有不完全一样的要求。基于素养的改革这是国家发布的学生发展的核心素养。

在这里面的很多方面都应该与科学有关系，除了科学精神里面理性的思维，批判的质疑，勇于探究之外，大家想乐学、善学，善于反思，这个与科学也有关系，社会责任、国家认同也与科学有关系。比如说环境问题，环境污染的问题，每个公民都有责任，比如说劳动的意识、问题的解决和技术的应用都与科学有关系，现在大家都强调STEM，STEM如果不基于科学知识、科学原理的STEM，是对学生的发展没有好处的STEM，仅仅是一个技术的操作，是不行的。他不仅要知道这个第一步怎么做，第二步怎么做，更重要还应该知道为什么要这样做，所以科学、技术、工程、数学STEM这个领域，特别是在小学这个阶段应该主体的人员应该是搞科学教育的人来做这件事情。因为只有基于孩子已经学习的，或者是能够理解科学的知识支撑我们的技术工程，才有可能真正培养学生的这种素养。这些都与我们有关系。

审美与科学有关系，科学中有很多美的因素，科学有四大美——对称、和谐、简洁、统一。

对称，大家看对称是一种美，比如说每个人大体上是对称的，但是对称又不完全对称，包括我们的发型也不是完全对称，实际上我们的身体也不是完全对称的，对称美，但是对称的破缺又给出来一种丰富多彩的美，有一种对称就有一种守恒，所以守恒和对称联系起来，因此并不是那么难。杨振宁、李政道获得诺贝尔奖金就是发现了一个对称中的不对称。简单吗？不是那么太难。和谐、简洁、统一，比如说简洁，无论天上的还是地上的，宏观低速物体的运动规律都可以用F=ma来描述，够简洁吧？然后电磁运动的规律可以用电磁场的理论来描述，也够简洁吧？四个方程构成的方程组就可以描述电磁场，就可以预言电磁波的存在。因此科学中能不能让学生感受到科学的美，这是激发学生内在学习动机非常重要的。如果他学习科学就认为是枯燥的，越学越不想学，在这我想说的科学这个学科它对学生素养的形成起着一个非常核心的作用，非常关键的作用。在国际上大部分国家和地区，科学课都是核心课程，但是确确实实我们国家没把科学作为最核心的，包括高考，科学占的比例还是非常低的。

这个是美国的斯坦福大学一个教授叫德韦克（Dweck），这是一个心理学家。他提出来一个成长型的思维和固定型的思维，实际上这种思维方式会影响人的发展，会影响人的一生。这种思维方式实际上是一个归因问题，现在比如说这一次活动是西部、中西部的贫困地区和东部的发达省份进行交流，实际上我们在国家推进均衡发展的过程中也让西部一些学生到东部像到上海这样的地方进行学习，但是学习一段时间以后，不同的人感觉不一样。有的孩子说“上海特别发达，我要努力，我努力要发展地更好，要走出我们的山区。”有的孩子就说“我为什么就生在这样的家庭，这样的地区。”就越来越不想学习，越来越自暴自弃，那这就是一个成长型的和固定型的。一般在社会上在人的一生中有所贡献，有所成就的人都是成长型思维的人，实际上每个人在社会上在成长过程中都会受到各种困难，有各种各样的挫折，但是成长型思维的人他会不断的克服困难来取得和达到自己一些目的。这是一种很重要也是一种思维方式。

OECD制定的年的学习框架，我有幸被他们邀请参与这个框架中的批判性思维和创造性思维这两个条目中来。这里辨别出37种能力，又可以归结为四个方面：认知与元认知能力，社会与情绪能力，身体与实践能力，态度与责任感，归结为四个领域四个方面。那么这个叫LearningCompass，就是学习指南针，这个目标最上面的目标就是幸福，幸福感。那继续问我们的孩子在学习的时候幸福吗？中国的孩子太不容易了，从幼儿园开始，就不断地要学各种东西，家长领着孩子要学各种东西。

认知、合作和创新能力

年发布的一个《关于深化教育体制改革的意见》里面一段话，注重培养支撑终身发展、适应时代要求的关键能力。那么认知能力、合作能力、创新能力、职业能力，对小学来讲，我认为最核心的认知、合作和创新这三个都是很重要，职业能力可能稍微往后一点，到高中以后我觉得才去考虑职业，才去考虑他的选择，但是在小学阶段认知能力、合作能力、创新能力都很重要。不论从什么视角来讲，核心素养中也有最核心的，最核心的是什么？那么国际上普遍认为的批判性思维、创造性思维、合作能力和交流能力，这是素养中比较关键和核心的。

其中所有的素养、国家的素养都会强调创新，因为没有创新一个国家一个民族没有希望。在现在的竞争中，没有创新的民族是没有竞争力的民族，所以科学教育者创新是很关键的，但是所有的国家和地区提出来的素养都会认为以记忆为核心的应试的技能不是学生的素养，不是关键的素养。今天我们谈的是科学，在科学课标里面从不强调死记硬背，但确确实实中国的有一些课程有一些专家还在强调死记硬背，我认为不论是哪个学科不能以死记硬背作为学习的主要方式，绝对不行，绝对不允许，但是确确实实现在有一些学科的专家强调说我这个学科就是要背就是要记，实际上没有理解的记忆是无效的记忆。

创新也得到我们党和国家的高度重视，这也是我梳理过关于创新国家重视的情况，因为我本身研究的非常重要的一个问题就是创造力，创新，这个问题研究了20多年的时间，大家可以看到人大工作报告，党代会的工作报告，以及国民经济和社会发展都谈教育的问题，都谈创新的问题，特别是十八届五中全会把创新放在五大发展理念的第一位。这是我们国家在整个对创新的认识上第一次把它放在首位。为什么放在首位？是因为我们不创新不行了。我们的创新还是有很长的路要走，科学教育者现在的创新确实没有那么强，尽管我们这么大一个国家也有一些创新，不可否认，但是原创的东西还是没有那么多，与国家不相适应，与自身的需求也不想适应，与经济社会的发展也不相适应，所以创新放在第一位。

创新的关键在于拥有人才，科学教育者现在科研投入实际上挺高的，所以很多科学家并不缺钱，但是我们现在缺什么？缺有创新的人，真正地能够具有原创新的人。创新人才成长关键是儿童青少年时期，小学阶段是非常关键的一个阶段。曾经我和林老师去教育部答辩一个课题，叫做拔尖创新人才成长规律与培养模式的研究，这个课题当时教育部设计的时候是给高等学校设计的，后来我们不知道，但是我们研究这个创新，我们设计拔尖创新人才成长规律与培养模式研究的时候就从幼儿园开始设计，从幼儿园、小学、初中、高中、大学。这个课题设计在答辩的时候，答辩组的组长问我一个问题，“你认为创新人才的成长基础教育重要还是高等教育重要？”毕竟我们是参加答辩的，人家是专家，所以我就说了一句，我说基础教育和高等教育都重要。这个组长又继续问了，到底谁更重要？我根本没客气，说研究创新的人都清楚，因为我们有的人不一定研究，基础教育比高等教育更重要。因为在高中毕业的时候，一般人的思维方式都会定型了，而如果创造性的思维、批判性思维没有培养起来，到高等教育是无能为力，是培养不起来。所以现在很多问题是思维问题，不会思考。儿童青少年更重要，因此大家可以看到科学的学习实际上在小学阶段是极其重要的。小学的课程标准这是在我们国家所有的基础教育课程标准中