小学科学教学设计的规范化和学科化

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  • 更新时间2018-08-06
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  摘要:以“全国首届科学教育专业师范生教学大赛”中的小学科学教学设计为例,阐述了小学科学教学设计呈现了一种去规范化与学科性缺失的倾向。表现于教学设计整体规范性,前期分析、教学目标、教学方法及教学过程理解与表述中。论文进一步针对问题基于反思提出建议,即拓展学科知识理解,彰显小学教学设计的学科性;注重教学设计研究,促进小学科学教学设计的规范化;透视科学教学实践,关注小学科学教学设计的实践性。


  关键词:小学科学;教学设计;规范化;学科性;实践性;


  作者简介:黄晓/浙江师范大学教师教育学院副教授。孙丽伟/浙江师范大学教师教育学院硕士研究生。


  不谋全局者,不足谋一域,出色的教学源于出色的设计。教学设计(instruc-tionaldesign)是20世纪40年代以来逐渐形成和发展起来的一门实践性很强的应用学科,教学设计作为一个专业研究领域和专业共同体,一直经历着持续的变革,目前正处于一个从量变到质变的关键阶段。[1]教学设计是在教学理论、学习理论指导下,运用系统方法对各个教学环节(教学目标、条件、方法、评价……)进行具体的设计与计划,即教学设计是介于教学理论、学习理论与教学实践之间的桥梁或中间环节。[2]正是教学设计的学科定位,决定着教学设计是教师专业素养的重要内容,体现了教师对某专题内容教学实践之理解与反应,是有效教学开展的前提。因而,教学设计不仅是师范院校开设的教师教育类课程,而且是各类教学技能大赛中必不可少的环节,成为评价师范生教学能力的一项重要指标。但从目前师范生的教学设计看,呈现了非规范化与学科性缺失的倾向,这需要透过具体的典型案例分析存在的问题,并提出对策。


  一、问题:去规范化与学科性缺失的教学设计


  教学设计能够使教师对教学活动的基本过程有整体的把握,根据教学情境的需要和教育对象的特点确定合理的教学目标,选择适当的教学方法、教学策略,采用有效的教学手段,创设良好的教学环境,实施可行的评价方案,从而保证教学活动的顺利进行。因而,教学设计也是首届全国科学教育师范生教学技能大赛的内容之一。涉及的主题节选自教科版小学科学五年级(上)、(下)两册的九个主题,分别是五年级上册“观察绿豆芽的生长”、“食物链与食物网”、“光是怎样传播的”、“光的反射”、“滑动与滚动”以及五年级下册“橡皮泥在水中的沉浮”、“马铃薯在液体中的沉浮”、“热是怎样传递的”以及“摆的研究”。每四位选手同时选择一个主题,在规定的时间内完成该主题的教学设计。基于选择的典型案例分析,师范生的教学设计呈现了去专业化的趋向,具体表现为以下几个方面:


  (一)教学设计的整体规范性缺失


  根据对当前国际教学设计的最新理论、发展趋势和教学设计过程模式的全面分析与比较,以及多年的研究和教学实践,在借鉴国内外各种教学设计过程模式的基础上,结合我国基础教育课程改革的现实教学实践的需要,认为专业的教学设计涉及的要素有前期分析(学习需要分析、学习任务分析与学习者分析)、教学重难点、教学目标、教学策略与方法、教学过程、教学评价与反思、板书设计等。


