小学科学教学论文 小学生科学素养的培养研究l通用版.docx
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小学科学教学论文小学生科学素养的培养研究l通用版
小学生科学素养的培养研究
【论文摘要】科学素养水平的高低直接关系到一个国家的综合国力，学生是一个国家潜在的人力资源，科学素养，应该从小培养。
该研究报告通过在大量的文件检索和实际调查的基础上，明确了目前我国及昆明市的小学生科学素养水平状况，根据在现有基础和条件下尽可能低耗高效努力提高学生科学素养的理念，对可能影响小学生科学素养水平的因素进行了调查分析，重点放在教师科学素养方面，发现教师的科学素养水平直接影响学生的科学素养水平。
针对昆明市现状提出了一系列提高小学生科学素养水平和提高科学教师科学素养水平的策略，并根据策略要求，开发研制了既具有资源库性质又具有开放性的小学科学教师备课系统，为科学素养的培养提供了支持平台。
一、问题的提出
1、学生是一个国家潜在的人力资源。
小学生科学素养的高低，不但会直接影响到他们个人生活质量的好坏，影响到社会发展的顺逆，而且也会影响到国家未来科学技术的兴衰，影响到国家未来的生存与发展。
在我国，由教育部领导的面向21世纪的基础课程改革中包括了科学课程的改革，明确地把培养小学生科学素养列为课程的宗旨。
科学素养，应该从小培养。
2、以培养和提高小学生科学素质为重要目标的科学课，从学校的重视程度到教师队伍整体素质都与整个课改要求存在较大差距。
从观念上看，一些学校把科学课列为另册；从教学计划上看，课时常被挪用去补语文、数学；从教师队伍看，兼职比例过高，水平参差不齐等等。
3、提高学生科学素养是深化课程改革的必然要求，是现代基础教育的基础，将其列为课题研究，在当前，不但具有必要性，而且具有紧迫性。
二、研究的目标
1、从理论和实践结合中探索出一整套有效促进小学生科学素养最优发展的策略，最后研究成果为研究报告。
2、进一步明确本地区小学科学教育存在的具体问题及其原因，及时了解本地区儿童科学素养水平和小学科学教育的现状，进一步推进小学科学教育的改革，为课程改革持续性开展积累资料、提供科学依据。
3、对儿童科学素养状况以及本地区小学科学课程建设等方面的现状、存在问题及其相互关系和影响因素进行初步分析，提出本地区今后小学科学课程的建设与持续发展的重点。
4、探索小学《科学》课程取得好成效的行动策略，为云南省创造性地使用《科学》课程提供可借鉴的经验。
5、研制开发“小学科学素养培养教师备课系统”，挖掘科学教育资源，为儿童科学素养的培养提供软件和硬件上的支持。
6、改革科学教育评价体系，建立儿童科学素养的发展性评价体系。
7、进一步发挥我区的科学教育的功能，扎扎实实地提高科学教育的质量，使全体学生爱科学、学科学、用科学。
三、课题研究组织的原则
以五华区教育科学研究中心为主牵头，专兼结合，上下结合，理论研究与实践操作相结合。
以理论研究为指导，以调查研究为基础，以实践操作为依据，以策略措施研究为归宿。
四、研究的方法
以行动研究为主，结合进行理论研究和调查研究。
五、研究的过程
共包括理论研究、调查研究、行动研究和初步实施与总结分析几个主要阶段。
从2003年3月到2005年11月，历时两年零8个月。
（一）理论研究
1、基础概念研究
科学素养是本课题的基础概念。
对于这一基础概念的科学界定，直接关系着调查研究和行动研究的指导思想和设计原则。
通过多渠道查阅文献资料并紧扣课改有关理念，我们的对科学素养的概念性定义认识如下：
在西方国家，科学素养一词的英文表达是Scientific Literacy。
literacy有着两个不同的意思：
