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2006年7/8月——科学和科学教育中的重要思想

  美国科学教材中心(CCMS)研讨会:教学新发现
  我们如何知道学生们对原子和分子、力和运动等科学核心概念理解多少?孩子们会通过多种不同途径去学习这些科学概念,还是他们所采取的学习途径比较固定,比较容易预测?目前,研究人员正在从事创新性、研究性的科学教材的开发,而对于科学老师来说,教材的哪些特点更能有助于他们的教学?

密歇根州立大学戈劳斯汉德勒(Grosshandler)主任、加州大学辛迪•帕斯莫尔(Cindy Passmore),戴维斯,发布于2006年“知识共享学会”(KSI)

  7月份,在密歇根大学的校园,120多位研究人员和教育工作者汇聚一堂,参加由美国科学课程教材中心(CCMS)主办的第四届知识共享学会(KSI)。上面提到几个问题,正是这次会议所探讨的重点。

  美国科学课程教材中心(CCMS)是由美国国家科学基金会资助建立的学习和教学中心,该中心与美国科学促进会(AAAS)、密歇根州立大学、西北大学和密歇根大学建立了合作伙伴关系。

  以开发新知识的为使命,以引领K-12科学课程教材的有效使用为目的,美国科学课程教材中心(CCMS)利用其每年举办的知识共享学会(KSI),加强各方在课程研发、教师发展、教育政策、教学评估等相关领域的交流合作。在去年知识共享学会(KSI)的主题“共享科学课程教材的研发工具和框架”的基础上,2006年,学会把会议重点放在了中心的研究议程上,以此来突显中心内外学者们的工作。

  从温室会议(greenhouses)(可以畅所欲言讨论新观点和方法的研讨会),到中心新引进博士们的精选研究报告会,在25个分会场会议上,知识共享学会(KSI)为其参与者提供了向同行学习,巩固已有合作和建立新合作的机会。

  重点领域的研究

  大会始终贯穿着一个主题,即探讨中心下一步的工作重点:6个重点领域的研究工作。这些研究主线为讨论与科学课程“教与学”相关的一系列话题提供了背景环境。2006年知识共享学会(KSI)会议议程包括了各种会议报告,纵观整个会议,以下为每个研究主线的一些分会场会议的简报:

  教师和课程

  在处理中心工作的核心问题上,5个分会集中讨论了教师和教材之间的互动关系。密歇根州立大学的克里斯蒂娜•施瓦茨(Christina Schwarz)、密歇根大学的贝特西•戴维斯(Betsy Davis)和西北大学的大卫•坎特尔(David Kanter)组织了会议,共同探讨:教师们在教学过程中,尤其是在使用教材时,如何使其知识和技能得到提高。事实上,教师们虽然可能在某一方面是专家,不过在其他方面却完全是新手。例如,有多年课堂经验的资深教师,可能在使用某种教材或者教学方法上就无经验可谈。这组研究人员介绍了他们的研究:如何能满足教师们不同方面的学习需求呢?他们给出了相应的研究结论。与会人员一致认为:一个集合了教师学习的各种研究的数据库,可以有助于教师的教学学习,并更有效、及时地为教师们提供职前和在职的经验。

  这一研究主线的另一个会议,由科学促进会“2061计划”的乔•艾伦•罗斯曼(Jo Ellen Roseman)、凯瑟琳•莫瑞斯(Kathleen Morris)和科罗拉多大学波尔德分校的希尔达•博尔科(Hilda Borko)组织,讨论了在研究中使用课堂录像带的可能并确定了几个影响数据分析的要点。匹兹堡大学的詹妮弗•卡迪尔(Jennifer Cartier)和密歇根大学的科瑞•福布斯(Cory Forbes)等科研人员组织的一场会议,集中讨论了身份认同理论(identity theory)及其帮助研究人员理解教师和教材之间关系的潜在作用。

