中国教育学会小学科学专业委员会韦钰院士报告整.docx

1、中国教育学会小学科学专业委员会韦钰院士报告整2008年中国教育学会小学科学专业委员会韦钰院士报告整理稿注：此资料是根据本人在年会现场聆听韦钰院士报告后上网搜集资料整理而成，只供参考。夏敏军一、关于课程标准修订工作的回顾2007年小学科学课程标准修订工作组的工作大致可以分成三个阶段：1. 修订工作组成立；2. 调研阶段；3. 研究和初稿形成阶段。现将进展情况向关心的朋友报告，请提出批评和建议，我们希望能以公开、民主和互动的方法，集思广益，共同推进课标的修订。一、修订工作组成立2007年3月2日 教育部基础教育司杨进副司长、沈白榆处长,以及中国科协、东南大学有关领导同志(包括韦钰同志)一起，就成立

2、小学科学课程标准修订工作组和课标修订工作交换了意见。会议议定韦钰同志作为召集人，组织小学科学课程标准修订工作组，以具体承担小学科学课程标准修订工作。3月7日基础教育司行文向陈小娅部长书面汇报了3月2日会议讨论的情况1。随后，由教育部基础教育司、中国科协和东南大学分别提出修订工作组组成人员推荐名单，经过协商以后，组成了以韦钰同志为组长，共15名成员组成的小学科学课程标准修订工作组。其中包括从事不同领域科学研究的专家7人，来自第一线的教研员2人，原小学科学课程标准制定组主要成员2人、高等师范学校科学教育专业协作组代表1人、人民教育出版社专家1人、基础教育司推荐的教育专家2人、东南大学“做中学”项目

3、的专家1人。成员具体名单如下： 姓名性别工作单位学科职称韦 钰女中国科协、教育部、中国工程院电子学，生物医学工程院士母国光男南开大学现代光学研究所应用光学院士沈岩男中国医学科学院基础医学研究所医学分子遗传学院士张少泉男中国科学院地球物理所地球物理研究员禇福磊男清华大学精密仪器与机械学系工程学教授叶善专男东南大学学习科学研究中心物理，物理教育教授林长春男重庆师范大学化学学院化学，化学教育教授郝京华女南京师范大学教育学院教育学教授郁 波女中央教科所化学副研究员喻伯军男浙江省教育厅教研室科学教育教研员小学特级教师刘唐育男天津市教研室科学教育教研员高级教师韦志榕女人民教育出版社地理研究员王红旗男北京师

4、范大学水科学研究院环境科学教授伍新春男北京师范大学心理学院教育心理学教授施建农男中国科学院心理研究所儿童发展与教育研究员 注：专业按正式学历和目前从事工作的一（或二）级学位专业划分。二、调研阶段4月5日-6日小学科学课程标准修订工作组全体成员参加了基础教育司举行的义务教育课程标准修订工作会议，并举行了小学科学课程标准修订工作组第一次全体会议。会议议定首先开展调研工作，预计需要个月的时间4，5。调研工作分成几个方面进行，由部分工作组成员及其原工作单位承担。这些调研任务是：1. 实地了解新课程改革小学科学课的执行情况；2. 实地了解教科版、苏教版教材的使用情况；3. 通过“小学科学教育专业委员会”

5、了解较大范围内科学教育和教师的情况；4. 对自然、新课标和“做中学”的内容标准进行比较和分析；5. 分别由南京师范大学、东南大学和人民教育出版社收集和分析个国外的科学教育标准；6. 通过基础教育司发文收集各省调研的情况。4-7月小学科学课程标准修订工作组按期完成了预定的调研工作6。在人民教育出版社的支持下，7月12-14日在北京昌平召开了小学科学课程标准修订工作组第二次会议。会议就工作组成员提供的调研材料进行了讨论，这些材料是：1. 叶善专（东南大学），“自然大纲”、“义务教育科学（3-6年级）课程标准（实验稿）”、“做中学内容标准”内容对比；2. 叶善专整理（东南大学），科学课程标准修订与教

