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小学生科学素养的培养研究

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。

　　，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创造条件让学生亲历探究活动，体验科学过程。

　　① 组织学生参加各种科技竞赛活动，如“青少年科技创新大赛”、

　　“宋庆龄少儿发明大赛”、“全国劳技作品创新大赛”、“科学在我身边科普演讲故事会”、航模、海模、车模竞赛、风筝制作比赛等等；

　　② 积极组织开展丰富多彩的校园科普活动，利用科技月、科技周带动广大学生参与到实践探究中来；

　　③ 开办各种形式的科普培训及讲座，教给学生科学的思维方式和实践方法；

　　④ 为学生搭建交流平台，提供展示机会，同时通过亲历探究活动，使学生领悟科学的真谛，体验科学带来的乐趣。

　　 = 3 \* GB2 ⑶夯实科学知识的学习，注重科学思维的训练和科学方法的获得。围绕培养学生科学素养开展了多次交互性课件设计、教学设计、论文竞赛活动，促使教师反思、总结，涌现出一批优秀的课件、教学设计和论文。

　　= 4 \* GB2 ⑷ 挖掘社区资源，建立多维科学教育资源。

　　① 组织学生定期到社区进行科普宣传，使社区成为学生科学实践活动的阵地；

　　② 积极参加省市区科技节的宣传教育活动，制作宣传展版，向市民介绍科普常识；

　　③ 与物理研究所、生态所、昆明动物研究所等科研单位，云南大学、昆明理工大学等多家大专院校建立长期协作关系，为学生开展科普活动提供技术支持；

　　④ 积极开发利用家长资源，建立课外科普调查基地，同时聘请有能力的家长为课外辅导员协助指导活动的开展。

　　第二，针对提高小学生科学素养的目标，多渠道提升科学教师的科学素养。

　　= 1 \* GB2 ⑴开展了以“科学性质”为核心的培训。举办了五华区第一期科学教师骨干培训班。在理论学习的基础上，带领老师外出考察学习，并通过实践考核，促使教师们不断学习，不断提高。先后聘请了昆明市教具站的李晓老师进行昆虫标本、植物标本的标准制作培训指导；聘请了云南省特级教师董渭介绍地矿知识，并亲自带领培训班教师上山采集、制作化石标本；特级教师钟兴为培训班学员讲授进行课题研究的方法、过程；全国机器人制作培训获奖者、南站铁小的董老师对学员进行机器人制作培训指导；心理学专家彭华军对学员进行了科学学习心理学的培训。

　　组织教师外出考察学习。分别到美国、上海、重庆、西双版纳等地学习交流，取长补短。通过一系列的外出取经活动，增长了教师的知识，拓宽了教师眼界。

　　经过近300课时（含外出考察学习课时）的培训，切实提升我区科学课教师的整体素质。

= 2 \* GB2 ⑵成立科学教研协作组，同伴互助，共同进步。

　　针对科学学科的特点，我们成立了五华区小学《科学》课程教研协作组，分别由几所相邻学校组成的教研协作组，为教师搭建了交流的平台，强化了教师之间的交流，有利于帮助教师方便快捷地解决教学中遇到的实际问题。通过教研协作组与全区性教研点面结合、有分有合的活动，有效提高教研活动的质量与针对性；通过个人、协作组、全区性教研活动三个层次的研究性学习，进一步提高了广大科学教师的素质，构建起一支学习型、研究型、创新型的科学教师队伍。

　　积极利用地区资源，组织教师参观昆明理工大学国土资源系地矿博物馆的化石、矿物标本展览，了解昆明地区动物的进化发展以及矿物储存开发情况。

　　= 3 \* GB2 ⑶建立专家支持系统，专家引领，专业成长。

　　课题组充分利用区位优势，聘请了我省仅有的四位自然特级教师，参与引领、指导课题研究，并现身说法，用理论与实践相结合的方式对教师

进行培训。此外我们还积极争取各大专院校的相关教师参与五华区科学课程师资培训。同时，充分发挥我区现有市、区级自然（科学）学科带头的示范作用，请他们为其他教师上示范课、研究课。认真做好传、帮、带工作，在全区范围了开展一帮一结对子活动，即让一名学科带头人或骨干教师帮助一名青年教师成长，形成了浓厚的学术氛围，有效缩短了青年教师的成长周期，加快他们的成长速度。

