IDEAS科学读写模式参与下的科学教学

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IDEAS科学读写模式参与下的科学教学

——以昆虫概念教学实验为例
蔡铁权1，陈丽华2
1浙江师范大学课程与教学研究所，浙江金华，中国，321004 2浙江师范大学课程与教学研究所，浙江金华，中国，321004
Email:zsdchenlh@163.com
摘要：基于全语言( whole language)教学理念以及皮亚杰(J.Piaget)的认知发展理论，在小学三年级进行了IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫”概念教学实验。根据IDEAS科学读写模式学习活动的一般顺序，围绕“昆虫”概念设计了IDEAS科学读写活动课程。整个教学实验流程分为先存知识的唤起，知识概念的完善，概念的实际应用，科学写作文本的完成、评价及实施这四个阶段。实验结果显示，实验班学生比对照班学生在“昆虫”概念学习成就中表现更为出色，更愿意进行科学写作以及更乐于分享自己的观点和成果。但需要指出的是，在我国科学课堂中融入IDEAS科学读写活动课程还存在着一些困难。
关键词：IDEAS科学读写模式；科学教学实验；昆虫概念；教学流程；实验结果
瑟夫特(G.N.Cervetti)等人强调科学课程应架构学生使用与教学目标和过程相符合的语言，且教师必须建立具有丰富科学文字与语言结构的学习环境，以协助学生通过书本、教师的谈话等途径接触科学词汇与语言结构，让学生试着选取能表征关键概念的核心科学术语来和他人沟通科学活动与想法；引导学生利用日常语言，搭建出“概念桥”，熟悉使用更多科学语言，以及提供一个能让学生将语言与第一手探究活动产生连结的学习情境。…
基于对关于语言在科学学习中扮演的角色，以及瑟夫特等人主张教师必须提供一个连接语言与科学的建议，科学教育中开始出现了关于语言和科学学习的研究，并涌现出了一系列将语言融入科学学习的教学策略。深度拓展科学应用（In-depth Expanded Applica- tions of Science，简称IDEAS）科学读写模式的兴起， 正是对“全语言”教学理念的诠释，试图将科学读写活动融入科学教学中，以达到帮助学生学习科学的目的。
1实验的缘起、对象、过程和方法
IDEAS科学读写模式的核心是深度聚焦于学生的科学概念和概念应用。基本方法是在儿童阅读科学书籍之后，指导学生写出主要内容及相关的生活经验， 并将书籍内提到的概念以概念图呈现其关系，再与同学分享、沟通其想法，综合阅读与写作的学习过程，
提升学生对科学概念的掌握、科学本质观的发展以及科学态度的形成。
IDEAS科学读写模式的核心内容主要体现在以下三点：具体的阅读教学策略与科学思考和过程技能紧密地结合在一起；学校需要增加阅读时间；二至五年级学校课程目标，围绕阅读教学，渗入科学课程活动。这里所称的“阅读”，是指以阅读学习科学知识或科学概念为主。“写作”是指学习者通过纸笔，进行解释、组织、回顾、反思或连结科学概念的书写或记录活动，将新的科学知识，经由自己整合建构的过程， 而达到学习目的的策略。[2]
基于国内外研究的基础，以小学“昆虫概念”教学为例，探寻IDEAS科学读写模式参与下的科学教学，对于学生掌握科学概念的成效及影响因素进行了教学实验。1.1实验的缘起 1.4实验的理论基础
从2009年5月起，我们对浙江省大部分地区的初中科学教师的科学教育观进行的调查，结果发现， 有75%的科学教师表示很少向学生推荐课外读物或相关的科普材料，甚至其中有16%的科学教师表示， 除了教科书和课后练习之外，从没有向学生推荐过科学读物。这样的情况同样发生在小学，在与部分小学科学教师的访谈中发现，他们认为“阅读和写作是语文教学的任务，而且在小学阶段，科学课的课时没有语文课那么多，要让学生多读多写，条件不允许。”
尤尔( L.D.Yore)和韩德(B.M.Hand)指出，“培养科学素养公民，建构科学理解，而所有要具有此思维习惯，必须透过科学读写能力，应用到实际的生活问题里”。[31如果将科学读写能力的培养排除于科学教学之外，显然是不利于学生科学素养的提升的。同时， 在国外及我国台湾地区，已进行了多项将IDEAS科学读写模式融入科学教学的实验研究，结果显示，学生科学概念成效、科学兴趣等方面均有明显的提高。而反观我国大陆地区，却还没有这样的研究。为此，通过在大陆地区开展融入IDEAS科学读写模式的科学概念教学实验，以期为广大的一线教师在具体教学过程中实施科学读写活动提供指导和参考，并为之后的IDEAS科学读写模式参与下的科学教学研究提供借鉴。
1.2实验的对象
IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学实验的对象主要包括以下三方面。第一，融入IDEAS 科学读写模式的“昆虫概念”教学的实施对象：浙江省金华市某小学三年级(2)班的49名学生。第二，“昆虫概念”学习成就调查表的调查对象：该小学的三年级
(2)班和三年级(7)班的全体学生，共97名，其中前者为实验班，后者为对照班。第三，IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学的访谈对象：该小学的专职科学教师，共5名。
1.3实验的工具
实验工具主要包括五部分：小学“昆虫”概念的命题陈述、IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫”概念教学的教学设计方案、“昆虫概念”学习成就调查表、 科学写作文本评价标准、IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学的访谈提纲。该实验主要是基于全语言教学理论而进行的。 “全语言”教学理念力求将语言学习回归到真实世界中的原来状态，让学生在阅读时建构自己的意义，鼓励批判与猜测。反对僵化固定的课程与教材，主张利用真实的阅读素材如儿童读物、报刊杂志等作品进行跨学科教学。同时反对学生被动接受的单一教学过程， 主张利用学生的先备经验，并提供学生参与学习及主动建构语言知识的机会。“在完整的语言和社会情境中，尊重学习者作为一个完整的个体，去学习整体的语言”。[4]
在IDEAS科学读写模式参与下的科学教学中， 科学阅读( science reading)的主要目的是使学生掌握其中的科学知识或科学概念，增进学生的科学语言学习，促进学生间就科学理论、科学现象的辩论、交流能力，以及以丰富多样的阅读材料，如报纸、科普文献、科普小说等，来促进学生学习科学的兴趣。在开展科学阅读的科学教学过程中，学生是阅读的主体，而教师只是一个观察者、协助者、分享者，积极创设以“学习者为中心”的学习环境。同时，学生要完成的科学写作(science writing)文本形式是多样的，评价活动的开展以学生完成的写作文本为依据，而不是标准的测验。而选择三年级开展实验，主要是基于皮亚杰的认知发展理论。皮亚杰曾对儿童认知发展的阶段作了这样的划分：感觉运动阶段（Sensorimotor Stage，出生至1.5～2岁）、前运算阶段(Preperational Stage，2～ 7岁)、具体运算阶段( Concrete Operational Stage，7～ 11岁)、形式运算阶段( Formal Operational Stage，11 岁至成年)。其中具体运算阶段的特征是显著的认知增长，儿童的语言和基本技能在这一阶段得到了迅猛发展。同时，在语言方面，尽管这一阶段的儿童已能通过下定义的方式获得概念，但在获得和使用此类概念时，需要实际经验或借助具体形象的支持。而在形式运算阶段，认知趋于成熟的儿童逐渐开始摆脱实际经验的支持，能够理解并使用相互关联的抽象概念。作为一个一般性的框架，皮亚杰的认知发展阶段论描述了可能出现的思维模式，为教育家、家长和其他儿童工作者提供了一个有效的参考框架。
由皮亚杰的认知发展理论可以知道，11岁左右的儿童正处于具体运算阶段或形式运算阶段，在科学学习中融入科学阅读和科学写作活动，正是契合其语言迅速发展的特点，更具代表性，并能为他们的终身学习奠定基础。为此，特在小学三年级开展以“昆虫”概念为例的IDEAS科学读写模式参与下的科学教学。同时，这一年龄段的儿童已经具备一定的抽象思维能力， 这为开展本研究提供了可能。
1.5实验的目标、过程与方法
IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学实验的主要目的在于通过将科学阅读和科学写作活动融入“昆虫概念”教学，以提高学生在“昆虫”这一 概念上的学习成效，同时通过实验班和对照班的比较， 观察在IDEAS科学读写模式参与下的科学教学中，学生的课堂表现以及在实施IDEAS科学读写活动课程时存在的困难及问题。为了更好地实现这一系列目标， 所采用的具体实验过程及方法如下。
首先，选择实验学校，并对该校的科学教师进行了访淡，确定了教学内容。再根据该小学三年级所使用的科学教育出版社版的《科学》（三年级上册）这一教材中关于“昆虫”的内容，选取了部分科学阅读文本，经过比较并听取了部分专家意见之后，最终选择了九州出版社版的《实验与观察》一书中的“观察动物”章节作为辅助阅读文本。根据教材和辅助阅读文本，对IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学的课程进行了设计，并编写了“‘昆虫概念’学习成就调查表”。随后，又根据实验学校的科学学科带头人罗老师的修改意见，对课程设计和调查表进行了多次修改，正式实施。