  基本涉及了课时、教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学准备、教学过程、板书设计。有近一半的教学设计包括了教学方法与作业。进一步具体到每个教学设计方案,在一些环节的规范性方面呈现了极大差异,主要表现为:(1)随意性———尽管学情分析、教材分析作为多数教学设计中的重要环节,但对学情分析、教材分析的内容与作用不明确,表现为将教材分析写为教学背景分析,教材分析与学情分析放在教学目标的制定之后、教学重难点之前,这是对前期分析旨在明确教学内容与教学对象,是教学目标的确定之依据的理解不到位。教学重难点的确定更为随意,有的放在教材分析与学情分析之间,有的放在教学目标之后,这是对教学重难点确定是针对特定的教学内容与对象开展之理解不到位。随意性还表现于教学方法有无、教学方法与教学策略的随意用语方面。(2)科学性———表现为各要素的表述不精确,部分概念认识不清,存在混乱。例如“教学准备”与“教学手段”、“教材准备”、“教学用具”、“媒介和材料”等词语的区别;教学方法与教学策略的区别。表现为对一些要素内容的具体表述中,特别是教学方法与教学策略的表述中,呈现了“谈话法、引导发现法、讲授法、实验演示法、归纳总结法、实验探究法、观察法、阅读法、实习作业”等各类不成文的方法。科学性还表现在教材分析中有学情分析,学情分析中有教学内容的分析;表现在对具体科学内容的理解、教学过程的表述中。这反观了小学科学师范生尽管了解教学设计包括的要素与环节,但对各要素的阐述、地位与作用无法准确理解,对概念理解错误或运用的随意造成概念混乱,这使得教学设计无法达到教学系统的优化。


  (二)前期分析


  教学前期分析(front-endanalysis)的概念最早是由美国学者哈里斯(J.Harless,1968)提出来的,意即在教学设计过程的开端,分析若干直接影响教学设计但又不属于具体设计事项的问题。[3]随着教学设计理论的发展以及相关研究的深入,国内学者们从不同角度,对于教学前期分析的概念以及其包括的环节提出了不同的表述———认为在不同的教学设计过程中,前期分析所分析的内容通常有所不同。一般包括学习情境分析、学习需要分析、学习内容分析和学生特征分析;[4]前期分析包括学习需求分析、学员分析、工作环境分析;[5]前期分析包括教学目标分析和学习者特征分析;[6]前期分析包括评估学习需要、分析环境特点、分析学习者[7]等。不管何种分类,都表明了前期分析是为后续教学目标的制定、重难点的明确、教学过程的开展的基础。基于教学设计的发展历程、结合基础教育课程改革,认同系统教学设计前期分析的内容主要包括学习需要分析(涉及“为什么教”的问题,指教学目标所期望的学习结果与学生当前的学习状态间的差距分析)、学习任务分析(指学习者从目前学习现状到教学活动后达到的结果之间须掌握的任务及其任务间的关系)、学习者分析、学习背景分析。


  从各教学设计文本来看,前期分析主要涉及“教材分析”与“学情分析”两部分,试图以此指代教学设计前期分析中的“学习任务分析”与“学习者分析”。然而,“学习任务分析”与“教材分析”是不能等同的,学习任务分析旨在揭示学习者从起点行为到终点行为之间必须掌握的任务及其任务的关系,包括四个方面的内容,即明确学习的内容与其他内容的关系;对于本班学生而言,关键要学习什么;对于上述内容,主要的教学特点是怎样的;在上述分析的基础上确立重难点。从比赛的教学设计文本分析,多数师范生明确了学习的内容在教材中的位置,而且采用“**课选自教科版*年级*册第*单元第*课”,如:“观察绿豆芽的生长”是教科版小学科学五年级上册第一章第三课、“光是怎样传播的”选自教科版小学科学五年级上册第一单元第三课时等。对于所学习的内容与其它内容间的关系只是点到为止,没有明确、具体的阐述,更不要说对该学习内容的教学特点是怎样阐述的,这反映了师范生缺乏对教材内容的整体理解及各知识点关系的准确认识。学习者分析一般从学习准备状态(学习起点、心理发展)、学习风格与学习动机几个方面分析,其中学习准备状态指从学习者的学习起点水平、认知发展的一般特点进行分析。这是学情分析中为多数学生所关注的内容,表现为知识基础、认知基础。如“前面学生已经探究了绿豆芽的生长需要水、温度,也知道绿豆发芽可以不需要阳光,但绿豆芽的生长需要阳光吗?学生可能有不同的看法,这节课就让学生通过种植绿豆芽探究绿豆芽的生长是否需要阳光以及绿豆芽生长对水的需求”。尽管有极少数师范生认识到了学生的心理发展水平基础,如“五年级的学生有着非常强烈的好奇心,而且这一阶段的孩子心理发展水平也已经达到了一定的高度。他们对生物生存的环境已经有了一定的了解……”指出了学生的心理发展水平达到了一定的高度,但对学生的学习风格、动机与思维特点等缺乏表述。从教学设计的前期分析看,师范生们还停留于或局限于原先备课时的“备教材”、“备学生”的思维定势上,因而认为“教材分析”与“学情分析”就是教学设计的“前期分析”,更不可能提及学习需要分析与学习环境分析了。