6、材调查意见综合；3. 刘堂育（天津），自然、科学和“做中学”内容标准的分析和比较4. 喻伯军（浙江）、叶善专，科学课程标准问卷调查摘录和统计5. 郁波（中央教育科学研究所），教科版科学教材是如何体现课程标准、如何分级的6. 人民教育出版社综合理科室整理，对小学科学课程标准修订的意见和建议7. 人民教育出版社综合理科室，小学科学课程标准修订问卷调查情况汇报8. 中国教育学会小学科学教育专业委员会与人民教育出版社综合理科室，全国小学科学学科现状调查结果分析报告9. 基础教育司，义务教育科学（3-6年级）课程标准（实验稿）反馈意见。10. 郝京华，（1）英国国家科学课程（2）日本中小学新学习指导要领

7、自然课（3）台湾自然与生活科技学习领域11. 人民教育出版社综合理科室，国外科学课程标准（大纲）框架整理：（1）英国国家课程科学（2）美国加利福尼亚州科学课程标准简介（3）新加坡小学科学课程大纲12. 叶兆宁（东南大学），国外科学课程标准框架整理：(1)美国科罗拉多州科学教育内容标准（2）南非科学教育标准（3）澳大利亚科学教育标准会议经过认真讨论，在以下问题上形成了共识：1. 在内容标准方面，自然、义务教育科学（3-6年级）课程标准（实验稿）和“做中学”的内容标准在科学方面的内容大致相同，没有原则上的差异，但是“做中学”的内容标准概念分解较清晰，又增加了技术和设计方面的内容，可以作为进一步加工

8、修改的基础。2. 接受“做中学”内容标准的建议，小学科学教育加入技术和设计的内容。 3. 如无原则困难，应该沿用原来标准的框架，但是案例和评价方法方面如何处理要进一步研究。 4. 科学课应该成为小学阶段的主要课程。5. 应该恢复1，2年级的科学课，以便和幼儿园的科学教育衔接。 6. 上面最后两项内容，应在进一步研究以后，撰写专门的报告向基础教育司汇报，或向有关方面反映。会议上也提出了许多需要进一步深入研究的课题。如：1. 内容表述的准确性、难度的把握和与初中科学课的衔接；2. 内容是否应该分级，怎么分级；应该用什么行为动词来表达；3. 探究式科学教育的实质和形式是什么，在小学阶段应该怎么提更为

9、恰当；4. 标准应该体现三个面向，但是在全国范围内实施比较困难，特别是教师培训，需要更多的时间和投入，这些矛盾怎么解决；如何采取具体措施使各个学校重视科学教育。针对上述共识和提出的问题，需要在进一步研究的基础上，开始撰写初稿6，7。 三、研究和初稿形成阶段（尚未完成） 针对第一次会议提出的任务和问题，课标修订工作组及成员所在单位进行了以下工作： “做中学”科学教育实验项目在GE基金会和李嘉诚基金会的支持下，将试点工作扩大到西部和西部的农村。在教育部师范司的支持下，分别在北京、上海、重庆举行了基本覆盖全国的“做中学”科学教育教师骨干培训者的国家级培训，进一步进行调研和试验。 2007年10月在昆

10、明召开了第五次中法“做中学”科学教育高层论坛（2007年小学和幼儿园“做中学”科学教育国际研讨会），邀请了小学科学课程标准修订工作组成员参加。会上就“做中学”科学教育实验内容标准进行了详细地讨论，国内外专家对“做中学”内容标准再次做了肯定，同时也对其中的某些问题进行了深入的探讨。赵忠贤院士、法国和加拿大专家提供了对内容标准的书面意见。会议还就如何在残疾人和少数民族中进行探究式教育，如何进行科学教育评测方面的问题进行了研讨，这些对标准的修改是十分重要8。这个阶段修订组成员完成了如下一些研究报告：1.韦钰等，基础教育领域组研究报告，中国工程院创新型工程科技人才培养研究分领域课题报告，2008年1月

