圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1

科學(xué)教師應(yīng)具備的知識和技能?

兒童發(fā)展心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)知識?

基礎(chǔ)的自然科學(xué)知識?

人文科學(xué)知識?

所有主題的教學(xué)法知識 （包括科學(xué)研究的方法）?

聽課、評課（課堂觀察與記錄）?

教學(xué)實(shí)習(xí)科學(xué)教師應(yīng)具備的知識和技能?兒童發(fā)展心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)知識教師專業(yè)發(fā)展需要什么科學(xué)概念和知識內(nèi)容領(lǐng)域的最新進(jìn)展領(lǐng)域之外的教學(xué)內(nèi)容教學(xué)法知識探究人類學(xué)習(xí)規(guī)律（人是如何學(xué)習(xí)的）針對內(nèi)容的教學(xué)法知識（前概念、學(xué)習(xí)序列）地球與太陽系:內(nèi)容：太陽系只是宇宙中很小很小的部分，太陽系中的星球按一定的規(guī)律運(yùn)動，地球是太陽系中的一顆行星；地球自轉(zhuǎn)并圍繞太陽運(yùn)動，因此形成了晝夜和季節(jié)。教學(xué)法：如何教（探究、社會建構(gòu)），如何評測（形成性評測和總結(jié)性評測）具體內(nèi)容的教學(xué)法：學(xué)生的前概念、科學(xué)概念的學(xué)習(xí)序列教師專業(yè)發(fā)展需要什么科學(xué)概念和知識內(nèi)容國際科學(xué)教育的發(fā)展趨勢《將科學(xué)帶入學(xué)校：K-8年級科學(xué)學(xué)習(xí)和教學(xué)》（TakingSciencetoSchool:LearningandTeachingScienceinGradesK-8）科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)過程：科學(xué)內(nèi)容被視作為科學(xué)成果的積累——即期望學(xué)生學(xué)到的觀察結(jié)果、事實(shí)以及理論知識?？茖W(xué)過程被視作期望學(xué)生掌握的科學(xué)技能，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、測量或匯報(bào)結(jié)果?；趯茖W(xué)的雙重理解，即一方面將科學(xué)看作是一種知識體系，另一方面將科學(xué)理解為以實(shí)證為基礎(chǔ)，對已有知識不斷擴(kuò)展、完善、修正和建構(gòu)模型的過程。在科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)內(nèi)容與科學(xué)過程之間是密切相關(guān)、不可分割的。國際科學(xué)教育的發(fā)展趨勢《將科學(xué)帶入學(xué)校：K-8年級科學(xué)學(xué)習(xí)和學(xué)生掌握科學(xué)的四個方面方面一：知道、使用和詮釋自然世界的科學(xué)解釋

需要了解、使用并且詮釋對自然世界的科學(xué)解釋，理解核心科學(xué)概念及其之間的聯(lián)系，去建立和評論科學(xué)論斷。

更注重概念和概念之間的相互聯(lián)系，而不是那些互不相關(guān)的事實(shí)和知識片斷，還包括了運(yùn)用知識的能力。方面二：產(chǎn)生和評估科學(xué)證據(jù)和解釋

建立和完善模型和解釋，設(shè)計(jì)和分析科學(xué)研究，用證據(jù)建立和捍衛(wèi)論斷時所需的知識和技能。

掌握在構(gòu)建和評價知識論斷時所需運(yùn)用的概念、數(shù)學(xué)、物理和計(jì)算工具。

很大范圍的涉及設(shè)計(jì)和實(shí)施科學(xué)研究的實(shí)踐活動。包括提問、決定測量什么、設(shè)計(jì)測量方法、從測量中收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、解釋和評估數(shù)據(jù)、使用結(jié)果來發(fā)展和完善論斷、模型和理論。學(xué)生掌握科學(xué)的四個方面方面一：知道、使用和詮釋自然世界的科學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的四個方面方面三：理解科學(xué)知識的本質(zhì)和發(fā)展

