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以当代科学实践为情境的科学教学模式初探冲万东升
发布时间:2019-10-23   点击:   来源:原创   录入者:皋磊

36卷第12
201612CURRICULUMTEACHING MATERIALAND METHOD
Vol.36
No.12
December
2016
学科课程与教学
以当代科学实践为情境的科学教学模式初探
万东升魏 冰
1.江苏第二师范学院 教育科学学院江苏 南京 2100132.澳门大学 教育学院中国 澳门 999078
摘要近年来国际科学教育中的科学观开始从 探究实践转向
学教育学界积极探索以当代科学实践为情境的教学模式
此类教学模式主要有两种
教学设计
基于 社会性科学议题的论证教学和基于 社会需求的科学研究案
例教学
前者充斥着辩论磋商证据收集评价和反思等科学论证活动而后者
则全方位展示科学家根据社会需求来开展科学研究活动的过程
这两类教学设计都
重视学生对科学实践活动的理解
通过反思来进行明确的科学本质教学以及培养学
生功能性科学素养
我国需要结合本国实情挖掘和利用学生熟悉的当代科学实践
情境
以发展学生对实践取向的科学本质的理解
关键词科学实践科学本质教学模式
中图分类号G633.7 文献标志码文章编号1000-0186201612-0085-06
基金项目教育部人文社会科学研究青年基金项目 学生科学素养的文化影响机制与教育路径研究”(15YJCZH157
收稿日期2016-07-03
作者介绍万东升1976年生安徽无为人江苏第二师范学院教育科学学院副教授教育 学 博 士新 加 坡 南 洋 理 工 大 学
国立教育学院访问学者
主要从事科学教育研究魏冰1966年生安徽固镇人澳门大学教育 学 院 副 教 授博 士 生 导 师
要从事科学教育研究

科学教育不仅传播科学知识更重要的是促
进学生 理 解 科 学 本 质 以 形 成 全 面 的 科 学 观

近年来研究发现我国科学教学有助于科学知
识的传 授
却 没 有 有 效 地 促 进 学 生 理 解 科 学 本
因此开发有效的科学教学模 式 是 当 务 之
我 国 初 中 科 学 课 程 标 准 2011 年 版)》
提出将当代科学重大课题作为具体情境或实例渗
透到科学 教 学 中
让 学 生 理 解 科 学技 术
政治以及环境的关系从而全面理解科学的
本质
这些作为具体情境和实例的当代科 学 重
大课 题 涉 及
社 会 性 科 学 议 题 socio-scientific
issue
)”基 于 社 会 需 求 的 科 学 研 究
通常被称为当代科学实践然而由于我国教师
对以当代科学实践为情境的科学教学兴起的缘由
缺乏了解以及缺乏相应的教学策略
课程标准所
提出的相关教学建议难以落实到具体的科学教学
本文对以当代科学实践为情境的科学教学兴
起的缘由进行详细的分析
并系统举例阐释该类
教学模式的教学设计
内涵和特点以期为我国
科学课程教学策略提供参考

以当代科学实践为情境的科学教学兴起
的缘由
科学教育中科学观的实践转向
在科学教 育 中经 历 了 从 将 科 学 作 为 知
将科学作为 探 究”,再 到 将 科 学 作 为
· 58 ·
实践的转变科学教育的早期科学曾作为
知识或结论传授给学生
20世纪80年代后
科学作为探究被国际科学教育界所认可
被发达国家写入其科学课程政策文本中
例如
1996年美国发布的 美国 国 家 科 学 教 育 标 准
在内容标准中明确了 作 为 探 究 的 科 学”,让学
生理解
探究这一科学本质近年来科学教
育学界认为
科学教学中教师和学生容易产生对
科学探究机械化和简单化理解
导致他们将科学
探究理解为一种固定化和步骤化的科学方法

