儿童科学教育：从“启蒙”到“启智”

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儿童科学教育：从“启蒙”到“启智”

　2012年05月17日　 作者：张荣华　　来源：光明日报

儿童科学教育是科学教育的重要基础。在我国，谈起儿童科学教育，一般都认为其意义在于对儿童进行“科学启蒙”教育。在长达两千多年的历史中，儿童教育一直被归属于“启蒙教育”。　 　　十九世纪之前，自然科学课程曾经长期被排除在儿童教育体系之外，在为自然科学争取进入学校教育体系权利的过程中，众多教育家都是从“启智”的角度去论证的。新课改以来教育部颁布了两个重要文件——《幼儿园教育指导纲要(试行)》和《小学科学课程标准（3-6年级）》，虽然重申了儿童科学教育的启蒙意义，但却凸显了科学教育“启智”意义。　 　　儿童参与探究活动，感受科学探究的过程并有所发现，都需要运用他们的脑力和智力。可以说，儿童的探究显现了科学家好奇、坚持不懈等积极的科学态度与精神，足以堪称为小小科学家。所以，当儿童以小小科学家的精神面貌学习科学时，应当将其视为一种开启儿童智力的“启智”教育。　 　　儿童科学启智教育有着重要的意义。　 　　首先，在于开启儿童的多元智力。哈佛大学教授、心理学家加德纳经过多年研究，为我们揭示了智力的多元性质和结构。　 　　当儿童进行探究活动时，不仅需要逻辑—数理智力，也需要视觉—空间智力、身体—动觉智力等多种智力的参与。在科学课堂上，当儿童对周围事物发生兴趣，触摸、搬运各种科学教学材料时，他们会动用自己的视觉—空间智力、身体—动觉智力和自知—自省智力等；在科学活动中，当儿童像科学家那样与同伴或教师讨论或表达自己的发现和新想法时，将会动用自己的言语—语言智力、自知—自省智力和交往—交流智力等；当儿童从游戏中感受事物的数量关系并体验数学的有趣时，他们会动用自己的言语—语言智力、逻辑—数理智力，视觉—空间智力等。儿童动用自己的各种智力进行科学探究活动时，也使这些智力得到了发展。　 　　其次，在于发展儿童的非言述智力和个人知识。英国科学家、哲学家卡尔·波兰尼发现科学研究的过程包含两种知识：言述知识和默会知识。言述知识，又称明确知识、可言明知识。可以通过语言系统明确地表达出来，并很容易地被成功传播与教授，譬如系统的科学知识。默会知识，又称非言述知识、不言明知识、缄默知识或隐性知识。主要表现为带有科学家个人印记的技能（技艺），类似“行家绝技”。这些技能性的知识不可能用语言系统明确地表达出来，只能通过师傅带徒弟的传统方式，借助学习者身体力行的参与、情感体验和直觉感悟来获得。从这个意义上来说，知识又是主观的、具有鲜明的个人特质。　 　　主观认识和个别化的经验、体验和感悟，甚至包括情感、意志等因素，是儿童个人兴趣的主要来源，也是儿童发现新知识，进行知识建构的内在动力，需要在科学教育过程中加以正确保护、引导和培养。研究表明，当儿童用语言符号思维时，发展的是言述智力；而当儿童用非语言符号在头脑里进行“表象性思维”时，发展的即非言述智力。非言述智力在科学发现和创新思维中扮演着非常重要的作用。英国剑桥大学的物理实验室卡文迪许实验室，已经培养出20多位诺贝尔科学奖得主。在这个实验室，自麦克斯韦开始，就建立了师生动手自制实验仪器或模型进行教学和研究的优良传统。在科学课堂上，儿童如果能够接受到规范的科学探究技能的训练，便能够通过对动作的大量内化，形成关于科学探究的非言述智力和关于科学的个人知识。与训练学生记忆科学知识相比，发展学生的非言述智力和个人知识，才是培养未来创新型人才的正确举措。如果我们不能意识到这一点，而是继续视科学教育为“启蒙”教育，那么，在科学课堂中教师就会依然扮演权威的、无所不知的“启蒙者”角色，将儿童视为“无知”的教育对象，继续进行言述知识的“一言堂”，而忽视儿童非言述智力和个人知识的发展需要，不利于儿童科学素养的提升以及儿童科学好奇心的培养。（作者：山西师范大学教师教育学院副教授 张荣华）