  由密歇根州立大学的吉姆•加拉格尔(Jim Gallagher)和艾德•史密斯(Ed Smith)组织的会议,其主题是把课程分析融入到课程实践的模型。

  密歇根大学教员乔•克莱西捷克(Joe Kracjik)和贝特西•戴维斯(Betsy Davis)组织了一场会议,探讨教材的设计、使用和研究,使其同时适用于教师和学生的学习。与会人员也讨论了研究方法、教师学习的进程以及将教材与对学生学习效果联系起来的障碍等问题。

  多样性

  两场知识共享学会(KSI)分会议都提出了“满足不同科学课程学习者需求”的有关问题。教学中心负责人向大家公布了一项调研的结果,引起了与会人员的广泛讨论。这项调研是由密歇根州立大学的大卫•麦克劳林(David McLaughlin )和吉姆•加拉格尔(Jim Gallagher)、密歇根大学的玛丽•海茨曼(Mary Heitzman)和肖恩•史蒂文斯(Shawn Stevens)以及西北大学的苏•斯瓦让特(Su Swarat)等人主持的。

  研究人员还提供了一份有关科学教育多样性问题的带有注释的文献索引。随着会议讨论的深入,一个影响研究工作、课程设计和教师教育的核心问题逐渐显露出来:如何开发既能面向全国学生、又能帮助不同地区的教师处理各种具体问题的教材。

  与会人员都表示,科学教学领域需要更细化的研究,需要更多关注多样性的最佳实践范例,为教师提供不同层面的支持,来处理在不同教学阶段遇到的各种问题。另外,一个有关多样性的研讨会上,探讨了教师们如何使用“多样性标准”来评估教材,并且讨论了教材中教师教育的内容以及教材的特点如何在提高学生学习成绩方面有所贡献——尤其那些成绩落后的学生。

  素养

  因其与科学课程的设计和实现密切相关,关于素养的研究主线安排了一个关于语言素养的研究和发展议程。西北大学的丹尼•艾得尔森(Danny Edelson),密歇根大学的玛丽•海茨曼(Mary Heitzman)和缅因州数学和科学联盟的乔伊斯•塔格尔(Joyce Tugel)分别主持了三场分会议。与会人员认为:阅读科学文章是阅读训练的重要内容,阅读能力对科学学习来说也是一种支持。

  在第一个会议上,与会人员分享了现有的研究和发展项目,并就本领域的现状进行了思考。第二个会议致力于在基本原理上达成共识,该原理强调了素养的意义、素养对科学教学的重要性,以及在科学语境下素养面临的挑战。而在第三个会议上,与会人员利用相关研究和其他资源的参考文献,梳理了当前的研究重点和研究目标。在随后几个月里,关于素养的研究议程将继续进行,其中研究草案还会在美国科学课程教材中心(CCMS)及其相关领域进行分享。

  学生学习

  面对学习进展和评估的复杂话题及其相关议题,两场分会议探讨了学生们如何一步步提高其对重要科学概念的理解,如何对学生进行最有效地评估,以及如何描述他们的进步。由密歇根大学的乔•克莱西捷克(Joe Kracjik)、罗格斯大学的莱维特•戈兰•邓肯(Ravit Golan Duncan)、科学促进会“2061计划”的泰德•威拉德(Ted Willard)、密歇根大学的杰夫•诺尔丁(Jeff Nordine),还有密歇根州立大学的安迪•安德森(Andy Anderson)组织的会议,集合美国科学课程教材中心(CCMS)的研究人员,共同讨论了他们在“物质性质”、“环境素养”、“碳循环”和“化学反应”等知识点所设计的教学方法和考试方法。

  在这样的大背景下,报告人和与会人员明确了下面的关键问题:学生们的科学学习存在多大程度上的差异?他们对特殊的科学背景知识有怎样的依赖性?学习进展如何与学习成绩相关联?是否存在既行之有效又可以量化的评估方法来描述学生的学习效果,并阐明这一领域的工作情况?我们怎样跟踪学生在不同年级对特定知识点的理解?又有哪些证据可以表明学生对某一特定知识点有了更专业的理解?