  (三)教学目标


  教学目标阐明是指根据教学设计的前期分析,将期望学习者达到的结果性或过程性目标加以明确化与具体化的过程。教学目标是教学过程设计、教学设计形成性评价实施的依据。《全日制义务教育科学课程标准(3-6年级)》明确科学教学目标包括:科学探究、情感态度与价值观、科学知识。从各教学设计文本的分析来看,在教学目标表述方面呈现了以下几个方面的问题:(1)呈现了错误的维度表述,如“科学概念,过程与方法,情感态度与价值观”、“知识、技能、情感态度价值观”等,还有师范生将教学目标表述为初中科学课程标准或高中物理课程标准中的表述,即“知识与技能,过程与方法,情感、态度与价值观”。这些反观了科学师范生对小学科学课程标准没有密切的关注与学习。(2)目标具体表述层次不清,表现为“过程与方法”、“情感、态度与价值观”中的目标表述与第一维度有重叠。如“观察绿豆芽的生长”的表述“通过探索绿豆芽生长对水的需求实验设计,认识植物生长对环境的适应能力”不归属于“过程与方法”维度;“食物链与食物网”中的目标表述“通过结合平时的观察,主动思考,动手画一画,在画一画中寻找食物链”也不归属于“过程与方法”维度。(3)各维度目标内容的表达含糊不清,表现在行为动词的运用不够准确、目标表述不具体。如“了解太阳是最大的光源、知道光是沿直线传播的”、“理解光的反射特性”、“尝试探究光传播的方式”等,这里的“了解”、“知道”、“理解”、“尝试”笼统模糊,不具有可操作性。(4)行为主体错位,没有体现学生作为学习主体。如“橡皮泥在水中的沉浮”中目标的设计“通过实验,培养学生勇于探索的精神和敢于否认主观错误认识的行为。让学生形成小组合作研究的习惯”。“热是怎样传递的”一节中情感态度与价值观的设计“培养对科学探究的兴趣,激发对周围事物的好奇心,让学生学会小组合作与分享……”,目标表述中行为主体的错位,不仅反映了师范生缺乏以学生为主体的意识,而且表现了其对目标阐明的“行为术语法”的“对象”理解之误读。(5)目标表述缺乏针对性,似有实无。这主要表现在关于过程与方法、情感态度与价值观的两个维度目标的表述中,没有体现该专题内容的特点,缺乏可操作性。如“滑动与滚动”关于情感态度与价值观的目标表述“锻炼学生动手能力,提高合作意识,理解科学与生活的关系”;“光是怎样传播的”目标表述“意识到小组分工合作的重要性;体会到自己设计实验、验证猜想的乐趣”;“观察绿豆芽的生长”目标表述为“学会用对比的实验方法设计实验;通过学习让学生学会设计实验、观察实验、记录实验;培养学生的观察兴趣,学会设计实验、记录实验的技能;培养对大自然生物的热爱与保护”等。


  (四)教学过程


  教学过程是为实现教学任务与达成教学目标,通过对话、沟通与合作,以动态生成的方式推进教学活动的进程,是一个弹性化的教学方案。一般包括教学顺序(教学内容的各组成部分的排列次序,决定“先教什么、后教什么”)、教学组织形式、教学模式、教学方法、教学环境及管理等方面的分析与设计。即从教学过程设计可以明确教师活动、学生参与、教学内容知识结构及教学媒体运用等。如何使这些要素能够做到有机配合、有序运行,促使教学效果最优化,这需要运用系统论的观点和方法,对教学过程进行科学的设计,即“教学过程设计”。[8]