11、2.韦钰，科学教育和创新型人才培养，中国工程院创新型工程科技人才培养研究分课题报告，2008年1月3.韦钰，七年“做中学”科学教育实验给我们的启示，全国政协早期儿童发展高层论坛，2007年11月19日，新视野2007年12月4.叶善专，小学科学课程标准修订意见调查和处理建议（问卷、座谈调查综合），2007年12月 5.叶善专，法国、加拿大专家关于“做中学”内容标准的建议及“自然教学大纲”、“国家科学课程标准”相对应的部分比较研究，2007年11月6.叶善专，有关内容标准中具体内容的表述和分级研究物质和物理科学领域.2008年1月7.叶善专，关于小学科学课程标准科学知识内容修订的思考，2008年

12、1月8.钱星，对各国科学教育标准中“探究”的调研，2008年1月9.杨元魁，主要国家及地区科学教育目标，2008年1月10.杨元魁，主要国家及地区小学科学课程标准中对学制、年级段和课时的对比研究，2008年1月 11.叶兆宁，有关内容标准的表达形式的研究12.杨元魁，主要国家及地区科学教育改革历程，2008年1月13.叶兆宁，有关科学教育标准中的行为动词使用的研究，2008年1月14.程寅丹 叶兆宁，科学教育标准中评价建议的比较研究，2008-1-3115.叶兆宁，科学教育标准中案例的写法对比，2008年1月16.李慧 叶兆宁，科学教育标准中教学建议的比较，2008年1月17.林长春（重庆师范

13、大学），关于修订36年级科学课程标准的意见，2008年1月18.刘唐育（天津市教育教学研究室），从思维的角度认识科学课程的教学，2007年12月（以上未注明单位的为东南大学提供）在上述研究基础上，已经由东南大学汉博梯队和人教社写就了标准初稿的第一稿：1. 人教社,全日制义务教育小学科学课程标准（其他部分,讨论稿)2007年12月) 2. 叶善专等，第三部分 内容标准（讨论稿），2007年12月在南开大学母国光院士和葛墨林院士的建议和支持下，2008年2月已经在南开大学召开一次有十一位院士和两位教育专家参加了研讨会，对涉及的一些原则问题再进行一次较深入的探讨9。会议的纪要和拟提出的院士建议正在拟

14、稿之中。 现在需要基础教育司协助我们了解原来课程设置改为从3 年级开设科学课的原因、研究基础和专家组制定此标准的经过，以便更有针对性的开展研究和讨论，并向教育部党组正式呈报研究报告。待课程设置的年级这个前提明确了，初稿的撰写可以正式开展。我们会继续向基础教育司报送2008年的工作计划。附件1. 向陈小娅部长的汇报，基础教育司，年月日2. 义务教育科学课程标准制定组成员名单3. 小学科学课程修订工作组成员名单和简历4. 小学科学课程修订工作组第一次会议纪录（2007年月日-日在北京召开）5. 向基础教育司报送的小学科学课程修订组第一次会议纪要（2007年月日-日在北京召开）6. 小学科学课程修订

15、工作组第二次会议纪录（2007年7月12日-14日在北京召开）7. 向基础教育司报送的小学科学课程修订工作组第二次会议纪要（2007年7月1日-14日在北京昌平召开）8. 2007年小学和幼儿园“做中学”科学教育国际研讨会日程，昆明，2007年10月 9. “科学教育”专题研讨会邀请信，天津，2008年2月二、恢复一、二年级科学课的必要性和紧迫性1.经过资料调研1，我们了解到我国的小学科学教育始于上世纪初，那时正是中国大门被西方列强撬开，中华民族在饱受宰割和欺凌之下，改良之潮因之兴起之时。从此，中国的科学教育和中华民族强国之旅相伴相随。无论在清末，还是在民国时期，小学课程设置中科学教育在低年级

16、都占有一定比重，其受重视程度不亚于算术。建国以后，小学阶段的科学教育经历了一段曲折的发展历程。直至文革之后，随着我国改革开放的进程，九年义务教育全日制小学自然教学大纲（试用）于1992年得以通过，重新又确立了科学类课程在小学教育中的地位。但是在这次新课程改革中，一、二年级的科学课却不合常理的被腰斩，小学科学课实际上成为“副科中的副科”，这明显不符合科教兴国和人才强国等国家基本战略的要求。2.我们对国际科学教育现状进行调研2，结果显示：无论是国际组织如欧盟，国际科学院联合组织提出的明确建议；还是在西方美、英、法、德、加拿大、澳大利亚、瑞典、韩国、南非等国的国家标准中，科学课程的安排都至少从5岁儿