　　= 4 \* GB2 ⑷规范实验室建设和管理，促进教师科学实践能力的提高

　　①在省市开展“普实”检查工作的基础上，我区定期进行实验室互检互查，进一步规范实验室管理，加强实验室建设；

　　②组织五华区小学科学教师参加省教科院举办的实验技能培训班；

　　③开展五华区小学科学教师实验技能竞赛活动；

　　④开展五华区小学科学教师自制教具竞赛活动，鼓励教师因地制宜开展教学实验。

= 5 \* GB2 ⑸促进信息技术与学科教学的整合，提升科学教师的信息素养。

　　作为现代教育的支撑，信息技术必须和学科课程整合。在科学技术迅猛发展的今天，信息素养作为科学素养的一个要素越来越清晰地出现在我们的视野中，学会搜集有用的信息，分析处理信息，把握科技进步的脉搏应成为科学教师必备的能力，为此，我们要求40岁以下的专职科学教师（不含新划入的学校）必须参加英特尔未来教育的培训，这是一个洗脑的过程。通过互动式的培训学习，教师们不仅更新了教育、教学理念，更重要的是，使教师在课堂上能够有效应用所学的技术和知识，把信息技术作为教与学的工具，有机地结合到课程中去，使学生也可以更好地利用信息技术提高学习水平。

　　第三，对小学科学教师备课系统进行应用和优化。

　　在实践应用中，我们不断收集科学教师对备课系统的使用反馈，根据培养学生科学素养的要求和教师的需要，不断优化教师备课系统，不仅弥补了市场上缺乏科学备课系统的空缺，而且使备课系统更贴近教育教学实际，按照教学设计与分析反思这两条线索组建资源，使其既具备资源库性质又具有开放性。框架构建的逐步成熟，资源储量的不断丰富，为教师们备课提供了一个有力的助手，一种有力的工具，减轻教师备课的劳动强度，省去了寻找各种资料的烦恼，教师可以参阅各种资料和教案而很快地写出自己的教案，为提高教学质量创造了良好的条件；为科学教师提供了丰富的背景性知识与相关的情报，有助于教师的专业成长；也为教师的课堂教学工作提供了多媒体资料，对增加课堂教学的直观性、生动性、可接受性具有重要作用。

　　第四，开发和优化实验室管理系统，促进实验管理的科学化、现代化。

　　在小学几乎没有专职实验室管理员，此职大多由自然教师兼任，由于工作量大，尽管教师们非常努力，也很难面面俱到，为此，我们开发了“实验室管理系统”，利用管理系统实现了学生分组实验记录表、教师演示实验记录表、实验教学统计表、实验室明细帐、借用登记表、维修保养记录表、报损报废记录表、正常损耗登记表等十余种表格的微机管理，使填写、查阅规范、方便快捷。

　　六、研究的成果

　　（一）明确了促进小学生科学素养最优发展的基本途径。

　　1.加强科学教师师资队伍建设，多途径加强师资培训工作，促进教师的专业成长。

　　2.在实验中培养学生的科学素养。

　　随着课程改革的进一步深入，我们越来越认识到：科学学科课程改革以培养学生的科学素养为宗旨，积极倡导探究为主的实践活动，培养学生的好奇心和探究欲，发展学生对科学本质的理解，使学生学会探究解决问题的策略，为学生的终身学习和生活打好基础。实验是科学教学中有效的方法，也是实施素质教育、培养创新意识、提高实践能力的基本要素。所以，实验对于学生掌握科学方法、培养学生的科学志趣及学科学、用科学的能力，使学生受到科学的自然观、科学态度的教育，有着十分重要的意义。