了解科學(xué)知識可以隨著新證據(jù)的出現(xiàn)而得以修正。

關(guān)注科學(xué)知識是如何建構(gòu)的，證據(jù)和基于證據(jù)的論斷是如何產(chǎn)生的

學(xué)生反思他們知識狀態(tài)的能力。（元認(rèn)知的發(fā)展）方面四：富有成效地參與科學(xué)實(shí)踐和討論

需要靈活參與課堂中的科學(xué)團(tuán)體，并掌握表述觀點(diǎn)、使用科學(xué)工具和與同伴交流科學(xué)問題的有效方式。學(xué)習(xí)科學(xué)的動機(jī)和態(tài)度，為讓學(xué)生積極和富有成效的參與科學(xué)課堂提供了基礎(chǔ)?？茖W(xué)學(xué)習(xí)的四個方面方面三：理解科學(xué)知識的本質(zhì)和發(fā)展方面四：富科學(xué)教育的原則和大概念科學(xué)教育的原則和大概念小學(xué)科學(xué)教育的原則一、在義務(wù)教育的所有年級，學(xué)校都應(yīng)該設(shè)置科學(xué)教育項(xiàng)目，以系統(tǒng)地發(fā)展和持續(xù)保持學(xué)習(xí)者對周圍世界的好奇心，對科學(xué)活動的熱愛，以及對如何闡明自然現(xiàn)象的理解。學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)應(yīng)以活動的方式進(jìn)行，一種包括了學(xué)生本人參與的實(shí)踐活動?！翱茖W(xué)”具有多方面的內(nèi)涵，即包含了有關(guān)世界的知識，也包含了知識和理論賴以發(fā)展和改變的過程，這個過程包括觀察、提問、調(diào)研和對實(shí)證進(jìn)行推理。并不主張?jiān)谠缙诮逃幸牒鸵罄斫馑械母拍?。小學(xué)科學(xué)教育的原則一、在義務(wù)教育的所有年級，學(xué)校都應(yīng)該設(shè)置科小學(xué)科學(xué)教育的原則二、科學(xué)教育的主要目的應(yīng)該是為了使每個人能夠參與有依據(jù)的決策和采取適當(dāng)?shù)男袨?，這對保證他們個人、社會以及環(huán)境的健康和協(xié)調(diào)發(fā)展是重要的。“面向全體學(xué)生的科學(xué)教育”意味著這種教育對所有的學(xué)習(xí)者都是重要的?？茖W(xué)教育為個人和社會提供服務(wù)?？茖W(xué)教育幫助學(xué)生發(fā)展理解能力、推理能力和科學(xué)態(tài)度，以及引導(dǎo)學(xué)生擁有一個身心健康和有價值的人生。學(xué)習(xí)科學(xué)的方法有利于理解力的提高，就能幫助學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)的能力。小學(xué)科學(xué)教育的原則二、科學(xué)教育的主要目的應(yīng)該是為了使每個人能小學(xué)科學(xué)教育的原則三、科學(xué)教育具有多方面的目標(biāo)，科學(xué)教育應(yīng)該致力于：理解一些科學(xué)上有關(guān)的大概念，包括科學(xué)概念以及關(guān)于科學(xué)本身和科學(xué)在社會中所起作用的概念收集和運(yùn)用實(shí)證的科學(xué)能力科學(xué)態(tài)度小學(xué)科學(xué)教育的原則三、科學(xué)教育具有多方面的目標(biāo)，科學(xué)教育應(yīng)該小學(xué)科學(xué)教育的原則概念（Ideas）——對所觀察到的相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象日常概念——不需要基于實(shí)證的某種想法大概念（bigideas）——可以適用于一定范圍中物體和現(xiàn)象的概念小概念（smallideas）——只運(yùn)用于特定觀察和實(shí)驗(yàn)的概念知識、能力、態(tài)度各方面的大概念這些多方面的目標(biāo)并不是相互孤立的。在學(xué)習(xí)過程中它們之間的相互促進(jìn)是很重要的，真正的理解需要依靠能力。小學(xué)科學(xué)教育的原則概念（Ideas）——對所觀察到的相互關(guān)系小學(xué)科學(xué)教育的原則四、基于對概念的審慎分析，以及基于當(dāng)前對學(xué)習(xí)是如何發(fā)生的之研究和理解，應(yīng)該給出為了達(dá)到科學(xué)教育各個方面目標(biāo)的清晰進(jìn)程，指出在不同階段需要掌握的概念。通過在日常生活中的活動、觀察和思索，兒童在進(jìn)入學(xué)校時已經(jīng)形成了有關(guān)世界的一些概念，這就是科學(xué)教育要達(dá)到的知識理解、能力和態(tài)度方面目標(biāo)的起點(diǎn)。為了促進(jìn)學(xué)生逐步發(fā)展到最終的目標(biāo)，了解進(jìn)程的方向和特性是很重要的。小學(xué)科學(xué)教育的原則四、基于對概念的審慎分析，以及基于當(dāng)前對學(xué)小學(xué)科學(xué)教育的原則為了確定概念的進(jìn)展過程，一方面需要邏輯分析，另一方面需要來自思維發(fā)展的研究實(shí)證。這兩種方法不是孤立的?？茖W(xué)的概念經(jīng)常是復(fù)雜的，理解它的進(jìn)展過程取決于多種因素，不同學(xué)生的概念進(jìn)展會因?qū)W生在校內(nèi)和校外遇到的情況的不同而各不相同。要想得到一個適用于所有學(xué)生的進(jìn)展的精確描述是不現(xiàn)實(shí)地，但可以對一些共同的趨勢進(jìn)行大致的描述。小學(xué)科學(xué)教育的原則為了確定概念的進(jìn)展過程，一方面需要邏輯分析小學(xué)科學(xué)教育的原則五、應(yīng)該從學(xué)生感興趣并與他們生活相關(guān)的課題開始，逐步進(jìn)展到掌握大概念。關(guān)鍵是要能保證從學(xué)習(xí)特定的課題出發(fā)建立的小概念能逐步發(fā)展成較大的概念。一種解決的方法是分析建立每個大概念需要的前提，以得到一系列的訓(xùn)練。教和學(xué)得項(xiàng)目應(yīng)該具有足夠的靈活性，考慮到學(xué)生經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)的學(xué)習(xí)背景，促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生興趣和提出問題。小學(xué)科學(xué)教育的原則五、應(yīng)該從學(xué)生感興趣并與他們生活相關(guān)的課題小學(xué)科學(xué)教育的原則六、學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該明晰地反應(yīng)出既包含科學(xué)知識，也包含科學(xué)探究的理念，并且符合當(dāng)前科學(xué)和教育方面的見解?？茖W(xué)并不是靜止的，理論是與支持它的實(shí)證有關(guān)的，因而到新的證據(jù)出現(xiàn)時，理論可以改變。反復(fù)得到實(shí)證支持的概念被接受為“事實(shí)”，但是它們要得到穩(wěn)固的確立還需要廣泛的實(shí)證支持。不把科學(xué)視為一組機(jī)械的程序和已經(jīng)確立起來的“正確的答案”，而把科學(xué)看做是對世界理解的創(chuàng)新，更能吸引和激勵學(xué)習(xí)者。小學(xué)科學(xué)教育的原則六、學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該明晰地反應(yīng)出既包含科學(xué)知小學(xué)科學(xué)教育的原則七、所有科學(xué)課程活動都應(yīng)該致力于深化學(xué)生對科學(xué)概念的理解，同時應(yīng)該考慮其他可能的目的。例如，科學(xué)態(tài)度和能力的培養(yǎng)。能力的培養(yǎng)必須與某個具體的問題相聯(lián)系，必須有對“實(shí)際對象”的觀察和數(shù)據(jù)。如果“實(shí)際對象”與理解物質(zhì)世界及生命世界無關(guān)，所發(fā)展的能力知識一般泛指的能力，而不是特指的科學(xué)能力。大概念必然更適于較年長的中學(xué)生來掌握，但是教師的思維里應(yīng)該清楚地意識到如何沿著一定的思路來組織活動，最終能聚焦到一起。要使教師認(rèn)識到幫助學(xué)生從早期經(jīng)驗(yàn)開始獲得較小的概念再逐步進(jìn)展到大概念的重要性。小學(xué)科學(xué)教育的原則七、所有科學(xué)課程活動都應(yīng)該致力于深化學(xué)生對小學(xué)科學(xué)教育的原則八、為學(xué)生設(shè)置的學(xué)習(xí)項(xiàng)目以及教師的職前教育和專業(yè)發(fā)展，都應(yīng)該與為達(dá)到原則3中所設(shè)目標(biāo)需要的教與學(xué)的方法保持一致。需要的教學(xué)方法應(yīng)該是能夠讓學(xué)生自己建構(gòu)對概念的理解，包括基于可能的想法提出預(yù)測，用不同的方法收集數(shù)據(jù)、解釋數(shù)據(jù)，對比他們的預(yù)測來評價得到的結(jié)果，以及討論這些概念如何運(yùn)用。關(guān)鍵之處不在于實(shí)際的操作，而在于動腦，學(xué)生需要帶著思考獲取和使用實(shí)證，以及相互之間對證據(jù)進(jìn)行討論。對教師的教育課程應(yīng)該認(rèn)識到教師作為學(xué)習(xí)者時也需要有適合他們水平的科學(xué)活動和科學(xué)辯論的經(jīng)驗(yàn)。小學(xué)科學(xué)教育的原則八、為學(xué)生設(shè)置的學(xué)習(xí)項(xiàng)目以及教師的職前教育小學(xué)科學(xué)教育的原則九、評測在科學(xué)教育中具有關(guān)鍵的作用。無論是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的形成性評測，還是對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展的總結(jié)性評測，都必須考慮到所有的學(xué)習(xí)目標(biāo)。有助于學(xué)習(xí)的評測應(yīng)該是在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行的，而不是在學(xué)習(xí)之后發(fā)生的某種事情，所以應(yīng)該嵌入到教學(xué)項(xiàng)目和教學(xué)指導(dǎo)中。小學(xué)科學(xué)教育的原則九、評測在科學(xué)教育中具有關(guān)鍵的作用。無論是小學(xué)科學(xué)教育的原則十、為了達(dá)到科學(xué)教育的目標(biāo)，學(xué)校的科學(xué)項(xiàng)目應(yīng)該促進(jìn)教師之間的合作，并需要社會其他力量包括科學(xué)家的參與。如果能夠安排一些活動，使教師以不同方式分享彼此的專長，咨詢科學(xué)家，從當(dāng)?shù)毓I(yè)界得到有關(guān)科學(xué)應(yīng)用的知識，或者參與社區(qū)中與科學(xué)有關(guān)的活動，所有的教師將能從中受益。小學(xué)科學(xué)教育的原則十、為了達(dá)到科學(xué)教育的目標(biāo)，學(xué)校的科學(xué)項(xiàng)目學(xué)習(xí)科學(xué)對學(xué)習(xí)已達(dá)成的基本共識更深刻理解概念的重要性注重教、也注重學(xué)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境建立在學(xué)習(xí)者已有知識上的重要性反思的重要性學(xué)習(xí)科學(xué)對學(xué)習(xí)已達(dá)成的基本共識更深刻理解概念的重要性給教育什么啟示?

