师范专业小学科学课程教学改革与探索——以大连大学教育学院为例

刘明，林盼盼

（大连大学 a.物理学院；b.教育学院，辽宁 大连 116622）

为促进全民科学素养的提高，教育部于2017年印发了《义务教育小学科学课程标准》，标准规定：小学科学课为基础性、综合性、实践性课程；从小学一年级开始设课；以立德树人为要求，培养小学生的科学素养［1］。以大连大学教育学院小学教育专业“小学科学基础及综合实践”课程为例，在课程实施过程中进行教学改革，以促使师范生更好地掌握科学知识点和实践技能，培养科学兴趣和思维习惯；加强师范生小学科学课课堂教学训练及组织小学生进行科技活动的能力，为师范生以后入职打下良好的基础。

一、课程分析

我校改革前的“小学科学基础及综合实践”课程为专业核心课，课程有48学时，其中理论课16学时，实验实训课32学时。传统教学模式为理论课讲授，实践环节由教师演示部分过程，学生在实训室现场观摩，最后实行分组实训的授课方式。主讲教师在实验台上演示科学实验，远离教师实验台的学生往往看不清楚，导致学生在操作科学实验的环节出现各种问题，授课教师也疲于奔波在各个分组实验台间，重复讲解一些实验中用到的知识点，重复修正学生出现的错误，因此不利于培养学生设计科学课程的能力，学生设计科学小实验及独立组织小学生开展科技活动的能力无法切实提高。经过调研发现，国内部分师范专业院校存在科学课师资薄弱的情况，且重理论教学、轻实践教学的情况比较严重，因此迫切需要加强小学科学课的教师实践能力培养。

二、改革内容

根据教育部2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》，理论课部分采用MOOC精选学科理论教学视频，包含小学科学教育理论、教学方法、教学评价等教学理论，以及小学科学四大领域的基础知识，等等。实践部分按照物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、工程与技术等四大领域进行课程结构设计，各个领域分为不同的模块单元，录制实践操作微课短视频，建设课程视频资源库，完善师范专业科学实训课各类实验及实训环节资源。线上选用长江雨课堂平台，线下采用MOOC+SPOC混合式教学。

三、改革的目标

突出学生的主体地位，加强师范生的科学实验环节，不断提升师范生的科学素养。从以教为主向以学为主转变，从以线下教学为主向线上线下混合式教学转变，从以结果评价为主向以结果和过程评价结合为主转变。

四、关键问题的解决

教学模式及课程设计是本教改的关键。考虑到小学科学基础及综合实践课程的SPOC教学模式不同于传统的课堂教育，也不同于传统的网络教学，与MOOC教学存在一定的差异，关键是要实现教师角色的转换，促进学生自主学习，自我汲取知识。我们建立了“小学科学基础及综合实践”课程四大领域的教学模型，根据新课标确定科学课程的教学目标，从教学目标中提取该课程需要学生掌握的知识、获得的技能和培养的素质。课程分解为若干知识点和小实验，学生通过观看知识点和小实验的微课视频掌握知识点及操作要领，提高了学习的灵活性与针对性，据此，优化设计课程拓扑结构，将分散的知识点有效链接起来，学生不仅可以关注到每个知识点的细节，还能通过结构拓扑图对课程的知识体系结构有全面的把握。

五、具体实施方案

（一）确定小学科学课程每个单元的学习目标、重点和难点

小学科学课程的总目标是培养学生的科学素养，并为他们继续学习、成为合格公民和终身发展奠定良好的基础［2］。因此，改革后的课程教学也分为小学科学理论教学和实验实训两大部分。其中理论部分按照科学教育发展史、科学教育理论、科学方法教育、科学教学方法、科学教学评价等五大部分设置。科学实验实训部分则分为物质科学实验（物理小实验部分和化学小实验部分）、生命科学实验（人体部分、动物部分、植物部分）、地球与宇宙科学实验（地球部分、天文部分、环境部分）、工程与技术实验（工具部分、手工制作部分、电子制作部分、创新设计部分）四大模块。针对新课标的18个概念75个学习内容，设计不同慕课视频知识点或项目目标点，录制对应的微视频。

（二）制定教学策略

针对学生在前期的基础学习情况，制定不同梯度的教学策略。我校小学教育专业的生源主要来自两个方向：中职师范生专升本和高考统招。学生对物理、化学、生物等基础性实验的掌握程度完全不同。由中职师范院校入学的学生缺少高中学习阶段，实验理论及实验操作训练几乎为零，因此，对于这部分学生，应加强基础性科学实验理论及基础性科学实验的操作实训，通过简单的趣味性强的小实验调动学生的学习积极性。高考统招入学的学生经过高中的学习，对于物理、化学、生物实验有系统学习和训练，他们可以跨过基础性科学实验理论及基础性科学实验操作实训，直接进入专业性、进阶性的科学实验学习和实训。在实践环节提高学生的参与度，以实验现象的引入为主，用科学实验引导学生进入学习场景，激发学生的好奇心与求知欲，使学生渴望通过不断学习解释科学实验现象和结果，探索科学真理，充分调动学生的学习积极性。如在物质科学领域，我们针对电和磁的知识点进行教学，设计了“简易指南针的制作”“简易电磁铁的制作”“心形小电机的制作”“电池小火车的制作”“磁悬浮教具的设计与制作”“电磁炮的设计与制作”等不同实训项目。既有最简单的电路串并联、光电转换、电磁转换等实验题目，也有电能与机械能、电能与动能或势能转化的进阶题目。学生通过不同梯度的实训项目，在科学实验的过程中，探究电与磁之间的转换原理、能量守恒定律等，从而激发学生的创新研究。

