核心素养导向的STEM教育
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 核心素养导向的STEM教育

1.3.1 目标:从三维目标到核心素养

三维目标是伴随着第八次课程改革产生的,从首次正式提出三维目标概念的《基础教育课程改革纲要(试行)》中规定:“国家课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据,是国家管理和评价课程的基础。应体现国家对不同阶段的学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求,规定各门课程的性质、目标、内容框架,提出教学和评价建议”。可以说这是2001年启动的新课程改革的一个基本标志,也就是从“双基”走向“三维目标”。其中的变化不仅仅是从“一维(双基)”到“三维”,还强调了学生的发展是三维整合的结果。这三个维度不是三个互相孤立的目标,它们是相互依托相互影响的,即在过程中掌握方法,获取知识,形成能力,培养情感态度价值观。三维目标使素质教育在课堂的落实有了抓手,是对传统“双基”目标的继承和超越。

1.三维目标与核心素养的关系

核心素养概念提出后,又是对三维目标的传承和超越。传承更多地体现在“内涵上”,而超越更多地体现在“性质上”。作为核心素养主要构成的关键能力和必备品格,实际上是三维目标的提炼和整合,把知识、技能和过程、方法提炼为能力;把情感态度价值观提炼为品格。能力和品格的形成即是三维目标的有机统一。

以化学学科为例,化学学科核心素养是指学生在接受化学教育过程中逐步形成的、适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观念、必备品格和关键能力,是学生通过学习化学内化的、带有化学学科特性的品质。由五个维度组成:宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。那么化学学科的教学目标就从三维扩展到了五维,其超越和创新表现在哪里呢?核心素养较之于三维目标究竟在认识和理论上有哪些突破?

2.核心素养立意更能体现以人为本的教育思想

从双基到三维目标再到核心素养,其变迁基本上体现了从学科本位到以人为本的转变。双基是外在的,主要是从学科的视角来刻画课程与教学的内容和要求;素养是内在的,是从人的视角来界定课程与教学的内容和要求;三维目标是由外在走向内在的中间环节,三维目标里面既有外在又有内在的东西,相对于双基,三维目标的理论比较全面和深入,但三维目标依然有不足之处,其一是缺乏对教育内在性、人本性、整体性和终极性的关注。

现代教育尊崇“以人为本”“以学习者为中心”,同时由于21世纪信息社会和知识经济对人才素质的需求,而且目前三维目标单一,因此对能力的培养已经不足以担当重任。

这就需要由三维目标走向核心素养,只有从三维目标走向核心素养,才能够实现教育对人的真正的全面回归。核心素养体现了我国课程改革的价值追求从“知识”到“能力”最终回归到“人”的演进路径。其次,素养相比能力更为强调学习结果的可迁移性以及学习者对复杂多变的真实境脉的适应性。再次,素养相比能力具有更加鲜明的“跨学科”特征,这对于改变当前过于强调分科课程的现实状态具有重要价值。

依据《标准》与教育部在2003年发布的《普通高中物理课程标准(实验)》(以下简称《2003年版》)和修订后的普通高中物理课程标准(2017年版)(以下简称《2017年版》),将高中物理课程培养目标进行对比,如表1-6所示。

表1-6 新旧高中物理标准课程基本理念对比

可见,在课程目标方面,2017版新课标注重体现物理学科本质,培养学生物理核心素养,明确了普通教育的定位;在课程结构方面,2017版新课标的修订更加明显,根据学习进阶理论,新课标将核心概念和科学实践作为重要内容;在课程评价的方面,2017版新课标致力于创建一个既重视结果也重视过程的多元多样的课程评价体系,以促进学生核心素养的发展。

3.三维目标是核心素养形成的要素和路径

核心素养来自三维目标又高于三维目标。从形成机制来讲,核心素养是三维目标的进一步提炼与整合,是通过系统的学科学习之后而获得的;从表现形态来讲,学科核心素养又高于三维目标,是个体在知识经济、信息化时代,面对复杂的、不确定的情境时,综合应用学科的知识、观念与方法解决现实问题所表现出来的关键能力与必备品格。在目标维度转换过程中可能会产生以下问题:

(1)知识不是素养吗?

从双基到三维目标再到核心素养(关键能力和必备品格),知识(双基)的地位和作用似乎被不断地弱化,很多人为此提出质疑:知识难道就不是素养了?没有学科知识哪来学科素养?这个问题实际上就是知识与素养的关系问题。爱因斯坦曾说过,“教育无非是将一切已学过的东西都遗忘后所剩下来的东西。”遗忘掉的东西就是所学的具体知识和内容,而剩下来的就是所谓的能力品格(素养)。所以对于这个问题的答案是:知识不是素养,但素养的形成离不开知识的传授。教师的教学活动对知识具有绝对的依赖性,没有了知识,教学活动便成为无源之水、无本之木。但是,教学决不能止于知识,人的发展更不限于掌握知识,教学的根本目的和人的发展的核心内涵是人的素养的提升。也就是说,教学的终极目的不能仅仅止于知识的传授,而是要通过知识的学习来提升人的素养。所以,教师要从教育思想的角度出发,要把“为了知识的教育”转化成为“通过知识获得教育”,知识是教育活动中促进学生发展的一种文化资源和精神养料。

(2)三维目标如何转换为核心素养?

