胡卫平：核心素养背景下如何进行义务教育科学课程改革？
基于核心素养的义务教育科学课程与教学改革应该是什么样子？现代教学技术教育部重点实验室主任胡卫平教授从素养立意、强调综合、进阶设计、思维探究以及质量评价五大方面入手，全面解读以核心素养为导向的科学课程改革。
我们今天讨论的是2035年科技人才的培养问题，核心其实是科技教育的问题。在教育系统中，科技教育的问题涉及到课程与教学的问题。从个人角度出发，我认为课程改革主要涉及这几个方面。
教学要首先关注素养的问题
从20世纪90年代以来，素养问题逐渐被人们重视。在2003年、2004年左右，世界各国，特别是发达国家和地区越来越注重基于核心素养进行课程改革。相比之下，我国自2014年启动基于核心素养的高中课程改革，比发达国家和地区延迟了大约十年时间。
现在，核心素养对于义务教育而言是必需的。那么在基于核心素养的改革之中，课程与教学之间的关系是怎样的？
每一个学科都有知识体系。在科学领域，国际上关注的是大概念和核心概念。此外，我们进行整体设计时要考虑学段的提升、学生年龄的发展，从而构成一个系统。同时，课程知识、内容的不断增加也会提升我们的素养。
虽然学生所学的概念和素养是可以同步发展的，但也存在学生掌握了很多知识，素养却并未提高的情况。俄亥俄大学的教授曾将俄亥俄州立大学的学生与清华、北大的学生做对比，发现我国学生的知识水平明显高于美国，但是素养、能力并不高。
每一个学科设计课程内容时要注意，关注内容不是单纯地为了内容的学习，而是要实现素养的培养。在这个过程中存在一个中间环节——教学。因此教学活动的设计尤为重要。
首先，教学要关注素养的问题。如果没有把握好素养目标，教学就难以实施，知识的构建也将碰壁。
科学实际上与技术、工程相关。以STEAM核心素养为例，当科学、技术、工程结合在一起，就呈现了一个共同的素养，包括科学观念、科学思维、探究实践、信息意识、态度责任。
思维是所有素养的核心，探究既是培养素养的过程，也是构成STEAM核心素养的一种能力；信息意识同样与过程相关，并在整个过程中扮演重要角色；而态度、责任是立德树人这一根本任务最基本的表象。
在国家的发展过程中，技术与工程往往冲在第一线，但目前我们会担忧技术与科学的产生割裂。这种担忧涉及STEAM教育以及人工智能教育的问题。如何将技术、工程和科学融为一体，是这次课程改革应该关注的内容。
聚焦到课程本身，科学课程包含了四个方面的核心素养：科学观念、科学思维、探究实践、态度责任。
科学观念是科学课程本质属性的集中体现，是其他素养的基础。
科学思维不仅是学习科学应必备的关键能力，也是适应现代社会发展的核心思维方式，而且可以迁移到其他领域，是科学课程核心素养的核心。
探究实践是学生形成其他素养的主要途径，也是一种关键能力。
态度责任是学生基于对科学观念的深度理解，在探究实践的支撑下，通过科学思维内化而形成的必备品格，是社会主义核心价值观在科学课程中的集中体现，反映了科学课程核心素养的方向性。
四个核心素养相互依存，共同构成一个完整的体系，体现了科学课程的育人价值。
科学活动不能聚焦于产品导向。当前，很多STEAM活动聚焦于产品，包括通过活动制作出来的智能产品以及竞赛活动。但是要实现学生的发展，我们决不能一叶障目，应该以人的素养发展为导向进行评估，而不是竞赛中的名次。竞赛是一种措施，但我们根本的目的还是培养人。
综合有利于学生的发展
目前，几乎所有相关国际研究都呈现了一种态势：综合有利于学生的发展。因此我们要加强综合性的设计。例如，在STEAM课程中强调开展跨学科的综合活动。
在这个过程中，我们要思考综合与分科的关系——是要基于分科进行综合，还是不管是否有分科学习的基础，直接进行综合？
目前，很多学校都存在这样的问题：教授科学课的老师并非科学学科出身，甚至学校没有开设科学课。可尽管如此，学校还在大谈STEAM教育。实际上，如果没有科学课作为基础，与STEAM类似的其他课程能给学生发展带来的优势微弱，甚至有害无利。
综合，在课程内容层面体现为学科+跨学科。在内容结构层面，工程技术的核心素养存在于物质科学、生命科学、地球与宇宙等领域，学科概念的学习不仅要掌握本学科的核心概念，还要形成跨学科的概念。工程技术的实践也需要基于学科和跨学科的概念来进行。
因此，如果在幼儿园或者小学低学段——孩子没有一定知识积淀时就开展诸如人工智能等课程，无异于竹篮打水。所以我们要扭转这种思想，要在学生科学学习的基础上开展工程与技术的学习，否则STEAM课程就仅仅是活动而已。
关键技术的要点不在于操作，技术的核心是设计,设计能力也真正体现学生之间的差异。如果我们能够培养学生的产品设计能力，就有益于攻克关键技术的难关。我们研究了学生的产品设计能力和创造性，发现这一能力从小学到高中呈现一种下降趋势。
