第二章研究综述 提出小学科学教育中要关注学生个别差异、倾听学生想法、贴近学生经验，做儿 童的科学教有，同时加强教师的专业化发展。① 李霞依据低、中、高年级小学生认知水平、心理特征和小学科学课程内容抽 象程度的不同，创新运用教学模式，针对中低年级采用支架教学模式发展推理能 力、合作交流能力等科学素养，面对小学高年级中大问题的长时探究选用探究教 学模式，对于抽象知识点采用直接指导教学模式。®潘洪建针对小学科学中实验 教具不足导致学生实践机会受限、忽视科学探究与情感培养、学生学习主动性有 待提高、教学评价方式单一等问题，提出改进科学学习方式、开展多种科学实践 活动，过程性评价与终结性评价相结合，提高科学教师专业水平，建立课程质量 监控体系等建议完善小学科学课程。 综上所述，国内外学者从学习者、教学方式、教学评价等方面对小学科学教 学展开分析，强调考虑学生认知发展水平，注重知识应用，提倡运用不同教学策 略、方式展开教学，完善教学评价，培养学生科学素养。故本文在小学科学教学 中应从学生兴趣和教学内容出发，在尊重学生个性差异同时，采用多种教学形式， 培养学生综合能力，全面发展科学素养。 2.3.2小学科学教学模型 小学科学教育的发展直接关系到学生现在及未来的科学素养水平，而国民的 科学素养水平又关系到国家的发展。因此，各国纷纷开始了以提升学生科学素养 为目的基础科学教育改革。© 伴随科学技术领域不断发展与革新，世界上越来越多的学者开始关注科学在 基础教育领域的地位，例如米广春为促进六年级学生科学思维的发展，建构了 MBD(Model Based Discovery)的教学模式，并有效地使学生在建模过程中科学 思维得到发展。⑧宁燕丹等构建了科学阅读表现模型，由知识和经验基础、科学 阅读方式、科学阅读文本内容、学科能力活动及其表现四个维度组成，在课堂充 ⑤米广春科学思维培养的实证研究D1.华东师范大学2011 (C)1994-023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
第二章 研究综述 11 提出小学科学教育中要关注学生个别差异、倾听学生想法、贴近学生经验，做儿 童的科学教育，同时加强教师的专业化发展。① 李霞依据低、中、高年级小学生认知水平、心理特征和小学科学课程内容抽 象程度的不同，创新运用教学模式，针对中低年级采用支架教学模式发展推理能 力、合作交流能力等科学素养，面对小学高年级中大问题的长时探究选用探究教 学模式，对于抽象知识点采用直接指导教学模式。②潘洪建针对小学科学中实验 教具不足导致学生实践机会受限、忽视科学探究与情感培养、学生学习主动性有 待提高、教学评价方式单一等问题，提出改进科学学习方式、开展多种科学实践 活动，过程性评价与终结性评价相结合，提高科学教师专业水平，建立课程质量 监控体系等建议完善小学科学课程。③ 综上所述，国内外学者从学习者、教学方式、教学评价等方面对小学科学教 学展开分析，强调考虑学生认知发展水平，注重知识应用，提倡运用不同教学策 略、方式展开教学，完善教学评价，培养学生科学素养。故本文在小学科学教学 中应从学生兴趣和教学内容出发，在尊重学生个性差异同时，采用多种教学形式， 培养学生综合能力，全面发展科学素养。 2.3.2 小学科学教学模型 小学科学教育的发展直接关系到学生现在及未来的科学素养水平，而国民的 科学素养水平又关系到国家的发展。因此，各国纷纷开始了以提升学生科学素养 为目的基础科学教育改革。④ 伴随科学技术领域不断发展与革新，世界上越来越多的学者开始关注科学在 基础教育领域的地位，例如米广春为促进六年级学生科学思维的发展，建构了 MBD（Model Based Discovery）的教学模式，并有效地使学生在建模过程中科学 思维得到发展。