以“大科技教育”模式提升学生科学素养的实践研究(开题报告)
以“大科技教育”模式提升学生科学素养的实践研究
开题报告
张家港市第八中学课题组
1、课题研究背景
培养学生的科学素养是当前国内外科学教育领域所关注的核心议题,现已成为学校科学教育的总目标和根本任务,其内涵就是在当今科学技术迅猛发展的世界里,学生作为未来合格的公民,要享受科学技术带来的福祉,幸福地拥有自己的生活,能对公众、社会及与自己有关的事务做出合理决策,必须先掌握基本的科学知识,了解科学研究的基本过程,理解科学技术与社会和自然之间的相互关系。
作为一所城乡结合部学校,江苏省张家港市第八中学约70%在校学生来自新市民家庭或流动人口家庭,学生的科学素养整体较低,主要表现为科普知识贫乏、动手实践能力低、创新意识弱等。如何让这些孩子享受优质的教育资源、感受科学技术的神奇、学会科学实验的方法,是一项很有价值的研究。我校于2013年提出了构建“大科技教育”课程体系,旨在基于“四模”教育活动和成果经验的基础上,开发和探索以普及科学知识,提高科技创新意识和动手实践能力为主要任务的校本课程体系,让更多师生能全方位、多角度地参与到科技教育的实践中来,从而初步建立起学生的科学思维和意识,切实提高学生的科学素养。
二、课题的核心概念及其界定
1.科技教育:是科学与技术教育的总称,包括从科学探究,到知识形成,再到其应用成效产生的全过程的教育。
2.大科技教育:是关注科学技术时代的现代人所必须的科学素养的一种养成教育,是将科学知识、科学思想、科学方法、科学精神作为整体体系,使其内化成为受教育者的信念和行为的教育过程。
3.科学素养:是指一个人在从事某项工作时应具备的科学素质和修养,包括对科学的兴趣(意向因素:注意力、兴奋点、关注度)、必备的基础知识及解决问题的能力(智能因素:知识能力的储备)和科学精神(态度因素:科学思维和科学方式)。它是一个动态的、丰富的、发展的概念,很难准确把握和界定其深刻而丰富的内涵。
4.学生科学素养:是指学生具备科学地解释现象的能力、评估和设计科学探究、科学地处理数据和证据的能力。
三、国内外同一研究领域现状与本课题研究价值
(一)国内外同一研究领域现状
1.科学素养内涵的研究
“科学素养”一词最早出现在20世纪50年代的美国,笔者选取部分有代表性研究观点如下:1971 年,美国科学教师协会的课程研究委员会认为,科学素养涉及对科学过程、技能的态度和能力以及科学概念的有用知识;80年代中后期,《2061计划:面向全体美国人的科学》对科学素养定义为:“熟悉自然界,尊重它的多样性和统一性,懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法;理解科学的一些基本概念和原理;有进行科学思维的能力;PISA2015将科学素养定义为:处理与科学相关的事物的能力,成为具有科学思想的反思性公民并愿意对科学和技术做出合理的解释。
我国对于科学素养的研究起步较晚,徐州师范大学物理系潘苏东提出科学素养的三维模式:一是科学知识维度;二是科学技能方法维度;三是科学观念维度。上海市教育科学研究院顾志跃提出科学素养的三个同心圆基本结构:最核心部分是科学精神、态度和价值观(科学观);中间部分包括科学知识、技能、方法、能力(科学知能);最外围部分是科学行为和习惯(科学行为)。中国教育科学研究院王素(1999)认为,科学素养包含四个核心要素:1.对科学技术的理解;2.对科学、技术、社会三者关系的理解;3.科学的精神和态度;4.运用科学技术解决日常生活及社会问题的能力。北京市教育科学研究院叶禹卿在2000年认为科学素养由科学知识、科学能力、科学方法、科学意识和科学品质五大要素组成。国务院颁发的《全民科学素质行动计划纲要(2006-2010-2020年)》也涉及到科学素养这一概念。
2.科技教育模式的研究