一是指有学识，有学养，跟学者有关；另一个是指能够阅读，能够书写，对象是一般普通大众。
《现代汉语词典》对素养的解释是“平日的修养，如艺术素养”。
可见，科学素养主要是后天培养的修养。
一种普遍的认识是：
科学素养是指个体对日常生活、社会事物以及个人决策中所需要的科学概念和科学方法的认识和理解，并在此基础上所形成的稳定的心理品质。
具有科学素养的人，会对科学产生兴趣并渴望探究，能发挥质疑、验证的科学精神，运用自己所掌握的科学知识和科学方法，去发现问题、提出问题，去解答与实践有关的问题，或者能描述、解释和预测自然事物与自然现象的产生及发展规律。
国际公众科学素养促进中心主任、美国芝加哥科学院副院长米尔（Jon D.Miller）教授认为，公众的科学素养至少应该包括3个方面的内容：
①认识和理解一定的科学术语和概念的能力；
②对科学研究的一般过程和方法有所了解，具备科学思维习惯，在日常生活中能够判断某种说法在什么条件下才能成立；
③全面正确地理解科学技术对社会的关注影响，能够对个人生活及社会生活中出现的科技问题做出合理的反应。
结合国内外专家、学者对科学素养内涵的观点，联系我国教育、教学的实际情况，我们在文献综述的基础上归纳出科学素养[
四个核心要素，即：
科学兴趣、科学知识、科学方法和科学精神。
科学兴趣指对科学的好奇心和求知欲，以及由此引发的亲近科学、体验科学、热爱科学的情感；科学方法指对认识客观事物的过程和程序的了解或把握，以及知道如何运用科学技术知识去尝试解决手头、身边的问题，会提出假设或猜想，会搜集有关的信息或证据，会进行判断、推理和决策，会同他人交往，并且能与他人共同合作、一起来解决难题；科学知识指对自然事物、自然现象和科学技术知识的理解，包括对具体的事实、概念、原理或规则的理解；科学精神则指对科学技术具有正确的价值判断、形成负责的学习态度，既勇于探究新知又能够实事求是，既能独立思考又乐于互助合作。
由此可见，科学素养的培养和提高，是教育与教学的统一。
既要进行责任感、团队精神、追求真理、坚持真理等规范性教育，又要通过具体知识的传授，培养学生对科学研究的兴趣，促进其个性的健康发展，促进其健全人格的形成和完善，提高他们的创造能力。
这是一项需要多方紧密配合，共同实施的系统工程。
2、基础理论
皮亚杰“认知发展阶段论”为在小学阶段加强科学教育提供了依据；巴班斯基的“最优化”原理为科学教育提供了依据。
根据皮亚杰的儿童认知发展阶段理论，整个认知发展基本上可分为：
感知运动阶段、前运动阶段、具体运算阶段和形式运算阶段。
每一发展阶段均有一独特的基础的认知结构，所有儿童都遵循这样的发展顺序。
阶段论提供了根据儿童心理特点，对不同阶段的儿童应教什么和怎样教的科学教育的心理学依据。
小学阶段的儿童处于具体运算阶段，儿童数学水平较感知运动阶段的儿童提高，自然常识等科学课程中的概念和规律的理解与探索也成为可能。
所以，在这一阶段进行科学教学利于儿童认知发展。
但仅靠自发的探索对他们的科学思想的发展是不够的，而科学教育才使儿童的科学思想发展成为现实。
皮亚杰所说的自然发生的科学的基本概念，在初等科学教育中起着重要的作用。
根据巴班斯基的“最优化”原理，根据教养目标和具体的教学任务，考虑学生、教师和教学条件，按教学的规律性和原则来制定一个最佳方案，然后灵活机动地执行这个方案，以期用不超过规定限度的时间和精力，达到对该具体条件来说是最大可能的结果。
根据这一理论，我们所说科学素养培养最优化是针对我区小学生这一个体和群体的实际条件而言，以期遵循尽可能合理发展的进程及取得尽可能好的发展结果，尽量使我区小学科学教育做到低耗高效。
《科学（3-6年级）课程标准》（实验稿）中明确指出：