⑤宁燕丹等构建了科学阅读表现模型，由知识和经验基础、科学 阅读方式、科学阅读文本内容、学科能力活动及其表现四个维度组成，在课堂充 ① 刘国良,惠浩.美国小学科学课教学及其启示[J].教学与管理,2018(14):57-59. ② 李霞,张荻,胡卫平.核心素养价值取向的小学科学教学模式研究[J].课程.教材.教法,2018,38(05):99-104. ③ 潘洪建,张静娴.小学科学课程实施:成就、问题与政策建议[J].当代教育与文化,2018,10(04):39-45. ④ 李文祁. 基于创客教育理念的小学科学教学设计研究[D].山东师范大学,2019. ⑤ 米广春. 科学思维培养的实证研究[D].华东师范大学,2011
河北大学硕士学位论文 分实践中促进了学生高水平科学能力的发展。①田秀兰对实验学校进行实践调研， 以建构主义、项目学习以及活动理论为核心指导理论，分析教学内容特点，构建 基于STEAM教育理念的科学课程教学模式，并应用到具体教学活动。⑧ 孙立会等人借鉴DBR阶段划分及基于Scrateh项目创作的一般过程，构建了 定义抽象、算法设计、迭代实施、拓展延伸四个阶段的儿童编程教育教学模式用 于小学科课程实践。®王玉玺等人通过深入研究应用探究式教学时所存在的普遍 问题，设计出基于电子书包的探究式教学模式应用于小学科学教学案例。®夏菲 在小学科学课堂教学中运用“五自”教学模式（自主学习、自主探究、自觉巩固、 自行提高、自由发展)来实施“先学后教”的教学方法，在改变学生学习方式后， 学生学习动机被激发，学生自主学习能力和创新与实践能力逐步提升，课堂教学 效率一定程度上有所提升。“ 综上所述对于小学科学教学模型的研究现状可以明显看出，基于各种先进教 育理念对于小学科学教育模式的研究日益丰富，从最初注重科学知识的学握到重 视科学思维、科学素养的发展，对改善小学科学教学效果具有促进作用。因此本 研究在对小学科学构建教学模型时，要以提高学生综合能力、全面发展科学素养 为目标，帮助学生明确学习科学的态度和价值观。 究，202040675 教有.20140295 绍春，钟永江基于电子书包的探究式教学模式设计一以小学科学教学为例，中国电化 ®夏非.小学科学五自教学模式浅探现代教育科学，2011(12149150， (C)1994-2023 China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
河北大学硕士学位论文 12 分实践中促进了学生高水平科学能力的发展。①田秀兰对实验学校进行实践调研， 以建构主义、项目学习以及活动理论为核心指导理论，分析教学内容特点，构建 基于 STEAM 教育理念的科学课程教学模式，并应用到具体教学活动。② 孙立会等人借鉴 DBR 阶段划分及基于 Scratch 项目创作的一般过程，构建了 定义抽象、算法设计、迭代实施、拓展延伸四个阶段的儿童编程教育教学模式用 于小学科课程实践。③王玉玺等人通过深入研究应用探究式教学时所存在的普遍 问题, 设计出基于电子书包的探究式教学模式应用于小学科学教学案例。④夏菲 在小学科学课堂教学中运用“五自”教学模式（自主学习、自主探究、自觉巩固、 自行提高、自由发展）来实施“先学后教”的教学方法,在改变学生学习方式后， 学生学习动机被激发，学生自主学习能力和创新与实践能力逐步提升,课堂教学 效率一定程度上有所提升。⑤ 综上所述对于小学科学教学模型的研究现状可以明显看出，基于各种先进教 育理念对于小学科学教育模式的研究日益丰富，从最初注重科学知识的掌握到重 视科学思维、科学素养的发展，对改善小学科学教学效果具有促进作用。因此本 研究在对小学科学构建教学模型时，要以提高学生综合能力、全面发展科学素养 为目标，帮助学生明确学习科学的态度和价值观。 ① 宁燕丹,魏锐,王磊.学科能力发展导向的科学阅读表现模型及教学策略研究[J].课程.教材.教法,2019,39 (05):127-133. ② 田秀兰. 