青少年科技教育的发展历史.ppt

青少年科技教育的发展历史,李亦菲(心理学博士)北京师范大学科学传播与教育研究中心 副主任,探索时期（19世纪）转型时期（20世纪上半叶）课程改革时期（20世纪60到80年代）科学普及时期（20世纪80年代以来）,一、探索时期（19世纪）,背景理论探讨基本体系,（一）背景,19世纪中叶以前，古典教育在中学阶段占据着统治地位。工业革命导致的一系列重要的技术发明，如蒸汽机，火车和轮船等，奇迹般地改变着社会的面貌。资产阶级要求改革教育内容，使教育对象具备机器大生产所需的科学知识和劳动技能。,19世纪中期，不同形式的科学内容开始出现在许多公学和文法学校的课程里。-法国：1852年起，一些市立中学和国立中学提供科学教育的内容。-德国：19世纪60年代，建立大量专门实施科学教育的实科中学,与传统的文科中学相抗衡。-英国：1880年以后兴起的高等小学热心于科学教育。,出现了一些科技博物馆，主要通过收藏、陈列实物，以展示发展过程的方式使人们认识和了解科学技术。1802年：法国工艺研究院的技术博物馆1857年：英国科学博物馆1903年：德意志博物馆,（二）理论探讨,斯宾塞(H.Spencer）赫胥黎(T.H.Huxley）赖斯(J.M.Rice),、斯宾塞,在什么知识最有价值？（1859）一文中，斯宾塞指出科学的价值如下：-维护生命的健康-谋生-正当地完成父母的职责-解释过去和现在的国家生活,使每个公民能合理地调节自己的行为-艺术的完美创作和最高欣赏-智慧、道德、宗教训练,、赫胥黎,对传统的古典教育进行了有力的批判，论证了科学教育的地位和作用，提出了至今仍然很有价值的科学教育思想：科学教育的本质学习科学的方法科学教育的方法,科学教育的地位,科学教育与人文教育同等重要,它们应当协调地促进学生的发展。科学教育并不是普通教育的唯一内容。,科学的本质,科学只不过是经过整理和系统化的常识-科学与常识的区别,可能仅仅如老手与未经过训练的新手的区别一样;-科学与常识在方法上的区别,也仅仅如士兵的砍刺方法与原始人挥动棍棒的方法的区别一样。,学习科学的方法,如果说学习人文知识需要大量记忆的话,学习科学知识则首先需要学会观察。科学教育的最大特点,就是使心智直接与事实联系,并且以最完善的归纳方法来训练心智。,科学教育的方法,必须在课堂上尽可能地利用实物,使教学活动真实。一定不要只想用各种各样的知识去塞满学生的头脑,而必须使他自己细心地理解和掌握那些知识。在接受书本上所写的东西之前,应鼓励学生提出疑问。,、赖斯,赖斯在美国积极倡导依据裴斯泰洛齐和赫尔巴特等教育家的思想所确立的新教育方法，称之为教学的“科学原则”。指出：科学教育的目的“除了记忆一些事实外,要引导儿童观察、推理、获得灵巧的动手能力。,（三）基本体系,教育目标教育内容教育方式,1、教育目标,理解和掌握科学知识理解和运用科学方法促进个人社会发展。,2、教育内容,主要涉及数学、化学、物理、生物学（包括植物学、动物学、生理解剖和遗传学）等学科，包括科学研究长期积累的基本事实，或者对被认为自身具有完善体系的科学知识进行概括和简化。教科书则由从事研究的科学家来撰写。,3、教育方式,实物教学(object teaching)小学科学(elementary school science)自然研究(nature study),实物教学,约形成于1860年前后，以裴斯泰洛齐的教育理论为基础。注重个体理智的发展,其次才强调自然知识的学习。教儿童详细描述各种动、植物和矿物，使其观察和学习自然现象，学会观察和交流的技能。最终沦为对于实物的机械描述和记忆，,小学科学,由美国教育家帕克(P.W.Rarker)等人提出，强调科学作为小学教育的统一主题。以科学知识作为主要目标，以科学方法作为达到这一目标的手段。观察和实验受到高度重视。比实物教学只注重自然事实的教学前进了一步。,自然研究,起源于19世纪末的美国，反映了美国从农业社会向工业社会过渡时期人们对工业文明对儿童异化的一种反抗。弘扬个性和情感，不特别追求科学知识的获得和科学方法的掌握。要求一个跨学科的主题，把阅读、写作、数学、绘画和音乐结合在一起，构成了一种主题教学模式。