17、童开始，连续进行到12岁，只有日本和新加坡是从三年级开始的。去年PISA评估结果出来以后，OECD秘书长在日本东京公布结果，已经提到日本科学教育进一步改革的问题。现在国际科学教育的发展趋势，是进一步向3岁儿童的早期教育扩展3。3.从我国多年自然课实践和七年多做中学科学教育实验项目的实施情况看，小学一、二年进行科学教育完全是可能的，而且对学前教育和早期教育有益4。4.虽经我们多次请求，仍无法了解到此次新教改课程设置中取消一、二年级科学课的依据。我们只能从现象推测，此举在以下教育理论方面持有不正确的认识：（1）不了解近十几年学习科学研究的进展，低估了儿童学习科学的能力5；（2）杜威教育理论提出于1

18、900年前后，在资产阶级的工业革命初期，曾经发挥过积极的作用，但是认为“生活即教育”的主张已经不适合目前21世纪教育的发展6；（3）强调儿童自我探究，自我发现的建构理论是皮亚杰在上世纪中叶提出的。在上世纪七、八十年代，一些西方发达国家总结了科学教育所走的弯路以后，已经普遍接受了社会建构主义的理论7。我国在此次新教改中，有一些专家却把皮亚杰研究所得出的具体结论，视为不可逾越的教条。5.重视科学教育，恢复一、二年级科学课，也是一些科学界人士的共识8。 基于以上理由，我们认为，新课程改革中对小学科学课的设置应该从新考虑，这是一个在小学科学国家标准修改中不可回避的重要原则问题。三、脑科学的研究与科学教

19、育早期儿童一般指0-6岁的儿童，但是并无严格的界定，在联合国儿基会的项目中包含0-8岁的儿童，OECD项目中也有把0-10岁儿童列为早期儿童范围。近几十年来，发育心理学、认知科学、神经科学、人类学和经济学的研究结果汇集在一起，得出了十分一致和重要的结论：儿童早期的经历对人的认知能力、社会情绪能力、健康，以及脑的组织结构和神经生化递质具有独特而强大的影响；而且，无论是人的能力还是脑的发展都是一个逐级发展的过程，较高级的发展取决于和需要建筑在较低级发展的基础上；早期儿童脑的可塑性最好，存在某些功能发展的最佳发展期，同时也是容易受到伤害的敏感时期，特别是对一些因遗传而具有某种不利倾向的儿童来说，早期

20、的帮助和保护更为关键。总之，早期儿童的养育和教育极其重要，特别是对处于不利状况的儿童需要及早进行支持和帮助，因为儿童的早期发展状况会影响到一个国家未来劳动者的素质和效率、国民的生活质量、以及社会的公平、稳定与发展。基于来自实证性科学研究的结论1，2，3，在世纪之交许多国家，包括发达国家和发展中国家，都相继调整了他们早期儿童发展的国家政策。联合国教科文（UNESCO）4、联合国儿基会（UNICEF）5、世界卫生组织（WHO）6、经合组织（OECD）7和世界银行（WB）8，9，10相继发表了明确的对国家政策制定的指导意见。现将支持政策制定的主要的科学研究结果简要地汇集如下。（一）来自教育改革实践项

21、目的实证上世纪末，一批旨在帮助不利人群中儿童发展的项目，已经执行了二、三十年的时间。根据这些项目跟踪研究的结果，表明了对处于不利状况儿童进行早期干预的必要和有效。虽然这些项目的样本数不够大，在具体措施和结果上还需讨论，但是总的结论和趋向是肯定的。图1给出美国两个早期发展项目的数据作为实例11。 图1：美国两个早期干预项目（Perry Preschool and Abecedarian Program）学生行为发展的对照结果，红色表示参与早期发展项目的学生，蓝色表示对照组的学生。结果表明早期发展项目对学生学业、经济和社会产出都有促进。（A）当学生27岁时Perry项目的数据；（B）学生21岁时A