法理解科学家真实 的 科 学 探 究 所 需 要 的 社 会 协
论证评价解释并获取最终问题解决方案
的行为
同时随着人们对科学的进一步认知
以及科学哲学的深入研究
学界对科学的社会性
已经达成共识
科学研究不再被认为是脱离社会
环境的个体行为
而是在特定社会历史和文化
背景下科学界群体的社会实践活动
这些活动既
包括科学家共同体交流
辩论和反驳以修正原有
的理论以及所需要的合作和竞争
也包括科学与
技术
政治社会和文化之间的相互影响
基于上述原因美国2012年发布的 K-12
科学教育 框 架采 用 作 为 实 践 的 科 学取 代
作为探究的科学的表述突出强调科学是认
社会行 为 等 多 维 度 的 实 践 活 动美 国
2013年发布的 下一代科学教育标准以及近年
来国际科学教育学界在细化和明确科学观时不仅
包含了科学实践的认知维度内容
例如 科学知
识以实证为基础
同时也包括科学实践的社会
和行为维度内容
例如 根据新的证据科学知识可
能改变
”“科学知识与社会和文化有关”“构建科学
模型
定律机制和理论解释自然现象][
因此,“作为实践的科学促使科学教学要关
注科学实践情境的创设和运用
不仅让学生理解科
学探究的过程
而且要能够通过辩论批判和分析
来评价这一过程
且通过想象推理计算和推
测构建科学解释模型
考虑科学与技术社会
政治和文化之间的相互影响获得现实世界问题
解决的方案
即把科学作为一种实践活动而不是
将科学作为对单一自然世界的探究活动来理解

基于实践情境的科学教学实验研究新
进展
近年来研 究 者 进 行 了 大 量 的 实 验 研 究 后 发
有效的科学课程教学需要提供一定的情境便
于学生反思 与 讨 论
这些情境通常包括 具体
的科学历史发展情境
”“社会性科学议题的论证情
基于社会需求的科学研究情境”。10第一
个属于科学史情境
后两者属于当代科学实践情
例如贝尔 Bell等研究者采用混合的多因
素实验设计来检验不同的教学方法的教 学 效 果

其研究结果显示在实践情境中进行科学论证与
讨论式教 学 不 仅 有 助 于 学 生 全 面 理 解 科 学 与 技
社会文化等相互关系同时学生还能将在
该情境中形成的科学观迁移到其他情境中从而做
出基于情境的科学决策
10这些有关实践情境教
学的实验研究结果为开发基于当代科学实践的科学
教学模式提供了研究基础
因此从已有的研究来
科学教学不仅让学生经历科学探究的认知过
还需要为学生提供讨论和反思的具体情境10
以当代科学实践为情境的科学教学模式
以当代科学实践为情境的科学教学模式主要
有两种不同情境的教学设计
它们是基于 社会
性科学议题
的论证教学和基于 社会需求
科学研究案例教学

基于 社会性科学议题的论证教学
所谓社会性科学议题是指由于科学技术
与社会之间错综复杂关系所引发的一些具有争议
性的科学话题
包括生态环境资源使用人类
健康和道德伦理等问题
由于不同的信仰观念
以及思考问题的角度
人们对这些涉及科学
政治道德经济和社会等问题往往具有不
同的意见
从而引起争议和价值冲突11研究者
们认为学生可以在这种科学探究与人文交杂的实
践情境中通过科学论证或辩论学习科学
提升学
生对科学本质的理解
基于社会性科学议题进行
论证的典型教学设计主要的逻辑过程如图
所示
其教学过程主要包括提出主张意识到反向主张
和反驳反向主张以及师生明确讨论科学本质
12
1.提出主 张教 师 提 供 社 会 性 科 学 议 题 情
境以及相关资料
包括议题的社会背景议题中
涉及的科学概念与相关的科学知识
各派别的立
场与主张
让学生根据该议题的资料提出自己的
观点和主 张 并 提 供 合 理 的 证 据 来 支 撑 自 己 的 主
从而让学生理解科学观点需要基于事实和证
· 68 ·
基于社会性科学议题的论证模式
以及不同文化和理论背景的科学家对事实的
解读会得出不同的结论

2.意识到反向主张针对自己的主张或理
能认识到其他人可能的反向主张即对自己
的主张或理论进行反思
例 如 自 身 主 张 是 否 合
证据是否充分推理是否有效从而理解科
学是以实证为基础
根据新的证据科学知识可能
会改变

3.反驳反向主张针对反向主张反思和
寻求支持自身主张的证据进行反驳
例如反思原
有的证据是否还能支持自己的观点
反向主张的
证 据 及 其 逻 辑 推 理 是 否 有 效 等
正 如
PISA2015年科学评价框架中 提 出 学 生 在
根据证据建立自身主张的同时也应该学会发现别
人主张中的缺陷
”。13
4.明确讨论科学本质学生通过反思的方
式直接明确讨论该 社 会 性 议 题 中 所 涵 盖 的 科 学
本质