“本次课程改革以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身学习和生活打好基础。
”
上述基础理论与课程标准的基本精神是相一致的，可以引为行动研究的指导性基础理论。
（二）调查研究
1、将概念性定义转化为操作性定义，使科学素养可测量可评价是本研究的重点，因此，我们确定了调查工具。
我们按科学素养的四大要素，依据国内现行小学自然教学大纲和《科学（3、年级）课程标准（实验稿）》并参照《小学生科学素养调查问卷》（国家教育部<小学科学课程标准>研制组）及公众科学素养调查表等，设计了评价工具《小学生科学素养调查问卷》及《五华区小学生实验技能考查办法》。
其中问卷由两部分组成，第一部分是受测查人的基本信息，包括性别、年龄（周岁）、学校。
第二部分由47道题目构成，分为判断题与选择题两大类，判断题共10题，用于测查物质科学、生命科学、地球与宇宙科学等学科领域的科学概念，其中有9题选自国际通用测试题，以便进行比较；选择题共37题，分别测查学生的科学兴趣、科学方法（包括科学活动特点和动手能力）、科学知识、科学态度和科学精神。
个体科学素养的总分是由47道客观题经赋值后计算而得的，而《五华区小学生实验技能考查办法》作为对科学能力调查的重要补充，另外，我们还设计了《教师科学素养调查问卷》，以便相互印证，全面反映小学生科学素养的真实情况。
（1）对科学知识的了解
对科学知识的了解程度用22个问题来加以测量，其中9个为是非题，13个选择题。
9个是非题为：
电子比原子小。
千百年来我们生活的大陆一直在漂移并将继续漂移。
早期人类和恐龙生活在同一时代。
地心是热的。
我们呼吸的氧气来自植物。
激光由汇聚声波而产生。
抗生素能杀死细菌和病毒。
就我们目前所知，人类是从早期生命进化而来的。
地球围绕太阳转，转一圈为一年。
13个选择题是：
计算机软件是指：
DNA是指：
“克隆”是属于哪个学科领域的尖端技术？
人的正常体温是：
下列五组物体中，哪一组全由生物组成？
雏鸡在蛋里孵化21天。
它在蛋里时从何处吸取营养？
将一片面包放在哪种环境中最容易发霉？
植物的叶子进行光合作用主要是通过：
植物的种子是从哪里长出来的？
流水、铁矿石、太阳、油哪
一种不能做能源？
把蛋壳、塑料杯、纸盘、桔子皮几年后挖出来，试问哪样东西保持原有状态未发生变化？
滥伐森林所造成的主要危害是：
蝴蝶落在叶子上产了卵．下面列出的四种变化顺序［ ］是正确的。
（2）对科学方法的测量：
对科学方法的掌握程度用13个问题来加以测量
如图 光线射到镜面上后会怎么样呢？
由白色谷粒和黑色谷粒磨出来的粉是什么？
为什么说水果和蔬菜中含有对健康有益的物质？
最重要的一条原因是：
昆虫把树上的花粉送到草的花上，最可能的后果是：
小明往盘中浸湿的纸面上撒了几粒种子；小康的盘中没有纸但加满了水，也撒了同样的种子，并把它放在小明的盘子旁边。
两天后，小明的种子发了芽，而小康的种子还是老样子。
这是什么原因呢？
上腹部左侧疼痛，可能是：
把温度计放人热水杯里，温度计中液体上升，这是什么原因？
下表记录了四个城市同一天的气温和降水量（降雨或降雪）。
哪个城市降了雪？
下图表示一块积木放在淡水杯里。
如果把积木放在盐水里会是什么情景呢？
这是一只鸟脚．
在什么地方常看到这样的脚？
小明、小英二人玩翘翘板。
小明体重比小英重，小明坐左边，小英坐右边，小英怎样才能把小明翘起来？
一只盒子里放着铁粉和沙子。
要把两者分离开来，最简单的方法是：
小明想了解种子在亮处容易发芽还是在暗处容易发芽。
他在浸湿的纸上撒了几粒种子，接下来需要做什么呢？
（3）对科学精神的测量
对科学精神的测量通过以下6个问题来加以实施：
在科学上是没有什么不能怀疑的。