(教育改革的新階段)學(xué)什么?核心概念和模型怎么學(xué)?基于探究的學(xué)習(xí)方法如何有效的學(xué)習(xí)?探究、神經(jīng)發(fā)展科學(xué)和社會建構(gòu)主義、形成性評測遵循學(xué)生腦的發(fā)展規(guī)律采用個體化的形成性評測和干預(yù)給教育什么啟示?

(教育改革的新階段)學(xué)什么?核心概念和模型圍繞一個核心概念開展科學(xué)教育科學(xué)教育的目的就是幫助孩子們持續(xù)性的建構(gòu)和完善他們的知識和能力，從他們對周邊環(huán)境的興趣和他們對世界運(yùn)行的最初想法開始。---AFrameworkforK-12ScienceEducation--Practices,CrosscuttingConcepts,andCoreIdeas核心概念是經(jīng)過充分實(shí)證檢驗(yàn)的學(xué)科中最基本最主要的一些科學(xué)概念1．對于多個科學(xué)或工程學(xué)科來說都是非常重要的或者是某一學(xué)科的關(guān)鍵組成成分；2．為理解和研究更為復(fù)雜的概念和解決問題提供重要工具；3．結(jié)合學(xué)生的興趣和生活經(jīng)驗(yàn)，或者結(jié)合需要利用科學(xué)或技術(shù)知識來理解的社會或個人關(guān)注的內(nèi)容；4．在深度和復(fù)雜度水平日趨增長的各個年級都能夠開展的教和學(xué)的內(nèi)容。就是說，這些概念對于年幼的學(xué)生來說也可以學(xué)習(xí)，但在廣度上也足夠在各個年級不斷進(jìn)行探究。圍繞一個核心概念開展科學(xué)教育科學(xué)教育的目的就是幫助孩子們持續(xù)科學(xué)大概念宇宙中所有的物質(zhì)都是有很小的微粒構(gòu)成的物體可以對一定距離以外的其他物體產(chǎn)生作用改變一個物體的運(yùn)動狀態(tài)需要凈力作用于其上當(dāng)事物發(fā)生變化或被改變時，會發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化，但是在宇宙中能量的總量總是不變的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)大概念宇宙中所有的物質(zhì)都是有很小的微粒構(gòu)成的物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)大概念地球的構(gòu)造和它的大氣圈以及在其中發(fā)生的過程，影響著地球表面的狀況和氣候宇宙中有無數(shù)個星系，太陽系只是其中一個星系——銀河系中很小的一部分地球與空間科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)大概念地球的構(gòu)造和它的大氣圈以及在其中發(fā)生的過程，影響著科學(xué)大概念生物體是由細(xì)胞組成的生物需要能量和物質(zhì)的供給，為此它們經(jīng)常需要依賴其他生物或與其他生物競爭遺傳信息會在生物體中一代代地傳遞下去生物的多樣性、存活和滅絕都是進(jìn)化的結(jié)果生命科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)大概念生物體是由細(xì)胞組成的生命科學(xué)領(lǐng)域關(guān)于科學(xué)的大概念科學(xué)認(rèn)為每一種現(xiàn)象都具有一個或多個原因?？茖W(xué)上給出的解釋、理論和模型都是在特定的時期內(nèi)與事實(shí)最為吻合的?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的知識可以用于開發(fā)技術(shù)和產(chǎn)品，為人類服務(wù)?？茖W(xué)的應(yīng)用經(jīng)常會對倫理、社會、經(jīng)濟(jì)和政治產(chǎn)生影響。關(guān)于科學(xué)的大概念科學(xué)認(rèn)為每一種現(xiàn)象都具有一個或多個原因。新的美國K-12科學(xué)教育框架框架制定的幾個指導(dǎo)性原則：

兒童是天生的研究者；

關(guān)注核心概念和實(shí)踐；學(xué)生對科學(xué)的理解隨時間而加深；

科學(xué)和工程既需要知識，也需要實(shí)踐；

科學(xué)教育與學(xué)生興趣和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合；

提升教育公平性。---AFrameworkforK-12ScienceEducation--Practices,CrosscuttingConcepts,andCoreIdeas新的美國K-12科學(xué)教育框架框架制定的幾個指導(dǎo)性原則：---框架的主要內(nèi)容具體內(nèi)容分為三個維度：

科學(xué)與工程的實(shí)踐（從事科學(xué)探究和工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐）；

跨領(lǐng)域的概念（在科學(xué)與工程領(lǐng)域中通用的、統(tǒng)一的跨領(lǐng)域的概念）；

科學(xué)學(xué)科內(nèi)的核心概念（物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)，以及工程、技術(shù)和科學(xué)的應(yīng)用）?？蚣艿闹饕獌?nèi)容具體內(nèi)容分為三個維度：跨領(lǐng)域的概念1．模式；2．因果關(guān)系；3．尺度、比例和數(shù)量；4．系統(tǒng)和系統(tǒng)模型；5．能量和物質(zhì)；6．結(jié)構(gòu)和功能；7．穩(wěn)定性和變化。

貫穿科學(xué)與工程學(xué)科的7個跨領(lǐng)域的概念，可以幫助學(xué)生將很多學(xué)科知識與一個統(tǒng)一的、科學(xué)的世界聯(lián)系起來。