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《教育评论》2001年3期

我国中小学大面积实施科普教育的模式创新

中共中央、国务院《关于加强科学技术普及工作的若干意见》明确提出：“科学技术的普及程度，是国民科学文化素质的重要标志，事关经济振兴、科技进步和社会发展的全局。”“要努力发挥教育在科普工作中的主渠道作用，结合中小学教育改革，多形式、多渠道地为青少年提供科普活动阵地，培养他们的思维能力、动手能力和创造能力，帮助他们树立正确的科学观、人生观和世界观。”从科学知识、科学方法和科学思想三个方面对我国中小学进行科学技术普及教育，不仅是一项重要的国民素质塑造工程，而且是深化教育改革，全面推进素质教育的迫切要求，具有深远的历史意义和现实意义。

然而，由于长期受到“应试教育”的桎梏，我国中小学，特别是农村中小学在科普教育中的主渠道作用并没有得到应有的发挥。我国中小学生背负沉重的课业负担和考试压力，普遍存在着科学素养较差，技术能力、创造能力和实践动手能力较弱的弊端。与发达国家相比，我国中小学生对现代科学重要的新进展知之甚少，对科学研究的过程和方法知道更少，对现代科学技术如何推动社会发展的认识不足。因此，对于他们身边发生的迷信、愚昧的反科学、伪科学活动，缺乏必要的识别能力；对于那些侵蚀和愚弄广大群众，腐蚀青少年一代的现象缺乏有效的抵御能力。除了掌握必要的科学知识外，传统的单一学校教育模式在如何培养学生的科学精神、科学态度和科学方法方面，更缺乏切实可行的教育手段和教育环境。大多数学校教师和家长更是视科普教育为“异类”，对学生参与这样的活动甚至持反对态度，科普教育也无法进入课堂教学主阵地。
以往的实践经验表明，要解决这一严重影响我国青少年科学素质的重大问题，仅仅依靠教育战线外部（科协系统、专业科普工作者和社会各界）的努力，尚不能从根本上改变我国中小学科普教育的落后状态。此外，因循传统的中小学教育教学模式，也无法实现从城市到农村的不同地域，大面积实施科普教育的战略任务。
教育部最近提出的新一轮课程教材改革，为改善传统科学知识教育的薄弱环节提供了契机。问题在于，如何构建一种能够结合课堂教学主渠道，对学生实施科普教育的动力机制，动员广大中小学教育工作者自觉投身于科普教育；同时，有效利用校内、校外各种教育资源，将课程教学、互联网络、大众传媒、科技馆所等教育手段有机结合起来，将大、中、小学教师、学生家长、科技界和社会各界力量有机结合起来，形成科普教育的合力。这是摆在我们面前的一项崭新的任务。在中小学大面积推进科普教育，需要突破传统教育观念，需要在全面推进素质教育的进程中，在认真研究、局部实验、总结效果、分类推进的基础上，依据城市和农村，以及社会经济文化发展水平的区域特点，逐步形成适合中国国情的多元化、多样性的科普教育新模式。换言之，模式创新将是大面积实施科普教育的关键。
面向青少年的科普教育一直是很多国家科技教育的重要组成部分。美、英、日等国家在抓中小学正规教育的同时，也在积极发展对青少年的校外科普教育，目的是要弥补学校教育的不足，希望通过科普活动纠正学校科学教育的某些缺陷。然而，为了迎接知识经济时代的到来，西方发达国家和部分发展中国家更加重视通过教育改革，加强在中小学教育教学领域大面积推进科普教育的力度，并且在逐步构建新的教育模式和运行机制。概括起来，国外中小学科普教育改革和模式创新的尝试主要表现在如下几方面：
1、科普教育与学校科学教育融合模式
美、英等国教育界普遍认识到，科普教育与学校科学教育的融合，有助于解决目前学校教育存在的一些问题，如学生学习科学课的兴趣低，教师教学方法单调死板以及教科书存在的局限性等。美国国家科学基金会（NSF）实施的非常规科学教育计划就非常强调科普与学校科学教育的联系。该计划之一是要使科普项目的有关设计方案和材料能被中小学教师所利用。为此，它鼓励科普项日机构聘请中小学教师参与项目开发，担任项目顾问小组的成员、编写科曾项目的学校外伸材料等，很多科普项目大大丰富了学校的科学教育。英国研究委员会近年来通过鼓励科学家、研究人员到中小学校开展活动，来支持中小学校的科学教育。青少年对科技的兴趣及在科技活动方面的能力是随着年龄的变化而改变的。国外近年来特别注重对小学三年级至初中年级学生的科普教育。根据研究，很多学生是在小学三年级的时候开始对科学失去兴趣的，因此，美国等国家对面向小学三年级至初中段学生的科普抓得相当紧。