有几个孩子在分辨三个灯泡中哪个最亮，你觉得谁说得最对？
你会使用电饭锅，电视机，录音机，VCD，电脑，电风扇，洗衣机吗
你使用过这些工具吗？
榔头（锤子），螺丝刀，钳子，扳手锯，电烙铁，美工刀
你对算命之类：
你经常注意自己身边的科学问题吗？
（4）对科学兴趣的测量
对科学兴趣的测量用以下6个问题来加以实施：
你有没有参观过科技馆，自然博物馆，天文馆，动物园，植物园等等？
你阅读课外科普读物吗？
你有没有进行过小发明、小创造、小制作（玩具、模型）？
你是否喜欢上自然（科学）课。
你喜欢问一些科学问题吗？
你喜欢保留科学文件吗？
2、通过调查，对现状有了较为具体、真实的认识。
（1）学生科学素养基本情况调查。
小学生科学素养调查分两部分进行，一是书面闭卷考查，以《五华区小学生科学素养调查问卷》为评价工具,卷面分值为100分，40分钟完成，学生单人独桌。
本次调查的对象为五华、西山、盘龙等区部分学校六年级一班的学生。
本次调查的时间为2003年9月，共发放问卷347份，回收问卷318份，有效问卷306份。
小学生科学素养调查卷总变量数为47个，问题形式为客观题，以“分量表”形式出现，采用等距标度。
由于调查样本容量大，采用分量表得分的内部一致性系数对其信度进行估计。
通过调查可以看出：
第一，我区（昆明市主城区）小学生科学素养总体水平偏低，与全国小学生科学素养平均水平差距较大。
第二，城区和城郊学生科学素养水平明显高于山区农村学生。
第三，与全国平均水平相比较，我区学生优秀率高于平均水平，中等低于平均水平，较差高于平均水平，最低分低于全国水平。
由此可以看出：
城区学生科学素养总体水平不低，差距主要在于山区学生。
第四，以城区小学生为对象的实验技能操作测查总体情况良好。
四项测查（操作规范、过程科学、记录准确、结论合理）优秀率和良好率分别占到79.8%、78%、77.9%和80.8%，总体成绩接近80%。
（祥见下表）
表1:
小学生（六年级）科学素养水平
优秀
中等
较差
最高分
最低分
平均分
学校类型
城区学校
27%
46%
27%
95
16
55
城效学校
17.8%
64.3%
17.9%
92
26
58
山区学校
8.4%
43%
48.6%
75
9
49
样本总体
11.5%
29.8%
58.7%
95
9
54
表2：
与全国小学生科学素养水平的比较
优秀
中等
较差
最高分
最低分
平均分
昆明市
11.5%
29.8%
58.7%
95
9
54
全国
8.0%
36.2%
55.8%
95
11
59
表3:
学生实验技能操作情况统计
等第
项目
优秀
良好
合格
不合格
％
％
％
％
操作规范
45.75
34.12
15.75
4.38
过程科学
41.38
36.75
14.75
7.12
记录准确
37.25
40.75
12.50
9.50
结论合理
47.50
33.38
16.25
2.88
（2）我区小学科学课教师科学素养调查。
此项调查采用中国科协分类题目，结合全区教师自然情况进行全面测查，结果如下：
表4：
五华区小学科学教师科学素养的基本情况
个人情况
科学知识得分
科学方法得分
科学性质得分
M
SD
M
SD
M
SD
性别
男
36.4%
12.24
2.32
16.16
2.69
27.19
4.21
女
63.6%
11.65
2.23
15.55
2.78
26.23
4.03
年龄
<35
63.7%
12.09
2.19
15.96
2.71
27.07
3.98
35-50
24%
11.86
2.25
15.89
2.71
26.80
4.12
>50
2.3%
11.30
2.54
15.46