學(xué)生通過對各個領(lǐng)域內(nèi)的核心概念的反復(fù)學(xué)習(xí)，來加深對這些跨領(lǐng)域的概念的理解?？珙I(lǐng)域的概念1．模式；貫穿科學(xué)與工程學(xué)科的7個跨領(lǐng)域的概念物質(zhì)科學(xué)的核心概念物質(zhì)和物質(zhì)的相互作用運(yùn)動和穩(wěn)定：力和相互作用能量波以及它在信息轉(zhuǎn)換中的技術(shù)應(yīng)用物質(zhì)科學(xué)的核心概念物質(zhì)和物質(zhì)的相互作用核心概念的主要成分核心概念的主要成分核心概念主要成分的概念分解核心概念主要成分的概念分解核心概念主要成分的概念分解核心概念主要成分的概念分解圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1主題詞描述性的語句主題詞描述性的語句生命科學(xué)的核心概念從分子到生物體：結(jié)構(gòu)和生命活動生態(tài)系統(tǒng)：相互作用、能量和動態(tài)發(fā)展遺傳：性狀的遺傳與變異生物進(jìn)化：統(tǒng)一性和多樣性生命科學(xué)的核心概念從分子到生物體：結(jié)構(gòu)和生命活動核心概念的主要成分核心概念的主要成分核心概念的主要成分核心概念的主要成分圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1地球與空間科學(xué)核心概念地球在宇宙中的位置地球系統(tǒng)地球和人類活動地球與空間科學(xué)核心概念地球在宇宙中的位置核心概念的主要成分核心概念的主要成分圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1工程、技術(shù)和科學(xué)的應(yīng)用工程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是工程實(shí)踐的核心工程、技術(shù)、科學(xué)和社會的關(guān)系工程、技術(shù)和科學(xué)的應(yīng)用工程設(shè)計(jì)核心概念的主要成分核心概念的主要成分2010年國家科學(xué)院工程報(bào)告中K—12年級的工程教育標(biāo)準(zhǔn)得出結(jié)論，目前還不適合開發(fā)獨(dú)立的K—12年級的工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。與這些結(jié)論和建議一致，框架中所涉及的目標(biāo)和內(nèi)容，并不是要取代目前的K—12年級的工程與技術(shù)課程。無論是標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)還是課程的開發(fā)，都是通過建立與工程學(xué)、技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用之間的聯(lián)系，加強(qiáng)K—12年級學(xué)生的科學(xué)教育。我們希望確保所有學(xué)生，不論他們經(jīng)歷怎樣的K—12年級的教育過程，都能對這些關(guān)系有一個清楚的認(rèn)識。2010年國家科學(xué)院工程報(bào)告中K—12年級的工程教育標(biāo)準(zhǔn)得出圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1為什么需要大概念在學(xué)習(xí)科學(xué)的進(jìn)程中，需要逐漸掌握一些應(yīng)用更為廣泛的概念，必然會更為抽象。如果這些概念的建立不能追溯和連接到更為具體的經(jīng)驗(yàn)，對這些概念的理解會發(fā)生困難?？茖W(xué)教育的目標(biāo)不是去獲得一堆由事實(shí)和理論堆砌的知識，而應(yīng)是實(shí)現(xiàn)一個趨向于核心概念的進(jìn)展過程，這樣做有助于學(xué)生理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象。為什么需要大概念在學(xué)習(xí)科學(xué)的進(jìn)程中，需要逐漸掌握一些應(yīng)用更為為什么需要大概念實(shí)現(xiàn)基于探究的教學(xué)法，對教師能力和教學(xué)時間的要求都是很高的。基于探究的教學(xué)會大大增加理解的深度，但是需要花費(fèi)更多的時間，內(nèi)容的廣度必須要減少。因此，在推進(jìn)基于探究的科學(xué)教育的同時，必然需要選定一些大概念。為什么需要大概念實(shí)現(xiàn)基于探究的教學(xué)法，對教師能力和教學(xué)時間的學(xué)生的概念進(jìn)展樓梯式：這種方式是認(rèn)為進(jìn)展類似一個爬梯子的過程processofclimbingaladder.前一步完成以后，才能進(jìn)入下一步。拼圖式：認(rèn)為進(jìn)展是是橫向的，而不是縱向的，較大的概念是從較小的概念逐步擴(kuò)展而形成的，并不需要以步進(jìn)的方式來進(jìn)展。局部的過程可以看成類似拼圖游戲的方式。雖然每個小片可以以任何順序拼接，但是將幾個有關(guān)的部分配在一起來組成較大的組件，可以更容易看出是一個整體的某部分。學(xué)生的概念進(jìn)展樓梯式：這種方式是認(rèn)為進(jìn)展類似一個爬梯子的過程學(xué)生的概念進(jìn)展提出的另一種方式是“訓(xùn)練”的方式，在這種方式里，學(xué)習(xí)就像訓(xùn)練馬拉松賽跑。跑完全程的能力是逐漸建立的，先能跑一小段距離，然后逐漸能跑更長的距離。這種“螺旋式的課程”比較類似這種情況。某個領(lǐng)域的一些概念在一段時間以后再重復(fù)學(xué)習(xí)，希望每一次的回顧都能更為深入。理想的情況是能過給予以前已經(jīng)達(dá)到的情況來決定每一次訓(xùn)練能前進(jìn)多遠(yuǎn)（即與概念進(jìn)展有關(guān)的課題選擇）。學(xué)生的概念進(jìn)展提出的另一種方式是“訓(xùn)練”的方式，在這種方式里圍繞科學(xué)概念設(shè)計(jì)探究活動探究應(yīng)有結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮教學(xué)策略學(xué)生主動的學(xué)習(xí)要和教師有準(zhǔn)備地指導(dǎo)相結(jié)合，和學(xué)習(xí)者之間的共同學(xué)習(xí)活動結(jié)合學(xué)習(xí)者需要在持續(xù)地、有支持和引導(dǎo)的環(huán)境下學(xué)習(xí)，以逐漸掌握一些重要的知識和模型，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的能力圍繞科學(xué)概念設(shè)計(jì)探究活動探究應(yīng)有結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮教學(xué)策略以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)使學(xué)生愉快和充滿好奇，但同時也能發(fā)展他們對概念的理解與兒童的生活和健康有關(guān)也有助于發(fā)展對科學(xué)本身的理解、探究技能、以及收發(fā)尋求與重視實(shí)證的意愿建立在已有的概念、技能和意愿之上，并能促進(jìn)它們的進(jìn)一步發(fā)展能使學(xué)生獲得的科學(xué)活動的經(jīng)驗(yàn)符合當(dāng)前科學(xué)的發(fā)展通過形成性評測提高學(xué)生的理解力和對自己學(xué)習(xí)的責(zé)任感活動應(yīng)該以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)使學(xué)生愉快和充滿好奇，但同時也能發(fā)展他以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)教師應(yīng)安排更多的時間讓學(xué)生深入地研究某些物體、過程或現(xiàn)象。