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从《GCSE科学》的编写特点谈科学教科书的编写

(2019-04-10 09:37:58)
标签:

教育

文化

分类: 读书杂记

  

 (刊于《基础教育课程》2019年第4期(上))                             

摘要:分析《 GCSE科学(高阶)》一书的编写特点,探讨基础教育阶段科学学科教科书编写可资借鉴的经验。讨论科学学科教科书的编写应该体注意的几个问题:要体现各科学学科的共性,注重各学科间的渗透融合;要帮助学生认识科学的本质,了解科学的发展进步、新成就和发展趋势;内容的组织和呈现方式应该既有利于学生提高科学素养,也能指导学生成功应对考试评价;教科书内容呈现方式应该使之成为学生真正喜爱的学习用书

关键词:GCSE科学科学教育;科学素养;教科书编写

      

21世纪科学教程GCSE科学(高阶)[i]是英国OCR考试委员会和约克大学教育集团、纳菲尔德基础课程研究项目组、牛津大学出版社出版并于2013年投入使用的《科学》教材的提高本。GCSEGeneral Certificate of Secondary Education)指“英国普通中等教育证书”。《GCSE科学(高阶)》的编撰者OCR考试委员会是英国负责考试和颁发证书的机构之一。该书按2006年英国政府颁布的科学教育课程标准编撰。编撰者还同时编撰出版了《 GCSE科学(高阶•拓展)》作为附加本。英国中学学生在两年的学习期间完成提高本和附加本的学习内容,即可获得参加GCSE考试资格,较好地与延续教育(相当于大学预科阶段)相衔接。这套书的教学内容相当于我国初中和高中阶段物理、化学、生物的必修课程和选择性选修课程的修习要求。完成GCSE的修习,可以满足立志学习理工科学习的要求,

201812月,上海教育出版社出版了由仲新元先生翻译的《 GCSE科学(高阶)》中译本。分析研究这本教材的编写特点,对于可资基础教育科学学科教科书的编些借鉴。

1.科学学科的教材应该体现科学教育的共性,注重各学科内容的渗透融合

英国科学教育标准把科学教育分为四个范畴,分别是物理、化学、生物、地球和空间科学。《 GCSE科学(高阶)》按生物、物理、化学划分为三块,每块3章,共九章。九个章的标题分别是:人和基因、空气质量、宇宙中的地球、保持健康、选择材料、辐射和生命、地球上的生命、我们生活中的化学物质:利益和风险,可持续能源。九个章的标题揭示了各章的学习主题,各个主题都从学科在社会生活中的应用出发,选择和编写许可的学习内容。四个科学范畴中,地球和空间科学的学习内容没有单独成章,作为生物、物理、化学的学习情景素材。例如,地球和空间科学中的“大陆板块漂移”、“地球上的矿物分布”、“不同地域的生态”的等学习内容,分别作为物理学科“力的效应”、化学学科“化学物质”、生物学科“生命多样性”章节的情景素材。

全书各个章选编的学习内容分别侧重于物理、化学或生物学科,但十分注重学科的相互渗透、融合。例如,“空气质量”一章侧重于化学学科的学习,融入了物理和生物的学习内容。其中,“地球大气的演变史”一节,以枯草热(一种疾病)和空气中漂浮的花粉的相关性、哮喘的起因为例说明“空气质量如何影健康”。又如,侧重于物理学科学习的“辐射和生命”一章,结合大气对辐射的吸收,介绍了臭氧空洞的形成对健康的影响,温室气体、自然界的碳循环对气温、气候变化的影响。这种处理方式,可以帮助学生认识各个学科间的相互联系、交叉;认识自然界和现实生活种各种与科学相关问题的解释、说明和处置,需要综合运用各个科学学科的知识。

九个章编写的学习内容,突显了科学教育的共性。非常注重科学观念、科学思想、科学思维方式、科学学习方法的教育。全书在各章内容前,针对科学学科的学习研究特点,专门编写了有关数据采集、处理和运用的内容。详细说明如何用图表清晰地描述、呈现数据,如何绘制数据图,如何解读数据图、从现数据变化规律探究事物变化规律。全书各章都按章的“导页”(导读)、“主页”、“科学解释”、“科学观点和复习问题”四个部分来组织学习内容。章“导页”(导读)帮助学生总体认识学什么,怎么学。“主页”则在密切联系现实的学习情景中,把科学知识、科学观点、科学思方法和科学思维方式融合成一个整体,引导学生开展学习活动。在“主页”中先用问题做学习导引,指出应该“通过探究发现什么”,再运用图、表、文字简明地展现学习情景与学习内容,用“关键词”和例题突出说明学习的重点内容。“科学解释”和“科学观点”部分编写的内容,凸显了科学教育的主旨。“科学解释”,列出应该掌握的章内容要点,以思维导图直观地归纳学习的内容点及其内在联系。“科学观点和复习问题”,列出学习内容蕴含的科学观点、思维方式,帮助学生体会学科的科学观念、思想,复习、运用所学的内容,通过复习进行自我测评。

