科学教学 | 吴先强：为科学教师设计“支持教学实践”的教育性课程材料

以下文章来源于中小学科学教育 ，作者吴先强

中小学科学教育.

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摘要：课程材料是教师教学的重要资源和参考依据。抽象的科学概念和实验活动会在很大程度上增加科学教学的难度，因而提升科学课程材料的教学指导性尤为重要。支持教师教学实践的教育性课程材料的开发与应用为促进科学教师的专业发展注入了新的活力。教育性课程材料的教育性特征具有突出教学实践要素和支持教学实践过程等功能，可以在教学过程设计、实验活动开展和学生评价实施等方面有效支持教学实践。鉴于此，科学课程材料在设计和编写过程中，可通过提供合理、可见的教学决策指导突出科学实验的过程要素及其遵循的基本原理，以及使用可以监测学习进程的过程性评价等方式，来更好地支持一线教师的教学实践，促进教师专业发展。

关键词：科学教育；教育性课程材料；教育性特征；教师专业发展

本文目录结构

一、支持教师教学实践是教育性课程材料的本质特征

二、“教育性特征”是课程材料支持教师教学实践的基石

（一）教育性特征的表征形式

（二）教育性特征的设计

三、教育性课程材料支持科学教师教学实践的关键维度

（一）对教学过程的支持：体验教学进程与外显决策依据

（二）对实验活动的支持：突出实验要素与揭示背后原理

（三）对学生评价的支持：提供评价样例与强调预测功能

四、研究启示

（一）教学过程设计：提供合理、可见的教学决策指导

（二）实验活动开展：突出科学实验的过程要素及其遵循的基本原理

（三）学生评价实施：使用可以监测学习进程的过程性评价

从促进教师专业发展和提升教育教学质量的角度来看，教学实践指导性是设计和评价教材时需要关注的重要问题之一。鲍尔（Ball）和科恩（Cohen）在1996年提出通过为教师设计教育性课程材料（educative curriculum materials）来发挥教材支持教师教学实践的作用。那么，什么是教育性课程材料？这种课程材料如何发挥指导科学教师教学实践的作用？如何设计科学课程的教育性课程材料？本文针对以上问题进行梳理与分析，以期为我国科学类教材的设计、编写与修订，以及科学教师的专业发展研究提供一定的参考。

一、支持教师教学实践是教育性课程材料的本质特征

教育性课程材料一般是指可以支持教师学习、反思与教学实践的一类课程材料。教育性课程材料可以通过指导和支持教师整合与深化学科知识体系、计划与组织课堂教学活动，以及监控与评价学生学习等方式来帮助他们发展自己的教学内容知识；与此同时，教育性课程材料也能支持教师建立起学科知识、教学表征和典型学生观念之间的联系，帮助他们发展与优化自己的教学思想，进而提升教学设计和实践能力。可以说，教育性课程材料主要通过设计和提供多种互动机会来从根本上支持教师的教学实践，这是其区别于一般课程材料的本质特征。

科学课程的教育性课程材料基于科学教师的主要教学实践场景进行设计与开发，这类课程材料可以支持科学教师在真实的教学情境（如指导学生开展科学实践活动）中作出正确、合理的教学判断和决策。它们具有改善中小学科学课堂教学效果的潜力。研究表明，教师使用教育性课程材料而呈现的课堂收到了良好的教学效果，教师本人的教学实践能力也得到了提升；而当教师的教学行为偏离了教育性课程材料的建议方向时，学生的学习会受到一定程度的负面影响。职前教师在设计教学时，相比于介绍教学流程的说明性文本，他们更易受具体教学片段示例的影响；新手教师则最依赖教育性课程材料中提供的教学支持信息等。如果教师自身的学科教学知识（PCK）处于低水平，那么他们更倾向于严格遵循教学指南等课程材料进行教学实践；而学科教学知识水平较高的教师则会通过调整、改编等方式重新设计和优化课程材料以提高其教学适应性。从这个意义上来说，教育性课程材料对支持经验不足教师的教学实践更有意义。

二、“教育性特征”是课程材料支持教师教学实践的基石

教育性课程材料要发挥对教师教学实践的支持作用，其教育性特征（educative features）的选择和设计至关重要。教育性特征是指课程材料中专门为教师教学实践提供支持的功能要素，它们是课程材料发挥教学支持作用的关键所在。教师对教育性特征的理解和应用，有助于更好地改进他们的教学思想、教学行为和实践能力。

（一）教育性特征的表征形式

对已有研究的梳理与分析发现，可用于科学课程材料教育性特征的常见表征形式、主要功能及作用如表1所示。

表1呈现的教育性特征可以为教师提供教学实践要素和教学实践过程等方面的支持。例如，“内容故事线”在单元学习之前通常会为教师提供显性的知识发展脉络，以帮助他们深入、系统地整理教学思路和规划学生的学业发展路径；“评价标准与样例”则能指导和支持教师对学生进行及时、合理的形成性评价，以促进学生的知识学习与能力发展；具有“为什么-如何”文本的课程材料则会通过联系学生的已有知识和能力水平等来解释该课程是如何进行组织和呈现的，以及为什么这样做，以指导和影响教师的教学实践决策。