该教学设计将科学教学融于论证过程充斥
着辩论
磋商证据的收集证据有效性的评价
等科学实践活动
并且以 反思为核心让学
生直接明确讨论和反思科学本质
饮用水的
氟化
教学为例饮用水的氟化是增加饮用水的
氟浓度达到一个适宜浓度
以 防 止 龋 齿 病 的 发
但有人持反对意见他们认为人体氟来源
是多样的
氟过量会引起中毒因此饮用水的
氟化不仅可能产生氟斑牙
还具有氟中毒的潜在
危险
例如致 癌 和 致 畸并 引 用 相 关 资 料 佐
机体内氟的积累影响代谢过程以及饮用水氟
化的远期后果尚未充分了解
学生通过这一社会
性科学议题情境的辩论和论证
意识到反向主张
及其证据
反思自己的论证观点以寻求反驳反向
主张 的 证 据
从 而 理 解 科 学 以 实 证 为 基 础
根据新的证据科学知识可能会改变以及
学家的科学结论可能受其社会文化和理论背景所
影响
等内容是通过 饮用水的氟化
论证情境来进行科学论证教学设计流程

饮用水氟化的科学论证情境的教学流程
问题情境 教学目的
1.假 如 你 是 一 名 科 学 家
你同意 对 饮 用 水 里 加
氟化物吗
理由是什么
培养学 生 提 出 决 策 和 主 张
的能 力
。 (反 思 支 持 自 身
主张的理由

2.如 果 另 一 位 科 学 家
不 同 意 你 的 观 点他 会
如何辩驳

培 养 学 生 反 向 主 张 的 能
。 (反 思 自 身 主 张 或 理
论的缺陷

3.你如 何 回 应 科 学 家
向其 解 释 你 的 主 张 的 正
确性

培养反驳反向主张的能力
根 据 对 方 的 证 据 和 主 张
进行反思

4.关 于 水 的 氟 化 效 果
即使科学家们面对同样的
数据
他们也会有不同的
解释结论
你怎样看待科
学家群体这个现象

理解科 学 本 质科 学 家 的
社会文 化 背 景
理 论 和 领
域影响 着 他 们 的 科 学 研 究
结果

5.你 认 为 关 于 水 的 氟 化
的 知 识 将 来 会 改 变 吗

为什么
理解科 学 本 质根 据 新 的
证据科 学 知 识 有 可 能 会 改
科学以实证为基础
6.作 为 一 个 科 学 家
认为 你 的 主 张 和 观 点 将
来会改变吗
为什么
理解科 学 本 质科 学 知 识
的暂时 性 或 根 据 新 的 证 据
科学知识可能会改变

7.你 认 为 有 哪 些 事 情 会
导致 你 对 这 个 问 题 的 主
张和观点发生改变

理解科 学 本 质科 学 以 实
证为基 础
根 据 新 的 证 据
科学知识可能会改变

问题情境是通过明确的反思方式直接明确
地讨论科学本质

基于 社会需求的科学研究案例教学
相比于涉及价值判断的社会性科学议题情境
而言
基于社会需求的科学研究情境具有社会迫
切性
个人相关性和情境熟悉性特点例如
疟疾
禽流感埃博拉病毒传播航天科学技术
事业发展等
近年来研究者们以基于社会需求
的科学研究为情境
开展 促进学生理解作为实
践的科学
的案例教学这类教学主要按照图
的流程设计教学过程突出了科学的社会实践本
质特征
14其教学设计主要有叁个步骤
基于社会需要的科学研究实践活动过程
· 78 ·
1.提出基 于 社 会 需 求 的 研 究 问 题通过纪
录片
新闻报道等多种形式向学生展示某一社会
需求
让学生意识到开展基于这一社会需求的科
学研究的必要性
从而提出研究问题理解科学
与社会
技术等之间的相互影响例如通过视
频纪录片向学生展示近代人类遭受疟疾
天花的
危害
人们生命和健康受到威胁通过直观的方
阅读当时的报纸观看对经历过疟疾和天花
的病人或家人的采访视频
展示当时人们对这一
疾病的认识程度和原始治疗方式等
这些认识和
治疗方式可能带有传统文化观念的印记
)。然后
引导学生提出 天花病毒的传播机制是什么
疟疾是如何产生以及如何传播的疟原
虫繁殖和寄生方式是什么
等研究问题让学生
理解社会和文化对科学的影响
等等
2.科学家的研究过程基于上述社会需要
的研究问题
教师通过直观生动有趣的方式展
示科学家研究的过程
可以开展小组讨论
角色扮演反思与辩论等教学方法让学生理
:“科学知识如何获得以及如何发展的”“科学
家如何合作和竞争
”。
3.讨论和反思科学的认知社会和行为等
多维度的实践本质
在学生充分理解科学家研究
结果的基础上
让学生公开和明确地讨论和反思
研究结果对制订政治和经济决策的价值以及对社
会的影响
理解科学和社会技术政治和经济
的相互关系
例如通过游戏教学方式让学生了
解传染病的非线性
或几何级数传播机制
解原有的饮食观念
行为方式以及卫生管理需要
改变
从而让学生理解科学对政治决策和社会文
化观念的影响

