2024年12月21日，河南省2024年义务教育师资薄弱环节改善暨中小学教师素质提升工程万名优秀中青年教师培育计划小学科学班进入第二天，北京师范大学教育学部课程与教学研究院副院长高潇怡教授围绕“指向理解的教学与学习：科学教育活动的设计与实施”作了主题报告和实践指导。

高潇怡：北京师范大学教育学部课程与教学研究院副院长，教授，博士生导师。北京师范大学教学名师。兼任全国青少年科技工作者协会常务理事、民进北京市委参政议政特邀研究员等。主要研究方向是学校课程与教学、校内外科学教育、教师与儿童发展。主持并参与国家教育部等近40余项课题研究工作；在《比较教育研究》《教师教育研究》《International Journal of STEM Education》等国内外核心刊物上发表学术论文80余篇；著作、主编、译著图书20余部。担任多个中文核心期刊审稿专家。

科学教育活动的设计

上午，高潇怡教授作了《指向理解的教学与学习：科学教育活动设计的几个基本问题》的主题报告，通过理念联系案例的诠释，让学员们对于科学教育活动的设计有了更加深刻的思考和理解。

报告一开始高潇怡教授便以《植物种子的传播》为例，引导学员对比同一内容两种不同的设计。再通过“地球是圆的”、“苹果”主题单元活动、易拉罐的变化、球落地后弹起的高度等四个案例进行分析：我们为什么需要思考科学教育活动设计的问题？1.学科本位或者活动本位的现状值得反思，真正的学习并没有发生；2.学生的“主体”并没有真正得到体现，学生对学习没有“控制感”；3.学生学到的所谓知识，但是并没有真正的理解；4.各个学科内容的知识没有建立联系，本质上是一种惰性知识。

什么是理解？“理解”和“知道”有着本质的差别。高潇怡教授指出：学习是学习者主动建构自己知识经验的过程，是一个主动建构、意义生成的过程。理解是智力层面的建构，是人脑为了弄懂许多不同的知识片段而进行的抽象活动。主要表现在六个方面：1.能解释：恰如其分地运用理论和图示，有见地、合理地说明事件、行为和观点；2.能阐明：演绎、解说和转述，从而提供某种意义；3.能应用：在新的、不同的、现实的情境中有效地使用知识；4.能洞察：产生批判性的、富有洞见的观点；5.能神入：感受到别人的情感和世界观的能力；6.能自知：知道自己的思维模式与行为方式如何促进或妨碍了认知。漯河市实验小学王亚杰老师说，对于理解，我经常在教学中运用思维导图的形式，来检验孩子们对知识的理解。孩子们通过对思维导图的构建，也是对知识重建的过程。

在谈到科学教育活动设计背后需要考虑的关键要素时，高潇怡教授提出——活动设计的出发点：对学生的前概念和前经验的把握；活动目标设计：什么样的学习更有意义；活动内容设计：什么样的知识具有探究实践的价值；活动过程设计：让学生真正卷入的学习得以发生；活动评价设计：驱动评估学生主动学习。

Germann研究结果表明，一个对科学有正向态度的学生，他会对做科学实验相关的活动感兴趣。这些活动可以提升他的推理能力，进而促进认知的发展，使得学习者的学习能力得到提高以及促进科学过程技能的获得。因此，高潇怡教授强调，作为科学教师要注重引导学生保持好奇心和探究热情，乐于探究和实践；有基于证据和逻辑发表自己见解的意识，严谨求实；不迷信权威，敢于大胆质疑，追求创新；尊重他人的情感和态度，善于合作，乐于分享。

周口市扶沟县新村小学李振国老师在点评发言中说，高教授讲课的内容很丰富，刷新了我对科学课教学的认知。而让我感受最深的是，在教学设计的时候，要基于理解，如教学目标、科学观念等等。我们既然是做了科学老师，就要在备课和教学设计的时候，落实今天所学的相关知识。

科学教育活动如何实施

在下午的实践指导环节，高潇怡教授播放了“建房子项目”的视频案例，并要求学员们分组进行讨论，并分享自己的理解和观点。这是一个典型的STEM课例，涉及科学、技术、工程和数学等多个领域。头脑风暴，思维碰撞，互动交流，各抒己见……学员们热情高涨、激情澎湃，使得整个培训现场达到了高潮。

01

1.理想的课堂就应该是各式各样的人在一起，交流有趣的事物，在这种悠闲的氛围中获得成长！我相信我们的学生应该也是喜欢这样的课堂的！

2.学生亲身参与、体验后，在给客户设计项目的实施过程中，不断自发地提出问题，慢慢地就有了对课堂的“控制感”，逐渐成为了课堂的“主人”。

3.学习过程中，学生不懂建筑的专业知识，这时候就遇到了认知挑战，结构工程师的建模进一步实现了各学科知识的整合。

4.学习过程中，孩子们一声声的“哇偶”，说明了他们在学习过程中产生了成就感，这种成就感就是自我提高内驱力。这种内驱力，又会增加学生的信心和兴趣，不止对这节课甚至于对以后的学习都起到了至关重要的作用！

