高师学前儿童科学教育课程PBL教学改革——基于提升学生科学素养和科学教学效能感的视角

崔淑婧

《幼儿教师专业标准（试行）》指出，幼儿园教师的培养应以能力为重，要“把学前教育理论与保教实践相结合，突出保教实践能力，研究幼儿，遵循幼儿成长规律，提升保教工作专业化水平”[1]264。学前儿童科学教育是职前幼儿教师培养体系中必不可少的重要课程，课程的主要目标是培养学前教育专业学生的科学教学素养。然而，在高师学前教育专业学生课堂教学中，学前儿童科学教育课程受到教学内容的特殊性以及学生缺乏科学素养等因素的影响，课程教学难度较大、问题较多，影响了高师学前教育专业学生的科学教学素养的培养。因此，本研究通过教学改革，探索有效的教学模式，拟解决该课程教学中存在的实际问题，以提升教学效果。

一、学前儿童科学教育课程教学现状

（一）学生科学素养水平普遍不高

《幼儿园专业标准（试行）》提出，幼儿教师应“具有一定的自然科学和人文社会科学知识”[1]266。基本的自然科学和人文社会科学知识是科学素养的重要组成部分，幼儿教师具备基本的科学素养是开展科学领域教学活动的基础。然而当前高师学前教育专业学生科学素养水平整体不高，主要表现在基本的科学知识储备不足、对科学的学习兴趣不高、科学探索能力较差等方面。已有研究认为，学前教育专业学生科学素养水平不高与其“文科出身背景”和高师缺乏对学前教育专业学生科学素养的关照有关[2]。多数高校学前教育本科专业只招收文史类学生，文理兼收的高校较少，即便是文理兼收的高校，文科学生也占了绝大部分比例。文理分科的教育一定程度上造成了多为“文科出身背景”的学前教育专业学生对自然科学的学习兴趣和探究欲望不高。另一方面，在学前教育专业人才培养方案中，高校对培养学生科学素养不够重视。然而，在学前儿童科学教育课程的学习中，学生需要在多个学科，特别是自然科学的生物、物理、化学等领域有基本的、相对全面的知识，并具有解决基本的科学问题的探究能力。科学素养薄弱造成学生在学前儿童科学教育课程学习中必备的经验准备不足，影响学习效果。

学前儿童科学教育特别强调让儿童亲历探究的过程，在“探究式的科学教学”中发展儿童的早期科学素养。幼儿教师的实验观察能力直接影响到教师科学教学活动设计效果。从已有的研究和笔者对学生的调查来看，当前学前教育专业学生自身的探究能力，包括观察和实验的能力都较差，难以用科学的方法解决问题，因此设计幼儿科学教学活动则无从谈起。

学前儿童科学教育课程通过对学前儿童科学教学理论和实践的教学，旨在让学生理解幼儿科学教学的理论，形成科学教学能力。学生对幼儿科学教学理论的学习是建立在对科学的学科本质、知识及方法论的理解的基础之上，缺少基本的科学知识就难以理解科学的本质内涵和科学教育中的理论、方法等。科学教学能力的形成需要学生在掌握基本科学探究方法的基础上结合科学教学理论将其转化为开展教学活动引导幼儿探究的能力。而对科学学习的兴趣则直接影响到学生学习学前儿童科学教育课程的兴趣和态度。

（二）学生科学教学效能感较低

科学教学效能感是指教师对自己的科学教学能力及影响学生科学学习成绩的信念[3]。幼儿教师的科学教学效能感是幼儿教师对自己科学教学能力及影响幼儿科学学习活动的信念。笔者在学前儿童科学教育课程教学过程中发现，学前教育专业本科学生科学教学效能感普遍较低，多数学生认为科学领域的教学活动设计是很难的，没有信心做好。在教学设计实践活动环节，选择科学领域作为实践内容的学生非常少。已有的关于职前幼儿教师科学教学效能感调查研究都得出与此相一致的结论。国外研究发现，影响小学教师科学教学效能感的因素包括性别、中学学习的科学课程数量、前期的科学学习经历等。其中，中学阶段学习科学课程的年限和数量越多，则科学教学效能感越高。有积极科学学习经历的小学教师的科学教学效能感要高于有负面科学学习的经历的小学教师科学教学效能感[4]。而职前幼儿教师，包括本研究中的学前教育专业本科学生多为女生，中学多为文科背景，自然科学课程学习的年限较短，前期多有负面的科学学习经历，这些都是导致其科学教学效能感较低的原因。在较低的科学教学效能感影响下，大多数学生对于学前儿童科学教育课程不感兴趣，学习动机弱，学习主动性较差。