  从教学设计文本分析来看,多数师范生在教学过程的设计都有导入环节,认识到了导入的重要性,并采用了复习旧知的方式、讲故事、猜谜语、做游戏、生活实例等方式,也起到了引发学生注意、激发学习兴趣、产生学习动机与明确学习目标等的作用。但从教学过程设计的文本来看,也呈现了以下几方面的问题:(1)教学实录与教学过程设计概念混淆———尽管师范生认同教学设计是一种“预设”的教学方案,但多数师范生在具体的教学过程表述中采用了“师:……,生:……”的写法,并以文本形式呈现教学中教师行为、学生行为及师生对话等,形成了僵化、程式化。这实则表现为师范生无法区分教学实录与教学过程设计两个概念。(2)尽管在教学方法设计中提出了多种教学方法,但在教学过程设计环节没有体现使用何种方法如何突出教学重点与突破教学难点。(3)从教学过程设计的各环节看(表1为各教学过程设计呈现的环节),体现了对科学探究、探究学习的关注。但进一步从每环节的具体内容看,反映了多数师范生对科学探究内涵与探究学习开展的认识不到位,缺乏对科学探究教学策略的理解与应用。如“食物链与食物网”的教学过程环节“再设情境,新课探究”,通过介绍公园里花丛中存在的小动物,提出“花丛中有哪些小动物?这里的小动物吃什么?他们有什么样的事物关系?”,引导学生思考与回答,进而提出消费者与生产者的概念。这是将探究学习等同于提问、思考、合作与回答的过程。又如“观察绿豆芽的生长”中的“探究环节”设计———列出探究的几个环节,包括提出问题(绿豆芽生长是否需要阳光)、猜想假设(学生有不同观点,假设绿豆芽生长需要阳光)、设计实验(如何设计实验?提出实验中改变哪些条件,提出用对比实验的方法)。进而结合绿豆芽生长对水的需求这一实验得到结论。这是一种科学教学中的虚假探究———提出的问题已在导入中明确;在学生可能的不同猜想与假设时,转向假设绿豆芽生长需要阳光;实验设计是引导学生思考如何设计实验,进一步将目标指向对比实验的方法。这样的教学过程中学生的思考与质疑关注不够,探究在某种程度上变成形式化,未能实现学生真正的探究。此外,形成性评价是改进教学的一个过程,但从大赛的教学设计文本看,没有一个选手关注了教学设计中的形成性评价,即呈现了对整个教学设计的反思与总结的缺失。


  (五)教学方法


  教学方法是为实现既定的教学目标,在教学过程中师生共同活动时所采取的手段与行为方式,即教学方法是以教学目标为指向、在教学过程中展开,依据不同的教学目标、教学内容特点、学生与教师的情况对教学方法有不同的选择。从教学设计文本看,仅有15位选择将教学方法作为教学设计的重要环节呈现,其中体现的教学方法有:讨论法(8)、讲授法(7)、谈话法(7)、小组合作学习法(6)、探究实验法(5)、探究法(5)、观察法(4)、实验法(4)、演示法(4)、引导发现法(1)、交流法(1)、猜想法(1)、课件(1)、总结归纳法(1)、查阅资料法(1)。在教学方法的表述中呈现了几方面的特点:(1)随意性———根据自己的感觉,随意定义与选择教学方法,如“课件”、“查阅资料法”、“猜想法”等。(2)科学性———一方面表现为对教学方法的认识模糊,如教学设计中呈现的“探究法”、“探究实验法”、“实验法”是否为同一种教学方法?该如何表述?“观察法”与“演示法”是否可以认为是教学方法还是科学方法?另一方面表现为对教学方法的选择没有依据,更不要谈及在教学理论的指导下,根据前期分析以及各类方法的特性和学科特点综合考虑的结果,表现为多种教学方法同时呈现,且没有具体阐述何种教学方法表现于教学过程的哪些环节中。(3)先进性———从教学设计的文本表述看,尽管教学方法的术语表达缺乏科学性与准确性,但有少数师范生关注到了科学课程改革提出的“自主”、“合作”、“探究”理念与方法,特别是“引导发现法”的提出。但对基于建构主义理论的教学方法,即支架式教学、抛锚式教学、随机进入教学等缺乏认识与理解。此外,还表现了师范生对教学方法与教学策略、教学模式概念的混淆及其关系认识的混乱,表现为教学设计文本中随意使用教学策略代替教学方法。


