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以终为始、一以贯之的科学教育

2021-06-18
科学教育的目的是什么?对比传统的科学教育,今天的科学教育不止于传授知识,也不止于培养解决问题的能力,而是更进一步,不断探索如何训练学生的科学思维。在惠立的科学教学实践中,我们针对不同年龄学生的学习特征,进行不同学习能力的培养,促成知识的积累、动手能力的提升和问题解决思维的锻炼。

 

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小学科学课程

在小学的科学课程中,学生开始对现象进行观察,如盐如何结晶、物体在水中扩散的速度等。他们也会动手进行科学实验,制作苏达喷泉、观察酸碱变色反应,了解分子世界的神奇碰撞。在这些活动中,学生了解了基本的科学知识、概念和原理,锻炼了动手能力,培养了实验操作的规范和安全意识。这些训练为学生们升入初中系统学习科学课程打下基础。

 

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初中科学课程

到了初中阶段,学生们将从观察中总结规律,以科学的语言更准确地描述实验现象,建立模型解释实验原理,理解不同模型的优势和局限性,使用多种图表来展示和分析数据,处理误差。

 

在这一阶段,我们也开始强调学科的融合,用项目式学习解决实际问题,对科学原理进行延伸拓展。科学要回答观察之后提出的问题,工程学要解决现实生活中出现的难题,技术(包括数学)则提供了回答问题和解决难题的工具。科学问题中常常涉及工程难题,只有解决工程难题才能获得准确的数据,为得出结论提供依据。STEM的理念应运而生。例如,学习完“电路”单元后,学生要根据课堂中学到的并串联电路知识,制作家庭电路模型,完成从理论到实际的应用。学习完“细菌与疾病”单元后,学生们要动手在学校里采集并培养细菌。他们思考日常生活中哪些位置可能是细菌残留的高发地,理解人类可能从哪些途径感染细菌致病。他们还可以进一步培养细菌,利用细菌作画和发电,对细菌有更深刻的认知。

 

在科学CCA活动中,学生们会探讨制作拉伸桥以解决行人和行船的矛盾。在这个具体的问题中,学生需要有工程预算的概念,利用所学的知识画图纸,寻找材料,进行产品的制作。他们也要考虑产品的市场可行性,从而真正地从实际层面解决问题。

 

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在学习科学探究方法的过程中,我们循序渐进地培养学生的研究技能。学生根据自己的兴趣选定主题,提出他们想要解决的问题,同时也要提出假设、变量以及背后的科学依据,以确保提出的问题是有科学探究价值的。确定主题之后,学生要做出细致的时间管理,从设计实验、做实验、搜集数据、处理数据到报告实验结论,最终反思实验过程中的精确性和可靠性。六年级时,学生重点学习“变量”的概念和“表格”的使用,七年级时,学生们会重点训练实验方法的撰写;到了八年级,学生要对实验结论进行评估与反思。任何时候,学生都要选择合适的工具和手段(实验报告/展板/科学论文),有效地沟通他们的科学探究过程。

 

 

 

为高中IB课程做准备

在进入高中之前,惠立学子都已经接受了科学论文写作的基本训练。这样,当他们面对IB拓展性论文时才会得心应手。IB 拓展论文(IB Extended Essay)是IBDP的重要组成部分。论文主题可以是各个学科的内容,也可以是对全球性议题的批判性思考。学生要写作四千字的论文,以及五百字的反思报告,论文成绩会一起计入IB总分。学生需要在IB拓展论文中展示他们的自主性和创新性、对学科知识的掌握和理解以及批判性思维和反思能力。从小学到初中的科学课程最大程度地挖掘了学生的研究兴趣,培养了他们的自主探究能力。这体现了一种“以终为始”的教学理念。

 

无论是STEM理念推崇的跨学科融合还是PBL理念推崇的探究式学习,要成功实现这些创新教育理念,需要老师对这些概念进行批判性反思,以及在教学实践中细致、审慎和差异化处理。因此,我们非常注重教师对学生的差异化教学,让老师充当学生学习的“脚手架”。只有在学生无法继续学习时,老师才提供必要的指导,这相当于为学生搭建了一个平台,帮助他们越过无法独立完成的难关,而随着学生学习能力的发展,老师的指导逐渐地退出。

 

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在惠立的科学教育中,我们既注重扎实的基础知识积累,也注重学科融合、科学探究以加强学生解决实际问题的能力。在教学实践中,我们用形成性评估来考察学习效果,用差异化教学为学生提供必要的指导。面对教育,万变不离其宗的,是激发学生的兴趣,塑造学生的自我效能,促进学生的知识迁移,培养学生的批判创新、合作交流和问题解决能力。我们希望,当学生们踏出校门的时候,他们都已准备好面对这个世界上的难题。这也是惠立特质中“独立”的体现。

 

文|中文编辑 Virginia