這些課題應(yīng)該是經(jīng)過挑選的，以便教師能清楚地看出這些課題與一個或多個大概念之間的關(guān)系，它們能夠促進(jìn)學(xué)生在大概念發(fā)展過程中某個階段上的理解。能否真正起作用還取決于教師能否幫助學(xué)生建立概念之間的聯(lián)系，并基于這些聯(lián)系生成更大、更抽象的概念。使概念向更抽象的方向發(fā)展，是科學(xué)教學(xué)中主要的困難之一。以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)教師應(yīng)安排更多的時間讓學(xué)生深入地研究某以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)教師應(yīng)幫助學(xué)生認(rèn)識到新經(jīng)驗(yàn)與原有經(jīng)驗(yàn)、新概念和原有概念之間的聯(lián)系。同時還應(yīng)該發(fā)展有關(guān)科學(xué)的概念，關(guān)鍵是需要有意識地認(rèn)識到實(shí)證對于支持學(xué)生發(fā)展科學(xué)概念的重要性，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到大概念的實(shí)證基礎(chǔ)。以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)教師應(yīng)幫助學(xué)生認(rèn)識到新經(jīng)驗(yàn)與原有經(jīng)驗(yàn)、兒童的概念轉(zhuǎn)變前概念的發(fā)展——錯誤概念到正確概念，模糊概念到清晰概念。要打破學(xué)生的錯誤概念，教師必須首先確認(rèn)有哪些錯誤概念，并為學(xué)生提供討論的機(jī)會去面對它們，然后再幫助學(xué)生在科學(xué)模型的基礎(chǔ)上重建和內(nèi)化他們的認(rèn)知。兒童的概念轉(zhuǎn)變前概念的發(fā)展——錯誤概念到正確概念，模糊概念到神經(jīng)教育學(xué)的研究揭示了前概念對后續(xù)概念學(xué)習(xí)的影響：當(dāng)數(shù)據(jù)和原有概念一致時，學(xué)習(xí)和記憶的區(qū)域激活（尾核和副海馬區(qū)）——發(fā)展當(dāng)數(shù)據(jù)和原有概念不一致時，前扣帶回激活，同時背外側(cè)前額皮層、和契形區(qū)激活增加——糾正即使是學(xué)生的概念發(fā)生變化，原有的概念并沒有消失，新的概念并沒有在原有概念基礎(chǔ)上內(nèi)化，而是形成了新的記憶，抑制了原有的記憶——建立概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的神經(jīng)基礎(chǔ)神經(jīng)教育學(xué)的研究揭示了前概念對后續(xù)概念學(xué)習(xí)的影響：概念轉(zhuǎn)變教幫助學(xué)生克服錯誤概念的策略預(yù)計(jì)到與學(xué)習(xí)材料有關(guān)的最常見的錯誤概念，并關(guān)注其他情況。鼓勵學(xué)生通過與其他學(xué)生討論、考慮證據(jù)和合適的方法來測試他們的概念框架。思考如何通過演示和實(shí)驗(yàn)來處理常見的錯誤概念。盡可能地經(jīng)常回顧常見錯誤概念。評測學(xué)生概念建立的正確性幫助學(xué)生克服錯誤概念的策略預(yù)計(jì)到與學(xué)習(xí)材料有關(guān)的最常見的錯誤盡管你知道許多常見的科學(xué)方面的錯誤概念，但這只是第一步。我們還必須識別每個學(xué)生的錯誤概念。每個學(xué)生都是一個獨(dú)立的學(xué)習(xí)者，有其自身的錯誤理解。通過仔細(xì)傾聽學(xué)生的回答，分析他們的想法，尋求明確的說明，要求學(xué)生進(jìn)行解釋和討論，這樣我們就可以判斷出學(xué)生們的理解是膚淺的還是深層的。盡管你知道許多常見的科學(xué)方面的錯誤概念，但這只是第一步。我們幫助學(xué)生認(rèn)識到自身錯誤概念的策略我們還需要理解學(xué)生是怎樣把分散的信息綜合在一起以促進(jìn)學(xué)習(xí)的，并鼓勵學(xué)生表達(dá)觀點(diǎn)、個人反思、對自我認(rèn)知的評價和接受不同觀點(diǎn)。了解學(xué)生如何處理信息是非常重要的。幫助學(xué)生認(rèn)識到自身錯誤概念的策略我們還需要理解學(xué)生是怎樣把分幫助學(xué)生認(rèn)識到自身錯誤概念的策略要求給出說明，即請學(xué)生進(jìn)一步解釋、改述、闡明和演示要求給出證據(jù)，即請學(xué)生為其主張尋求實(shí)證要求給出評價，即請學(xué)生用收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行推測等待一段時間，即非語言引導(dǎo)策略，延長他們的回應(yīng)時間，鼓勵學(xué)生間的討論和學(xué)生抬杠，用辯論的方法，即給學(xué)生機(jī)會讓他們展示和說明他們基于數(shù)據(jù)的判斷不要去尋找“正確答案”，即對不同的解決方法和步驟保持認(rèn)可幫助學(xué)生認(rèn)識到自身錯誤概念的策略要求給出說明，即請學(xué)生進(jìn)一步科學(xué)與工程實(shí)踐用“實(shí)踐”這個詞代替“技能”，是為了強(qiáng)調(diào)進(jìn)行科學(xué)研究不僅需要每個實(shí)踐中特有的技能而且也需要相關(guān)的知識，避免將科學(xué)實(shí)踐簡化為一套單一的程序，如：識別和控制變量、實(shí)體分類等，這將不利于發(fā)展學(xué)生進(jìn)一步理解概念和科學(xué)的方法。對實(shí)踐（如模仿，形成解釋，參與辯論與評價）的反復(fù)強(qiáng)調(diào)是為了形成這樣一種觀點(diǎn)：應(yīng)該通過探究過程來學(xué)習(xí)科學(xué)。實(shí)踐內(nèi)容的選擇來自于：(a)當(dāng)科學(xué)家研究和建構(gòu)有關(guān)世界的概念、模型和理論時使用的主要實(shí)踐方法；(b)當(dāng)工程師設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)時使用的重要的工程技術(shù)實(shí)踐?？茖W(xué)與工程實(shí)踐用“實(shí)踐”這個詞代替“技能”，是為了強(qiáng)調(diào)進(jìn)行科八種基本實(shí)踐提出科學(xué)問題，明確工程難題；建立和使用模型；設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究；分析和解釋數(shù)據(jù)；利用數(shù)學(xué)、信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算思維能力；建構(gòu)科學(xué)的解釋，設(shè)計(jì)工程解決方案；基于證據(jù)的辯論；獲得、評估和交流信息。八種基本實(shí)踐提出科學(xué)問題，明確工程難題；AskingQuestion提出問題學(xué)生在任何一個年級都可能提出與課本、觀察現(xiàn)象、根據(jù)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論和模型等提出問題，但隨著年級的增加，學(xué)生提出的問題會越來越切題、聚焦和熟練。要想學(xué)生得到這樣的發(fā)展，就比較提供一個尊重問題、能體現(xiàn)好問題價值的課堂環(huán)境和氛圍。AskingQuestion提出問題學(xué)生在任何一個年級都DevelopingandUsingModels