（三）教学实施与评价

依托长江雨课堂网络平台进行线上教学，制作的课件、微课短视频提前上传至平台，根据教学进度，预先发布预习通知，学生根据自己的时间安排线上预习，长江雨课堂预习的数据通过后台导出，可以详细分析观看时间、时长、完成时间等数据。线下教学，教师启动长江雨课堂开展课堂教学，可以随机提问、分组讨论、课堂作业答题，学生以文字、拍照、视频等多种方式投稿。另外，安排线上互动答疑环节，学生在观看微课短视频、课件、知识点时，有任何疑问都可以通过微信群、QQ群、长江雨课堂讨论区等进行交流；使用长江雨课堂平台，由教师和学生共同组成评价团队，部分内容采取学生互评+教师评价相结合的方式，对教学结果进行综合评价［3］。根据评价结果对线上教学资源进行整合和优化，完善线上课程教学体系，促进对科学课程的学习。总评成绩中平时成绩占40%，实验实训成绩占60%。对学生的课堂活动进行评价，如听讲的专注程度、参与课堂讨论的积极程度、课堂发言的踊跃程度及正确率等，并融入随机点名、迟到、请假、旷课等出勤记录结果进行综合评价，占平时成绩的30%；学生对每章节知识点的预习、理解和掌握程度，雨课堂等课堂作业的评分，占平时成绩的70%。所有数据来源于本课程的长江雨课堂数据库。

六、实施效果分析及总结

本项目结合STEM教育，将科学、技术、工程、数学教育有机融合，实现以学生为主题的教学实践改革，提升学生的自主学习能力，促进我校“小学科学基础及综合实践”课程的教学方法改革。以培养科学基础扎实、勇于创新、善于通过科学课程综合育人、终身学习、高素质、创新型的小学教师为目标。课程通过MOOC+SPOC课程建设，建立视频资源库，优化评价方式，让课程教学更加符合科学课SPOC教学的规律，教师提前录制科学实验操作视频，把这些视频材料当作预习作业布置给学生，然后在实际教学中回答学生的问题，在课上与学生一起处理难点或其他任务。同时，学生根据自己的情况，自由设置和调控课程学习的进度和节奏。课程讲座视频的信息量丰富、密集，学生可以暂停、回顾任何一个操作要点，是一种非常高效的信息传递方式。课前，教师是课程资源的学习者和整合者，根据学生的需求整合各种线上和实体资源；课上，教师是指导者和促进者，组织学生分组研讨，随时为他们提供个性化的指导，针对性地解决遇到的难题；课后，教师是解惑者，拓展提升，引导学生发散思维，创新设计。SPOC创新了课堂教学模式，激发了“小学科学基础及综合实践”课堂的活力，更加强调带给学生完整、深入的实践体验，有利于提高实训环节的完成率。教育部卓越教师计划也把教师能力的培养与提高摆在很重要的位置。

七、不足及改进措施

课程评价体系按照知识目标、能力目标、素质目标三部分进行评价。平时成绩和实验成绩比例为40∶60。其中，平时成绩中的知识目标占50%，能力目标占30%，素质目标占20%。在平时成绩中，线上预习评价方式采用的是雨课堂导出数据，由于未考虑平台预习模块正在建设的情况，出现了学生首次预习观看的时长即为系统统计的预习总时长的问题，使部分统计数据发生了偏差。另外，在评价体系方面，并未针对每一个视频或章节准备习题等内容，因此，线上教学评价中的知识能力目标的部分考核数据不够充足。因此，首先要完善习题库建设，针对每个视频或章节，进行单元或知识点的测试；其次要尝试建立虚拟仿真实验，线上测试学生预习视频后的实践操作能力；最后通过多种评价方式，考核学生综合素质能力的达成度。

在我校教务系统中，对2017级学生进行评教，有效参评人数为98人，平均评价分数为92.53；对2018级学生进行评教，有效参评人数为104人，平均评价分数93.17，评价分数有所提高。说明教学改革方案在不断完善，学生也比较认同改革后的教学模式。2020年11月，我校小学教育专业接受了教育部专家组的审核评估。教育部评估专家组组长、天津师范大学杨宝忠教授等多名专家采用听评课的形式，审核了本课程的多堂科学实验教学环节，并现场和上课教师针对“水火箭”科学实验项目进行了沟通交流。在实施环节中，对课程目标和实施方法对于毕业要求的符合度等进行了论证，给予了课程教改肯定的意见。本项目有利于我校师范专业小学科学课程的教学改革，并取得了一定成果，通过探索与实践，提升了学生的科学素养，实现了较好的应用价值。