  科学实践

  许多与美国科学课程教材中心(CCMS)相关的项目在至少三个不同场合下使用科学实践的方法(例如论证、解释、建模、设计调查):一是学习科学内容的手段,二是学习科学内容本身的目标,三是对理解一个科学概念的意义时的演示。为帮助整合科学课程中重要的理论方法、设计趋势,以及实证结果对科学实践所起的作用,知识共享学会(KSI)举办了两场会议,由西北大学的布莱恩•芮瑟(Brian Reiser)、密歇根大学的大卫•福特斯(David Fortus)、利马•库恩(Leema Kuhn)和密歇根大学的凯特•麦尼尔(Kate McNeill)组织。会议由美国科学课程教材中心(CCMS)的研究人员及和一个专家组组成。另一个利用图稿的研究会探讨了如何设计一个科学实践的相干模型,如何为特殊的实践提供教学法支持以及如何评估学生们在实践中的参与程度。

  评估

  美国科学促进会(AAAS)“2061计划”的研究人员乔治•迪波尔(George DeBoer)、阿宏达•戈勾斯(Arhonda Gogos)、凯利•赫尔曼•阿贝尔(Cari Herrmann Abell)、安•密歇尔斯(An Michiels)、汤姆•雷根(Tom Regan)还有韦伯州立大学的葆拉•威尔逊(Paula Wilson)组织了两场会议,提供有关教学评估工具的综述,以及为在线服务收集的高质量、基于标准的评估项目的相关资源。

  在第一个会议上,他们展示了一个数据库模型和用户界面,描述了可以获得的资源:评估评价标准、目标分类、学生学习研究概述和测试项目本身。第二个会议集中在美国科学促进会(AAAS)在项目开发过程中对学生学习数据库的使用。在解释原子和分子、变量的控制、力和运动等话题时,研究人员使用范例解释了他们为试点和实地试验的评估项目设计的程序,并讨论了如何使用在研究资料中和与学生访谈中发现的错误观念,并在评估项目中加以纠正。  

  精选的博士生研究方向

  从2002年开始,美国科学课程教材中心(CCMS)已经培养了8名博士,其中2位的研究工作在知识共享学会(KSI)会议中受到特别关注。密歇根大学的凯特•麦尼尔(Kate McNeill)展示了她的博士生研究课题:《支持学生通过课程的支架式教学 和教师的教育实践构建科学的解释》。麦尼尔已经接受波士顿大学提供的一个职位。西北大学的维吉尼亚•皮兹(Virginia Pitts)展示了她的研究:《学生们认同吗?一项学生目标和在基于项目的课程中学生们接受的角色研究》。皮兹现在是西北大学的博士后。

  结语

  在闭幕大会上,一个受邀专家组,代表对美国科学课程教材中心(CCMS)和其工作感兴趣的不同社区,对知识共享学会(KSI)及其工作情况发表了各自的观点。专家组中,亚利桑那大学的罗恩•马克思(Ron Marx)记录了中心在教师学习和科学实践研究等几个领域的重要进程,他称赞中心“打破了自己的界限,与外界建立联系。”在多样性和文字素养的相关领域,马克思赞成:美国科学课程教材中心(CCMS)的更多资源应与其他众多组织和机构一起,用在由国家迅速增长的少数民族人口引发的关键教育问题上。

  缅因州的萝莉•艾根(Lori Agan)、密歇根的格莱晨•哈恩(Gretchen Hahn)作为专家组的最后发言人,他们利用这个机会提醒美国科学课程教材中心(CCMS)自身职责的重要性。“教材不只是产品”,哈恩说道,“对于教师来说它们是活生生的,有呼吸的生命。教师们知道外面有多少不好的东西,帮助我们找到好东西”。艾根鼓励美国科学课程教材中心(CCMS)在中心外部多做些宣传,来促成更多的外部贡献,而不被现有的政策或计划所束缚。“研究不必只为其本身”,她建议道,“而应该去试着改变现状。”

 

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