2.97
24.93
4.37
学历
中专
19.0%
11.12
2.42
15.15
2.68
25.41
4.14
大专
64.2%
11.96
2.23
15.93
2.61
26.78
3.88
本科
16.8%
12.61
2.19
16.61
2.71
28.02
4.28
培训时间
≤30学时
65.8%
11.82
2.27
15.18
2.68
26.53
3.95
>30学时
34.2%
12.16
2.31
16.02
2.65
27.26
4.23
自然教龄
≤4年
51.0%
11.84
2.37
15.79
2.79
26.86
4.02
>4年
49.0%
12.05
2.21
16.07
2.53
26.72
4.10
职级
高级
38.1%
11.97
2.36
16.12
2.62
26.65
4.25
一级
51.6%
11.99
2.27
15.93
2.70
26.91
4.03
二级
10.3%
11.60
2.14
15.31
2.58
26.64
3.51
由上表可知：
教师们的科学素养偏低，与中国科协用同样的题目对公众的调查结果相比，情况并不让人乐观。
这不仅体现在科学知识和方法上，更主要体现在不少教师对科学究竟是什么还没有真正理解。
与科学素养水平有显著关系的首先是学历因素，其次是培训时间的长短。
科学课的教龄只与科学知识和方法有显著关系，而与科学性质无显著关系。
职级与三个方面都没有显著关系。
此外，男教师的科学素养水平普遍高于女教师，教师的年龄与科学素养水平成反比。
3、讨论：
（1）我市小学生科学素养水平一般。
我市小学生科学素养水平由于所处地域不同而有明显差异。
造成差异的原因非常复杂。
市区经济相对发达，师资优良，科学课资源投入力度较大，课堂教学形式活泼多样，尤其是近几年来较为注意推进素质教育改革，教育理念比较新颖；城郊学校由于应试压力相对不太大，教师和学生对待各门课程的态度相对平等、精力投放相对均衡，有利于学生科学素养的发展；山区学校应试教育惯性很大，学生往往重视语文、数学等所谓的主课，轻视或忽略科学等“副课”，导致山区学校科学教师学历偏低，兼职者偏多，自身的科学素养不高，再加上课程资源短缺和授课时间不足，学生的科学素养势必难以得到应有的发展。
此外，目前我国的科学教育主要还只是简单的知识传授，在培养小学生的科学精神和科学方法等重要方面，从观念上到对策上都还有待提高。
要使学生对外界事物有正确的认识和判断力，有正确的方法来解决科学问题，就必须要从小树立科学精神，让科学精神和科学方法渗透在他们的日常生活之中，而不仅限于课堂。
调查显示昆明市的小学生具有较高的科学兴趣，但真正参与科学活动的比例却不高，一方面是由于经济条件所限，另一方面也说明科学教育还没有很好地遵循学生的心理发展特点来开展。
综上所述，可以初步认为，本地区小学生科学素养的总体水平一般，但学生科学兴趣比较浓厚，他们对世界、对具体事物、对学习过程都充满了好奇，对科学知识的掌握程度较好，我们的科学课程改革在培养学生素质、科学素养等方面，取得了一定的成效。
（2）我区科学教师科学素养水平偏低。
从全国和我区的调查中发现：
教师对科学性质的认识水平比其所具有的科学知识和科学方法的水平更影响其在教学中的表现；科学方法掌握程度的影响次之。
不少教师，在教学过程中，片面强调学习完成的结果，而忽略了学生的学习过程，特别是对“尝试错误”缺乏正确的认识，因而“探究”常流于形式。
这是妨碍学生科学精神和创造能力发展的不可忽视的问题，反映了教师们对科学性质的理解与教学误区，这不仅体现在科学知识和方法上，更主要体现在不少教师对科学究竟是什么还没有真正理解上。