2.学科学习内容应该帮助学生认识科学本质,了解科学的发展进步、科学的新成就和发展趋势

科学是人类探究自然界奥秘的过程,是认识事物的方式,科学的本质在于探索真理 [ii]。科学知识(包括科学事实、概念、原理、规律和科学理论)是人们在观察、思考自然现象或进行科学实验中获得的,是科学家们对客观世界的描述和反映。科学教育不单是科学知识、技能和方法的传承,科学课程的教学,不能只是把课程所呈现的学科结构和相关知识、技能和方法尽可能完整、系统的传授给学生。

GCSE科学(高阶)》在学习内容选择、结构设计和呈现方式上,体现了科学的本质和科学教育的真谛。

教材每个章以一个学科主题为中心。这个学科主题是以认识或解决某个与实际生活问题密切相关的科学问题。学习内容不是单纯以某一项学科的专业知识结构为线索展开,而是把学科知识的学习作为认识和解决问题的工具,和以下四个方面内容整合,形成有益于学生科学素养形成的认知结构:为什么要学习研究所设定的学习主题;通过探究,认识或解决学习主题涉及的问题,需要学习、运用哪些科学知识,还需要探究、获取哪些科学知识;了解科学家们在探究这些问题的过程中已经获得了哪些认识,还有什么尚未了解、还存不同认识或争议的问题;人们所获得的科学认识中蕴含了哪些科学观点、科学方法,如何运用这些观点、方法解释、说明或解决实际问题。在完成上述学习内的分析和讨论之后,以“科学解释”为题把学习后应该理解、掌握的内容点做梳理、列点归纳,并以思维导图描绘出学什么、为什么学、怎么学、怎么应用的内容点,帮助学生建立包含学科知识点、学习研究方法、学科知识应用等学科知识的认知结构。

例如,“空气质量”一章,从当代人们关心的热点问题---探究、改善空气质量--为主题,以下列线索选择与组织学习内容。为什么要研究空气质量?---通过探究认识空气、大气层、空气的成分---了解科学家怎样发现认识大气层----探究、认识主要的空气污染物、空气的质量要求,了解空气污染物的检测、空气质量的测定方法----联系燃烧现象和化学原理探究、发现空气污染物的来源----通过探究发现空气质量和健康的关系----探究如何改善空气的质量-----归纳整理学习内容,形成相对完整的认知结构。

科学发现要经历一定过程,科学是探究自然界的思考方式。这种思考要建立在真实的证据上,要尽量避免偏见与误差。科学地解决问题,就意味着需要提出问题,作出科学的假设,并运用合适的方法,获得充足的有根据的资料,通过分析、归纳和论证,得到探究的结论。而且,探究并不一定都能得到结论,即使有了结论,也未一定符合客观实际,一定能解决问题。科学要在不断地探索中发展。

GCSE科学(高阶)》十分注重帮助学生了解科学知识的形成和发展过程,让学生了解科学知识不是静态的,而是动态的、不断发展,逐渐向真理趋近的;认识科学认识中还有许多尚未解决的问题,了解科学的发展趋势和最新成就,认识这些新知识的应用价值。引导学生关心科学的发展,认识科学发现、科学探究的价值。例如,在“地球上生物的进化”一章,比较详细地描述了达尔文的故事,介绍了达尔文的环球航行的旅程、自然选择和进化论,进化论最终被人们接受的过程,提出了进化论存在的三个问题,指出直到今天人们对进化论仍然在进行的争论,引导学生思考、得到正确的认识。又如,在“宇宙中的地球“一章里,在讲述宇宙空间在不断膨胀的与撒爆炸理论的一节中,介绍科学家在观察发现了红移现象后,提出了宇宙诞生于大爆炸的理论。介绍了科学家如何用事实检验大爆炸理论、寻找检验大爆炸理论的更多证据,如何通过论文的交流讨论、同行评审,以获得真正的科学认识。再如, “辐射和生命一章,从讲述地球吸收太阳辐射,并在大气层的保护作用下能保持温暖的原因;联系全球气候变暖的问题,分析二氧化碳的温室效应,应用近200多年来大气中二氧化碳含量增加的证据,说明增强的温室效应的危害和原因。还以“让科学来拯救”为题编写了科学家运用科学知识降低二氧化碳气体排放量的三种解决方案。同时,也指出这些方案尚待实施和评价。此外,教科书对这个问题的讨论,也没有忽略在讨论气候变化的问题上有怀疑论者、存在着不同的看法。