先在实验班和对照班进行了“昆虫概念”学习成就调查表的前测，再在实验班进行IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学，对照班则也进行正常的“昆虫概念”教学。最后，在两个班级中进行“昆虫概念”学习成就调查表的后测，比较两个班的前测和后测以及实验班和对照班的课堂实录，探讨将IDEAS 科学读写模式融入“昆虫概念”教学的成效。
2 IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”课程设计
IDEAS科学读写模式鼓励教师结合多种科学学习活动来深入科学教学，主要包括六种：先备知识、 科学活动、概念图、科学阅读、应用活动和科学写作。 但这些学习活动并不是随意设置的，而是围绕着科学概念，将各学习活动形成一个完整的框架。在IDEAS 科学读写模式的科学扩展时间内，表示这些活动要被完整地包含在每天2小时内，也建议连续的维持每天上课要包含回顾学生的先存知识，在完整单元上教师透过教学活动选择概念图表现概念之间的关联。除此之外，罗曼斯(N.R.Romance)和维塔尔(M.R.Vitale) 还提出了IDEAS科学读写模式学习活动的一般顺序， 如图1所示。[5]
IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”课程设计就依据罗曼斯和维塔尔提出的IDEAS科学读写模式学习活动的一般顺序，以两节课为一单位时间， 主



要分为11个学习活动，如图2所示。
以上的11个活动均围绕“昆虫”这一概念所展开， 通过回顾学生关于昆虫的先存知识，再通过室内外动手操作活动、科学阅读、教师论证和绘制概念图，使学生初步掌握昆虫的外部特征，并能区分哪些动物是昆虫，哪些不是。最后通过科学写作文本，使学生形成丰富、完整的昆虫概念。完成了IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”课程设计之后，就进入到具体的实验过程。
3 IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念” 教学实验流程
IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学实验流程，就是将所设计的11种科学活动融入到具体的“昆虫概念”教学中。整个教学实验流程可以分为以下6个步骤。
3.1先存知识的唤起
学生的科学阅读和科学写作活动，是一种先存知识( prior knowledge)经验参与下的过程，是一种概念重构的过程。透过科学读物中文字与图画内容，学生以自己的先前科学概念，对文本提供的信息再建构及不断形成正确的、完整的科学概念，这就是一个概念重构的过程。为此，先存知识的唤起对于学生的概念学习极为重要，可以帮助教师确定学生存在的迷思概念。由此可知，学生从其生活经验出发得出的对于“昆虫” 概念的理解，还存在着诸多不足。3.2知识概念的完善 3.3概念的实际应用。这一阶段主要是通过各种活动，使学生的“昆虫” 概念得以丰富及准确，主要包括活动2至活动9，各活动的主要内容为：
活动2：动手操作。以4人小组为单位，在校园的草丛里、石头下、灌木丛等地方去寻找小动物们， 并将认为是昆虫的小动物带回教室。
活动3：动手操作。利用放大镜、昆虫盒等，各小组仔细观察所带回来的昆虫以及帮学生准备的蜻蜒，请学生说出这些昆虫有哪些相同点和不同点。
活动4：科学阅读。基于学生的观察，请学生阅读教科书及辅助的文本材料中关于昆虫的头部和胸部的部分，说说昆虫的头部和胸部有什么特征。昆虫的身体分为头部、胸部和腹部三部分，它的头部长有一 对触角，而且大多数昆虫有一对复眼和三个单眼。昆虫的胸部长有三对腿，这是区别是不是昆虫最显著的特征。昆虫一共有6条腿，每条腿上都有关节。昆虫的翅膀也长在胸部，大部分昆虫都长有两对翅膀。
活动5：科学阅读。请学生阅读教科书及辅助的文本材料中关于昆虫腹部的内容，说出昆虫的腹部是怎样的，有什么特征。昆虫的腹部一般都是圆形的， 都带有节，昆虫的腹部长有负责呼吸的气门，这也是区别是不是昆虫的重要特征之一。昆虫的腹部不仅是消化器官，同时也是生殖器官。
活动6：动手操作。根据所阅读的关于昆虫头部和胸部的特征，请学生再仔细观察所带回来的小动物， 是不是所有的这些动物都是昆虫。
活动7：动手操作。根据所阅读的关于昆虫腹部的特征，请学生再仔细观察小动物的腹部，所带回来的小动物是否具有昆虫腹部的这些明显特征。
活动8：教师论证。根据学生的科学阅读和观察结果，教师对昆虫的特征进行总结和论证。昆虫的身体分为头部、胸部和腹部三部分，它的头部长有一对触角，大多数昆虫有一对复眼和三个单眼。昆虫的胸部长有三对足，这是区别是不是昆虫的最重要的特征。 而且大部分昆虫长有两对翅膀。昆虫的腹部长有负责呼吸的气门。