,二、转型时期（20世纪上半叶）,背景中等教育改组委员会进步教育运动,（一）背景,工业主义的成长、科学技术的迅速发展及其对人的活动的各个方面的影响,都迫切需要重新检查科学教育的目标。教育的目标发生了巨大变化，即由以往注重个人发展开始转向关注社会。科学课程不再是清一色的学术课程，出现了实用性的科学课程。,（二）中等教育改组委员会,1911年,美国全国教育协会所属的中等教育部组建了高中与大学衔接委员会,继续研究中学与大学课程的关系。此外,还成立了各个学科的委员会研究学科的性质及其对社会的用途。这些学科委员会统称为中等教育改组委员会。,两个重要建议,高中与大学衔接委员会建议：削减外语和古典语文,由原来的4年减为2年,在选修课中增加职业课程。中等教育改组委员会认为：学校开设的所有学科（不论是学术性学科还是职业学科）都应当与它所制订的7条教育基本原则或目标相关。,中等教育的基本原则（1918）,基本目标：让青年学生成为有用的社会成员,使其过“一种完满的、有价值的生活”。7条教育基本原则（目标）：健康;基本方法;合格的家庭成员;职业;公民;合理地利用闲暇;伦理道德。,7项目标,健康：保护人们免遭疾病,通过向他们提供公共卫生和个人卫生知识帮助他们控制疾病。基本方法：科学思考的基本方法。合格的家庭成员：教人们使用和修理各种家庭使用的设备,提高作为家庭成员的能力。职业：开设应用科学课程,如商店物理、应用化学、家庭物理、工业和家庭化学、应用生物科学、生理学和卫生学等。,公民：使个体更能理解科学家在社会中的作用、能够更好地选择技术专家发挥他们在社会中的特殊作用。合理利用闲暇：使个体欣赏自然界，理解以科学为基础的嗜好(如摄影)。伦理道德：科学有助于“建立一个充分的真理观念,并使人们更加相信因果律”。,为八年级或九年级学生开设普通科学(general science)，目的是激发学生进入高中后学习更多的科学的兴趣。注重实用化，力求把科学与技术结合起来,如包括了飞机、汽车、蒸汽机、收音机、电报、以及家用电器等课题。,进步教育协会成立于1919年，1955年召开最后一次会议后宣布解散。进步教育协会确立了儿童中心的教育观；注重知识在生活中的应用价值和社会价值；倡导使学习变得快乐和有意义等的教育价值观念。对科学教育理论研究作出突出贡献的有两个人,一是克雷格,一是杜威。,（三）进步教育运动,1、克雷格的贡献,1927年，克雷格出版了他多年的研究成果,即对科学课程中重要科学观念的研究-研究了儿童问题中的科学原理。-确立了一些科学通则、原理和概念,它们可作为核心用于编写小学科学课程。-认为科学知识是小学科学的重要目标。,1933年，克雷格主持编写了美国第一部科学教育年鉴-科学教育计划。-强调要用原理和通则作为科学教育的知识目标。-认为经验、活动和“科学方法”是实现科学教育目标的手段。-强调了连续和统一的科学课程的重要性。,编写了一系列小学科学教科书,影响美国科学教育达30年之久（到60年代中期）。-包括生物学、地学和自然科学(即物理和化学)等分册。-以一般科学原理为骨架组织科学知识，并提供一些帮助学生加深理解的活动。-将阅读作为科学教学的主要手段，将理解科学知识作为主要目的。,2、杜威的贡献,科学教育的目的是为了培养具有科学知识并且能够清晰地探究和思考科学技术带来的结果的反省性公民，使他们能够理智地参与到与科学有关的生活决策中去。,从方法上看，应该打破科目隔离森严的、事实纪录式的科学学科框架，改用科学研究的方法、态度和思维方式，设计问题情境，激发学生更富有思想地、更主动地介入到科学学习和问题解决的过程中。,三、课程改革时期（20世纪60到80年代）,要点,背景特点实施效果和评价,（一）背景,50年代后期,美国学术界许多人士,尤其是保守的教育家对“生活适应”或功利性教育提出了强烈批评,认为进步教育运动走得太远。1957年10月苏联人造卫星的上天，促使美国拉开了科学教育改革的序幕。,（二）科学教育改革的特点,一流科学家的推动调整科学课程与教学目标，注重围绕基本理论、原理组建课程，形成结构化的知识体系。重新编写新的科学课程，出版新教科书。注重探究学习，并开发支持探究和发现的实验室和多媒体学习包,科学教育目标的变化,个人社会发展的目标不再象20世纪上半叶那样受到重视。