香港大学研究者黄小玲 Wong-Siuling
人曾以
2003非典” (SARS事件为情境进
行科学教学
15以表格直观明了的方式概括
整个教学活动过程
厘清科学教学目标与教学活
动与情境之间的对应关系
充分展示基于社会需
求的科学研究情境的科学教学设计思路

以当代科学实践为情境的科学本质教学
模式特点
尽管以当代科学实践为情境的科学教学模式
具有两种不同情境的教学设计
但它们具有反映
该类教学模式的共同特点

非典”(SARS事件为情境的科学教学设计思路
步骤
教学
片段
具体教学
活动与情境 科学教学目标
整体回 顾
SARS
件发生 的
社会现 状
以及科 学
研究的 必
要性

观 看 介 绍 SARS
件 的 纪 录 片
对 科
学 家 的 采 访
当 时
新 闻 的 报 道
概 述
性 展 示 科 学 家 对
SARS 的 病 因 以 及
传 播 机 理 的 研 究 需
同 时 也 展 示 当
时西方 与 中 国 香 港

广 东 和 北 京 等 地 科
学 界 和 公 众 对 该 事
件的反应
例如
国 公 众 购 买 板 蓝 根
和醋来预防
SARS)。
理解科学受社会
文化影响
中西方
医学观念的差异
)、
科学知识基于实证
和逻辑推理
住院
病人感染医生和护
从而寻找传染
的途径和推理可能
的 传 染 方 式
)、
学 影 响 政 治 决 策
来 自 感 染 区 的 公
民以及感染者被隔
乘客需要被执
行体温检查等
)。
科学家 对
SARS
毒产生 原
因的研 究
过程以 及
SARS
冠状病 毒
的基因 测
序过程

观 看 对 参 与 研 究 的
科 学 家 进 行 的 采 访
视 频 和 当 时 的 新 闻
报道
模 拟 DNA
序 动 画 鉴 定
SARS
病 毒然 后 通 过 小
组讨 论
角 色 扮 演
反 思 与 辩 论 教 学 活
了 解 科 学 家 起
初 认 为
SARS 是 衣
原 体 感 染 和 最 后 如
何 找 到 新 的 证 据 来
确 认 引 起
SARS
病原体 是 冠 状 病 毒

以 及 理 解 科 学 家 开
SARS 病 毒 研 究
和 基 因 测 序 所 包 含
的合作与竞争

理解根据新的证
据科学知识有可能
修改
技术进步促
进科学进步
科学
的 合 作 性 和 竞 争

讨论和 反
SARS
与 社 会
政治
化的相 互
影响

学 生 游 戏 模 拟 病 毒
传染的 途 径 和 速 度

讨 论 SARS 传 染 期
间 人 们 生 活 与 饮 食
习 惯 变 化
访 谈 视
频 展 示 政 府 采 取 哪
些 措 施 应 对
SARS
病 毒 包 括 对 科 学
研 究 的 支 持
简 报
展 示 科 学 发 现 导 致
政 府 对 野 生 动 物 的
管理
)。
理 解科 学 与 政
社会和文化之
间的相互影响