活动9：绘制概念图。根据学生自己阅读、观察的结果以及教师的论证，学生各自绘制“昆虫外形特征”的概念图。绘制完成后，小组内相互交流，对概
在这一实验的先存知识唤起阶段，主要指活动：1，首先请学生说出平时生活中所看到的昆虫有哪些？根据学生的回答，提问：是否所说的都属于昆虫呢？你认为哪些是，哪些不是，请说明理由。在这一过程中， 学生的答案多种多样。其中有学生认为蜗牛属于昆虫的理由是，蜗牛很小，而昆虫都是很小的。还有的学生认为，蜗牛不是昆虫，因为昆虫都是会飞的，像蚊子、苍蝇和蜻蜒，但是蜗牛不会飞，所以它不是昆虫。念图进行补充和完善，最后每一小组上交一份完整的关于“昆虫”的概念图。这一阶段的活动主要指活动10，即科学应用。在知识的实际应用阶段，主要是巩固学生之前学习的“昆虫”概念，并能实现概念迁移，解决课前学生的疑问， 蜗牛是不是属于昆虫，为什么。同时，再以“蚯蚓” 为例子，请学生回答它是不是属于昆虫，并作出解释。
3.4科学写作文本的完成、评价及完善
通过前面关于“昆虫”概念的10项活动的开展， 接下来就进行活动1 1，即科学写作。请学生完成一份科学写作文本，其形式可以是概念图、或者是介绍昆虫外形特征的短文、或者是你向别的小朋友解释为什么蜗牛不是昆虫，也可以是画一幅某一昆虫的图画， 但需要将它的主要特征进行清晰的描绘，并附上关于这一昆虫特征的说明词。
学生完成科学写作文本之后，教师在课后进行科学写作文本的评价。科学写作文本的评价在实施科学写作过程中占有极为重要的地位，是学生不断完善科学写作文本的重要途径，也是学生不断完善科学概念的重要方法。一般而言，科学写作文本的评价应该涉及以下几方面：①把文本中的观点同学生的已有知识或经验联系起来。②把主要论点同论据联系起来。③ 关注并思考文本中与自己的观点相冲突的论述。④努力弄清楚概念上的困惑。⑤运用文本中的概念解释现实世界中的其他现象。[6]依据这一评价标准，教师将对学生科学写作文本的评价意见及时反馈给学生，学生不断修改、完善科学写作文本，形成对“昆虫”概念更为丰富的认识。
在整个实验流程的四个环节中，除了学生科学写作文本的评价及完善需要学生在课后完成之外，其余各项活动都在两节课内完成。通过围绕“昆虫”概念的这1 1个科学活动的开展，对实验班和对照班学生的
“昆虫概念”学习成就又进行了后测，此外，还通过两个班级的课堂记录，对学生的课堂表现等进行了对比。
4实验结果分析
整个实验过程共涉及到实验班和对照班的前测和后测，以及两个班级课堂实录的比较。具体的实验结果如下：4.1实验班和对照班学生在“昆虫概念”学习成就前测和后测中的表现
“‘昆虫概念’学习成就调查表”共分为五个组成部分：昆虫的外形特征、昆虫的身体构造、昆虫的一 身、昆虫的觅食方式和昆虫的防卫术。每个部分为3～ 5题，共20题，每道题目有3～4个选项，选择其中正确的一项，回答正确计1分，错误或未选不计分。 第21题，即最后一题是主观题，请学生回答蜗牛是昆虫吗？为什么？
在前测中，由于三年级上的学生第一次接触“昆虫”这一内容，其回答往往是基于生活经验，测试结果为，前20题的平均分，实验班为7.75分，对照班为7.63分，第21题，两班均没人回答完整。由此可知， 两个班在前测中的表现几乎处于相等水平，是平行班。在后测中，实验班在“昆虫概念”学习成就调查中前20道题目的平均分为16.87分，而对照班为14.97分。 第21题的回答情况来看，实验班有41名学生，即有83.63%的学生回答正确，还有8名学生尽管没有回答全面，但均有完成，并作了简单的说明。而对照班只有15名学生回答正确，即正确率为31.25%，有23 名学生对“蜗牛是不是属于昆虫？为什么？”，只回答了“是”或者“不是”，而没有做出解释。
由上可知，两个班级在前测中，平均分相差0.12 分，在后测中相差1.9分。实验班的后测成绩相比较前测，提高了9.12分，而对照班提高了7.73分，两个班级差距较大，具体见图3所示。而从第21题的回答情况来看，差距更大。实验班的学生更愿意进行科学写作，而对照班的学生则往往不愿意从事这样的写作活动。

4.2学生上课的发言表现及相互交流的情况
依据两个班的课堂实录，依据实验班和对照班任教老师的介绍以及听课观察，两个班属于平行班，班级发言及活跃程度处于同等水平。而在IDEAS模式参与下的科学教学过程中，实验班的学生表现得更为活跃，发言次数比对照班更多，更容易发现问题和提出问题。更会将观察到的结果与文本中所阅读到的材料相联系。例如，在科学阅读中了解到，昆虫的三对足分别长在三个胸节中。在对蚂蚁的观察过程中，有的学生就更加仔细地观察蚂蚁的足，并发现了“蚂蚁的脚都长有节”这一现象。
在相互交流方面，实验班的学生除了以小组为单位对小动物进行观察之外，为了使小组更好地完成“昆虫”概念图的绘制，小组成员之间也进行了交流的广泛。学生相互交流自己所绘制的概念图，分享各自的意见和成果。而对照班的学生只有在对动物观察方面进行过小组交流，在之后的知识概念完善过程中，均没有出现相互交流想法及意见的情况。