建立和使用模型模型在最低的年級就開始出現(xiàn)學(xué)生關(guān)于模型的進(jìn)程從具體的“圖畫“或比例模型開始，逐漸到高年級比較抽象的關(guān)系表征圖應(yīng)該鼓勵比較小的學(xué)生設(shè)計(jì)圖畫或簡單的圖表來表述他們在調(diào)查過程中的發(fā)現(xiàn)，并且利用這些圖畫或圖表來解釋發(fā)生了什么DevelopingandUsingModels

建立DevelopingandUsingModels

建立和使用模型隨著年級的增高，都應(yīng)該利用更加復(fù)雜的模型，使得學(xué)生在科學(xué)教育中不斷進(jìn)步學(xué)生繪制模型的質(zhì)量依賴于以前所學(xué)的知識和技能以及學(xué)生對模型系統(tǒng)的理解，所以應(yīng)該要求學(xué)生根據(jù)自己理解的不斷深入，不斷完善自己的模型課程需要明確地強(qiáng)調(diào)模型的作用，并為學(xué)生提供模型制作工具（如，信息技術(shù)模型，智能模型，如NetLogo，電子數(shù)據(jù)表格），以便學(xué)生評價該實(shí)踐的核心，并且發(fā)展相應(yīng)的技能以及應(yīng)用合適的模型。DevelopingandUsingModels

建立PlanningandCarryingOutInvestigations設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究學(xué)生需要有設(shè)計(jì)調(diào)查研究的機(jī)會從一年級開始，應(yīng)該為學(xué)生提供機(jī)會進(jìn)行細(xì)致的、系統(tǒng)的調(diào)查，根據(jù)先前的經(jīng)驗(yàn)發(fā)展他們的觀察和測量的能力，使用合適的工具和儀器來收集數(shù)據(jù)的能力在K-12各年級中，應(yīng)該給學(xué)生提供機(jī)會去計(jì)劃和執(zhí)行不同類型的調(diào)查應(yīng)該要求年齡較大的學(xué)生提出可以驗(yàn)證的假設(shè)，解釋他們的推論和為他們的選擇辯護(hù)。對于高中生來講，任何假設(shè)都應(yīng)該基于一個成熟的模型或理論。PlanningandCarryingOutInvePlanningandCarryingOutInvestigations設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究假設(shè)PlanningandCarryingOutInveAnalyzingandInterpretingData

分析和解釋數(shù)據(jù)在小學(xué)階段，要支持學(xué)生認(rèn)識到需要利用會話、文字或數(shù)字等進(jìn)行觀察記錄，來與其他人分享。當(dāng)學(xué)生進(jìn)一步深入?yún)⑴c科學(xué)探究時，應(yīng)該鼓勵學(xué)生開始按照表格和圖表等呈現(xiàn)形式來收集某個范圍或某些數(shù)值的數(shù)據(jù)，從而有助于解釋。AnalyzingandInterpretingDatAnalyzingandInterpretingData

分析和解釋數(shù)據(jù)對測量的理解AnalyzingandInterpretingDatUsingMathematics,InformationandComputerTechnology,andComputationalThinking

利用數(shù)學(xué)、信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算思維能力在適當(dāng)?shù)那闆r下，學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)使用如尺子、圓規(guī)、溫度計(jì)等工具來測量變量，并且最好通過一個連續(xù)的數(shù)值來表示應(yīng)該為學(xué)生提供機(jī)會去探索怎樣利用這樣的符號表達(dá)式來表達(dá)數(shù)據(jù)，預(yù)測的結(jié)果，甚至利用數(shù)學(xué)來獲得進(jìn)一步的關(guān)系在低年級中，應(yīng)該鼓勵學(xué)生探索利用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，使用簡單的數(shù)據(jù)集合。之后，應(yīng)該介紹他們使用數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式來建構(gòu)簡單的電腦模型，使用合適的支持程序或信息技術(shù)工具。在學(xué)生理解數(shù)學(xué)和計(jì)算的進(jìn)程中，應(yīng)該在每個年級的科學(xué)課堂逐漸開發(fā)這些工具。UsingMathematics,InformationConstructingExplanationandDesigningSolutions

建構(gòu)解釋，設(shè)計(jì)解決方案解釋的進(jìn)程：在科學(xué)教育早期，應(yīng)該給學(xué)生提供機(jī)會參與建構(gòu)和批判解釋。當(dāng)學(xué)生為了得到一致的證據(jù)，進(jìn)行自主調(diào)查和評估自己和他人的解釋時，應(yīng)該鼓勵學(xué)生根據(jù)自己所觀察到的，形成解釋。隨著學(xué)生知識的發(fā)展，他們開始能夠識別和分離變量，并將觀察結(jié)果納入他們對現(xiàn)象的解釋。利用他們對某個因素到底影不影響另外一個因素的測量，他們能夠根據(jù)所觀察的形成一個因果說明。ConstructingExplanationandDConstructingExplanationandDesigningSolutions

建構(gòu)解釋，設(shè)計(jì)解決方案設(shè)計(jì)的進(jìn)程：普通小學(xué)的活動要求學(xué)生使用班級提供的工具和材料來解決一個具體的挑戰(zhàn)設(shè)計(jì)活動不應(yīng)該僅僅局限于結(jié)構(gòu)工程，而且還應(yīng)該包括其他工程領(lǐng)域的項(xiàng)目，如交通、校園環(huán)境等應(yīng)該為中學(xué)生提供計(jì)劃和執(zhí)行整個工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的機(jī)會，從而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來明確問題，根據(jù)相關(guān)知識進(jìn)一步研究問題，形成并驗(yàn)證可能的解決方案，通過不斷設(shè)計(jì)修改解決方案ConstructingExplanationandDEngaginginArgumentfromEvidence參與基于證據(jù)的辯論低年級的學(xué)生可以先從自己觀察的現(xiàn)象所作出的解釋以及收集的數(shù)據(jù)形成一個論點(diǎn)開始，從為自己的觀點(diǎn)尋找證據(jù)開始隨著他們建構(gòu)科學(xué)的論點(diǎn)能力的提高，學(xué)生可以形成更廣泛的理由或證據(jù)，這樣他們的論據(jù)就會變得更加復(fù)雜學(xué)生應(yīng)該從自己的發(fā)現(xiàn)和他人的發(fā)現(xiàn)中提出問題來開始學(xué)習(xí)批判。之后，應(yīng)該希望他們認(rèn)識到數(shù)據(jù)或論點(diǎn)的不足，以及解釋他們?yōu)樽约涸u論辯解的原因。當(dāng)他們變得更加擅長辯論和批判時，應(yīng)該給他們介紹辯論時所需的語言EngaginginArgumentfromEvidEngaginginArgumentfromEvidence參與基于證據(jù)的辯論應(yīng)該鼓勵他們確認(rèn)判斷新知識的標(biāo)準(zhǔn)以及通過目前評論的哪個科學(xué)觀點(diǎn)得出的意義。特別是，他們應(yīng)該看到同行評論的實(shí)踐和獨(dú)立的確實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有助于在科學(xué)中保持客觀性和信任。EngaginginArgumentfromEvidObtaining,Evaluating,andCommunicatingInformation