科学知识的目标以新的形式益发凸现出来，强调科学学科的知识结构。科学方法以“探究”、“发现”和“问题解决”等形式出现，作为达到科学知识目标的手段。,新开发的课程与教材,PSSC物理CHEMS化学CBA化学BSCS生物ESCP地球科学,（三）实施效果,19641965学年进行的调查表明,只有20选修入门物理的学生在PSSC物理课的班级学习。高中2、3年级选修物理的的学生人数从19481949学年的25.8下降到19641965学年的19.6。到70年代中期,美国全国性调查发现,选修新科学课程的学生仍然不多。,（四）评价,在课程目标上存在着重提高而轻普及的倾向。教材内容上偏重于学科逻辑，忽视了儿童心理，使科学变得更难，在培养学生对科学的态度和兴趣方面的效果不太令人满意。在突出科学方法和增加实验室实际活动量方面,取得了成功，但在课程是否能增进儿童理解科学本质和提高他们运用科学过程的能力方面，未能得出清楚和一致的结论。,四、科学普及时期（20世纪70年代以来）,科学-技术-社会（STS）2061计划做中学,（一）STS教育,背景起源特点如何将STS整合到科学教育中,背景,石油危机以后西方国家普遍跌入经济萧条时期，造成青年学生中学毕业后失业率上升。美国教育的主流是强调返回基础,而不是创新与变革。西方社会公众对科学技术的态度趋向保守,兴起了强烈的反科学的社会思潮。,2、起源,英国：1970年在一些大学开设“社会情境中的科学”(SISCON)课程，并于70年代后期成立了英国科学、技术与社会协会。加拿大：Glen S.Aikenhead于1972年开始与中学教师合作,编写出科学一种认知方式教学大纲和教材。美国：赫德于1975年在科学教师杂志上发表了科学、技术与社会:交叉学科教学的新目标。,3、特点,综合不同科学学科的内容。涉及许多非科学的学科领域，如社会学、经济学、政治学、宗教等。许多课题都带有争论的性质，如当代科学的本质、科技发展对社会影响、科学技术的作用和局限性。是一种面向全体学生的科学教育，而不是培养精英的科学教育。重视技术教育在普通教育中的地位和作用。,如何将STS整合到科学教育中,STS教育是科学教育的一个主题（R.W.Bybee，1987）建构一种STS学校课程（C.P.McFadden，1991）重构STS教育改革过程（E.P.Hart&I.M.Robottom，1990),（二）2061计划,背景基本理念和特点工作策略,1、背景,中等教育走向普及，对中学的科学教学内容需要重新审视。人们终身都要接受周期性教育,中小学必须为学生提供他们日后可以赖以发展和接受继续教育的基础知识。科学知识的迅速增长要求每个人都具备进行有效地独立学习和探究的能力。,2、基本理念,科学教育的改革必然是一个长期的挑战，没有快速易行的捷径。普及科技教育不是盲目地增加学校的教学内容，中小学的教学重点应集中在最根本的科学基础知识上，并且更有效地把它教好。,3、核心内容,课程不仅涉及到科学和技术的原理，而且包含有科学研究的过程和方法、科学发展史、科学技术与社会之间的关系等内容。在这些课程中，贯穿了模型、稳定性、变化的方式、进化，以及概率等科学技术中通用概念的教学。,所谓通用概念，是指人类认识世界的基本框架与模式，包括系统、模型、稳定、变化形式、进化和规模等。这些通用概念的掌握，对提高学生的理解能力和创造性思维能力具有重要的价值。,物理、生物和其他各个课程之间的界限被被弱化了，相互之间的联系得到强调。不再强调事实、特殊术语的背诵和记忆，而是强调重要的原则、理论和技巧。,4、工作策略,定义科学素养制订学习目标开发促进改革的工具评价课程材料制订职业发展计划,定义科学素养,聚集来自不同领域的专家组成讨论组每位专家就科学素养的内容提出推荐确定了一套经过平衡的的科学素养清单科学素养清单被送到十几个科学协会和教育协会审查反复修订形成最终报告，为全体美国人的科学（Science for All Americans）1989年由美国科学促进会发布。,制定学习目标,参与者：小学、中学和中等学校的教师；一些熟悉数学和科学教育的认知研究文献的认知科学家；大学中的科学家；数学家；工程师和科学教育者。