22、becedarian 项目的数据（二）来自发展心理学和认知科学的研究结果三十多年来，关于儿童认知和概念发展的研究论文已经逾万篇以上，这些研究以清晰的，基于实证的论据表明，所有年幼的儿童都具有学习语言、数学和科学的智力。在他们进入学校的以前，年幼的儿童已经具有对自然界的丰富的知识，具有因果的推理能力，并且可以在真实和不真实的知识之间进行分辨。换句话说，儿童进入学校时，已经具有以认真的方式学习科学的认知能力，从而建议修改学习标准和课程12，13，14，15。在“玩”中学应列入早期发展。（三）来自神经科学的研究结果神经科学领域的许多研究结果，从本质上揭示了早期发展的重要性。（1）脑的可塑性和最佳发展

23、期脑的可塑性(Plasticity)是指在外部环境刺激改变时，或是在脑的内部本身产生某些缺失时，神经系统产生的某种调整16。人脑的发育大致可以成两个大的阶段，一个是从受孕到出生；另一个时期是从出生以后直到二十多岁。脑的发育在第一个时期里是十分重要的，它主要受到基因的影响。在第二个时期里，脑的发育可以概括成以下七个方面的变化：1，轴突和树突的发育；2，突触的生成；3，突触的剪除；4，神经递质的变化；5，髓鞘化；6，整个脑的生长；7，皮层回路的变化17。 脑的可塑性在人的一生中都会存在，但是会因年龄段的不同而不同，从出生到青春期结束以前的这段时期，是人脑可塑性最好的时期，特别是儿童发育的早期。在脑

24、的发育过程中还存在对形成某种功能比较敏感，甚至关键的时期，这就是现在科学家和教育家们十分关注的最佳发展期（图2）。 图2 最佳发展期示意图（2）脑的变化受到基因和环境相互作用的影响，也就是基于基因和表观基因事件（Genetic and Epigenetic events）的影响。 图3 长期记忆形成的分子机制以长期记忆形成的机理为例。科学家发现了长期记忆形成的分子机理18，用实证告诉我们，在我们脑中记忆的知识是建构的和重构的。 这个建构过程和外界的刺激，即我们的经验有关，也和自身的基因有关，因此学习过程是应人而异的。这个建构过程又是连续的，我们学习新的知识，是在原有的记忆基础上进行的，人在出生

25、以前神经元突触之间的联系就开始建构了，而在出生以后的最初几年里，脑的发育很快，突触连接的建构过程十分重要。儿童早期的建构过程是从低级功能到高级功能的连续过程。家庭、学校、同伴社区和文化都是儿童早期成长十分重要的环境。儿童有效地进行学习应该在教师的指导下，在有利的环境和学习共同体中主动地进行。依靠对脑长期记忆形成分子机理的了解。帮助我们了解和计划如何能让儿童更有效地学习。也让我们理解为什么缺乏睡眠、饥饿、恐惧和长期的精神紧张会减低儿童学习的效率。近几年来，表观基因学研究的迅速发展已经把先天遗传和后天教养（Nature and Nurture）讨论19，推向深入20。（3）早期发展对儿童气质和社会

26、情绪能力有重大影响 二次大战以后，关于早期发展对气质影响的研究已经有半个多世纪的历史，其间逐渐形成了两个主要的研究派别，一是以哈佛大学Kagen教授和马里兰大学Fox教授为代表21，22；另一派以华盛顿大学Routhbath教授为代表23，现在这两派的研究已经逐渐汇集到神经科学的领域。他们的研究工作表明，早期发展对儿童气质的影响是重大的，特别是对一些有内向和难以控制自己行为气质的儿童24。上世纪90年代初期，在意大利工作的神经科学家Giacomo Rizzolam发现猴子在观察其他人做某些动作时，如用手拿香蕉吃，负责控制手动作的相应脑区的神经元也会同时被激活。他们把猴子在观察时脑中同时被激活的