（三）学生的主体地位被忽视

在以往的学前儿童科学教育课程教学中，学生的主体地位往往被忽视，具体体现在教学目标、教学准备、课程组织等方面。在教学目标上相对忽视学生科学教学效能感的培养，造成学生对于课程的学习兴趣不高，学习动机弱。在教学准备方面教师忽视对学生已有经验及学习特点的了解，忽视学生已有经验与课程所需经验之间的连接，造成学生“未准备好”即进入课程的学习，从而影响学生的自我建构。皮亚杰的建构主义理论认为，建构的过程是已有经验与新经验相互作用后同化、顺应的过程。而在学前儿童科学教育课程教学中，学生通常在对于幼儿的探究活动特点缺乏基本认识的情况下进入课堂学习，导致学生对幼儿科学教学理论的学习不感兴趣，难以运用幼儿科学教学中的理论来设计教学活动。在教学组织方面，教师更多地围绕课程内容为中心开展课堂教学，以讲授为主，相对忽视了学生的自主探究过程及合作学习。

二、理论基础

根据学前儿童科学教育课程教学中存在问题，笔者尝试建构以学生为中心的课堂，以提高学生科学素养、提升学生科学教学效能感为教学改革的目标，基于PBL教学模式以及班杜拉的“自我效能感理论”开展研究，以期提升教学效果。

（一）PBL 教学模式

PBL教学模式即基于项目学习(Project-Based Learning，PBL)的教学模式，也叫项目教学法，是学生结合课堂教学，分小组或独立承担一两个小型的研究项目，通过查阅文献、收集资料、亲自调研、分析研究、撰写论文等方式，将理论知识与现实问题紧密结合，最后学生在课堂上介绍自己的研究情况，相互交流，并训练表达能力的一种教学方法[5]。与国际高等教育改革实践中强调以解决问题为中心的研讨式教学模式相类似[6]，PBL教学模式也强调“问题”的解决，围绕问题或项目来组织课程学习。PBL教学模式是基于建构主义学习理论、布鲁纳的发现学习理论等教育理论的教学模式，提倡以学生为中心的教学理念和模式。建构主义学习理论认为学习是学习者内部心理的建构和改组，是学习者积极主动建构的过程，是学习者已有经验和环境中选择的信息之间互动而建构的结果。建构主义学习理论强调学习情境对学习的意义，强调与材料互动以及人际互动对于建构学习的意义。教师应该主动创设情境，促进协作，积极引导学习者之间的会话。布鲁纳的发现学习理论也认为学习者不是被动的知识接受者，而是积极的信息加工者，提倡学习者在教师的指导下，像科学家发现真理一样，通过自己的探究和学习，主动发现事物变化的起因和内部联系，从中找出规律，体验发现知识的智慧感和完成任务的胜利感[7]。

PBL教学模式有清晰的流程，包括四个主要步骤：（1）创设学习情境，设计适宜的学习项目；（2）协助组建学习小组；（3）协助学生开展探究；（4）组织学生的成果交流和评价反思。PBL教学法充分体现了学生在学习过程中的主体地位，通过解决真实情境中的问题来建构知识，同时强调学生形成学习共同体，在人际互动中建构意义，将理论知识运用于实际问题的解决过程中，对于解决学前儿童科学教育课堂教学中学生主体地位被忽略、学习主动性差、教学效果不理想等问题是一种可行的途径。

（二）班杜拉“自我效能感”理论

“自我效能感”是科学教学效能感的上位概念，是由班杜拉提出的概念。自我效能感是指人对自己能否成功地进行某一行为的主观判断。自我效能感在调节人的行为上具有重要的作用，表现为个体对于自己在行为实施之前对于自己的实施能力的推测，意味着个体是否确信自己能够成功地进行带来某一结果的行为。自我效能感高的个体更愿意去从事某种活动或做出某种行为，而自我效能感低的个体则行为动机较弱。因此，高的科学教学效能感可以促使学生更愿意尝试开展科学教学的理论学习和实践。在高师学前儿童科学教育课程教学中，提升学生的效能感应该作为重要的课程教学目标，它直接影响到学生在课程学习过程中的态度、动机、学习参与度，进而影响到课程教学的效果。

