时间：2023-11-18 10:25:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇基于核心概念的大单元教学，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
（一）案例：《液体的认识》教学片断，师：请同学们拿起桌子上的烧杯，把里面的水倒进锥形杯、脸盆、茶杯、塑料袋和水槽，看看有什么发现？生：发现水的形状变了。生：盛水的容器是什么样水就是什么样。师：用笔把这些水面描出来。这些相同的水在不同的容器中，水面的高度一样吗？生量后回答：不一样。师：我们把像水这样的物体，会流动，称为液体。
（二）现状思考：从片断中我们可以看出我们只关注从自己的角度出发交给学生一定方法建构我们脑子中所谓的“液体”概念。然而科学教学的根本目的在于发展学生，新课程主张追求教学整体效应和最大的价值，注意学生的意义的建构，注重学生的创新思维的发展等等。那么，这样的探究能让学生获得对探究本身以及科学本质的理解吗？我们要引导学生探究时关注的重点是让学生学习作为探究本质的那些共同的方面，那些具有广泛迁移价值的，使学生走向社会后也能应用的共同方面。这就需要我们的探究活动指向“核心概念”的思想问题。基于此我们应该站在怎样的角度去指导学生进行探究活动。使活动不再只是为了一般的科学概念而活动，更能对一般概念背后的本质内涵去思考更多，同时能对概念形成的过程让学生去参与与体验，真正关注活动能指向一个具有方法与教育价值的大方向。欲穷千里目，只能更上一层楼，只有在这种大视角大观念下我们的探究活动才能充满生机。
（一）什么是核心概念
核心概念是一个科学领域中的核心思想，是人们认识世界、改造世界的核心思想和观念。具体来说它是各个领域中高于一切具体事实性知识和主题的大概念、大原理、大原则。例如在小学科学课程的四大领域中关于“生命”这个领域其核心概念是：生物需要能量和营养物质，为此他们需要依赖其他生物或与其他生物竞争；具体在课程的学习中可以通过食物链与食物网的小概念的学习。小概念下还可以通过对食物关系的具体事实进行学习。可以说核心概念它是统领整个概念体系的一种思想观念。
（二）核心概念的构建对学生科学素养的发展有什么意义
1.加强对科学概念研究的意义——科学概念包括科学的观念和看法；发展学生正确的科学观念，比让他们掌握大量事实性的信息更受重视。根据粗略的统计，所有科学知识的90%都是近一百年里发现的，而且目前的科学知识还在迅速地增加。 所以，事实性的科学知识是穷其一生也学不完的！
2.基于核心概念教学的意义——欲穷千里目，更上一层楼！教师要从教要超越一般的主题和事实，抽象出具有一定覆盖程度、可迁移的观念和思想去教学。这些观念和思想就是我们想要教学的科学概念。因为以主题和事实为中心的教学，属于较低水平的认知。超越所给的信息进行思维，获得重要的和可迁移的观念，才能促进和发展学生的深层理解力，适应知识膨胀和复杂的环境。这就需要教师从（科学事实）中抽象出适宜教学的科学概念，是有相当难度的。这就要求我们必须从钻研教材入手，基于教材而高于教材，从认识论甚至是哲学的高度来思考科学概念的内涵。
（三）怎样开展基于核心概念的教学
建构核心概念是一项复杂的工作，它不能简单讲解告知，而应在教学活动每个环节上进行细致设计，巧妙地深入学生心中。课标指出科学的教学活动以探究活动为主，那么如何围绕核心概念在探究活动中进行建构呢？
