基于SPADP教学模式培养中学生科学过程技能的研究

摘要

随着全球科学教育目标的转型，“科学探究”已成了各国课程改革的重要突破口，“提高全体公民的科学素养”即成为了全球科学教育的最终目标，而科学素养是科学知识、科学思维、科学态度和科学过程技能的结合，因此，在学科教育中，培养科学过程技能就是提高学生的科学素养；“科学探究”也一直是教育界的研究热点，大部分研究者趋于选择探究的教与学或选择科学探究能力这一复杂综合的能力进行研究，而很少将科学探究能力其中的组成成分即科学过程技能进行单独研究，培养学生科学过程技能的有效途径研究也十分缺乏；且目前我国部分教师尚不知初中阶段的学生应提高哪些科学过程技能核心要素，没有明确的培养计划。基于该背景，提出“（1）如何确定初中阶段所要侧重培养的学生的科学过程技能核心要素？（2）怎样能有效地培养学生的科学过程技能？（3）如何有效地评价学生的科学过程技能？”三个核心问题。 本研究采用文本分析法，对我国初中生物课程标准，国际三大评价项目 TIMSS、NAEP、PISA测评框架进行深入解读分析，对人教版初中生物学教材中探究活动涉及的科学过程技能进行频次统计后，比较归纳出初中阶段所要侧重培养的学生的三个科学过程技能核心要素：提出问题、设计方案、运用证据得出结论。为教师在培养学生科学过程技能要素的取向上提供参考依据。 制定针对三个科学过程技能核心要素的培养计划：选取人教版初中生物学教材中简单易操作且具有趣味性的探究活动：“探究花生果实大小变异的原因”、“探究动物体色是否有利于它们的生存”，基于SPADP教学模式编写教学设计，在SPADP教学结构程序的支持下采用实验法开展干预教学，并借鉴国际评价项目PISA的科学过程技能测试题库，对其中的生物样本试题进行筛选，保留与本研究相关的三个科学过程技能的测试题，形成由6个主题17个题目组合的测试卷，对教学后学生的科学过程技能水平进行评价。实验结果如下：（1）实验班与对照班学生的整体“提出问题”过程技能水平存在显著性差异，实验班总体水平高于对照班，但实验班处于“提出问题”水平的最下端；（2）针对 “设计方案（识别、控制变量）”过程技能水平，实验班和对照班存在极显著性差异，实验班学生的总体水平明显高于对照班，但实验班处于“设计方案（识别、控制变量）”水平最下端；（3）实验班与对照班学生的整体“运用证据得出结论”过程技能水平虽存在极显著性差异，但实验班水平偏低。结果表明，在SPADP教学模式的支持下长期开展简易有趣的探究活动才能有效培养学生的科学过程技能，采用有效的国际评价方式能准确把握住学生的科学过程技能水平。为教师培养和评价学生的科学过程技能提供了教学基本途径。

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