2、科学技术教育与基础教育课程融合模式
早在1985年，美国就启动了著名的基础教育课程改革2061计划，站在战略性的高度上，针对从幼儿园到高中阶段的技术教育问题，提出了一系列重大改革举措，代表着美国基础教育课程改革的趋势。在该计划第一阶段技术专家小组报告里，针对技术教育问题提出了一系列重要的观点。报告所提出的建议，意义远远超出现有学校课程中增加一点点技术，而在于这些建议将成为美国基础教育一次重大改革的内容基础。要通过中小学整个学习过程反映技术已渗进我们的生活，要求学生采取实验和亲身体验的方法，随着从幼儿园到第12年级而不断增加其深度。在发展中国家也出现这种趋势，例如，科学素养教育已经进入印度正规教育系统。科学技术内容已经成为印度从小学到高中核心课程中重要的部分。
3、科学技术人员参与学校科普教育模式
1994年，英国工程与物质科学研究委员会曾发起“学生—研究人员计划”，由研究人员利用最新的科技成果，开发新奇的、富于启发性的科学数材和教学方法，供学校的教师使用。并资助出版了一套30册的《学生研究概要》，寄往英国的所有中学以帮助中学生利用所学的知识开展研究活动，树立主动学习和合作研究观念，为学生提供“真实的”研究课题。“学生—研究人员计划”还组织开展其他活动，例如，组织两家研究委员会的千名研究生到中小学校，与数师和学生一起开展各种科技活动；安排600名教师到研究机构实习；举办200场学校科学集市以及学生研讨会；建立“研究生—学校地区协调员”网络等。美国2061计划组织科技人士完成的研究报告《面向所有美国人的科学》和《科学素养标准》等,受到中小学教育界很高评价，调查表明，有85%的教师认为《科学素养标准》影响了他们的科学课程教学。
4、信息技术促进科普教育的模式
信息技术引人学校，运用于教学，会逐步改变传统的老师教、学生听的教学方式，教师的知识传授者角色将日益淡化，学生也将更多地自主学习。在此情形下，政府研究机构、科技团体、大学等开发的各种科普教育资源借助互联网方便地进入学校，学生的科学学习内容和方式也会更加科普化。美国能源部为把计算科学纳入中学科学教育，实施了一项称为“超级计算探索”的计划，该计划支持开发了许多计算科学学习资源。比如让若干名学生组成学习小组，共同登录因特网进行科学探究。美国国家科学基金会实施的信息技术系统计划，也资助了很多旨在帮助学生自己动手进行设计研究的项目。华盛顿大学为帮助中小学生的科学学习，专门开发了一系列虚拟现实演示项目用于课堂教学，它还帮助学生自己动手设计虚拟生态环境等虚拟现实作品，不仅提高了学生对科学工作的兴趣，而且还培养了学生的独立思考能力。
5、多种科普资源和科普机构与学校教育结合模式
组织社会多种科普资源，使之进入中小学教育教学过程，是国外科普教育值得借鉴的模式。例如，美国国家科学基金会（NSF）资助的各种科学教育计划和科普计划，都由教育与人力资源局的中小学和非正规教育处进行管理。支持的项目包括：面向青少年和广大观众的电视科普节目；科学题材的电影；在科学博物馆、自然历史博物馆、科技中心、水族馆、自然中心、植物园、动物园和图书馆等场所举办的各种展览或教育活动；在社区和青少年中心进行的科学教育活动等。参与科普的还有能源部、国家航空航天局（NASA）、史密森学会等，也广泛通过大众传媒，例如互联网络、传统图书、期刊、影视、电子出版物、科普馆所和大型科普宣传活动进行，注意发挥民间团体作用。
总之，发达国家和部分发展中国家的中小学科普教育，既突破了单一的课堂教学模式，使学生在各种环境下感受和学习科学知识，培养科学素养；又更加重视让科普教育进入中小学教育主渠道，从而拓宽了对学生进行科普教育的实施途径，初步形成学校、科技界和社会各界联手，大面积实施科普教育的多种模式。这些模式对我国中小学科普教育的模式创新具有一定的参考价值。