——安阳市滑县王庄镇沙店南街

中心小学赵莹莹

02

孩子们面对驱动性问题，首先进行了细致的分解，并展开了与客户的深入访谈，广泛收集相关信息。在此过程中，他们还聆听了专家对关键概念知识的讲解。通过对问题、收集的信息和专家知识的综合分析与重构，孩子们充分发挥创造力，设计出了设计图、游戏模型和纸模等多种形式的成果。随后，他们并未止步，而是根据之前的信息和再次调研的客户需求，对作品进行了细致的改进与优化。这一整个过程，见证了孩子们从低阶认知策略逐步迈向高阶认知策略的显著成长，他们不仅解决了实际问题，更在实践中锻炼了思维，提升了能力。

——郑州市中原区建设路小学

刘彦强

03

今天的学习感受颇深，我们认为，这个视频体现了学科核心概念中的工程设计与物化、技术工程与社会，从而更好地体现出了跨学科概念。此外，还体现了学生对知识的深入理解——1.能神入：通过与客户的交谈中感受别人的情感和世界观的能力；2.能解释：运用模型图示有见地合理说明自己的设计意图以及理念；3.能应用：孩子们有效地使用知识设计房子。

——鹤壁市淇滨区福源小学

孙羽西

04

我们组在视频中感受到：1.孩子们在活动中的综合能力得到锻炼和提高。比如：了解客户的需求、设计模型的展示介绍，孩子们的沟通、表达得到锻炼；而过程中老师的建议也能帮助孩子建立科学态度解决问题。2.这样的实践活动使孩子们的知识得到更多的拓展，工程师的专业指导及帮助让孩子们对学习的控制感更强，过程中也更有成就感和满足感。

——济源示范区济水宣化学校

程玉红

05

“建小房子项目”的活动开展是真实的，学生是作为设计者的身份来参与学习的，身份的转换给学生带来了新鲜感、控制感，让课堂真正变成了学生在学。学生通过调查，在问题的驱动下，经过一系列的活动，最终呈现出了令客户满意的房子。

——鹤壁市山城区第五小学

姬文霞

06

老师带领学生们深入一个真实的挑战——“小房子”项目。在设计房屋的过程中，学生们巧妙地使用小饼干搭建实物模型，这不仅帮助他们更直观地理解设计，也增加了学习的趣味性。当工程师展示出立体设计图时，学生们的认知视野得到了极大的拓展。触摸到那些真实的设计图，他们感受到了极大的情感价值，这激发了他们的激情和自信心。

——信阳市新县浒湾乡中心学校

王美杰

07

在这个跨学科融合活动中，我们感受到体现了什么样的学习更有意义，学生的控制感贯穿了整个活动。以怎样建造一个适合客户需求的房子为问题，使学生具有驱动力愿意去做这件事情，激发了学生的兴趣。最终孩子根据客户的需求、探究，用多种方式给客户展现出了具有温度的房子设计，也让孩子、客户互相得到认同和尊重。

——濮阳经济技术开发区实验学校

王慧淑

08

案例以任务和问题驱动学生进行工程设计活动。设计贴近生活的任务，融入多学科知识，在问题和评价中促进学生进行了一次自主的设计活动。除了欣赏这些孩子的探究能力外，我对其中的“鱼缸讨论法”也很感兴趣，在以后的教学中可以去尝试应用。

——郑州市郑东新区外国语学校

李秋香

09

该案例让我们了解了以项目化方式学习技术工程和社会概念的过程，这样综合性、实践性的学习方式，便于学生对各学科知识概念的整合，有利于学生对大概念的建构。

——许昌市襄城县文昌小学

郭路艳

10

今天学习中的案例《建造小房子》，与大象版六年级上册第五单元《我爱我家》的内容编排上极为相似。通过房屋模型的设计与制作，学生经历了“模型的设计——建造——评估——改进”这一较为完整的工程设计与物化过程。在我的教学中，没有像视频中老师那样给学生充分的体验设计和制作的过程，但我设计了一些课前调查、课后反思的内容。在这个过程中，学生加深了对工程的认识与理解，领会了科学、技术与工程物化的关系。

——郑州荥阳市飞龙路学校

尚琼

高潇怡教授最后语重心长地对学员们说，我们都是做教育的，做教育是需要有情怀的。不是所有人都适合当老师，也不是所有人都能当好老师。作为老师，如果你有了教育情怀，你就能看到我们的教育生态和孩子带给你的惊喜！