核心概念与我们具体的科学探究活动之间究竟是怎样的一个联系呢？下面以《食物链与食物网》这一课为例谈谈基于核心概念下的活动设计与原先忽视这种思想观念进行活动的区别。1.为“一般概念”教学设计肯定围绕什么叫食物链与食物网进行教学：首先从生物之间的那种食物联系进行分析与剖析从而让学生知道什么叫食物链，然后把多条食物链组合起来剖析它们的联系，引出食物网。2.基于核心概念思想的设计：首先也会关注食物链与食物网，其次会思考为什么会出现食物链与食物网，这与一个区域内生物不是孤立存在有关，它的存在必定与周围的其他生物发生着复杂的食物联系。为什么它们要发生食物联系，最后会从生物能量与营养物质流动去思考原来他们需要互相依赖，并且还需要非生物以及环境的依赖。从这三点去思考活动就不会仅限于食物链与食物网的教学中，而是把视野放到生物——区域——生命——环境这样一种多端视角中去教学了。于是活动不会仅限于研究有食物联系的一组生物以及有食物联系的多种生物。而是还会根据一种生物推测某个区域内的食物网，并分析食物网中生物的相互作用，最后渗透生物与环境之间的联系。使探究活动更具全面性与系统性。因此核心概念思想的提出让探究活动指向一般科学概念背后的本质内涵，使教师更关注内容的结构，知识的系统性，科学教学的教育性。如此一节好课的标准不在课堂上学到多少独立的科学事实或者说单一知识，更注重学生的体验，观点思想，终身学习。
基于这种观念和思想下，笔者认为科学探究活动的设计除了要引导学生了解一些事实性的科学知识；更要让学生关注知识是如何产生的，这些知识有什么用；还要帮助学生理解科学概念的内在联系与本质规律。从而培养和发展学生的科学思维观点和能力。以下五个方面探究活动中体现的循序渐进性、“核心问题”性、学生的体验性、学习的方法性，结论的相对性，是笔者在这个思想下的初步尝试。希望得到专家们的认可。
三、围绕“核心概念”的构建，进行科学探究活动的设计
（一）活动体现循序渐进性——从单元中找学生核心概念发展的线索
建构核心概念是一项复杂的工作，它不能简单讲解告知，也不是一节课就能完成的事情，是一个循序渐进的一个过程。在课堂中需要教师挖掘课与课之间的内在联系，把事实性的概念联系起来，完善学生的认知结构，形成核心概念。以《形状与结构》单元为例，它的核心观念思想是：形状与结构影响着物体承受力的大小。那么在活动中如何设计使学生把握科学概念的内在联系，设计课堂教学线索呢？
（二）活动体现“核心问题”——帮学生找出探究的核心问题
基于核心概念下的教学希望借助更少、更高、更清晰的教学活动使学生对概念的理解具有一定的发展性。这个核心问题即中心问题、基本问题，是单位时间内的学习重心，集中学生的注意力，点燃学生的思维火花，引导学生展开并解决最为重要的问题，是有效推进科学探究活动的基础与关键。
（三）活动体现学生的体验性——给学生经历知识的产生过程
基于核心概念下的活动，十分关注学生概念形成的过程。不仅希望学生参与，更希望学生对概念的形成是在自己体验基础上。例如，美国《国家科学教育标准》指出，要“以从个人和社会视角所见的科学及科学的历史和本质等为背景，学习科学”。从学生们的认知发展与科学史的发展关系来看，重演历史上科学理论的产生过程，应该是进行“建构”式科学探究的有效途径之一。当然这里的“重演”不是机械的重复，而是能反映某科学发现的意义和认识过程的一种教学设计。这种设计，我的理解如同教育家波利亚曾说过：学习知识的最佳途径是自己去发现知识，这种发现学生理解最深刻，也最容易掌握其概念内在规律的联系。
（四）活动体现学习的方法性——给学生搭建探究的思维平台
基于核心概念下学生学习科学不仅取决于获得某些知识或者某些具体的事，而是取决于学生对事物、知识的“推理方式”和“加工信息”的过程。因此，活动中用另外的思维平台来打开学生的眼界，来建设性、发展性地为构建概念服务是十分必要的。这个平台，表面看上去可能是一个小小的活动，但活动里隐含的是提供给学生一个思维方向。
（五）活动体现结论的相对性——给学生留下科学探究的思想
基于核心概念下的科学探究活动是一种思想，一种观点的探究活动。无论从科学知识的相对性来说，（例如十万年前的北斗七星组成的图形与现在的“斗”状图完全不一样，现在的北极星到公元4000年后，仙女座Y星将代替它。）还是从学生自我构建的过程性来说，我们所谓的结论并不全是真正意义上的结论。基于此，一节课的探究活动中或者一个单元的探究活动中教学更多的应该留下悬念，让学生的内心保留“质疑”“好奇”，给学生留下更多想象空间与思维空间。就像爱因斯坦认为想象比知识重要，因为知识是有限的，而想象是无限的，想象是知识进化的源泉。科学教育的过程要真正体现科学探究的本质，就必须把焦点集中于科学思维的培养。