基于 STEAM 教育理念的小学科学课程实践研究[D].宁夏大学,2019. ③ 孙立会,周丹华.基于 Scratch 的儿童编程教育教学模式的设计与构建——以小学科学为例[J].电化教育研 究,2020,41(06):75-82. ④ 王玉玺,张妲,钟绍春,钟永江.基于电子书包的探究式教学模式设计——以小学科学教学为例[J].中国电化 教育,2014(02):95-100. ⑤ 夏菲.小学科学“五自”教学模式浅探[J].现代教育科学,2011(12):149-150
第三章概念界定与理论基础 第三章概念界定与理论基础 3.1概念界定 3.1.1项目式学习 项目式学习简称“PBL”,主要以建构主义的学习理论作为基础，融入认知理 论与统整课程概念所发展出的学习方式，强调以活动项目及问题解决的方式。”国 内学者从“项目式学习”“项目式教学法”“项目学习”等角度进行描述，但其 核心本义是相同的，本研究将其简称为“项目式学习”。 国内外学者对项目式学习界定持有不同观点，如.J,黑.Thomas认为项目式学 习是一种探究性教学模式，即通过制定复杂、挑战性的任务，引导学生发挥主观 能动性，积极参与到项目式学习活动中，并最终完成相关作品。②美国巴克教有 研究指出“项目式学习”真正目的就是督促学生通过广泛而深入地探究复杂真实 的问题和精心设计的产品与任务，掌握知识和技能。刘景福认为是项目式学习 是以学科的概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，最终能 够解决相关问题的一种新型探究性学习模式。①吴晗清提出项目式学习是以小组 合作解决真实情境中具有挑战性问题的学习方式，学生的基础知识、综合能力及 精神品质三方面得到发展，从而促进科学领域核心素养的达成。© 综上分析可以发现，无论是从教学方法还是教学模式去阐释项目式学习，都 强调了其项目式学习的探究性、情境性与实践性，恰好与小学科学课程价值需求 下的项目式学习设计需要相契合。因此，结合本研究实践，将项目式学习定义为： 以学生为中心的一种教学模式，在学生原有认知基础上，指引学生通过合作学习 形式开展项目学习活动，学生在项目活动中建构知识、解决问题、增长能力。 3.1.2翻转课堂 买郑有锈骑终目式学习实能历程之比较以合台湾与香港小学合作案为例L中国台湾四立置市国际 目的 外国 学有究200 同吴晗清，穆铭.科学领城核心素养达成的利倒：脸合理化生的项目式学习.教育科学究，20190150-54+60， 13 (C)1994-023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
第三章 概念界定与理论基础 13 第三章 概念界定与理论基础 3.1 概念界定 3.1.1 项目式学习 项目式学习简称“PBL"，主要以建构主义的学习理论作为基础，融入认知理 论与统整课程概念所发展出的学习方式，强调以活动项目及问题解决的方式。①国 内学者从“项目式学习”“项目式教学法”“项目学习”等角度进行描述，但其 核心本义是相同的，本研究将其简称为“项目式学习”。 国内外学者对项目式学习界定持有不同观点，如.J.W.Thomas 认为项目式学 习是一种探究性教学模式，即通过制定复杂、挑战性的任务，引导学生发挥主观 能动性，积极参与到项目式学习活动中，并最终完成相关作品。②美国巴克教育 研究指出“项目式学习”真正目的就是督促学生通过广泛而深入地探究复杂真实 的问题和精心设计的产品与任务，掌握知识和技能。③刘景福认为是项目式学习 是以学科的概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，最终能 够解决相关问题的一种新型探究性学习模式。