本研究通过对文献资料编码分析，将编码获得的节点转入SPSS，进行聚类分析，最终将8个树状节点聚类为4个核心素养类别。基于此，本研究将获取的核心素养类别和要素整理为专家咨询表，经过三轮的专家咨询，最终确定了4个小学科学核心素养，分别为科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学责任与态度。 (一)科学观念与应用：基础素养 科学观念与应用素养主要涉及核心概念、大概念、科学知识、跨学科概念等的理解与应用。科学概念的掌握和使用是科学学科教学中的知识与技能目标。研究通过文献政策的分析，得出各国的科学教育均重视学生对科学概念、大概念、核心概念的理解与应用(详见表1)。
在对15个国家的科学课程标准的分析中发现，科学核心概念、大概念、关键概念、科学知识的理解、科学概念的应用以及工程实践等都是这些国家的科学课程较为重视和统一的素养要素。概念教学是科学教学中较为常见的类型之一，概念的理解与应用是科学教学的基本要求，所有的教学活动都需要以概念的理解为基础，同时，学生对科学知识的深度学习也需要以概念的理解为基础。概念的理解对于学科的重要性在课程标准中也有具体的说明。美国2011年颁布的《K-12年级科学教育框架：实践、跨领域概念和核心概念》和2013年颁布的《新一代科学教育标准》都将学生了解四个学科的核心理念作为基本标准，并在每个阶段学生应该了解的核心理念水平进行了细致的划分，强调学科概念进阶。比如，针对学科核心理念“光”在一年级的绩效期望是：光可以照亮物体;在四年级的绩效期望是：光可以将能量从一个物体转移到另一个物体。英国的课程标准在目标上就明确提出，科学课程应该确保所有学生通过生物学、物理学和化学的特定学科知识和概念发展学生的科学观念。法国的课程标准在“探索世界”这个主题下设置的总目标是：使学生能够建立他们描述和理解周围世界所需要的知识。基于该目标，法国在不同的基础领域下进行了细致的划分，比如在“质疑生活：物质和物体的世界”单元提出认识水的状态，进行涉及水的简单实验，认识固体、液体和气体的某些特性等。从15个国家的课程标准中能得出科学观念与应用对于培养学生科学素养的意义，而这一点在一线教师的访谈中也得到了验证。一线教师作为课程标准的解读者和实施者，其关于科学学科素养的理解对于建构科学学科素养十分关键。在一线教师的访谈中，所有教师都提出了核心概念、大概念的学习与运用能够提升学生的科学素养和国民的科学素养，进而提高我们的人才竞争力。可知，科学观念与应用是科学学科的基础性素养。
(二)科学思维与创新：核心素养
科学思维与创新是各个国家在课程标准中都极为强调的素养。该素养涉及科学思维的各种能力以及创新的技能和创造力。科学思维是科学教育培养的核心目标，通过科学教学和实践，核心是培养学生的科学思维能力。创新是各国教育实践亘古不变的主题，对于国家的综合实力极为关键。创造性的工作、创新的技能、核心的科技等即将成为2035年社会现代化指标体系之一，也是未来教育的指向性目标。经济合作与发展组织(OECD)发布的《2030学习罗盘》和世界经济论坛提出的“教育4.0全球框架”都从不同的角度提出创新对于未来教育的重要性。在《2030学习罗盘》中，创新作为“变革性素养”的三大构成要素之一。而在“教育4.0全球框架”中，创新则作为教育所需培养的学生的四项关键能力之一。可知，科学思维和创新是科学教育实践的价值追求，通过对15个国家的课程标准进行分析，得到如表2所示的结果。
表2 科学思维与创新素养国际比较科学学习的核心是培养学生的科学思维力和创新素质，需要学生学会使用科学思维思考和解决日常生活中的问题，提出创新的思路或开发新产品。科学思维的培养主要以批判性思维和创造性思维的培养为主，培养的途径主要在科学教学中，在学生的学习活动中。该种素养不仅作为课程标准的指导性内容，也作为学生能力评价的核心。澳大利亚在课程标准中提出科学思维是有目的的思维，其目标是增强知识。通过批判性和创造性思维，鼓励学生运用新思想，建立联系，探索其他解释，认识或发展论证，使用证据支持该论点，得出合理的结论，并使用信息来解决问题。美国在“K-12科学教育框架”中提出，学生能够在先前经验的基础上，在K-2中基于证据设计解决方案;在K-3中逐步建立和修改简单的模型，并使用模型描述现象;在K-5中将定量策略扩展到各个物理属性，使用计算和数学来分析数据，并与替代解决方案进行比较。德国在5-6年级的能力期望中表示，学生能够在以前主题讨论的问题背景下，评估他们自己的空间行为。瑞典在6年级末E-A级的知识要求中明确规定了学生在不同基础上应该达到的科学思维和能力水平。如在A级中提出，学生可以对空气和水的结构、性质进行完善的推理，并将其与光合作用、燃烧等自然过程联系起来。在E级中提出，学生可以对空气和水的结构、性质进行简单的推理，并将其与光合作用、燃烧等自然过程联系起来。可知，科学思维与创新是科学学科的核心素养。