4.3实施IDEAS科学读写模式参与下的科学教学存在的困难
IDEAS科学读写模式参与下的“昆虫概念”教学实验，从实验班与对照班学生的学习成就来看，与前述目标对应。但在这一科学教学实验过程中，还是碰到了一些困难。首先，就是教学时间问题。由于IDEAS 科学读写活动课程实施的基本条件就是两小时的深入科学概念的教学，在我国的大多数小学中，一节课的时间为40分钟，所以说，将IDEAS移植到我国的教学现场，往往是连续的两节科学课。但在我国的小学教学中，这一条件较难达到。在小学，往往将语文、 数学课列为主课，而科学课只是副课。所以科学课的时间较少，一个班级一天只有一节科学课，甚至一个星期才只有三节。在这样的情况下，教师只能通过调课的方式来实施IDEAS科学读写活动课程。
其次，科学教师的教学信念。在科学教学过程中， 科学教师的教学信念与教师的科学本质观有很大的联系。很多科学教师因为缺乏科学史、科学哲学的知识， 从而导致他们关于科学本质观的见解是不完整的或者是幼稚的。[71有明确的、积极的教学信念在科学教育中是十分重要的。如果科学教师认为通过自我建构与社会建构交互进行，是科学学习的一条重要途径，那么，他们在创设有趣的情境以引起学生的学习动机后， 紧接着就会让学生亲自试验，或是引导小组进行积极的讨论活动，以探究科学概念。这样的教学信念对于提高学生的学习兴趣等方面都有积极的作用。同时，
也不得不指出，教学信念与教师的人格特质有很大的联系，甚至可以说具有决定性的影响力。人格特质偏向传统、控制型的教师，他的教学信念也会更加趋于保守，认为学校教育的目的是提供相同的课程、相同的行为标准，以使儿童社会化。在我们进行实验的过程中，有的科学教师就坦言：“通过两节课的时间使学生掌握昆虫的特征是得不偿失的，因为这几点特征， 完全可以在一节课内，通过学生观察后，教师协助总结就能得出，不需要花费大量时间让学生读和写，毕竟这是科学课不是语文课。”他们主张对科学概念的学习，只要记忆就可以了。这样的教学信念，可以说是成为了IDEAS科学读写活动课程在我国科学教室内开展的最大障碍。
再次，科学素养评价知识。科学教师的评价知识， 不仅包括学生科学学习的评价维度，还包括学生科学学习的评价方法。在科学教育中，评价学生科学学习的维度是多种的，而且每位教师的评价标准各不相同， 但最重要的是，对学生科学学习的评价，仅仅只局限于知识维度是不够的，需要从科学素养的多个维度评价学生的科学学习。
在此次“昆虫概念”教学实验中，有比较客观的学生学习成就调查表，但在很多情况下，IDEAS科学读写活动的开展，并没有这样客观的测试卷。评价的依据主要是学生完成的科学写作文本以及学生在课堂上的表现及参与情况，这就需要科学教师具备完善的科学素养评价知识。因为，评价是教学过程中的重要环节，教师可以通过评价了解学生的起点能力与行为， 也可以了解学生的学习困难及状况，更可以通过评价了解学生的学习结果与成就。如果科学教师只能评价学生掌握科学知识的能力，对于促进学生科学素养的提升是不利的。
IDEAS课程的实施使学校提供时间来提升学生所需要的科学核心概念和相关概念应用学习，其目的是在学校建立一个研究环境，改善科学的教学过程， 让学生有机会去建构有意义的知识，并使用这些他们所建构的知识去理解与学习。所以，IDEAS科学读写活动课程被认为是一个有意义的深入教学的普遍化课程。IDEAS科学读写模式参与下的科学教学，从课程设计和认知科学来看，在今后的科学教育改革中，都将是一种有意义的科学课程实践和科学教学实践。
References（参考文献）
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(8) ,P55-58
源自：2011年创新教育学术会议论文集

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科学教育中的科学写作

蔡铁权 陈丽华
【摘要】科学写作融入科学教育的教学方式日益受到广泛的关注。科学写作作为写作的一种，文风自由、形式多样，能很好地促进学生对科学概念的理解，提升学生的反思能力和科学推理能力，提高科学表达和写作的能力，激发科学学习的兴趣。同时，也是师生之间沟通的有效媒介。
【关键词】科学教育科学写作实施策略
【作者简介】蔡铁权／浙江师范大学课程与教学研究所教授 (金华321004)
陈丽华／浙江师范大学课程与教学研究所研究生 (金华321004)
科学写作( Science Writing)是学生将输入的信息，通过自己的理解，用自己的话语，将信息通过文字转化为具体的呈现方式，以达到对科学概念的理解。科学教育应重视科学写作，以培养学生独立批判思考的能力，科学推理和反思的能力， 科学表达和写作的能力。而具有科学素养的学生，除了应具有科学知识外，也需要具有科学阅读、科学写作以及传达信息给他人的能力。