成果：科学素养的基准（Benchmarks for Science Literacy）1993年出版,开发促进改革的工具,改革的蓝图（Blueprints for Reform）科学素养的资源库（Resources for Science Literacy）科学素养的设计（Designs for Science Literacy）科学素养的导航图（Atlas of Science Literacy）,评价课程材料,一方面，教育者能够用它评价科学课本，看它们在内容上和教学上是否与科学素养基准提出的学习目标一致。另一方面，作者和出版机构也能够用它创作教科书和其他学习材料。与当前教科书和学习材料相比，这些材料在帮助学生提高科学素养方面应更有效。,制定职业发展计划,培养骨干科学教育者，并通过这些骨干去与帮助他们的同事，与他们一起工作，使2061计划提出的科学素养落实到行动上。将与地方性的和区域性的教育者团体合作，组织跨年级、跨学科的工作坊、研讨班以及各种咨询服务（等。而参与这些活动的人又将用同样的方式帮助其他人。,基本情况学习过程基本理念基本形式,1、基本情况,80年代中期，美国物理学家雷翁.勒德曼教授发起这一项目，在芝加哥、波士顿和加州地区进行科学扫盲运动。1992年，法国物理学家乔治夏尔帕克教授将这一项目引入法国，逐步在全国推广。2000年，这一方法受到我国教育部的重视，准备开展实验，并大力推进。,2、学习过程,提出问题动手做实验 观察记录解释讨论 得出结论表达陈述,3、基本理念,听会忘记（you hear，you forget）看能记住（you see，you remember）做才能会（you do，you learn）,4、基本形式,支持学科教学的工具包系统的增补性课程培养实用技能的活动课程团体活动项目：HOSO,支持学科教学的工具包,涉及到的学科：数学、科学、技术、语言艺术和社会科学。特点：使学生在真实世界中进行通过亲手操作的活动来帮助学生学习知识。工具包：以班级为单位组装成套，包含一个32人的班级从事动手做学习所需要的材料，并补充了消耗性的材料。,系统的增补性课程,“数学和科学的整合课程”：-分为三个年级层次：4-8年级、7-11年级、11-12年级，一共包括11个模块。-每一个模块都有学生活动指导、教师指导、6种类型的评价工具、以及可选的动手做工作坊。,培养实用技能的活动课程,如工程、编程、导演、设计等。这些活动按照难度分为初级、中级和高级三种水平。一些实例：-利用计算机辅助设计软件设计自动控制的机械；-学习如何使计算机做你想要让它们做的事情；-发明、制作和观察-设计、编辑和发布家庭主页-制作飞行器（飞机、火箭等）。,团体活动项目：HOSO,是一种为儿童在课外时间开展的、寓教于乐的、基于团体活动的服务项目。提供各种活动、成人指导员和可以带回家的动手做材料，使儿童通过积极地参与到实验、游戏、音乐和项目中，认识到“科学就在生活中”。以三年为一个周期，涉及的主题包括“结构和变化”、“科学模式”、“能量”，可以供4-12岁的儿童使用（分为四个阶段）。,五、科技教育的发展趋势,科技教育的性质,随着科学技术的发展和与人们生活的关系越来越密切，人们越来越认识到，科技教育不仅是培养科学家和工程师的活动，而且是一种面向大众的文化建设活动。,科技教育的目标,使学生熟悉自然界，并认识自然界的多样性和统一性；使学生理解科学的关键概念和原理；使学生懂得科学、技术和社会之间的关系，以及它们相互依赖的一些重要方式；让学生明白科学是人类的事业，并懂得它的力量和局限性；使学生学会运用科学知识以及科学的思维方法来实现自己的目标和社会的目标。,科技教育的内容,要选择那些对现在和数十年以后仍然应当知道的、影响重大的内容，不再讲授那些过时的技术或局限于一定科学领域的知识；将科学课程分为物理、化学、生物等各自独立的部分，不能反应现实世界的实际联系，应该围绕现实生活中的主题来综合安排教学内容，打破学科之间的壁垒。,科技教育的方法,摆脱单向传播的模式，逐步发展成为一个双向互动过程。要考虑到学生的先前概念和错误概念，要以促进学生有意义学习和观念转变的方式对科学教育的方法予以组织和规划。,