培养学生的科学素养是当前国内外科学教育领域所关注的核心议题,各方都做出了探索,笔者主要选取部分有代表性的国内研究观点如下:“北京市房山区中学生科学素养提升行动”项目组以PISA2015重点进行科学素养测试为契机,设定中学生科学素养提升目标,深化科学课程体系和教育教学体系改革,实现房山区中学生科学素养培养科学化、常态化;贵阳学院化学与材料工程学院任永力和左成光教授致力于研究通过设计思维的培养来有效开展青少年科技教育;浙江省三门县沿江中学提出利用电子书包开展以学生为主体的探究式、合作式和教学评价模式来培育学生科学素养;云南省科学技术厅以科技活动周围载体提升公民科学素养;日照市实验小学提出在科技活动中应用信息技术提高学生科学素养;扬州大学教育科学学院潘洪建提出通过开展科学实践提高学生科学素养。
通过对文献的梳理可以看出,科学素养内涵丰富,不仅包括自然科学的知识、技能和过程,还涉及社会、人文科学等。而提升学生科学素养已成为全球各国新一轮科技竞争与变革的重要推动力,是培育高精尖科技人才的重要议题,国内外都在做着不同的探索。我国对于科学素养的研究起步较晚,虽然近几年有了长足进步,但是提升学生科学素养路径的普遍性、代表性、适用性不强,离实际的需要尚有一定的差距。
(二)课题研究价值
2018年习近平在全国教育大会上提出六个“下功夫”,2019年中共中央国务院颁布《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》,两者都强调提高青少年科学文化素养,培养学生的自主能力、创新精神、综合能力和实践动手能力。这说明本课题的研究顺应时代发展需要,具有研究的价值。
1.理论价值:①通过对国内外关于学生科学素养提升的相关文献进行梳理,深化和丰富对学生科学素养内涵的理解,了解目前国内外学生科学素养提升的主要路径和模式。②在此基础上,初步探索“大科技教育”模式提升学生科学素养的路径和机制。
2.实践价值:①开展本课题研究,探索提升学生科学素养的路径和模式,有助于促进学生全面素养的提升和个性发展;②在课程开发和实施过程中,探索从单一的学科教师向“一专多能”型教师转变的新机制,拓展教师团队建设新形式;③进一步完善学校原有的“大科技教育”课程体系,推动学校优质发展;④适应高度变革的社会需求,为社会培养科技人才
四、课题研究目标与内容
(一)研究目标
通过研究,形成有助于提升学生科学素养的“大科技教育”模式,具体目标如下:
(1)完善“大科技教育”课程体系建设;
(2)形成“大科技教育”模式实施机制;
(3)立足本校实践,探索学生科学素养提升的课程评价方式。
(二)研究内容
1.完善“大科技教育”课程体系的研究。
目标维度:基于梳理国内外关于提升学生科学素养相关理论研究和最新研究成果,并结合前期调查,结合本校校情和学情,形成新的目标体系,厘清总目标和具体化目标,使得课题研究系统化、层次化。
内容维度:丰富“大科技教育”课程的内容体系:①探索项目式学习方式,跨越学科,促进学科间融合;②走出学校,结合张家港本地资源优势,充分挖掘课程资源,研究与本地区域经济发展密切相关的问题,促进学校与社会的融合,丰富“大科技教育”课程内容的架构。
2.提炼“大科技教育”实施机制的研究。
制度建设:在当前“大科技教育”课程体系开发与实施基础上,提炼课程开发、课程管理、课程评价等环节在内的校本课程开发与实施相关制度。
队伍建设:以工作室为依托,通过校本教研和校外培训等方式相结合,构建教师从单一学科向“一专多能”型教师发展的培养机制。
课程资源:探索学校与社会融合的科学教育资源整合利用的机制,从而有效利用社会、企业资源,深入挖掘“大科技教育”课程资源。
3.形成“大科技教育”的评价方式。
初步探索定性与定量相结合的评测学生科学素养发展水平的评价方式,如建立学生科学素养成长档案、制作各项比赛荣誉积分卡、交流分享学生在家庭中的科学素养表现、建立“大科技教育”课程学生成长档案等。
五、研究的思路、过程与方法
(一)研究思路
通过问卷调查、个别访谈、组织研讨等方式,对已有的经验进行系统性反思,结合理论前沿的学习,逐步明确“大科技教育”课程实施方式的思路,以及实施方式和评价的重点难点,聚焦课题研究目标和内容,形成“大科技教育”模式,并在实践中检验,不断改进。
技术路线为:文献研究——现状分析——可行性研究——设计与开发——实证应用——效果分析——形成结论。
(二)研究过程
整个研究计划拟分为三个阶段,时间跨度为2019年9月至2022年12月。