根据班杜拉的“自我效能感”理论，人们通过成功的实践经历、替代性经验、言语说服以及在活动中的生理、情感状态等四种信息源形成和发展自我效能感[4]。在课程教学中尽可能地通过以上的途径为学生提供信息源，以增强学生自我效能感。在开展课程改革的行动研究过程中，研究者主要从提供成功的实践经历、替代性经验两方面来提升学生科学教学效能感。根据对科学教学效能感来源的研究，成功的实践经历不仅包括成功的课堂教学实践，还包括认知内容的掌握和教学方法的掌握。替代性经验指个人观察到的成功教学楷模，包括现场及通过可视媒体观看到的他人成功教学实践、自我成功的教学实践以及想象自我成功的教学实践[3]。

三、学前儿童科学教育课程教学改革实践

（一）PBL教学改革模式

学前儿童科学教育课程教学改革主要采取PBL教学模式，教学项目充分体现学生的主体性，充分发挥学生在学习中的主体地位，建构以学生为中心的课堂教学，促进学生主动学习。学前儿童科学教育课程PBL教学的目标主要在于，学生在合作学习中完成适宜的项目，提升学生科学素养及科学教学效能感，使学生形成幼儿科学教学的基本能力。因此，PBL教学模式主要分为提升科学素养和提升科学教学效能感两个模块，两者相互联系，科学素养的提升能促进学生科学教学效能感的提升。学前儿童科学教育课程PBL教学改革模式如图1所示。

图1 学前儿童科学教育课程PBL教学改革模式图

（二）PBL教学改革实践过程

1.PBL教学的基本流程

本研究在教学改革实践过程中，遵循PBL教学模式的基本流程，主要包括四个步骤。第一，根据主要教学目标，即提升学生的科学素养及科学教学效能感，在学生已有经验的基础上，创设学习情境，设计合适的项目。教师提前将项目任务告知学生。项目主要分为两个模块即科学素养提升模块和科学教学效能感提升模块。第二，学生自由组建学习小组，协同制定计划。这一部分主要由学生在课下进行，教师根据学生的需要参与计划的制定。第三，学生开展活动探究，讨论作品制作。本研究中涉及的学习任务包括观察、实验等，主要在课下进行。第四，相互交流成果，学生自我反思与评价。学生在完成活动探究后，将成果在课堂中与其他组进行交流。

2.PBL教学模块一：提升学生的科学素养模块

科学素养提升模块围绕提升学生科学素养的目标设计了三个教学项目。三个教学项目分别从培养学生科学探究能力和科学精神两个方面来提升学生的科学素养。考虑到学生的科学素养相对薄弱，笔者主要尝试从科学史研究以及实际开展科学探究活动两个方面设计项目来提升学生的科学素养。

项目一为科学史研究项目。学生可以通过搜集文献，了解科学史上重要发现的前因后果。这对于学生而言，是有趣而又需要小组合作才能解决的问题。在科学史研究项目中，学生更容易理解科学知识本身具有的稳定性和动态性以及从科学家解决问题的过程中理解科学精神和科学态度的内涵。中国科学技术协会发布的《全民科学素质行动计划》（2049计划）对科学素质做了定义：科学素质是国民素质的组成部分，是指公民了解必要的科学知识，具备科学精神和科学的世界观，以及用科学态度和科学方法判断和处理各种事物的能力[8]。根据这一定义，单纯掌握科学知识仅仅是科学素养的内涵之一，而理解科学知识如何获得以及理解科学精神的内涵显得更为重要。因此，科学史研究项目旨在从科学探究能力、科学精神两个方面提升学生的科学素养。