獲取、評價和交流信息在低年級時，學(xué)生要仔細(xì)的描述自己所觀察的現(xiàn)象，清楚的表達(dá)自己的觀點(diǎn)，根據(jù)回答修正自己的結(jié)論，通過提問來明白他人的想法。低年級的閱讀科學(xué)文獻(xiàn)應(yīng)該包括詳細(xì)的說明和解釋實(shí)踐的表格、圖表，并且通過寫作來傳達(dá)信息。小學(xué)高年級和中學(xué)，解釋文獻(xiàn)材料的能力更加重要。Obtaining,Evaluating,andComObtaining,Evaluating,andCommunicatingInformation

獲取、評價和交流信息應(yīng)該鼓勵學(xué)生創(chuàng)建圖表來表征數(shù)據(jù)，通過繪圖與表格來記錄觀察和寫作文章。同時應(yīng)該要求他們從寫作報(bào)告或展板開始，將自己的工作呈現(xiàn)給他人。Obtaining,Evaluating,andComReflecting

onthePractices

實(shí)踐的反思參與模型、批判和基于證據(jù)的辯論，會促進(jìn)和鼓勵學(xué)生將自己所學(xué)知識的情況和對科學(xué)工作的理解反映出來。當(dāng)他們參與科學(xué)實(shí)踐或理解自然的基礎(chǔ)時，他們對實(shí)踐在科學(xué)事業(yè)的貢獻(xiàn)的復(fù)雜理解，會一直貫穿在各個年級中。ReflectingonthePractices

實(shí)踐科學(xué)課程有效教學(xué)法的特征探究式的教學(xué)方法（Inquiry-basedteaching）基于神經(jīng)發(fā)展科學(xué)(NeurodevelopmentScience)和社會建構(gòu)主義形成性評測（Formativeassessment）的運(yùn)用科學(xué)課程有效教學(xué)法的特征探究式的教學(xué)方法（Inquiry-b探究學(xué)生是通過他們親自參加探查來發(fā)展自己的理解，他們收集和運(yùn)用數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)想法，并找到能最好解釋他們所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象的概念。數(shù)據(jù)可以是來自直接動手操作材料，觀察現(xiàn)象，也可以是運(yùn)用第二手的資源，包括書籍、互聯(lián)網(wǎng)和向別人詢問。在解釋數(shù)據(jù)以提供實(shí)證來檢測想法時，應(yīng)包含學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的辯論，以及查證專家的意見。探究學(xué)生是通過他們親自參加探查來發(fā)展自己的理解，他們收集和運(yùn)建構(gòu)主義有意識地發(fā)掘?qū)W生與所研究的現(xiàn)象和事件有關(guān)的、已有的概念、技能和態(tài)度，運(yùn)用這些信息來幫助進(jìn)行進(jìn)一步學(xué)習(xí)。學(xué)生是發(fā)展和改變他們概念的參與者，幫助學(xué)生獲得不同的想法比他們自發(fā)去解釋周圍的世界更為有效。獲得不同想法的最好來源是對其他不同的想法進(jìn)行討論，而不是期待學(xué)生個別的去獨(dú)自發(fā)展他們的概念（個體的建構(gòu)）。鼓勵討論和辯論，以社會交往的形式來發(fā)展概念將更富有成效。對想法的交流和辯論過程將有助于學(xué)生在重構(gòu)他們自己的概念時考慮到其他人的意見。建構(gòu)主義有意識地發(fā)掘?qū)W生與所研究的現(xiàn)象和事件有關(guān)的、已有的概形成性評測是一個周期性連續(xù)的過程，它不斷將有關(guān)學(xué)生想法和技能的信息即時地提供給教學(xué)過程，并促進(jìn)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)。它涉及在學(xué)習(xí)過程中收集有關(guān)學(xué)習(xí)情況的實(shí)證，根據(jù)對課程設(shè)置目標(biāo)進(jìn)展的要求來解讀這些實(shí)證，確定適當(dāng)?shù)南乱徊降牟襟E，以及做出如何實(shí)現(xiàn)它的策略。向教師和學(xué)生提供反饋信息，可以在教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中保證學(xué)習(xí)進(jìn)展是伴隨著理解而進(jìn)行的。能使學(xué)生獲得他們自己學(xué)習(xí)的主動權(quán)也是很關(guān)鍵的。形成性評測是一個周期性連續(xù)的過程，它不斷將有關(guān)學(xué)生想法和技能圍繞學(xué)生概念發(fā)展的探究式科學(xué)教育課件1是科學(xué)教育中的探究式學(xué)習(xí)歸納式的教學(xué)方式以學(xué)生為中心科學(xué)知識發(fā)現(xiàn)的過程提出和聚焦問題預(yù)測設(shè)計(jì)研究方案收集和獲取證據(jù)從實(shí)證中得出結(jié)論交流討論和結(jié)論有效的學(xué)習(xí)培養(yǎng)綜合心智培養(yǎng)社會情緒能力科學(xué)家真正的工作方式和內(nèi)容分離的過程自我學(xué)習(xí)過程無引導(dǎo)過程有利于不是模擬基本要素是科學(xué)教育中歸納式的教學(xué)方式科學(xué)知識發(fā)現(xiàn)的過程提出和聚焦問題科學(xué)家在科學(xué)共同體內(nèi)進(jìn)行科學(xué)研究工作，這個共同體里的成員有著相同的思維方式、文化氛圍、自律機(jī)制和行為規(guī)范?？茖W(xué)家的工作方式是多種多樣的，他們的研究課題并不是直接從觀察周圍的現(xiàn)象開始的，也不是簡單的五段式。科學(xué)家在好奇心方面就像長大了的孩子，但是科研的歷程是艱苦的。就如王國維先生描述的“古今之成大事者，大學(xué)問者，必須經(jīng)過三種之境界?？茖W(xué)家在科學(xué)共同體內(nèi)進(jìn)行科學(xué)研究工作，這個共同體里的成員有著運(yùn)用探究方法認(rèn)識自然時需要首先提出和聚焦問題

能保持好奇心，從興趣和經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，對自然界中的物體和現(xiàn)象提出問題根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和知識，借助查閱資料、咨詢他人和討論等手段獲取信息，聚焦和確定可研究的問題運(yùn)用探究方法認(rèn)識自然時需要首先提出和聚焦問題能保持好奇心，需要經(jīng)過嘗試和預(yù)測設(shè)計(jì)研究方案

根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和知識對已確定的研究問題提出預(yù)測能設(shè)計(jì)合適的觀察研究方案能設(shè)計(jì)規(guī)范的基于變量和模型的實(shí)驗(yàn)方案需要經(jīng)過嘗試和預(yù)測設(shè)計(jì)研究方案根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和知識對已確定科學(xué)探究過程中需要收集和獲取證據(jù)

通過觀察、實(shí)驗(yàn)收集實(shí)證進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)時能和其他人進(jìn)行集體合作科學(xué)探究過程中需要收集和獲取證據(jù)通過觀察、實(shí)驗(yàn)收集實(shí)證科學(xué)探究過程中能夠?qū)λ@得的實(shí)證進(jìn)行分析，得出結(jié)論