总之，教育性课程材料对教育性特征的合理使用有利于教师学习和发展学科知识（content knowledge）（如故事线、实验概览等的使用）、教学知识（pedagogical knowledge）（如“为什么-如何”文本、评价标准与样例等的使用），以及学科教学知识（pedagegical content knowledge）（如代理教师“叙述”、课中说明等的使用）。

（二）教育性特征的设计

由于教育性特征与教师的学科教学知识发展密切相关，二者都能在一定程度上影响教师的教学实践能力。因此，设计科学课程材料时，应该聚焦科学教师教学实践的现实需求，充分考虑和融入与学科相关的学科教学知识（如学科教学策略的具体内容及应用，科学概念的表征、呈现与使用，学生科学观念水平与科学思维发展分析等）。

教育性特征的设计，一方面要体现学科特色，涵盖学科主题（如从科学主题和科学探究的角度进行设计）；另一方面，要依据一定的程序和过程，以保证规范性。一般来说，教育性特征具有较高的内容依赖性和认知依赖性，需要综合考虑单元内容特点，以及与之相对应的学习机会和学习结果。因此，科学学科教育性课程材料的设计应结合科学教师的教学实践现状，通过分析课程单元的内容体系和目标要求，确定它们能为学生提供的学习机会再结合对学习结果的分析，最终设计出相应的教育性特征，其基本过程如图1所示。

其中，单元内容分析主要涉及课程单元中的科学概念及其关系，以及相关实验活动的过程与本质等；学习机会确定则是确定课程材料中用以吸引和支持学生参与学习活动的要素与结构；学习结果分析则可以通过设计诊断性测试来评价学生科学概念的学习效果，也可以通过分析学生在实验设计和操作过程中的行为表现来确定他们的科学实验学习效果。总之，理解与把握教育性特征的功能表征和设计过程，有助于设计更加有效的教育性课程材料，更好地支持科学教师的教学实践。

三、教育性课程材料支持科学教师教学实践的关键维度

依据科学教育的特征与要求，以及科学教师（特别是新手教师）专业成长的现实需求，在科学课程材料中设计和融入教育性特征可以从教学过程、实验活动、学生评价等维度进行考虑。

（一）对教学过程的支持：体验教学进程与外显决策依据

教育性课程材料对教师教学过程的支持有多种方式。最具代表性的方式是“代理教师的叙述”，即课程材料中特别设定和虚构的代理教师（其行为表现基于对真实教师的系统观察与分析）针对特定的教学内容，讲解如何设计教学并采取应变措施以更好地达成目标。与支持实验活动和学生评价的教育性特征具有相对独立性相比，“代理教师的叙述”具有基于特定教学内容情境、综合性和实践性相结合的特点。作为一种教学“路线图”，该教育性特征可以为课堂教学提供理论与经验相结合的参考和支持。

教育性课程材料中代理教师的叙述通常聚焦知识要点，引导教师先体验并思考教学环节与决策过程，再提供具有针对性的教学建议及提出这些建议的依据。研究表明，“叙述”类的教育性特征能够激发科学教师（特别是新手教师）的教学热情，提升他们的教学效能感。这种间接体验、设想与反思课堂教学进程的方式可以为经验不足教师作出教学决策提供具体的指导和支持。

（二）对实验活动的支持：突出实验要素与揭示背后原理

科学实验活动是科学教与学的重要内容和主要方式。将知识理解和探究活动结合起来进行教学可以更好地促进学生科学素养的发展。然而，许多科学教师（特别是新手教师）不知该如何将实验活动和学科内容结合起来。因此，在科学课程材料中加强对实验活动的教学指导很有必要。

已有研究发现，对科学实验活动的过程进行要素分析并揭示其背后的原理，不但可以帮助教师提升对科学实验活动本质与过程的理解，而且有利于他们指导学生参与有意义和有挑战性的科学探究活动。因此，科学课程材料突出实验活动要素及其背后原理的教育性特征，可以更好地支持科学教师进行实验活动教学。

具体而言，“实验概览”这一教育性特征的设计是一个不错的尝试。“实验概览”旨在对相关科学实验进行较为全面的介绍。其具体做法为：先确定有关科学实验的某个关键环节；再提供让学生参与科学实验的基本原理及相关策略；最后利用“为什么-如何”文本帮助教师引导学生参与基于证据的科学探究与活动等。例如，以”观察”为主题的科学实验指导的主要内容可以包括：对实验活动的恰当定义，学生开展实验活动的理由，学生参与实验活动的一般策略，学生高质量参与实验活动的标准与表现等。为了更好地发挥“实验概览”的作用，可以通过“为什么-如何”文本来辅助强化其中的主要观点与方法。这类文本主要为科学实验活动提供理论基础，并为这些活动的开展提供具体的指导。