在深化教育改革，全面推进素质教育的进程中，密切结合我国中小学教育的实际状况，通过广泛调查研究和改革实验，创新并构建能够发挥学校教育主渠道作用，融科学课程教学、家庭教育、社区教育和社会教育为一体的，在中小学大面积实施科普教育的新模式。我们认为，这种模式是以学校教育为主体、科技界和社会各界协同的、适合中国国情的多样化教育模式、模式创新的主要内容包括：
（1）中小学科学教育课程的教学模式创新。结合教育部新一轮课程教材改革，探讨如何以知识经济时代新的教育理念，改革传统学校教育单纯传授有限知识的做法；实现以课堂教学为主阵地，大面积提高学生的科学知识、科学方法和科学思想水平，分层次分年龄培养中小学生的科学素养。研究科学素养教育进入学校正规教育的渠道和途径，组织有关学校进行科普教育的地方教材和校本教材的开发实验。
（2）学校科普教育的自组织的协调模式创新。以协同学理论为指导，探讨如何构建学校科普教育的开放系统。即：实现及时跟踪最新科学发展，科学课程教育内容的实时更新；科学技术工作者参与学校科普教育，学校教师和学生接触科学研究和实践；学校师生与科研人员的互动，课程教学与社会科普资源教育的结合；学校、家庭与社会科普教育协调发展的自组织机制。
（3）基于互联网络自主探索的科普教育模式创新。以教育部大力普及中小学信息技术教育为契机，探讨如何利用“校校通”工程教育网络，组织教师开发和整合网络科普教育资源，组织学生对科普教育资源进行“研究性学习”或“探究性学习”实验。研究在网络教学的新形势下，如何帮助学生利用所学的知识开展适当的科学研究活动，树立主动学习和合作研究观念，促使科学学习内容和方式向更加科普化的方向发展。
（4）不同经济发展水平地区科普教育的分类模式创新。根据经济发达、中等发达和欠发达地区的实际，探讨城市、城镇和农村等不同学校的科普教育分类模式，重点研究如何在边远、贫困地区农村实现大面积进行适合当地需要的科普教育模式，研究如何提高中小学生对封建迷信糟粕的抵御能力，帮助他们树立正确的科学观、人生观和世界观。
（5）农科教结合的科普教育模式创新。结合农村教育改革，探讨如何把科普知识的传播与实用技术的培训有机结合，提高农村青少年科技创新和创业能力。研究在农村大面积实现科普教育的动力机制，研究如何通过对农村学生的科普教育，达到使科学技术进入到千家万户的目的，研究在农村培养科技致富带头人的新途径和方法。
中小学科普教育的模式创新，要解决的关键问题首先在于基础教育领域的观念更新，要结合教育改革实验，以大面积提高学生科技素养的实际效果，发动学校教育工作者自觉参与，把常规教学活动与科普教育有机融合，从而认识科普教育的作用，实现教育观念更新。其次在于如何整合校内、校外科普教育资源，多形式、多渠道地为青少年提供科普活动阵地。要充分依托和发挥中小学教育主渠道作用，组织以学校师生为主体的实验研究，以系统组织和调动各种科普教育资源的方式，进行全方位、多角度的探索。第三个需要解决的关键问题在于改革传统的教育教学模式。大面积实施科普教育的根本目的，在于提高全体学生的科学素养，提高他们的思维能力、动手能力和创造、创新和创业能力。在21世纪到来的今天，必须抓住有利时机，紧密结合全面推进素质教育的实践，寻找我国中小学科普教育落后状态的症结所在，把科普教育的效果，最终落实到培养学生创新精神和实践能力上。
参考文献
① 中共中央、国务院.关于加强科学技术普及工作的若干意见.1994.12.05
② 毕淑芝.当今世界教育思潮.人民教育出版社.1999年版
③ 常初芳.国际科技教育进展.科学出版社.1999年版
④ 张义芳. 借鉴国外经验，发展我国的青少年科普事业. 科普研究.2000/6
⑤ 美国科普鸟瞰. 科普研究.1998/4*
⑥ 英国科普概观. 科普研究.1998/4
⑦ 李大光. 科学素养不同的概念和内容. 中国科普网.2000/9/1