　　3. 抓好科学教育主阵地——科学课堂教学，以探究学习为科学学习的主要形式，夯实科学知识的学习，注重科学思维的训练和科学方法的获得。

　　4.构建以课堂教学为核心、各种活动为双翼、各界教育力量为支撑的儿童科学素养教育网络。通过丰富的活动，建立开放的科普活动内容体系，全面培养学生的科学素养，引导学生学会做人、学会学习，使科普活动内容密切联系学生生活、现代社会和科技发展，向自然回归、向生活回归、向自身回归。

　　5.加强科学课程教学和科技教育的整合，培养儿童的科学情感，每学年至少举行一次形式多样、内容丰富的科技节或科技周；有条件的学校创科技特色学校。

　　6.加强科学教育的社会实践性，多途径培养学生的实践能力和创新精神。

　　（二）形成了提高教师科学素养的基本对策。

　　= 1 \* GB1 ⒈建立以科学性质的培训为核心的科学教师培训机制，加强对科学教师的培训。

　　引导教师转变教育思想，树立新的教育观念，学习新的专业知识，明确自己在新课程背景下的角色定位，改变教学方法和模式，确立学生主体地位，引导学生转变学习方式，进行自

主学习，合作学习和探究学习。提高研究水平，形成一支懂业务、善反思的科研教师队伍群体。

= 2 \* GB1 ⒉创造条件鼓励教师学历晋升。

= 3 \* GB1 ⒊加强学校教研组建设，有条件的学校应独立科学教研组，或加入区域科学教研协作组，加强校本教研。

= 4 \* GB1 ⒋开发科学教育网络系统，为科学教育提供广阔的信息平台，减轻科学教师负担，提高备课质量。

　　我们开发的科学课多媒体备课系统，涵盖了教材分析、教学建议、优秀教案、CAI课件、教学参考资料等内容，可以大大节约教师查阅资料、理解教材、制作课件的时间，使用多媒体备课系统进行备课一般每课时需要30分钟，而且备课系统中，设有课后小记，备课心得等栏目，教师可随时记录备课时的心得体会及教学反思，计算机能自动存诸，便于教师间的相互交流提高。

　　备课系统的使用，不仅为教师的教和学生的学提供了丰富的资源，更利用其交互性强的特点，为学生创新思维、合作学习、主动探究创造了条件，同时为教师提供了便捷的反思、课后交流平台。

　　（1）、提供新课程理念指导下的教材分析、教学建议；

　　（2）、每个教学内容配有多篇风格各异的优秀教案；

　　（3）、每课配有CAI课件及相关的信息资源，供教师根据教学需要任意组合和选用；

　　（4）、提供丰富的教学参考资料及学生课后拓展资料。

　　5.通过提高教师的信息素养促进教师的科学素养水平。

　　6. 加强实验教学管理，提高实验教学质量，进一步加强并完善实验室建设，提倡灵活开展探究教学，自制教学用具，有效开展教学活动。

　　调查发现，小学科学教师工作量较大，一般情况下每周16—18节课，有的达到24节之多，每位教师备一课时大约需要74分钟左右，年青教师所需时间则更长。而且在小学几乎没有专职实验室管理员，此职大多由科学教师兼任，所以遇到实验课准备分组材料时所需时间还更长，上完实验课后，除实验材料的清洗、分类、入柜等工作外，教师还要填写各种实验记录表格。因此，教师很少有时间进一步了解学生，研究学法，从而阻碍了教学质量的提高。自然（科学）实验室管理系统软件的开发使用，不但使实验室的管理更加科学规范，而且减轻了教师劳动强度，有效提高了教师的工作效率，及实验室的使用效益。如实验室明细帐，按常规教师需要1-2天才能做完，但使用实验室管理系统软件来做明细帐仅需20---30分钟即可；又如填写借还登记表一般需要6 分钟左右，而使用实验室管理系统软件仅需几秒钟即可完成。