(三)科学探究与交流：关键素养
科学探究与交流素养是科学学习过程中必备的关键能力，科学概念的学习、科学思维的培养、科学态度的养成都需要在科学探究与交流的过程中落实。科学探究指向有意义的科学问题，需要学生基于问题提出假设，建立科学的方法，制定探究计划，正确使用科学技能获取证据，基于证据解释问题，得出结论，并能将结果与他人进行交流、论证。科学探究既是一种学习的过程，也是一种培养目标。在15个国家的科学课程标准中，都将科学探究与交流能力作为科学课程培养的目标(详见表3)。
表3 科学探究与交流素养国际比较在15个国家的科学课程标准中都多次提到了科学探究和交流，如德国在5-6年级的能力期望中表示，学生能够在学校环境中组织一个可控的项目。日本的科学课程标准中，在不同年级的主题内容下都会涉及学生的表达能力。如在“生命·地球”主题下提出，基于学习和生活经验，在研究人类和其他动物的同时，对人类和其他动物的结构和运动进行思考，并表达一些自己的想法。新加坡的科学课程标准中将课程框架的核心界定为培养科学探究的精神。韩国的科学课程标准中也同样主张合作，尤其在科学实验活动中。比如在成就标准说明中指出，可以开展实验活动，体验科学探究的全过程，从科学问题的发现到解决方案的呈现，特别是通过“设计防止与运动相关的安全事故的设备”这个活动了解协作的价值，并通过工程设计过程体验科学探究的整个过程和设计创造性的输出过程。探究和交流既作为科学学习的技能，也作为科学学习的目标，该素养不仅关联着核心概念、大概念的掌握和运用，也关联着科学思维和科学责任、态度的培养，它起着“链接性”的作用，是科学学科中的关键素养。
(四)科学责任与态度：高阶素养
科学责任与态度主要包括：主动参与意识;学习兴趣;作为学习者的意识;自己的责任;公平、公正的道德理解;信息、人身、财产安全等。近年来，关于科学责任与态度的研究越来越多，科学课程的评价也逐渐关注学生的科学责任与态度，比如PISA中就有明确的对科学态度进行测量的内容。可知，科学责任与态度对于科学学科素养而言十分重要。通过对比分析15个国家的课程标准，得到如表4所示的结果。
表4 科学责任与态度素养国际比较由表4可知，15个国家对参与意识、责任感、道德理解、学习兴趣、科学本质观、安全意识几个素养的认识较为统一，而司法能力提及的国家相对较少。考虑到该因素的特殊性和价值，研究者将司法能力作为一线教师访谈和德尔菲专家咨询的单列要素进行访谈与咨询，研究结果显示，大部分专家都对该要素的提出表示支持和肯定，并建议能够将其作为后续科学教育教学改革的内容之一。司法素养主要涉及对各类法律知识的运用能力，比如，德国在“不同结构的定居点中共同生活”主题下描述5-6年级的学生应该达到的司法能力包括：能够评估学校环境的交通安全以及地图的信息价值;能够从不同群体的角度讨论生活在城市和乡村的利弊;能够评估不同文化的移民引起的影响，即对现在和未来的现实影响。法律意识作为新时代公民的必备素质，对新时代公民的培养十分关键，而法律知识的应用作为法律意识检验的标准之一，能够对公民的法律意识进行有效评价。因而在基础教育的科目中应该结合学科特质有针对性地进行渗透。科学责任与态度作为科学课程的终极目标，对于教师的教学和学生的学习起到纲领性的作用。各个国家的课程标准都将其作为课程标准的统领性内容。日本每个学段的课程标准都关注学生的科学态度和责任。俄罗斯的课程标准中也提及到，培养学生对周围世界的积极情感、价值观、态度。新加坡的课程标准中将道德与态度作为课程框架的构成之一，且该目标是在科学探究的过程中得以落实。道德与态度包括好奇心、创造力、客观性、公正性、诚信、坚持和责任等心理态度，也包括在讨论科学和技术的伦理影响时的道德感。澳大利亚在课程标准的价值观中强调贡献、挑战、反思、公平等。在道德理解中，鼓励学生识别和调查道德概念、价值观和原则的本质，并理解推理如何帮助道德判断。课程提纲为学生提供了与科学调查、设计解决方案、行为准则、数字技术的使用和在线协助环境等相关的形成性主题，让学生能够作出道德判断。学生能够在他们的调查和设计中应用道德准则。鼓励学生在了解保护数据、知识产权以及社会和道德的重要性时，展示道德数字的公民身份。科学学科不仅要培养学生的科学技能，更要让学生养成科学的态度，清楚自己的职责。因此，科学责任与态度是科学学科的高阶素养。
文章来源：
[1]王碧梅.科学学科核心素养结构及指标体系建构——基于15个国家课程标准和38位教师深度访谈内容的编码分析[J].外国教育研究,2021,48(09):43-56.
联系客服