第一阶段:准备阶段(2019.09~2019.12)系统梳理学生科学素养提升的相关文献资料,厘清学校“大科技教育”现状,在此基础上撰写课题实施方案。
第二阶段:实施阶段(2020.01~2021.12)在对我校“大科技教育”现状充分调研基础上,聘请专家进行专题研讨,完善“大科技教育”课程体系建设,提炼相关制度。
第三阶段:总结阶段(2022.01~2022.12)梳理成果,汇总资料,撰写结题报告。
(三)研究方法
文献法、调查法、行动研究法、经验总结法。
六、主要观点与可能的创新之处
(一)主要观点
经前期调研分析,在学校原有“大科技教育”课程体系下,学生的科学素养有了一定程度的提升,但与“德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”所需素质仍有一定差距;形成具有校内与校外相融合的“大科技教育”模式,将会有利于学生科学素养的全面有效地提升。
(二)可能的创新之处
1.建构以学生科学素养的内涵和结构为目标导向的整体性的科学教育课程体系;
2.探索一套学校与社会、学校与企业相融合的资源共创与共享的科学教育的新模式,拓宽学生科学素养提升的新路径。
七、预期研究成果
| 成果名称 | 成果形式 | 完成时间 |
阶段成果(限5项) | 《“大科技教育”模式下学生科学素养现状的调查与思考》 | 调查报告 | 2020年6月 |
《以“大科技教育”模式提升学生科学素养的几点思考》 | 论文 | 2020年8月 | |
“大科技教育”课程建设的个案研究 | 案例集 | 2020年12月 | |
学生、教师相关论文发表获奖 | 获奖证书集、论文集 | 2021年12月 | |
“大科技教育”课程成果展示 | 音像资料 | 2021年12月 | |
最终成果(限3项) | “大科技教育”课程实施机制 | 指导性文件 | 2022年8月 |
学生科学素养水平的评价方式 | 指导性文件 | 2022年10月 | |
《以“大科技教育”模式提升学生科学素养的实践研究》结题报告 | 结题报告 | 2022年12月 |
八、完成研究任务的可行性分析
(一)人员保障:本课题组核心成员由本校校长、行政人员和课程教师组成,他们具有较高的科研水平、丰富的理论知识、刻苦的钻研精神和良好的团队协作能力,均具有主持或参与过省、市级以上课题的研究的经历或经验,为本课题研究提供了强有力的人力保障。学校的“青少年科学工作室”先后被认定为“苏州市青少年科学工作室”、“江苏省青少年科学工作室”,工作室领衔人多次荣获省市乃至国家级的“优秀科技辅导员”称号;多位课程老师具有江苏省普及机器人教练资格证书、全国青少年中级科技辅导员证书。
(二)基础保障:围绕本课题学校做了大量前期准备工作。我校科技教育起步于2003年,经过多年努力,初步形成学校科技教育特色,学校先后被评为“苏州市科技教育特色学校”、“苏州市特色体育项目学校”、“苏州市中小学社团建设先进学校”、“苏州市首批中小学创客实践室建设实验学校”、 “全国青少年人工智能活动特色单位”、“苏州市首批机器人项目实验学校”。2016年,成功创建成为江苏省“大科技教育”课程项目基地学校,并成功申报苏州市“十三五”规划课题——《“大科技教育”背景下学生核心素养提升的实践研究》。
(三)物质保障。从实验载体来看,我们的课程老师自主开发了“大科技教育”课程的相关教材,并逐年完善,为本实验研究提供了物质保障。学校每周四下午两节课为“大科技”教育课程时段,全校学生通过双选会加入相关课程学习实践,为初中开展“大科技教育”提供了时间保障。同时学校与张家港市青少年实践基地、市科技馆以及相关企事业单位建立了长年协作关系,为完善“大科技教育”课程体系提供了保障。
(四)经费保障。2015年,镇上投资600多万元为学校建成了集科普知识、科技成果、模型陈列、体验活动等为一体的科技体育馆;2016年投资20多万元建设成了10个科技专用教室和科技长廊,为学校科学教育的开展提供了物质保证。除此以外,学校有完善的教育科研奖励条例,课题启动后,学校将拨出专项研究经费予以保障。
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