（三）对学生评价的支持：提供评价样例与强调预测功能

对学生的课堂学习进行形成性评价与反馈是教师教学实践的重要组成部分。从全球科学课堂教学现状看，我国教师的学生评价意识和能力虽然一直在提升，但仍然处于较低水平，需要进一步提升。一般来说，支持学生评价的教育性特征有两个作用：支持教师的学生评价和帮助教师预测学生的想法。其中，帮助教师预测学生的想法是已有研究中特别强调的一种支持形式。研究发现，包含支持学生评价类教育性特征的课程材料有利于新手教师改善学生评价观念以及提升他们的课堂评价水平；教育性课程材料中明显而明确的学生评价要求和设计可以支持不同水平教师关注和预测学生的学科思维发展。这是因为，支持学生评价的教育性特征可以提供评价标准和学生作品样例，教师可以借此在课堂上对类似的学生作业进行恰当的评价与反馈。与此同时，这类教育性特征与其他教育性特征相互配合，共同支持和促进教师的教学实践和学生发展。

例如，在支持学生评价的教育性特征中精心设计的“总览问题”（capstone question）可以很好地发挥提供样例与预测想法的作用。“总览问题”通过考查学生基于证据得出论断的能力来帮助教师理解为什么以及如何让学生参与有意义的科学概念学习，它能与“内容故事线”中强调的要点直接相关，并为相关教学建议的提出提供支撑。与此同时，这些问题的设计原理和呈现方式可以为课堂评价活动提供简单而实用的参考样例，利于教师在实践中提升评价能力。通过将学科内容和实验活动融合在一起，具有教育性功能的学生评价问题在支持课堂评价活动的同时，也为教师预测或解释学生的思维提供了可能与机会。

四、研究启示

在教育性课程材料的理念下，教师不再是既定课程计划的被动执行者，他们可以成为调整、设计和实施课程材料的代理人。将教育性课程材料与教师的教学实践相结合，在相关教育性特征的共同作用下，教育性课程材料将会变成发展教师“实践性知识”的良好载体和有力工具。如何实现“教育性特征”由静态向动态转化，以支持科学教师的教学改进和专业发展，可以从教学过程设计、实验活动开展和学生评价实施等方面加以思考。

（一）教学过程设计：提供合理、可见的教学决策指导

为了提升科学教师的教学实践能力，课程材料不仅需要指导教师的具体教学行为，更重要的是，还要通过指明教学设计和教学决策背后的原理，来激发教师的教学自主性，提升其调整教学进程的能力，从而作出合理的教学决策开展课堂教学。为了适应学生的多样化发展需求，科学教师需要一个包含多种教学策略（广泛嵌入教育性特征）的工具箱，以随时从中选择和使用，这对教师，尤其是新手教师的专业发展非常重要。合理、可见的教学决策指导应该帮助教师学习如何预测和解释学生对教学活动的反应，并依据学生的经验和能力分析他们为什么会产生某些想法或观念，从而给出合理的处理建议。

（二）实验活动开展：突出科学实验的过程要素及其遵循的基本原理

作为科学教育重要的学科实践形式，科学实验是科学教学最基础、最重要的目标与方法，是学生学习科学的前提和基础。对科学实验活动过程要素的理解与学习化表达，是评价科学教师教学实践能力的重要指标。科学教师需要学会通过多种形式（如实验概览、“为什么-如何”文本等）来表征和阐释科学实验的要点及其背后的原理；同时，也需要考虑如何将时间跨度较大的科学实验活动系统地联系在一起，以支持自己在更大课程背景下的教学计划与反思。另外，教师培训者也可以设计和开发更多以科学实验活动为主题的教学案例（如基于社会需求的科学探究活动，有关“科学技术·社会·环境”的研究与实践等），以引导科学教师不断提升实验活动的教学设计和实施能力。

（三）学生评价实施：使用可以监测学习进程的过程性评价

在科学课堂上，对学生的学习进程进行及时、准确的诊断与评价是保证教学效果的重要手段和方法。可以通过支持评价活动来提升教师的评价能力，也为打造教与学良性互动的课堂奠定基础。支持课堂评价的教育性特征在教学活动的不同阶段分别发挥着预测、诊断、评估和反馈等作用。这些教育性特征可以帮助教师定位学生的学习进程，从而有效提升教学效率和效果。例如，可以通过描述各阶段的学业表现来帮助教师“锚定”学生的现有学习水平，从而帮助教师设计更有针对性的学习目标和进阶路径。

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作者简介：吴先强，广州市荔湾区教育发展研究院教育科学研究中心副主任。

文章信息：吴先强. 为科学教师设计“支持教学实践”的教育性课程材料[J]. 中小学科学教育, 2024(3): 48-54.

内容编辑 | 孟想

来源 | 中小学科学教育

原标题：《科学教学 | 吴先强：为科学教师设计“支持教学实践”的教育性课程材料》

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