④吴晗清提出项目式学习是以小组 合作解决真实情境中具有挑战性问题的学习方式，学生的基础知识、综合能力及 精神品质三方面得到发展，从而促进科学领域核心素养的达成。⑤ 综上分析可以发现，无论是从教学方法还是教学模式去阐释项目式学习，都 强调了其项目式学习的探究性、情境性与实践性，恰好与小学科学课程价值需求 下的项目式学习设计需要相契合。因此，结合本研究实践，将项目式学习定义为： 以学生为中心的一种教学模式，在学生原有认知基础上，指引学生通过合作学习 形式开展项目学习活动，学生在项目活动中建构知识、解决问题、增长能力。 3.1.2 翻转课堂 ① 郑育嬿.跨国网络项目式学习实施历程之比较:以台湾与香港小学合作案为例[D].中国台湾国立暨南国际 大学博士学位论文, 2009:14. ② John W. Thomas，Ph.D. A review of research on project-based learning[J]. The Autodesk Foundation 2000. ③ 巴克教育研究所．项目学习教师指南一一 21 世纪的中学教学法［Ｍ］．北京：教育科学出版社,2008:58-59. ④ 刘景福,钟志贤.基于项目的学习(PBL)模式研究[J].外国教育研究,2002(11):18-22. ⑤ 吴晗清,穆铭.科学领域核心素养达成的利剑:融合理化生的项目式学习[J].教育科学究,2019(01):50-54+60
河北大学硕士学位论文 翻转课堂又称“颠倒课堂”，通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，对师 生固有角色进行转变，并打破教学时空限制，以此革新传统教学模式。①翻转课 堂将教学过程展开重新规划，如祝智庭认为翻转课堂将学习过程中的课内知识传 授与课外知识内化两个阶段翻转过来，将“先教后学”倒置为“先学后教”。马 秀麟等人认为，翻转课堂“以学生为中心”，对于知识点和概念性的学习引导学 生课外进行，课堂上主要任务是完成知识内化，如教师进行答疑解惑、组织学生 汇报讨论等，实现“主动建构”和“有意义建构”。钟晓流等人认为翻转课堂 需要借助信息化环境，教师课前提供以视频为学生主要的学习资源，以此在课前 掌握基础知识，课堂上形成师生共同体，从而展开协作探究的一种新型教学模式。 ④新型教学模式能够将学生的自觉性和积极性充分激发，使学生能够自发地去获 取知识，从而促进学生个性化发展。@ 结合分析，翻转课堂是一种的新的教学模式，将翻转课堂用于小学科学课堂 有利于激发学生探究过程中思想与行为的解放。因此，对于翻转课堂概念界定本 研究认为：翻转课堂是教师课前依托互联网环境获取并整合优质资源以供学生进 行新知学习，课中有针对性地引导学生进行知识内化和知识迁移的一种教学模式。 3.1.3科学素养 “科学素养”一般指“公众关于科学应该了解的知识”。在美国通常被称 为“科学素养”(scientific literacy),在英国通常被称为“公众理解科学”，在我国 通常被称为“公民科学素质”。®人们对科学素养的理解随着时代的发展不断更 新和丰富，起初在自然科学蓬勃发展之时，科学素养的概念界定多是围绕基本的 科学知识与科学过程，从学科本位与职业本位的视角出发，旨在对合格科学家的 培养。随着科技的快速发展及其与社会生活的联系日渐紧密，科学素养不仅在受 众范围上逐渐扩大到普通群体，而且越来越强调科学态度、科学思维、科学探究 致有研 2016210118-26+49, 奇庆聚部分转堂在初中信总技术中的应用D华中师意大学，0 色黄芳黄林青，张城线科学素养的情境。目的、内清分析及日示1痛等工程教有所究202016120 (C)1994-2023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