而造成这种下降趋势的原因主要有两个：第一，之前并不注重活动。第二，尽管开设了活动，但一方面缺少科学知识、科学观念和科学概念的支撑；另一方面是没有考虑到活动是否符合学生的年龄特征。
课程需要进阶的系统设计，怎么进阶？
国家质量监测研究中心研究过初中学生的测评结果，也针对小学阶段学生进行了核心素养发展的研究，从中能看出不同学段的区别。因此，在课程设计的时候，我们就要考虑不同学段的学生处于什么水平。这不是仅针对国家课程而言，学校在开展科技活动的时候也应该考虑到进阶的问题，不能寄希望于在低年级就学完一系列内容。
虽然当前课程标准的主题都以核心概念形式整合、组织知识内容，而且在小学课程标准中以学习进阶的形式呈现课程目标及学习目标，但初中课程标准中的核心概念与小学核心概念不对应，也没有基于小学概念的进阶。
这次课改的优点之一在于将小学与初中相结合，整体进行课程标准的设计，运用核心概念形式，设计从1-9年级的《科学课程标准》。将义务教育阶段分为1-2年级、3-4年级、5-6年级、7-9年级四个学段，在课程的设计思路、核心概念的选择、课程目标的确定、活动建议的提出和课程内容的表述等方面，都采取统一的方式，充分体现小学到初中的一致性、过渡性、进阶性。考虑《义务教育科学课程标准》与学前和高中的《物理/化学/生物/地理课程标准》衔接。
在综合活动设计方面，我强调“三适应，两遵循”。第一，适合学生的知识经验，一定要适合学生已有的科学知识和生活经验。第二，适合学生的思维水平，例如一二年级的学生以具体形象思维为主，三四年级存在学生思维发展的转折期，由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡。第三，适合学生的兴趣特点；第四，遵循学生的学习规律；第五，遵循学科的内在逻辑。
▲活动设计遵循的规律和要求
实际上，活动的设计应该呈现螺旋式上升的特点，比如针对五六年级的学生，活动中可以增加一些学生没学过，但能学懂的知识，而整体涉及的知识水平不高于学生目前掌握的知识水平。此外，既然教学的目标是培养人，那就不需要考虑学习的材料是先进的还是落后的，而是要关注其中是否涉及方法、内容、能力和品质的培养。
探究的核心是思维
在教学中，我们要重视学生在活动中的探究。但是很多人简单地认为探究式学习就是对探究流程、操作的把握，这是探究式学习在我国发展过程中遇到的一大问题。
从19世纪末到21世纪，无论是赫尔巴特、杜威、施瓦布，还是安德森或奥斯本，这些人物对探究的核心观点都与思维有关。国际上对探究的研究大都认为其核心是思维。谈论探究绝不能仅仅关注其中的活动，更要把握探究的本质。
▲探究式教学的发展阶段
探究式学习有两个发展趋势：在自主基础上进行合作学习；把探究本身拓展为实践。据此，我们提出思维型探究教学的建构模式，即以科学探究为活动主要方式，基于科学素养制定教学目标，在提出问题、作出假设、制定计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价8个环节的基础上补充创设情境和应用迁移两环节，要在每一个环节中都考虑积极思维和培养思维能力的问题。
之前，我们仅强调探究的过程、探究的措施，现在加上了本质的成分——学生的思考，这是教学改革的一个方向。
在思维型科学探究的建构过程中，有自主与合作并行以及在自主基础上进行合作学习两种方式，仅有自主探究或仅有合作都是不足够的。
理解素养内涵是评价的关键
我们对学生的学习要有评价。无论是开设机器人还是无人机等课程，都需要评价。但是，评价到底是什么，如何判断学生在学习过程中是否有发展？这与学生的核心素养相关。
我国进行过一次全民科技素养测评，我们能够从中发现多数人的科技素养并未深入到素养层面，而是停留在知识层面，知识和素养之间还有一定的距离。那么面对知识与素养间的瓶颈，我们如何进行评价？
第一，制定测评框架。例如，科学测评中规划一级和二级指标，一级指标包括科学理解与应用，科学思维与实践，科学态度与责任；二级指标包括跨学科内容、模型与建模、推理与论证、质疑创新等。
第二，理解素养内涵。这是评价的核心问题和关键,理解素养的内涵后更容易把握评点何在。实际上，对老师而言，最大的挑战在于不理解素养的内涵。教师可以制定一个评价框架，从指标、内涵、具体要求三个层面出发，结合实例理解学科素养的内涵。
第三，构建问题情境。用PISA项目的情境设计举例，自然物质和能量的客体消耗的问题，环境质量的问题，不同范围的健康问题等，都是很具体的情境。
第四，具体设计问题。这要求老师在清楚素养的内涵的基础上，提炼知识点，从而设计具体的问题。
评价是引领，有什么样的评价就有什么样的教学。尤其是高考的评价工作，尽管它提供了教师理解素养的方向，但是距离真正把握素养，落实教学评价还是有一段距离，还需教师不断学习、实践。
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