一、科学写作的内涵与类型
早在1987年，伯雷特(C.Bereiter)和斯卡达玛丽亚(M.Scardamalia)就提出了两个关于写作的理论模型。一是知识告知模式(knowledge - telling model)：就是以确定的主题为线索，通过延伸活动的过程来提取信息。在这样的写作过程中，非常依赖于学生已掌握的内容知识，并无新知识的产生。传统的纸笔测试就是相当典型的知识告知模式。二是知识转换模型( knowledge—transforming model)：写作者会透过内容处理及对在处理过程中的互动来增加知识的获得，会考虑如何解释、如何表达内容。即在内容空间(content space)中，学生会对信息进行评价和反思；而在修辞空间(rhetorical space)中，则包含着对读者意义的沟通及对写作文本语言及形式的选择。科学写作所追寻的正是基于先前学习活动，引导学生将所学的专门术语、科学概念应用于写作文本中，并清晰地进行解释说明呈现给读者，以扩展学生对于概念的理解与应用。这就是说，仅仅依据传统的“知识告知模式”谈不上真正的科学写作，遵循“知识转换模式”，促进学生对科学概念、问题的思考，才是真正有效地将科学写作融入科学课堂。
尽管科学写作的内涵与一般写作有一定的相通之处，但更鲜明的还是其自身的独特性。
（一）科学写作的涵义
写作是将个人思想以文字或符号的形式表达出来，并以此与他人进行交流沟通的一种方式。 威灵顿(J.Wellington)和奥斯波尔(J.Osborne) 认为科学写作在科学教育中算是很平常的事：学生看黑板抄笔记、写下实验过程、写下或标示他们课堂中的工作等，都可以算是科学写作。陈慧娟认为科学写作是：强调突破传统只重拼字、文法以及修辞的刻板印象，将写作活动融入科学教育，鼓励学生用自己的话对科学概念表达心得与想法， 达成沟通组织与改变科学概念的目的。[1] 由此可知，科学写作不同于一般写作，它更强调使学生在科学写作过程中专注于科学概念和科学思维过程的描述或表达，将新学习的内容与学生头脑中已有的知识联系起来，在这种联系中建立个人的科学理解。
（二）科学写作的类型
科学写作的类型是多样的。吉丝(C.M. Keys)将科学写作分为五种类型，实验性科学写作、解释性科学写作、报告性科学写作、传记性科学写作、说明性科学写作.[2]
实验性科学写作：是指学习者动手操作实验， 并根据实验结果或真实资料的呈现，通过写作，对科学观点进行合理解释或推论。
解释性科学写作：学习者运用已习得的科学文字，描绘事件的特征，并在原有科学概念的基础上，对事件的特征做出科学的解释。如关于糖在冷水、热水中不同的溶解速度这一现象的描述及解释。
报告性科学写作：通过收集资料，对某一科学
问题进行描述。这是相对比较正式的科学写作， 如关于AIDS感染、光的本质等进行写作。
传记性科学写作：以科学史实、科学家等为主
题进行写作。在这种传记性的科学写作过程中， 使学生体会到科学中的人文因素和社会因素，正如萨顿(G.Sarton)所说的：“因为科学史的内容远比各门专业科学的历史的总和要多得多。” [3]
说明性科学写作：针对某一特定问题、现象， 学生可通过资料来写作，以表明自己的观点。
根据吉丝关于科学写作的分类，科学教育中常用到的科学写作类型具体可分为：[4]
记叙文：以写故事的方式呈现关于某一过程或一系列事件的知识。如让学生写一篇染色体或细胞一生的文章。
游记：用来描写某一特殊内容，如讲到生态环境系统，请学生想象到沙漠、森林或海洋旅行，将可能会看到的景象与其中的生物，写一篇游记。
引文：当学生在学校完成科学实验后，可以让学生将实验过程中的各个步骤写下来，给未做过这项实验的同学做导引。
辩论或演说稿：这类科学写作特别适合某些具有争论性的议题，可让学生选择一个观点，写一 篇阐明观点的演说稿，或者是作为班级辩论的辩论稿。如能源开发与利用问题。
科学报告：进行实验或探究活动后，请学生写一篇完整的报告，包括：目的、原理、过程、观察记录、推论及讨论，可让学生就整个过程做一次回顾与整理。
宣传手册：配合教学主题，可以让学生制作宣
传手册。如在学习生物多样性主题时，配以图形、 文字，让学生制作维护生物多样性的宣传手册。
日志写作：将学习的过程及思考记录下来，可追踪概念的发展及学习者的学习情况，也可作为师生交流的渠道。
概念图：常被用来作为了解学生的先备知识、 学习时的知识转变状态、以及学习后的知识结构的工具。
科学写作的形式是多样的，当然这些形式并不是各自独立的，在科学写作过程中可以相互交叉使用，使学生真正能“达到沟通组织与改变科学概念的目的”。
（三）科学写作的组成元素