河北大学硕士学位论文 14 翻转课堂又称“颠倒课堂”，通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，对师 生固有角色进行转变，并打破教学时空限制，以此革新传统教学模式。①翻转课 堂将教学过程展开重新规划，如祝智庭认为翻转课堂将学习过程中的课内知识传 授与课外知识内化两个阶段翻转过来，将“先教后学”倒置为“先学后教”。②马 秀麟等人认为，翻转课堂“以学生为中心”，对于知识点和概念性的学习引导学 生课外进行，课堂上主要任务是完成知识内化，如教师进行答疑解惑、组织学生 汇报讨论等，实现“主动建构”和“有意义建构”。③钟晓流等人认为翻转课堂 需要借助信息化环境，教师课前提供以视频为学生主要的学习资源,以此在课前 掌握基础知识，课堂上形成师生共同体，从而展开协作探究的一种新型教学模式。 ④新型教学模式能够将学生的自觉性和积极性充分激发，使学生能够自发地去获 取知识，从而促进学生个性化发展。⑤ 结合分析，翻转课堂是一种的新的教学模式，将翻转课堂用于小学科学课堂 有利于激发学生探究过程中思想与行为的解放。因此，对于翻转课堂概念界定本 研究认为：翻转课堂是教师课前依托互联网环境获取并整合优质资源以供学生进 行新知学习，课中有针对性地引导学生进行知识内化和知识迁移的一种教学模式。 3.1.3 科学素养 “科学素养”一般指“公众关于科学应该了解的知识”。在美国通常被称 为“科学素养”(scientific literacy),在英国通常被称为“公众理解科学”，在我国 通常被称为“公民科学素质”。⑥人们对科学素养的理解随着时代的发展不断更 新和丰富，起初在自然科学蓬勃发展之时，科学素养的概念界定多是围绕基本的 科学知识与科学过程，从学科本位与职业本位的视角出发，旨在对合格科学家的 培养。随着科技的快速发展及其与社会生活的联系日渐紧密，科学素养不仅在受 众范围上逐渐扩大到普通群体, 而且越来越强调科学态度、科学思维、科学探究 ① 张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012,30(04):46-51. ② 祝智庭.智慧教育新发展:从翻转课堂到智慧课堂及智慧学习空间[J].开放教育研究,2016,22(01):18-26+49. ③ 马秀麟,赵国庆,邬彤.大学信息技术公共课翻转课堂教学的实证研究[J].远程教育杂志,2013,31(01):79-85. ④ 钟晓流,宋述强,焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究,2013,19(01):58 -64. ⑤ 曾庆翠.部分翻转课堂在初中信息技术中的应用[D].华中师范大学,2021. ⑥ 黄芳,黄林青,张娥娥.科学素养的情境、目的、内涵分析及启示[J].高等工程教育研究,2022(01):116-120
第三章概念界定与理论基础 等相关能力的掌握。①例如秦静良从大学生群体角度界定科学素养内涵包括对科 学技术知识的基本了解程度、对科学技术研究的一般过程和方法的了解程度、对 科学思想和科学精神的了解程度、对科学技术之于社会和个人影响的了解程度以 及对党和国家科技政策的了解程度、对党和国家科技政策的了解程度、对哲学社 会科学的了解程度以下几方面。®杜秀芳等人以中小学生群体视角出发，认为科 学素养包括科学知识与原理、科学探究技能、科学有关态度以及科学世界观。 综上分析，本研究群体指向小学群体下的科学素养，因此将借鉴杜秀芳等人 对科学素养内涵的界定并结合实际情况进行补充创新，本研究将科学素养分为科 学知识、科学态度、科学综合能力三方面对小学生进行培养，其中科学综合能力 又分为科学探究能力、问题解决能力、创新能力、交流协作能力。 3.2理论基础 3.2.1建构主义理论 建构主义理论最早兴起于上世纪九十年代，以皮亚杰、维果斯基等人为代表， 该理论认为学习者对于需要掌握的知识是在特定环境下，借助他人帮助和一切可 以利用的学习资源，通过意义建构而来，并非教师主动传授得到。