27、神经元称为镜像神经元（Mirror Neuron）25。神经科学家发现人脑中具有比猴子复杂得多的多种镜像神经元系统。分别完成理解别人的动作，甚至意向，使人能够了解他人的情绪和他人行为的社会意义。在人观察他人作某些动作，或从面部、动作表现出某种情感和意向时，人脑中会激活不同区域的镜像神经元。人们用这种方式了解别人时，不是通过概念的推理过程，而是靠模仿；不是靠思维，而是靠感觉，可以用中国成语 “心有灵犀一点通”来形容。目前的研究结果揭示：儿童可以通过观察和模仿发育他们脑中的镜像神经元系统。同感在婴儿出生后不久就会出现，通过模拟教养者的行为而逐渐生成。儿童到四岁时已具有读出别人意向的能力，而这种能力

28、的基础是同感。由于镜像神经元的发现，人们对早期发展对人同感（Empathy）能力形成的影响给与了极大的关注。因为同感是人们具有同情心、合作精神，交往能力的基础。而这些社会情绪能力对个人来讲是一生成功和幸福最重要的因素，对社会来讲是和谐和稳定的基础26。（4）早期发展对感知和认知能力有重大的影响关于几个月儿童双眼视觉的研究是最早和最典型的有关关键期的研究。继后是有关于语音分辨能力和第二语言文法掌握的研究，现在已经进展到关于思维模型和创新能力的研究3,11。（5）早期发展对健康的重要影响现在已经认识到，早期的经历会影响到脑的组织结构和神经递质的分泌。儿童如果处于长期的应激（精神紧张，Stress）

29、状态，会通过HPA轴（下丘脑垂体肾上腺）影响人的免疫系统，使可的松分泌不正常。血液中可的松的浓度持续处于高浓度的状态，不仅会造成脑中海马结构的损害，影响以后记忆和智力的发展，还会造成日后心血管、糖尿病、精神疾病等发生27，11。 图4 HPA （下丘脑垂体肾上腺）轴（6）早期发展对预防不良发展倾向的关键作用已经知道某些先天的基因会造成人具有一些不良行为的倾向，如内向、成瘾、暴力等。对这些倾向的早期干预（保护和支持）被认为是比较有希望的方法。早期的忽视和虐待，则会加剧这些不良倾向的发展20。 Moffitt 和Caspi 的梯队28从新西兰一项研究工作中取样本.选了祖父母和外祖父母都是白人的44

30、2个研究对象.有55名男姓在幼年期受过中等或是严重的虐待，而且也同时具有低活性的MAOA基因类型，他们在被研究的人群中占到总人数的12%，在成人后（26岁左右）产生的暴力行为占所有被研究人群产生的44%。幼年期受过严重虐待的儿童，与没有或很少受过虐待的儿童相比，成年以后更多的呈现反社会的行为。这种虐待也包括在成长过程中父母喜怒无常、强迫性教养和惩罚性教养。幼年时受到虐待，同时具有低活性MAOA基因类型的男性这种暴力倾向就更明显。 图5 早期成长环境和暴力行为的关系（四）经济学研究的结果 诺贝尔经济奖得主芝加哥大学教授J. Heckman指出：早期良好的发展可以在相同教师的条件下提高学校的效率，

31、能培养出高质量的学生，从而可以提高劳动者的质量29。美联署主席 Ben Bernanke在2007年对企业界的领袖们发表演说时也指出：越来越多的研究表明投资于早期儿童发展具有高的回报，不仅是可以促进后继的学业成绩，而且可以降低解决社会问题的代价30。他们的论点基于动态人力资源积累生命周期模型的研究， 见图 631。 图 6 根据动态人力资源积累生命周期模型预计人力资源投资回报率和开始投资时年龄的关系（五）国家投入举例瑞典人口不到九百万，可是它的创新能力和高新技术的发展令世人瞩目。瑞典长期以来就有重视早期教育和公平教育的历史，图7是瑞典在1995年对不同年龄阶段教育的投资，他们对儿童在学前阶段的投资远大于对学生在正规教育阶段的投资。在世纪之交，这样的投资政策已经成为许多OECD国家的选择，包括瑞典在内的一些北