一份完整、有效的科学写作文本必须包括基本的组成元素。普瑞恩(V.Prain)和韩德(B. Hand)在1995年提出的“科学学习的写作元素模型(model of elements for writing for learning in science)”中，包含了科学写作的五个基本组成元素：主题、形式、目的、对象及文本的制作方式。 “转换科学和写作相互作用的过程中所固有的科学写作文本的类型、目的、对象，其最重要的意义在于，确定科学写作的目的是描述、解释、指导和说服特定的读者。”[5]
由此可见，一次有效的科学写作必须有一个明确的主题，同时，教师要明确这一次的科学写作目的是什么，并将目的清楚地告知学生。还要使学生明白，自己完成的写作，面对的读者是谁，如自己、同班同学、年幼的孩子、家长等，决不仅仅局限于教师。对象不同，就需要学生在写作过程中考虑对象的背景知识。关于文本的组成元素，主要是指写作的完成与文本的呈现。写作的完成可以是学生个人完成的，也可以是小组合作甚至是全班完成的：文本的呈现可以是传统的纸本，也可以是海报、附有说明解释文字的标本、模型等。
二、科学写作在科学教育中的作用
在互动建构的科学教室中，科学写作常被概念化成一种能发展推理、引导学生科学对话以及促进对于科学相关的解释以及产生意义的过程。霍华德(V.A.Howard)提出了“写作为思想之父(act of writing is father to thought itself)”的概念，明确地指出了教师如能在教学上应用写作活动，可达到两个重要的功能，即不仅能观察学生学习某事增进知识的理解：也能够引出学生对某事的反映，例如澄清理念或者建构知识，以达到沟通的目的。”[6]布鲁纳(J.Bruner)和林德曼(E.Lindemann)也指出：学习写作对思考技能的发展有很大的帮助，同时帮助学生处理学习到的信息，理清思路。切尔韦蒂(G N. Cervetti)等人则强调写作对于科学学习的重要性， 他们认为科学言谈的内容也就是用谈论或写作将主张和证据组织成论证。
（一）对学生而言
第一，促进学生对科学概念的了解。由于受生活经验、文化或过去学习经验的影响，学生会有许多与科学概念不一致的先前概念。在科学写作过程中，学生通过公开性的思考记录，将新学到的科学概念，与自己的先前概念进行比较，使自己模糊不清的甚至是错误的想法得到转变，促进学生对科学概念的理解。
第二，提升学生的反思能力。科学写作是将写作活动融入科学教育中，是学习者反思先前想法和体验新概念，经历迷思概念的转变过程，进而设法理解发展知识的工具，在写作期间学习者建构更丰富的解释，并具有假设、验证、解决问题的功能。
第三，增进学生的科学推理能力。“在科学教育中，越来越关注于将推理能力看成是科学教育中的一项基本能力，并广泛引起众多学者对其不同角度的研究。”[7]科学推理能力是科学家在解决问题过程中所用到的一种非常重要的能力，一般指演绎、归纳、推理等。科学写作强调的是科学知识之间的联系，通过一系列资料对主题的支撑， 特别是师生共同合作，完成科学报告类型的科学
写作，对提高学生科学推理能力的作用是无疑的。
（二）对教师而言
第一，与学生沟通的媒介。课前的科学写作能很好地反映学生已有的科学知识。同时在课后，教师通过检查学生的学习日志或科学报告，与课前的写作文本相对照，了解学生是否修正了原先不符合科学概念的想法，是否对科学概念有了真正的理解，并及时做出反馈，与学生沟通。
第二，作为教学的依据。艾提纳(E.Et kina) 认为，除非教师了解学生的想法，否则就不能成为真正的教学。“设计者通常要通过一个需求评估来确定教学设计的必要性。需求评估的目的在于确定是否的确需要一个新的教学”。[8]因此，通过
阅读学生的科学写作文本，了解学生的背景知识，明确学生是否有某一方面的学习需求，以作为教学的依据。
三、科学写作的实施策略
科学写作在科学教育中有如此大的作用，这就要求科学教师能发展合适而且能诱发动机的科学写作活动融入科学课堂中，以利于学生对科学概念、科学问题的整理与表达。但有效地将科学写作运用于科学教育中是不容易的，需要有具体的实施策略。
在国外，许多科学写作的实施策略都得到开发并已成熟使用，但其理论基础很大程度上都依据弗劳尔(L.Flower)和海斯(J.R.Hayes)所提出的写作历程模式。[9]这一模式主要包含下列三个层面，如图1所示。
写作环境
作者的长期记忆：有关主题、读者和写作计划的知识
图1 L Flower和J R.Hayes的写作历程模式
从弗劳尔和海斯的写作历程模式可知，写作过程主要包含三个层面，写作环境、作者的长期记忆和写作过程。基于这样的理论，比较成熟的科学写作实施策略主要有：
（一）“问题引导式的写作策略”
其特点是在写作前，教师与学生应做简短的讨论，具体实施步骤为：
①初始问题：你的报告目的是什么？
②焦点问题：你的报告对读者有什么帮助？
③发展问题：在我们讨论后，你的报告作了哪些修改？