　　（三）形成了一批物化成果：

1、开发了小学科学教师备课系统。

2、开发了实验室管理系统。

3、形成与课题配套的优秀科研论文集锦。

4、形成了课题研究报告。

5、摄制了一批优秀课堂实录，为教学研究的开展提供了支持。

　　七、结论与思考

　　科学新课程的改革是提高区域儿童科学素养的良好契机，首先需要教育各条线思想认识上的统一和合作，教育管理和服务部门、学校，需要统一认识，需要站在建设一流学校，培养全面发展学生的角度，实施较为均衡的发展课程的理念，从而全面均衡发展学生素养；其次要加强师资建设，巩固有效教研措施，创新教研思想，点面有效结合，走大众教研之路。

　　（一）通过本课题研究，促进了我区小学生科学素养的“最优”发展。在课题研究期间，我区学生参加了全国青少年十八届、十九届、二十届科技创新大赛、宋庆龄少儿发明奖评选、全国劳技教育创新作品大赛，共有1243人次分别获全国、省、市、区级奖励，其中“自动环保垃圾车”等小发明已申请并获得了国家专利，另有一部分的发明专利正在申请办理过程中，学生科学素养的综合提高由此可见一斑。

　　（二）促进了我区科学教师科学素养，促进了我区科学教师的专业成长。提高了我区科学教师的科研素质，自主、学习、交流已经成为教师成长的内在需要。促使教师向学习型、研究型、专家型转变。出现了一批在五华区，昆明市，甚至云南省、全国都小有名气的名师。

　　（三）明确了本区小学科学教育存在的具体问题及其成因，及时了解本区儿童科学素养水平和小学科学教育的现状，进一步推进我区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。

　　（四）促进了科学课考试与评价制度的改革。

　　传统纸笔测验独占考场的模式正在静悄悄地发生着天翻地覆地变化。我们认识到：考试与评价制度直接影响学生科学素养的培养。因为科学素养中核心的科学思维、科学品质等不是简单的纸笔测验就能测量出来的。而且，考试与评价制度的导向功能将决定科学课程未来的走向。所以，我们将实验技能考核列为重要的补充。用发展性评价，多次评价，多元评价呵护儿童的好奇心。

　　在课题研究期间，我区科学教师43篇论文在各级获奖或发表，有7节竞赛课在市级以上获奖，有12个课件获奖。课题组成员更是硕果累累，有2人代表云南省参加全国科学课竞赛获一等奖，4人被吸纳为云南省讲师团成员，5人被评为云南省优秀自然教师， 5人被评为全国科学教育先进个人,7人为省、市课

堂教学上示范课。

　　我区科技辅导员主要由科学教师担任，课题研究期间，共11位教师获省、市、区优秀科技辅导员称号；212篇科技教育活动方案获省、市、区级奖励；4所学校被命名为省、市级科技示范学校。科学教师已逐渐成为我区教育改革的带头人。

　　八、未来与展望：

　　科学素养的培养与提高是一项长期的艰巨任务，持之以恒，长抓不懈，才能为国人的科学素养整体提升打下坚实的基础。今后仍应在以下几个方面做进一步研究。

　　1、课程标准下的新教材实验。

　　小学科学新课程实验不仅仅是一个验证课程标准和新教材的过程，更是一个充满探索、创造和建设的教育改革实践过程。如何以使用新教材实验来推动本地区的科学课程改革，同时又通过课程改革实践为教材的进一步完善提出意见和建议，探索具有地方特色的小学科学课程的特征和构建方式是今后的研究方向。

　　2、教学改革中亟待解决的问题及对策。

　　新课程提出了许多新理念，如何落实？如何在理论与实践间找到结合点？例如：如何“用教材教”？如何体现“科学探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式”？等新课程实验中碰到的问题及对策是我们今后的研究重点。

　　3、科学课程评价方式的改革。

　　目前，新课程评价改革滞后已经成为阻碍新课程实验的瓶颈，科学课也是如此。虽然在本研究过程中做了一些有益的探索，然而，如何建立科学的评价体系，并实施科学化的评价程序仍须进一步探索。
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