  二、反思与建议:小学科学教学设计走向规范化和学科化


  透过首届全国科学教育师范生教学技能大赛,呈现了教学设计中的种种问题,这是师范生对教学设计专业化素养的缺失,也反观了职前科学教育专业教学中的不足———不同学科教学论教师对科学教育专业“科学教学设计”这一课程内容不同理解,如有学科教学论教师更多在于介绍课堂教学技能。学科教学论教师与师范生对教学设计的认识与理解不一,特别表现为教学设计的环节及呈现的顺序,教学过程设计该如何呈现等方面;教学设计相关教材对教学设计的阐述理论性过强,缺乏对学科特性与教学设计实践操作性的关注(如教学目标阐述中,提出了行为术语法、表述性目标表述法、内部心理和外显行为相结合的方法,但未能结合具体的实例阐述针对某一特定内容如何应用这些方法)。基于小学科学教育专业课程设置多样化,师范生在教学技能表现不错的同时呈现了对科学学科本身理解的不到位,也正是其学科专业素养与教学设计的实践能力决定着小学科学教学设计学科性的偏失,这与“教学设计对教学本身及学科教学的研究相对疏离”[9]是一脉相承的。


  因而,从代表全国性水平的科学教学技能大赛中的小学科学教学设计文本的探讨看,若要充分发挥教学设计的功能,实现教学设计的教育价值,急需小学科学教学设计走向学科化与规范化。小学科学教学设计的学科性彰显离不开对学科本身的理解与专业素养的提升,有赖于通过加强学科专业课程的开设与学习,拓展学科知识的理解。规范化的教学设计需要学科教学论教师与师范生以研究的心态对待教学设计,从理论上加强专业化教学设计能力;实践性教学设计的呈现需要透视小学科学教学实践,经历科学教学实践的体验与反思,才能真实理解学习者对不同学习任务之需,加强对科学教学本身的理解。


  (一)拓展学科知识理解,彰显小学科学教学设计的学科性


  小学科学教学设计中的学科性之偏失一方面表现为教学过程设计中对学科内容理解的误读,另一方面呈现了对小学科学学科本质理解的不到位,往往基于直觉与经验总结开展教学设计,因而无法设计出体现学科特点的教学设计———这实质上表现为科学师范生的学科知识亟待拓展。正如格罗斯曼(Grossman)指出的,学科知识(SMK)不仅指某一学科的内容知识,也包括关于该学科实质性的与文法性的知识(学科的本质),SMK在课堂教学设计中具有决定性、奠基性的作用。具体表现为:(1)教师对学科知识的理解影响着教师所要教的内容与如何教学,进而会影响到学生的学习,因为没有人能够教自己不知道的知识。[10]没有对学科知识的广泛的深入理解,教师不能有效地传递特定学科的中心思想、原理和基本概念,也不能为教师自己或学生所理解,很难想象能进行有效的教学活动。(2)教师对概念的深入理解及相关概念的组织有助于学科教学知识的发展———当教师深刻理解科学知识,把握科学的学科特点时,他可能善于引导学生深入思考科学概念、理解科学意义;他可能为学生创设提出问题、进行猜想与假设、开展实验论证与解释的情境与教学过程;更能了解学生解决问题与科学探究的策略,进而从科学思维的角度思考科学知识。相反,当教师对科学知识的理解比较肤浅,且缺乏对知识点间联系的认识,认为学生学习科学在于记住相关科学概念,运用科学规律与公式解题,则教师很难引发师生间的有效对话,引导学生对科学思想与方法的深层思考,也难引发学生对利用科学解决生活问题的兴趣。Carpenter[11]及其同事在研究中发现,当教师对学科知识的理解加深了,其在教学任务的设计与实施中更能将问题类型、问题的难度与儿童的解决方法联系起来,教师就有更多的机会了解学生在解决问题时的思维策略,因而在教学中能为学生创造更多的交流机会。