府提供资金支持科
学 家 开 展 科 学 研
科学知识改变
饮食习惯
例如分
不 吃 野 生 动
)。
重视学生对科学实践活动的理解
与传统的基于探究的科学教学方式相比
当代科学实践为情境的科学教学模式关注学生理
· 88 ·
解科学的认知社会和行为等多维度的科学实践
活动本质特征
包括教师在内的学习共同体
如科学家群体一样
需 要通 过 平 等 和 公 开 的 对
通过证据来辩护和反思自己的观点从而选
择修正或放弃自己的观点
这样的学习活动反映
科学家群体行为的社会活动特征
表明科学与社
政治文化以及个体理论的相互影响关系
只有将学生置于真实的科学实践情境中他们才
能理解科学实践中所表现出的
一种观点如何取
代另一种观点
” “哪些 证据 支 持 或 反 驳 某 个 观
”,“科学家群体如何对话磋商与辩论” “
学结果如何影响个人
社会和政治的决策以及
科学与社会技术以及政治的关系”。
通过反思进行公开和明确的科学本质
教学
与传统的让学生经历科学探究来体验科学本
质相比
以当代科学实践为情境的科学教学模式
明确地将科学本质目标与具体的教学环节建立起
一一对应的链接
一方面基于当代科学实践的
科学教学模 式 不 再 通 过 内 隐 的
implicit方式
让学生感悟科学本质
而是具有 可操作化
明示化特点把科 学 本质作 为 显 性 的 教 学 目
标呈现在教学过程中
另一方面以当代科学实
践为情境的科学教学模式让学生讨论和反思教学
过程中呈现出的科学本质内容
这种基于学生讨
论和反思 的教 学效 果 也 被 相 关 研 究 所 证 实

卡 依 夫 和 莱 德 曼 Khishfe & Lederman
研究表明在基于情境的科学本质教学中提供学
生讨论和明确的反思机会
其教学效果更佳16
培养学生功能性 functional科学素养
面对科学主导的现代社会公民正确理解
科学作为一种实践活动的本质并具有科学实
践能力被学界称为功能性
functional科学素
它不仅要求公民能理解科学本质同时还要
求公民能参与相关科学和技术议题的讨论和辩论
并做出科学决策
14英国2014年发布的 国家
科学教育新标准
要求科学本质科学过程与
方法不应当被分开教
而应该体 现 科 学 地 工
”。17因此基于当代科学实践的科学教学模式
为学生功能性科学素养的提升提供了培养途径

学生在以当代科学实践为情境的科学教学中
验科学论证过程并据此做出个人和社会决策

形中让学生参与练习科学主导的民主社会的运作

结语
已有的研究发现中国学生对科学本质的认识
严重不足
科学思想还没有在我国生根反科学
思潮却时常显现
因此我国科学教育需要加强
以当代科学实践为情境的科学教学
提升学生参
与科学主导的民主社会建设的能力
我国科学教
师在进行以当代科学实践为情境的科学教学设计
需要结合本国实情挖掘中国学生熟悉的当
代科学实践情境
将其加以利用以发展学生对
实践取向的科学本质的理解
例如疫 苗 事 件
转基因黄金大米事件中国科学家提取青蒿素抵
抗疟疾过程
中国近年来航天事业的进展长江
与黄河流域污染问题等
学生在其熟悉的科学实
践情境中讨论和反思科学的本质
可以有效避免
让学生只记住科学知识而没有理解科学作为一种
实践活动的本质

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WanDongshengWeiBing
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2.FacultyofEducationTheUniversityof MacauMacau999078China
AbstractInrecentyearviewsofsciencehastransformedfromthe" inquiry" to " practice" in
internationalscienceeducation.Therefore
scienceeducatorshaveactivelyexploredtheteachingmodels
inthecontextofcontemporaryscientificpractice.Therearetwodesignmodelsforscienceteaching
One
istheargumentteachingbasedonsocio-scientificissues
theotherisscienceresearchcaseteachingbased
onsocialrequirements.Theformerincludessomeactivities
suchasargumentdiscussioncollecting
evidence
assessmentandreflectionandsoonThelatterexhibitsthewholeprocessofscienceresearch
activitybasedonthesocialrequirements.Thetwodesignmodelshavethreecharacteristicsincommon

Payingattentiontostudentsunderstandingofscientificpracticecarryingouttheexplicitteachingof
natureofsciencethroughreflectionandcultivatingthestudentsfunctionalscientificliteracy.Weshould
developthecontemporaryscientificpracticesthatarefamiliartoChinesestudentsbasedonourcountrys
contextinordertoletstudentsunderstandthenatureofpractice-orientedsciencebetter.
Keywordsscientificpracticenatureofscienceteachingmode
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