学科知识只是形成学科素养的载体,学科活动才是形成学科素养的渠道。学科知识是不能直接转化为素养的,简单的复制、记忆、理解和掌握是不能形成素养的。学科活动意味着对学科知识的加工、消化、吸收,以及在此基础上的内化、转化、升华。这其中三维目标中的“过程和方法”起着重要的作用。但是,“过程和方法”毕竟也不是素养本身,而是素养形成的桥梁。本次高中课标修订用“学科活动”来统整三维目标中的“过程和方法”,以及学习方式中的“自主、合作、探究学习”,目的就是为了强化学科教学的学科性,聚焦学科核心素养的形成。教师在设计和开展教学时,必须以学科核心素养为导向,充分体现学科的性质和特点,使学科教学过程成为学科核心素养的形成过程。

情感、态度和价值观是三维目标中最能体现“以人为本”的目标。这也要求教师在教学中要做到:第一,体现并聚焦于学科的精神、意义、文化,反映学科之情、之趣、之美、之韵、之神,从而与“学科知识”“学科活动”融为一体,这样才能形成学科核心素养。第二,还要在“内化”上下功夫,只有把情感、态度和价值观内化为学生的品格,转化为学生的精神世界,使学生成为一个精神丰富的人,有品位的人,情感、态度和价值观维度的目标才有终极的意义。第三,教学中对学生进行价值引领,包括对人类基本价值、中华民族优秀传统价值和现代社会价值的引领,结合学科教学有目的地提高自身的价值判断能力。

以高中物理《自由落体运动》为例,形成的教学目标表述如下(38)

物理观念:

1.知道物体做自由落体运动的条件,掌握自由落体运动的特点和规律,加深对匀变速直线运动的理解,进一步完善运动观。

2.明确重力加速度的意义、大小和方向。

3.能利用自由落体运动解释生活中的现象。

科学思维:

1.建立自由落体运动的物理模型。

2.通过了解伽利略对自由落体运动的研究,学习物理实验与逻辑推理相结合的思想方法。

科学探究:

完成探究自由落体运动加速度大小的实验,用逐差法处理纸带得到重力加速度的大小。

科学态度与责任:

了解自由落体运动的探究历史,体会物理学家坚持真理、勇于探索的高尚品德。

(3)如何进行学科思维启迪?

很多学科的核心素养中都提到了思维,例如数学思维、科学思维等,那么思维和品格都属于内化、隐形的概念,那如何培养思维、塑造品格呢?

从认识论的角度分析,可以把思维方式看作人的认识定势和认识运行模式的总和;从个体的角度分析,思维方式是个体思维层次(深度)、结构(类型)、方向(思路)的综合表现,是一个人认知素质的核心。学生个体的思维水平发展主要包括思维能力的提高、思维品质的提升和科学思维态度的养成。在学科素养的阶梯上,最能衡量学科素养高低的维度,就是看学生能否运用本学科孕育出来的思维方式观察和描述世界,分析和解决问题。例如,政治领域在评价学生的经济学素养时,会通过材料分析的形式对学生分析方式及思路进行测评。

示例:随着我国城市的发展,“停车难,停车贵”的问题日益突出。据统计,北京、上海、广州、深圳四大城市停车位的平均缺口率达76.3%,同时停车场泊位平均空置率高达44.6%。某地运用互联网技术、大数据和云计算,整合线下停车场资源,建成智慧停车系统,将车牌号与车主手机捆绑,提供周边车位查询→抬杠放行→导航定位→停车缴费的全智能解决方案。

结合材料和所学经济知识,分析“互联网+停车”智慧系统的应用所能带来的经济效益。

经济学经常用供求分析框架分析某个措施或现象带来的经济影响,学生的经济学素养较高的话,涉及行业、市场或交易双方的现象,同样可以运用供求分析框架,分别分析该智慧系统对供给方、需求方带来的经济影响,然后分析供求相互作用后的影响。也就是说,一个人能否应对来自于真实生活的挑战,从学科视角看,就看他能否运用本学科的思维方式观察世界、分析问题和解决问题。

做到思维启迪首先要注重科学精神和客观性思维能力的培养,即培养学生学会用事实、实证、逻辑、推理和论证进行思维的能力,在教学中,除了传授知识外,还要让学生理解、体会、运用思维方法。学科思维所要求的学习形式与过程,需要依赖于体验性学习活动,反思性实践,通过体验和抽象概括而内化为学习者的内在品质,既不停留在“双基”层的掌握上,也不止步于问题解决式学习活动的层面上。(39)其次是要注重学生批判精神和质疑能力的培养,即培养学生独立、独特、个性、新颖的思维和想象能力。要积极倡导有高阶思维的深度教学。也就是说在教学中要加强高水平的思维参与和投入,在知识内涵(深层结构),获得知识的价值和意义,进而使知识和思维能力获得良性循环的发展。

(4)如何进行品格塑造?

从广义的角度讲,品格可分为:行为习惯、个性修养、道德品质(风范)三大组成部分。衡量一个人是否是“受过教育”的根本标准,不在知识,而在美德,除了各种良好的行为习惯,还包括那些更具有道德意味的品德,如仁慈、公正、诚实、宽容、讲信用等。要求教师:首先要具有高尚的品格和职业情操,其次要具有强烈的育人情怀,第三要在与学生接触的时间和空间中(不仅仅在教学中)都要有培养和锻炼学生品格的意识,设计多重活动磨练意志,发展品格。

可以说,从三维目标走向核心素养,是学科教育高度、深度和内涵的提升,是学科教育对人的真正的回归。学科核心素养意味学科教育模式和学习方式的根本变革。