探寻儿童科学概念学习的空间与边界

2009年，来自全球多个国家的10位杰出科学家、工程师和国际科学教育项目的负责人在《科学教育的原则和大概念》一书中提出：科学教育不应该传授给儿童一些支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而应该慎重选择一些重要的科学观念，用恰当、生动的教育方法，帮助儿童建立起对世界的完整理解。美国《新一代科学教育标准》则认为“学习是一个连续发展的过程”，教学应该从儿童对身边环境的兴趣和对世界运行的最初想法开始，帮助儿童持续地构建和完善他们的知识和能力。换句话说，如果教师对学生每一个核心概念、学习进程很了解，就能在学生学习的关键阶段和关键环节给予有效的指导，帮助学生建构起科学的、全面的知识体系。

然而，大概念、核心概念、学习进程等术语这些对于我国大部分的科学教师来说都比较陌生，对如何将它们运用于实际教学更是缺乏指导和实践经验。在国际上，学习进程的研究通常采取定量研究的方法，这对我国主要使用定性研究的科学教育研究者和骨干教师来说，更是一项新的挑战。为了帮助我国科学教育研究者、科学教师应对上述两大挑战，2012-2014年，中国科协青少年科技中心设立了一项为期3年的课题“儿童科学概念学习进程研究”。课题着眼于小学到初中的科学教育领域，研究儿童科学学习过程中科学概念建构的过程，采用实证方法测量和评价儿童对科学概念的理解，探究学生某些核心概念的理解发展路径，制定科学有效的评价方法，为现有的课程与教学改革提供参考依据。该课题由中国科协-东南大学“做中学”科学教育改革实验项目教学中心担任总课题组，在北京、上海、南京和哈尔滨4个地区设立子课题组进行联合研究。课题组成员包括高校教育研究者、科学家、各省区科学教研员和一线科学教师，参与课题研究的学校有52所，参与学生约有5000名。3年来，课题组在文献检索和教学现状调研的基础上，选取了物质科学、生命科学、地球与空间科学领域中的力的作用与运动、密度、生物多样性、遗传、分子原子理论和天体运动6个重要科学概念进行研究。3年来，各地课题组研究者通过访谈、问卷等方法，测量了各年级学生对6个科学概念的理解水平，用数据证明了学生在不同科学概念学习进程中存在爬梯式、拼图式和训练式3种模式，并开发促进学生理解的教学案例。在全体课题研究人员的共同努力下，该课题共开发出17个课题教学案例，在相关刊物正式发表文章14篇，完成硕士论文1篇、本科毕业论文2篇，主要研究成果还在2014年国际科学院组织科学教育国际研讨会、2014年亚太科学教育年会上进行了报告。

2015年1月，“儿童科学概念学习进程研究”课题结题活动在哈尔滨海城小学举行，各课题组负责人和核心研究人员共20人参加了结题活动，上海师范大学吴俊明教授、哈尔滨师范大学周海瑛教授和南京市教研室卢新祁教研员担任课题结题专家。结题活动上，总课题组和分课题组负责人分别汇报了课题所完成的各项任务情况、具有代表性的创新性成果、课题执行过程中的经验和困难，并观摩和讨论了海城小学教师根据课题成果案例为该校3年级学生所上的1节公开课。在场专家一致认为：该课题研究工作具有原创性，对科学课程标准的制定、课程开发、教育评估等都有实际意义；实证性的科学研究方法与国际科学教育研究的发展方向一致，便于我国科学教育研究工作与国际同行的对话与交流，能提高我国科学教育研究的国际影响力；课题研究的3年里，对参与教师的科研能力、教学能力都有很好的促进作用，有利于我国科学教师的专业发展。

中国科协青少年科技中心初步计划在此课题基础上，支持开展后续的研究工作，例如利用网络收集更多的学生数据形成评测数据库，将我国的研究结果与国际数据进行对比研究，开发更多的课堂教学案例等。