④架构问题：你的报告中应该包含哪些新的信息？
⑤反思问题：你的报告中哪些是最重要的？
（二）“长篇幅的写作策略”
这种教学策略的特点是利用想法的提示，训练学生能有方向性的表达。
①想法：这个结果的起因和实际的利益是什么？
②改进：我解释后会增加些什么？怎样组织会比较简明？
③精致：如何说明，可举哪些例子？
④目的：我的目的是什么？这篇文章描述的主题是什么？
⑤联想：联想到哪些事物或相关属性？如何连结他们的关系？
（三）“启发式科学写作”[10]
这是吉丝在1999年提出的一种教学策略，主要着重于教师教学历程及学生学习模式的建立， 能帮助学生从观察、实验过程和写作中建构出属于自己的知识体系。
1.教师的教学模式
教师引出学生的先备知识：通过讨论，产生与主题有关的问题：学生进行实验活动：综合讨论与教学后的反思。在这一过程中，学生进行的科学写作，主要有：在实验过程中，学生通过实验和观察，完成个别写作j学生小组讨论分享写作；与其他教科书、资料、教师的讲解作比较，进行写作；个人反思，并向同学、教师等表达自己的写作内容。
2.学生的学习模式
学生在讨论或组织自己的写作内容时，其具体的思考步骤为：
① 初始的想法：我的问题是什么？
② 假设：我要怎么做？
③ 观察：我看到了什么？
④ 推论：我的主张是什么？
⑤ 证明：我怎么知道？为什么我做这些主张？
⑥ 阅读：我的想法与科学的想法差距在哪？
⑦ 反思：我的想法有哪些改变？
当然，在科学教育中，所面临的学生不同，教师所采取的科学写作策略决不是千篇一律的，其关键就在于能设计适合学生的科学写作实践策略。如图2，是一种依据写作历程模式及科学写作的组成元素，并参照“启发式科学写作”，设计的科学写作策略。
主题的确定。主题的内容可以是主要的科学概念、与某一事件相关的问题、概念的应用等，明确的主题是有效科学写作的先决条件。同时，研究结果显示，基于先前学习活动而设计的写作活动，更能引导学生将所学的专门术语、科学概念应用于写作文本之中，更能有效地扩展学生对于概念的理解与应用。如一位化学教师在上关于氧气和二氧化碳的性质及其实验室制法这一单元的新课之前，想了解学生对这两种气体的了解程度，就以“物质的燃烧”这一主题，请学生在课前进行科学写作。

图2科学写作实践策略
课前的科学写作。根据教师布置的主题，学生在自己已有的知识或者生活经验基础上进行科学写作，这一过程是将产生的想法进行转译的一个过程。同时，在这个环节中，须使学生明确文本目的是什么、文本的阅读对象是谁，使科学写作的过程在一个正确的基调上进行。并且还需要初步确定文本的类型及最终的呈现方式。根据“物质的燃烧”这一主题，一位学生利用概念图的形式（因为概念图作为写作形式不常使用，所以我们选择这种文本表达形式）在课前完成了如图3的写作文本。
图3 学生课前的概念图科学写作文本教学流程。学生在课前的科学写作文本中往往会存在一些问题，是不完整的，但通过文本，教师可以发现学生的先备知识及学习需要，这有利于教师根据学生具体情况设计新课，实现有效的科学教学。如通过学生关于“物质的燃烧”这一主题的课前科学写作，教师了解学生对蜡烛在瓶子中的燃烧这一现象比较熟悉，就以该现象为导入。 通过有盖子和没盖子观察蜡烛的燃烧情况，了解氧气和二氧化碳的基本性质。再通过实验室制备氧气和二氧化碳的方法，师生之间、学生之间进一 步探讨这两者的性质。同时，在这一单元的学习中，学生需做好实验记录和上课笔记。
课后科学写作。通过新习得的科学知识、实验记录和上课笔记，再在课前科学写作的基础上， 学生最终确定文本类型和呈现方式，完成课后的科学写作。
教师评价、反馈，完成科学写作活动。根据学生上交的课后科学写作，教师做出一定的评价和及时的反馈，了解学生是否真正掌握了新的科学概念、学习内容，是否转变了原先某些不正确的想法，是否还应该包含新的信息等。教师对学生科学写作的评价标准，可以参见附录中韵“科学写作评定量表”。[11]
修改、完成。教师要给予学生正确的、可行的反馈意见，鼓励学生不断修改，学生之间互相修改，最终完成一份完整的科学写作文本，这是科学写作中的重要部分，不能轻视。学生最终完成的概念图形式的科学写作文本如图4所示。

图4学生最终的概念图科学写作文本
在这一过程中，教师首先唤起学生的先备知识，完成个别写作，再利用实验、讨论等活动环节， 产生与主题相关的内容，在课后不断完善、充实自己的科学写作文本，并通过小组成员之间的分享阅读以及教师的反馈，比较教科书等其他资料，进行修改，最终完成一份完整的科学写作文本，清晰地表述自己对科学概念、科学问题的理解。
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[11]苏明俊，罗豪章 科学写作融入野外探究教学之研究[J].教育研究与发展期刊，2007 (2)：163 - 188
源自：《全球教育展望》2010年第4期