（湖北省教育科学研究所 叶 平、李祖超）

　

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不一样的电路连接（科学日记）

                                                  杭州市天长小学四（1）班 王宇森

                          2013年3月25日星期一
     在宁静的夜晚，家家户户亮着灯，那么的亮，那么的柔和。
     怎样的电路，灯会亮着？在这样的电路中，会使用怎样不同的连接方式和电器元件？
    在科学《不一样的电路连接》一课中，有许多不一样的电路连接方法，但小灯泡却依然能亮，难度这中间有什么奥秘吗？
    为了弄清楚这个问题，今天上科学课时，李老师就给我们做了一项实验。提供的材料有：一个导电的电路盒，电路检测器。首先，我们检测了电路检测器是否可以用，结果证明：电路检测器可以用。于是，我们用电路检测器上的导线连接了电路盒上标有1,2,3,4的四个点。检测顺序是这样的：1-2,1-3,1-4,2-3,2-4,3-4。第一次实验，是连接到1-2，为了防止偶然性，连续做了两次。两次实验证明：1-2连接后，小灯泡亮了，形成了一个通路！接着，我们测试了1-3,1-4,2-3,2-4,3-4，五次的实验证明：1-3和2-3连通后，小灯泡能亮，其余的连接都是断路，不能亮。
    所以，我们对这个电路盒里四个点是怎么连接着的问题，已经有4种答案了（在不拆开的情况下）：

1                               2 3         4

1         2 3         4

1                 2 3          4

1                                      2 3           4

    通过这次实验，我知道了：电路只要是通路，就有许多不同的连接方法。这一特性，使科学家们得到启示：房间里的所有电器都可以分开连接，分别控制，而且相互间也不会受到影响。特别是中央空调，可以一个一个房间地使用，节约了电费，节约了能源。
   【简评】
    科学实验是探究学习的好方法。将实验过程记录下来，既是学习总结，又能与大家分享，这是探究学习的良好方法，值得推广。记录实验要求清楚，还要具体、生动，本文作了有益尝试。体验后才发现，课文《蝙蝠与雷达》写得真好啊！（施民贵）