能運(yùn)用多次觀察和測量的方法反復(fù)驗(yàn)證信息的可靠性能運(yùn)用包括表格、圖表在內(nèi)的不同方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)能將所獲得的實(shí)證與之前的預(yù)測相比較，并在實(shí)證和已有的理論或模型之間建立某些聯(lián)系能從這種聯(lián)系中做出判斷，得出結(jié)論科學(xué)探究過程中能夠?qū)λ@得的實(shí)證進(jìn)行分析，得出結(jié)論能運(yùn)用多通過表達(dá)與交流公開和討論研究過程、方法和結(jié)論

以適當(dāng)?shù)姆绞?，?zhǔn)確如實(shí)地公開自己的研究過程與結(jié)果能夠接受他人對研究過程和結(jié)果的檢驗(yàn)和質(zhì)疑，在交流中吸收他人合理的意見和建議，反思和改進(jìn)自己的研究方案從探究活動的過程和結(jié)果出發(fā)，提出新的適合探究的問題通過表達(dá)與交流公開和討論研究過程、方法和結(jié)論以適當(dāng)?shù)姆绞?，不同層次的探究不同層次的探究不同層次的探?/p>

按照探究的開放程度，科學(xué)探究可以分為不同的層次，分別是驗(yàn)證性探究、結(jié)構(gòu)化探究、引導(dǎo)性探究和開放式探究。學(xué)生需要掌握的科學(xué)方法技能包括：提出問題、制定研究計(jì)劃、使用工具和收集數(shù)據(jù)的方法、形成基于實(shí)證的結(jié)論（NRC1996）。每個更高一級的探究層次都要求學(xué)生更多地提高和掌握這些技能。（KimberlyLott，2011）不同層次的探究按照探究的開放程度，科學(xué)探究可以分為不探究層次表探究層次表

按照探究的開放程度，科學(xué)探究可以分為不同的層次，分別是驗(yàn)證性探究、結(jié)構(gòu)化探究、引導(dǎo)性探究和開放式探究。

學(xué)生需要掌握的科學(xué)方法技能包括：提出問題、制定研究計(jì)劃、使用工具和收集數(shù)據(jù)的方法、形成基于實(shí)證的結(jié)論（NRC1996）。每個更高一級的探究層次都要求學(xué)生更多地提高和掌握這些技能。（KimberlyLott，2011）按照探究的開放程度，科學(xué)探究可以分為不同的層次，分別活動案例：房子為什么隔熱？活動案例：

驗(yàn)證性探究活動

驗(yàn)證性探究活動

從驗(yàn)證性探究活動到結(jié)構(gòu)化探究活動1、將活動題目變成一個可以激發(fā)學(xué)生好奇心的問題。2、刪掉所有能夠提供解答線索的內(nèi)容，如活動目標(biāo)。3、設(shè)置情境或?qū)嵗砸胫黝}之后，讓學(xué)生通過調(diào)查研究來建構(gòu)相關(guān)科學(xué)概念。4、教師介紹相關(guān)概念的細(xì)節(jié)，如結(jié)論和詞匯的科學(xué)解釋。5、要求學(xué)生根據(jù)自己收集的數(shù)據(jù)得出結(jié)論：要求學(xué)生從自己收集的數(shù)據(jù)中總結(jié)出結(jié)論，代替原來直接提供明確的知識目標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生最終發(fā)現(xiàn)預(yù)定的知識目標(biāo)。從驗(yàn)證性探究活動到結(jié)構(gòu)化探究活動1、將活動題目變成一個可以激從驗(yàn)證性探究活動到結(jié)構(gòu)化探究活動從驗(yàn)證性探究活動到結(jié)構(gòu)化探究活動結(jié)構(gòu)化探究活動結(jié)構(gòu)化探究活動1、教師將刪掉學(xué)生實(shí)驗(yàn)手冊中的實(shí)驗(yàn)過程、所有數(shù)據(jù)表格和圖表。2、教師給學(xué)生提供探究的問題和可能用到的實(shí)驗(yàn)材料清單。3、教師引導(dǎo)學(xué)生考慮哪些變量是相關(guān)的，并如何測量它們。4、給學(xué)生提供充分的時間設(shè)計(jì)研究方案5、教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中，巡視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，給予相關(guān)的指導(dǎo)。從結(jié)構(gòu)化探究到引導(dǎo)性探究1、教師將刪掉學(xué)生實(shí)驗(yàn)手冊中的實(shí)驗(yàn)過程、所有數(shù)據(jù)表格和圖表。從結(jié)構(gòu)化探究到引導(dǎo)性探究從結(jié)構(gòu)化探究到引導(dǎo)性探究引導(dǎo)性探究引導(dǎo)性探究注意事項(xiàng)引導(dǎo)性探究活動不僅要求學(xué)生自己收集數(shù)據(jù)，得出基于實(shí)證的結(jié)論，而且還要求學(xué)生自己制定研究計(jì)劃。教師在從結(jié)構(gòu)化探究轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)性探究進(jìn)行轉(zhuǎn)化時，需要考慮以下兩個問題：1、針對要研究的問題，學(xué)生具備制定研究方案的背景知識嗎？2、是否可以用多種方法研究這個問題？如果這兩個問題的答案有一個是否定的，那么該調(diào)查研究就不適合轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)性探究；這種情況下，教師可以講解實(shí)驗(yàn)過程，但要讓學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集和整理的方案。注意事項(xiàng)引導(dǎo)性探究活動不僅要求學(xué)生自己收集數(shù)據(jù)，得出基于實(shí)證從引導(dǎo)性探究到開放式探究開展開放式探究，學(xué)生必須能夠自己提出可驗(yàn)證的探究問題。學(xué)生的探究問題經(jīng)常來源于結(jié)構(gòu)化探究或引導(dǎo)性探究活動過程中的觀察。當(dāng)教師考慮一個活動是否適合轉(zhuǎn)化為開放式探究活動時，教師可以思考這樣一個問題：這個活動是否能夠擴(kuò)展到學(xué)生感興趣的其他領(lǐng)域？如果答案是肯定的，那將這一活動提升為一個開放式探究問題對學(xué)生來說比較合理、簡單。例如，當(dāng)討論哪種材料最隔熱時，學(xué)生可能問道：隔熱材料可以隔冷嗎？如果我們用冰水呢？諸如此類，我們就開啟了開放式探究！從引導(dǎo)性探究到開放式探究開展開放式探究，學(xué)生必須能夠自己提出以大概念的理念進(jìn)行教學(xué)使學(xué)生愉快和充滿好奇，但同時也能發(fā)展他們對概念的理解與兒童的生活和健康有關(guān)也有助于發(fā)展對科學(xué)本身的理解、探究技能、以及收發(fā)尋求與重視實(shí)證的意愿建立在已有的概念、技能和意愿之上，并能促進(jìn)它們的進(jìn)一步發(fā)展能使學(xué)生獲得的科學(xué)活動的經(jīng)驗(yàn)符合當(dāng)前科學(xué)的發(fā)展通過形成性評測提高學(xué)生的理解力