GCSE科学(高阶)》有许多讨论科学应用两面性的内容,帮助学生认识科学应用有利益也有风险。指出要通过探究,发现如何运用科学知识和科学方法规避、降低风险,解决问题。例如,在“我们生活中的化学物质”一章,指出化学品的生产、利用中存在需要研究解决的化学物质有害性和持久污染问题。化学科学要研究化学物制造和利用的利益和风险。在这一章中专门编写了“保护健康和环境”一节,讨论“对大量化学物质的安全性进行检测的必要性”、了解用化学物质制造的材料在生产、使用过程各阶段的变化;了解国家对可能产生的有害物质进行检验的法规、计划;以塑料生产中使用的增塑剂的优点和风险、安全使用为例做讨论、分析。通过这些内容的学习,帮助学生认识化学科学的发展不仅可以为满足人们的需要制造新的物质,也可以发现并解决化学物质在制造和使用中存在的风险。

又如,在“辐射和生命一章,编写了“用辐射传递信息”一节,帮助学生“通过探究发现”人们如何利用电磁波传递信息,学习“模拟和数字信号”的有关知识和应用,讨论使用数字信号的优势、讨论诸如移动电话、基站发出的辐射是否会“对健康构成危险”,评估“所冒的风险有多大”。帮助学生在学习物理学科的基础知识的同时,了解科学技术的最新发展和应用,对科学应用利益和风险作评估。

3.科学学科的教科书在内容组织和呈现方式上应该既有利于提高学生的科学素养,也能指导学生成功应对考试评价

GCSE科学(高阶)》非常重视引导学生,通过学习提高探究意识和探究能力,掌握学习内容中蕴含的科学观点,认识学习的内容如何运用学习的科学知识解释、说明实际问题,认识科学知识的应用价值,提高科学素养。在各章的章导页中,说明“要学习的内容对日常生活所具有的相关作用”,在各节教材给出的“主要探究点”,在各章总结部分归纳并列出通过学习要理解的“重要科学观点”、指导学生应用学习的内容说明、解释实际社会生活中的相关科学问题。

教科书把科学知识学习、科学方法教育、科学学习能力培养、科学探究能力发展、科学价值的认识、科学伦理教育诸方面有机地融合起来,有利于提高科学素养。教材在许多章节中,都通过科学家对某个科学问题的探索历程的介绍,对学生进行科学方法、科学思想、观念的教育。帮助学生学习如何设计实验、记录、分析、解释实验结果或得出合理的结论;如何基于证据正式获证伪所做的假设和推论;学会如何收集、分析、利用科学数据;如何看待科学知识的正确性,如何看待科学问题的争论和有争议的科学问题;学会简洁科学地描述科学问题,进行讨论、交流;认识科学探究中团队的作用,增强合作意识。

教材十分注意告诉学生,人类能利用科学开发利用自然资源,应该更理性、更有利于保护人类赖以生存的环境。各章都十分强调学习内容和环境的关系,告诫人们注意自己的生产、生活行为给环境可能带来的影响,应该采取何种保护生态环境的措施,对学生进行科学伦理教育。例如,在辐射和生命一章中,要求学生评价电磁波谱带来的利益和风险;在人和基因一章中引导学生讨论“能允许克隆人类胚胎吗?”;在我们生活中的化学物质一章中,专门用两节编幅讨论“水处理的利益和风险”、从盐中获取化学物质可能带来的污染和应采取的保护环境措施;还编写了“可持续性能源”一章,讨论如何节能,如何开发可再生能源。

教科书也不回避应考指导,在教科书“使用指南”、“评价结构”中既指明学习方向、提出学习方式建议,也介绍了为取得GCSE科学合格证书的考试方案和评价要求。介绍了考试模块、考试类型、考试时间和可得的分数,说明了考试试题中常见的解答要求指导词,帮助学生成功应对考试和评价。

这一编写特点,把科学素养的培养要求的达成和成功应对考试的指导统一起来,是非常值得我们研究和借鉴的。把科学素养培养和应试指导割裂、对立起来的惯性思维,使落实科学素养培养、提高应试能力变成两张皮,让科学教育和教学在不同场合用不同的皮包装起来,既不利于科学素养的培养,也无益应试能力的提高。