项目二和项目三为科学探究活动。项目二的内容为在深化对科学探究方法理解的基础上，学生通过搜集资料，整理自己感兴趣的幼儿科学小实验，分析其中的探究过程及方法，在课堂中进行分享讨论。项目二是基于学生科学探究能力较为薄弱的现状而设计，旨在激活学生已有的科学学习经验并加深对科学探究过程及不同科学研究方法的理解。项目三则是在项目二的基础上，通过学生亲历探究的方式，提高学生科学探究的能力。项目三的内容为设计幼儿观察和实验方案并开展探究。幼儿提出的问题通常是结构不清的问题，教师以幼儿提出的不同科学领域中常见问题作为项目内容，学生运用科学探究方法，小组合作设计并开展探究，记录并分享自己的成果。学生在弄清楚问题并设计方案开展探究的过程中运用科学方法解决并不复杂但结构不清的问题，既能够提高学生的科学探究能力又能够帮助学生将其迁移至幼儿科学教学活动设计当中。而对于科学素养相对薄弱的学前教育专业本科生而言，基于幼儿提出的有关科学的问题去展开探究，项目内容的难度也在其“最近发展区”，即项目内容为学生能够理解的科学问题，同时又需要合作学习、共同探究、采用正确的科学方法以解决的问题。PBL教学提升学生科学素养模块如表1所示。

表1 PBL教学提升学生科学素养模块

3.PBL教学模块二：提升学生科学教学效能感模块

根据班杜拉的自我效能感理论，成功的实践经验是自我效能感的重要来源。在PBL教学模式中，学生多采用小组合作的方式来学习，在一定程度上能够减轻学生对于课程原有的低自我效能感。在提升学生科学教学效能感的模块，项目设计主要围绕让学生获得成功的理论学习及实践经验来展开。与幼儿教师相比，职前幼儿教师获得成功的科学教学实践经验的途径较少，多为间接经验。学前教育专业本科学生处于理论学习阶段，提升其科学教学效能感的目标侧重于通过理论学习的成功体验和教学活动设计的成功体验来实现，在此基础上，为学生提供榜样成功经验的示范，加强学生的科学教学效能感。项目一即为学生学习幼儿科学教学理论提供支撑，为获得理论学习成功体验奠定基础。项目二旨让学生获得将幼儿的问题转化为教学内容的成功经验，为学生开展幼儿科学教学活动设计做好准备。项目三旨在让学生获得科学教学活动的设计与实施的替代性成功经验以及为学生提供观察学习的对象。项目四、项目五则在项目二、项目三的基础上，让学生获得设计幼儿科学教学活动并实践的成功经验。PBL教学提升学生科学教学效能感模块如表2所示。

表2 PBL教学提升学生科学教学效能感模块

四、学前儿童科学教育课程教学改革实践效果

（一）促进了学生对课程学习态度的转变

本研究中采用的PBL教学模式使得学生对于学前儿童科学教育课程的学习态度发生了改变。在科学素养模块的学习项目中，学生通过层层递进的小组合作学习与探究，亲历了“以探究为主”的科学学习，获得了与以往讲授式为主的课程学习不同的学习体验。这使得学生对于科学学习的态度发生了改变，多数学生开始发现“科学探究”的趣味性。有学生将科学探究与日常生活联系起来，在探究实验报告交流中分享了自己在生活中的科学探究结果。学生对于科学的认识得到拓展，对科学学习的兴趣得到了提升，因此，在整个课程学习中的参与性与主动性都得到了激发。由于项目小组学习任务明确，学生需要合作交流才能完成学习，因此每个学生课堂中学习的主体性被激发出来。

（二）提升了学生的科学素养及科学教学效能感

本研究设计的两个PBL教学模块旨在提升学生的科学素养及科学教学效能感，而教学改革实践过程中也显示出了预期的效果。多数学生能够将幼儿提出的结构不良的科学问题进行重新定义，分析探究的方案，同时基于相应的问题设计幼儿科学教学活动。有学生在科学史研究项目学习过程中表示，深刻体会到科学精神在科学探究中的重要性以及科学探究方法变革在科学研究中的重要作用。多数学生表示科学探究的过程就是寻求未知的过程，在幼儿科学教学活动设计当中涉及的科学问题大多可以通过师幼共同探究解决，不是想象中那么“难”。因此，一方面显示出学生科学素养的提升，另一方面显示出学生科学教学效能感的提升。

（三）提升了学生设计幼儿科学教学活动的能力

学生科学素养及科学教学效能感的提升都使得学生在设计科学教学活动时的经验准备和信心得到提升，在课程后期的科学教学活动设计及科学区域活动材料设计当中，学生在课堂交流中对自己所在小组的成果进行展示、说明和反思，并结合理论以及科学探究的方法对其他小组的成果进行评价。多数学生在自己的小组合作项目中开展了深入的讨论，因此不仅对自己小组设计的教学活动能够进行反思，而且能够迁移到对其他组教学活动进行思考评价，学生设计及评价科学教学活动的能力都得到了提升。