©建构主义指 出教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者，学习者需要 通过自身努力才能达到确定目标。⑧因此，在教学过程中学生由过去被动接受知 识的角色转变为知识意义的主动构建者。 小学科学是一门综合性课程，注重学习内容与己有经验相结合、书本知识与 社会实践相结合，因此在建构主义理论指导下，教师在翻转课堂的知识建构环节 将小学科学教材内容和学生兴趣出发制作学习资源，学生根据自身己有经验对科 学知识进行主动选择和加工，课中通过创建相对真实的学习情境开展项目式学习 活动，进一步加深理解和内化知识，学习者从而提高、重组其经验系统。 3.2.2人本主义理论 ①王泉泉，魏铭，刘霞.核心素养框架下科学素养的内涵与结构0北京师范大学学报（社会科学版），2019(02： ②案静良大学生群学素养内指向探析型中国人00 主义学习论与 当代教有科学，201108)：49-52 ⑤余胜泉，杨晓娟，何克抗基于建构主义的教学设计模式1，电化教育研究，200(12：7-13. (C)1994-023 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
第三章 概念界定与理论基础 15 等相关能力的掌握。①例如秦静良从大学生群体角度界定科学素养内涵包括对科 学技术知识的基本了解程度、对科学技术研究的一般过程和方法的了解程度、对 科学思想和科学精神的了解程度、对科学技术之于社会和个人影响的了解程度以 及对党和国家科技政策的了解程度、对党和国家科技政策的了解程度、对哲学社 会科学的了解程度以下几方面。②杜秀芳等人以中小学生群体视角出发，认为科 学素养包括科学知识与原理、科学探究技能、科学有关态度以及科学世界观。③ 综上分析，本研究群体指向小学群体下的科学素养，因此将借鉴杜秀芳等人 对科学素养内涵的界定并结合实际情况进行补充创新，本研究将科学素养分为科 学知识、科学态度、科学综合能力三方面对小学生进行培养，其中科学综合能力 又分为科学探究能力、问题解决能力、创新能力、交流协作能力。 3.2 理论基础 3.2.1 建构主义理论 建构主义理论最早兴起于上世纪九十年代，以皮亚杰、维果斯基等人为代表， 该理论认为学习者对于需要掌握的知识是在特定环境下，借助他人帮助和一切可 以利用的学习资源，通过意义建构而来，并非教师主动传授得到。④建构主义指 出教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者，学习者需要 通过自身努力才能达到确定目标。⑤因此，在教学过程中学生由过去被动接受知 识的角色转变为知识意义的主动构建者。 小学科学是一门综合性课程，注重学习内容与已有经验相结合、书本知识与 社会实践相结合，因此在建构主义理论指导下，教师在翻转课堂的知识建构环节 将小学科学教材内容和学生兴趣出发制作学习资源，学生根据自身已有经验对科 学知识进行主动选择和加工，课中通过创建相对真实的学习情境开展项目式学习 活动，进一步加深理解和内化知识，学习者从而提高、重组其经验系统。 3.2.2 人本主义理论 ① 王泉泉,魏铭,刘霞.核心素养框架下科学素养的内涵与结构[J].北京师范大学学报(社会科学版),2019(02): 52-58. ② 秦静良.大学生群体科学素养内涵指向探析[J].中国成人教育,2010(04):38-39. ③ 杜秀芳,刘丹丹,陈英敏.多元视角下的中小学生科学素养内涵解析[J].当代教育科学,2011(08):49-52. ④ 钟志贤.建构主义学习理论与教学设计[J].电化教育研究,2006(05):10-16. ⑤ 余胜泉,杨晓娟,何克抗.基于建构主义的教学设计模式[J].电化教育研究,2000(12):7-13