4.科学教课书的内容组织和呈现方式应该使之成为学生真正喜爱的学习用书

科学教科书是学生的主要学习用书,应该可读、好读,既有益于科学素养提高、也有利于应对考试,才能成为学生喜爱的学习用书。否则,学生只能钟情听教师讲,使用种种应试指导的教辅、练习册和各种模拟试题的解答指导来学习;教师也热衷于用现成的教案、学案取代教科书进行教学,使教科书大大贬值。

教科书要注重学习情境创设,选取的素材要新颖、有趣,做到图文并茂,有利于培养科学学习的兴趣和探究欲望。

GCSE科学(高阶)》非常注意用问题情景,呈现内容主题。各章大都以“为什么要学习…为题,开启学习之门,提醒学生通过学习“要发现什么”。例如,“保持健康”一章,以问题“为什么要研究如何保持健康?”破题,提醒学生通过学习要发现“身体抵抗感染的方式、关于适用疫苗的论点、超级细菌从哪里来、新型疫苗以及药物发展和实验的过程、患心脏病的原因、身体达到水的平衡的方式”。每章的各节开头,又以“通过探究发现…”为线索展现学习的要点,以若干个“关键词”提示应掌握的学科概念;以若干个具体问题引发学生的思考、探究。

GCSE科学(高阶)》教材创设的学习情景,来自于生产、生活和科学研究实际,大都是学生感兴趣的热点话题。教科书用新颖的编写方式、配以生动的图画、照片,简洁明晰的图表赖呈现学习内容。教科书的大多数页面上,彩色照片、图表占据了一半或三分之二的版面,或描绘了生动的学习情景,或给出了帮助学生理解学习内容的趣味信息。例如,在生命的多样性一节中,为了让学生理解生物分离和物种的概念,教科书用“我们属于哪一类物种”的问题让学生思考;例举马和驴杂交的后代(骡)不能繁殖的例子,说明马和驴不属于同一物种。这些论述浅显而有趣。在“辐射和生命”一章的“微波辐射”一节,以微波炉怎样加热食物,如何防止微波辐射把人灼伤的问题作为学习的问题情景;提出用移动电话“大脑会被烧熟吗?”的有趣问题,消除人们对微波通讯风险的担忧。CrazyGCSE

微信号Crazy-GCSE

功能介绍据说,爱学习的人,都在这里。格小格在这里等爱GCSE的你。

  

GCSE科学(高阶)》的编写者是科学学科领域的专家,又来自义务教育阶段GCSE资格证书考试的服务机构,因此,在科学教育和考试评价两个方面都具有一定的权威性。教科书的上述特征,显示了它的权威性。

从以上简单的介绍、分析,我们可以看到,《 GCSE科学(高阶)》的内容选择、结构设计、呈现方式,非常鲜明地展现了教科书编写的主旨和理念:帮助轻青少年学生通过科学课程的学习,认识科学和人类的生存、繁衍和健康,和环境保护、自然资源的合理利用密切相关,认识科学在提高人们生活水平、保护生态环境上的作用和价值;鼓励年轻的一代,学习科学知识、掌握科学方法和科学的思维方式,形成科学的观念,学到分析处理能力和科学思维方式,可以有助于应对进一步的学习和各种不同职业的要求,能更好地融入科技迅猛发展、应用的21世纪,为将来的职业生涯做好准备、能使自己更好的发展,己能为社会的发展做出应有的贡献;也非常明确地告诉青少年学生学好科学课程,成功地通过国家普通中学证书的考试,可以获得中学毕业文凭,为进入更高阶段的教育或从事某种职业奠定基础。能有效地落实未来公民科学素养的培养要求。

中学的科学教育,包括科学教科书的编写、科学学科的教学,要把帮助学生通过国家的有关考试要求和学生科学素养的提高统一起来,研究教科书的编写、教学的实施,如何在不同层次上体现科学教育的价值。让有不同志趣、不同学习基础和学习能力、不同发展方向的学生,都人生是到自己可以在中学的科学课程的学习中,发展科学学习兴趣,学到基本的科学知识,受到科学观念和思想的熏陶,提高科学素养,成功通过国家的测评,为今后的发展奠定基础。

 



参考文献

[i] Ann Fullick等,仲新元译.21世纪科学教程 GCSE科学(高阶).上海:上海教育出版社.201812月版

[ii] 王云生.要加强中学理科教学中的科学本质教育. 北京:基础教育课程。2013年,11


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