其次，教师在教学中不同程度地存在的非科学和伪科学行为：
虽然对鼓励学生自主探究、积极参与和合作的理念耳熟能详，但在实际教学中仍然较多采用竞赛、限时完成实验的做法；弄不清怎样正确理解和应用建构主义于教学实践之中，错把孩子们的幻想当成科学假说；今天任何一项重要科学成就，都来自于科学家之间、科学家与其他人之间的坦诚合作，然而我们的教师还没有真正理解科学本身不鼓励竞争，而鼓励合作这一特性。
（3）教师科学素养水平显著影响学生的科学素养水平。
调查表明：
教师科学素养的高低直接关系到学生的科学素养水平，不同类型的学校学生科学素养水平之间存在着显著差异。
通过日常的教研情况来分析造成差异的原因，城区小学经济条件较好，科学课资源投入力度较大，注重科学课程师资的建设，课堂教学形式活泼多样，注重实施新课程改革，教育理念比较新颖；山村小学由于条件差，师资缺编，教育管理者对待课程的态度不平等、精力投放不均衡，这些因素不利于学生科学素养的培养和发展。
当然，山村类小学是区划后划入五华区的学校，原有学科基础薄弱也是原因之一。
其次科学课程师资队伍建设方面，城区学校科学专职教师1.5人/校，城郊学校1人/校，山村学校0.2人/校。
而各校专、兼职教师总体人数比为1:
4.5，学校专、兼职教师35周岁以下与35周岁以上总体人数比为1:
1.8。
结合这些数据，我们将科学教师队伍建设的各个子项对产生学生科学素养差异的原因进行假设比较，成明显正相关。
我们通过调查发现，影响学校对科学专职师资培养积极性的主要因素，在于学校管理者对于课程发展的相对均衡性的重要性认识不足，难以采取积极有效的管理和建设措施；制约学校管理者实施课程较为均衡发展的重要原因是区域中学录取时的评价内容——自然（科学）属于不在评价内容范围中的课程，因而较为忽视；同时我们发现有较好管理思想的学校，管理者一贯较为重视学生全面素质的提高，较为均衡的实施新课程，非常重视课程师资的均衡建设，这些学校的教育质量和办学的信誉度在区域内也一直得到受教育群体和社会的认同。
（三）行动研究
1、行动策略
从现状实际出发，以有效提高全体小学生科学素养，全面推进课程改革
为目标，充分利用“三个优势”，抓好“四项重点工作”，即，充分利用城市中心区的区位优势，搞好与大专院校、科研单位、科普教育机构的协作，拓宽科学课教师培训渠道和中小学生科普教育渠道；充分利用我区现有现代教育技术装备条件优势，实现科学教育信息资源共享；充分利用现有科学课程骨干教师和学科带头人的优势，发挥团队精神，促进均衡发展。
抓好科学课教师继续教育，提高科学课教师整体素质；抓好科学课教师备课系统和小学科学课实验室管理系统的开发研制工作，提高科学课教学现代化水平；抓好科学课课堂教学研究工作，充分发挥主渠道作用；抓好科普教育活动基地建设工作，拓宽科学教育渠道。
2、行动原则
以培养科学兴趣为突破口，以传授科学知识和科学方法为支撑，以培养科学精神为目标。
理论与实践紧密结合，课堂教学主渠道与科普教育活动紧密结合，学校教育与社区教育、家庭教育紧密结合，科学教育与人文教育紧密结合，统筹规划，分类落实，务收实效。
3、主要工作
第一，深化教学改革，拓宽教学渠道，促进学生发展。
= 1 \* GB2 ⑴开展了以“有效培养学生科学素养”为主题的系列教学研讨活动，其中《各种材料的锅》、《各种各样的液体》、《蜗牛》等一批好课，以培养学生的创新思维和实践能力为主，展现了新课程理念指导下教师的教与学生的学的有机结合，为众多的科学教师利用课堂这一主渠道提升学生科学素养起到了示范性作用，促进学生学习方式的变革。
= 2 \* GB2 ⑵创造
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