  针对科学师范生在学科内容理解的误读与偏颇,需要调整科学教育专业课程设置,平衡比例地开设科学拓展课程(如在普通物理、普通化学、普通生物、自然地理与普通天文学开设的同时,研讨科学专业师范生相对于分科师范生开设的科学拓展课程体系),以便师范生能立足于科学的大视野理解小学科学的主题内容,学会用大科学的思维理解小学科学内容,才会在教学中深入浅出。针对小学科学学科本质理解的不足,需要立足于学科内容的拓展与深化,借鉴国际对科学本质理解与提升的策略之研究成果,开设科学史、科学哲学相关课程,为科学师范生创设展现科学发展历史的过程;开设综合性课程(如STSE课程),以促进师范生能从技术、社会、环境等多元视角来认识科学及其相互关系,用科学解决实际问题(如摆动、细胞分裂、溶液酸度、气侯与环境等);开设研究性课程,引导师范生在经历实验、探究、合作与问题解决的过程中理解科学;尝试科学教学评价方式的变革,关注科学教学理论与实践的结合,彰显对过程性评价的关注。


  (二)注重教学设计研究,促进小学科学教学设计的规范化


  教学设计的理论基础丰厚,表现为系统论、传播理论、学习理论与教学理论从不同的角度为教学设计的发展提供了依据———设计是对要开展的工作做出的系统安排,小学科学教学是由教学目标、教学内容、教师、学生、教学环境等多因素构成的系统,这需要系统论的指导。教学是师生的共同活动,也是信息传播的过程,小学科学教学设计需要关注信息的数量、通道等。科学教学理论是科学教学实践经验的总结与理论提升,是科学教学设计最直接的理论来源。学习理论的意义在于探索与揭示人类学习过程的本质与规律,应用学习理论进行小学科学教学过程及其策略的设计,有助于小学科学学习过程中学生主体性的体现。因而,小学科学教学设计的规范化首先在于以研究的心态加强相关理论的学习———教学设计中对教学内容的理解,教学目标的阐明,教学方法的选择,教学过程的设计与教学评价的开展,都与设计者的教育教学理论功底有关。教学设计者的教育教学理论素养在某种程度上决定了其对授课内容的教学、学生的学习之把握与洞察,也决定了其对教学过程的理解及其实践品质;科学教育专业要构建可以切实提高科学教师的专业化水平的课程结构,重视如课程与教学论、科学教学论等体现理论与实践衔接之学科的学习,这有助于教师的终身发展需要,切勿只重技能而将其轻视。同时,在小学科学师范生的培养过程中,通过对课堂教学案例与教学设计文本间的对比分析,通过开设相应的科学教学设计课程,在案例分析与理论学习过程中,揭示教学设计能力与教学活动有效性之间的关系,加深对教学设计规范性的认识。


  (三)透视科学教学实践,关注小学科学教学设计的实践性


  一个好的教学设计不仅要看教师的教学活动开展、教学环节是否完整、教学方法是否得当,而且要看学生的学习活动是否体现了其学习主体,是否体现学生的自主、合作与探究,是否关注了从“会学”向“学会”。教学设计者只有透视科学教学实践,关注批判性反思,才能真正理解“教学”是一种教与学双边互动的活动;才能从学生在科学教学中的参与状态(是否主动学习、回答问题与发表意见的广度与程度)、情感状态、交往状态(信息交流与互动)与思维状态(发现问题、提出问题与探究问题)等把握其认知心理特点;才能真正理解科学探究方法的内涵及其真实的开展,才能使教学设计具有实践性。当前小学科学教学设计之所以深陷入去专业化、非规范性、理论性过强的泥沼中不能自拔,其根本原因在于对已有科学教学设计及科学教学实践反思之淡化甚至缺失,也是对教育理论的理解与应用缺乏反思。这使得职前教师难以从中发现值得研究的问题、值得借鉴的经验,难以真正理解他人教学过程的设计及呈现的不足。因而,职前教师的培养过程中,应增加其教学实践经验,为其创造教学体验的机会,让其置身于真实的教学情境中去反思与质疑等。如通过优秀教学视频及案例评析,通过见习、微格、实习与研习构成的教学实训过程,实现对科学学科内容的“心理化”,将自己拥有的学科知识(如科学事实、科学概念、科学规律与科学原理等)转化为易于学生理解的表征知识。也正是在对教学实践的反思中,丰富有关学生的知识,逐步理解教学设计应如何体现学生发展的目标,教学如何适合学生最近发展区,如何依据学生反应随时调节教学节奏与步设,如何引导学生科学探究的开展与自我评价等,这些都是教学设计不再是脱离实践文本,而具有教学实践生命力的表现。