1核心概念的特性核心概念(bigidea)是指可以适用于一定范围内物体和现象的概念。这里的概念(idea)是表示对观察到的相互关系或特性进行解释后的抽象,它和我们日常生活运用的概念含义是不同的。日常概念可以是不需要基于实证的某种想法[1]。对于学科教学而言,核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法[2];是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后,仍然能应用的概念性知识[3]。核心概念具有以下特性。
1.1核心概念具有广泛解释空间由于核心概念反映的是事物的本质特性与关系,它能对很多事物和现象作出解释。如物质是由微粒构成的这一核心概念,既可以解释为什么人们会闻到花香,也可以解释为什么金属可以拉成丝,还可以解释为什么不能用湿手触摸电器;核心概念不仅能对很多所观察到的现象提供解释,而且能对原来没有观察到的现象作出预测,如从物质是由微粒构成的这一核心概念认识,美国物理学家盖尔曼(M.Gell-Mann)和茨威格(G.Zweig)预测了夸克的存在。再如,依据结构与功能相适应的核心概念,当我们观察到某植物茎叶表层有一层保护蜡膜,叶为刺状,会推测它是生长在干旱地区的植物,而且还可以预测它的根系会很发达。
1.2核心概念蕴含思想方法具有迁移价值的关键性概念、原理是核心概念,重要的思想方法也是核心概念,如“科学认为每一种现象都具有一个或多个原因”[1]。而有的关键性概念本身就蕴含思想方法,如“结构决定性质、性质决定用途”是学生学习所有化学物质的思想方法。1.3核心概念具有统摄性由于核心概念是能够解释和预测较大范围事物与现象的大概念,它必然可以统摄其他的下位概念及相关事实,使它们成为有结构的整体。例如,物质是由微粒构成的这一核心概念,可以统摄分子、原子、离子、原子结构和分子结构等有关物质组成与结构的概念,也与物质的特性、物理变化和化学变化等概念形成联结。
2核心概念的教育价值
2.1提高学生分析问题、解决问题的能力学生在学校学习,重要的不是知道了多少事实和规则,而是能够把所学迁移到真实情境中,面对问题能够作出有依据的判断和决策,能够适应社会、服务社会。由于核心概念具有广泛的解释空间,所以它是可迁移知识。运用核心概念可以解释周围的很多事物和现象,更为重要的是能对新情境、新问题作出预测,因此对核心概念的理解可以提高学生分析问题、解决问题的能力。另一方面,由于核心概念蕴含思想方法,它们可能成为学生以后工作中分析问题的思想方法,如要获取性能更佳的材料,其分析思路是改变现有材料的结构以获得所需要的性质,仿生合成新药等亦是运用以上的思想方法。从认知发展角度,如果学习重心是“事实”或“现象”的了解与记忆,那么这种认知是低水平的;相反,对核心概念的理解则是要使学生通过对特定现象的认识与理解,发现一般性的理论,并用这些理论理解、解释其他现象。学生不仅知道“是什么”,而且能够认识“为什么———原因、条件、目的、理由”、及“会怎么样———结果、影响、作用、意义”,还能够知道“如何做”,从而将学习引人深层思考和赋予意义与价值的方向。
2.2有利于学生建构合理的知识结构布鲁纳在《教育过程》中指出:把握学科的结构就是指对本学科实现了理解,也就是说,能够把所学的知识与其他相关的事物有意义地联系起来[4]。由于核心概念是某学科的重要概念、原理和方法,它们构成了学科的基本结构,因此关注核心概念理解的教学就是关注学科本质与学科结构的教学,将有利于学生建构合理的知识结构。
2.3减轻学生课业负担课业负担已经成为我国中、小学生不能承担之重,其原因一方面来自升学压力,另一方面是教师的教学要覆盖课程与教材中的所有知识内容,让学生记忆尽可能多的事实。为了面面俱到,教师不得不采用讲授式为主的教学,这样的教学无法激发学生的积极思考,学生在不理解的状态下机械地练题,不会就模仿,忘记了再训练,反反复复,曾经有一位老师把一张中考试卷让学生练了4遍,这样机械地训练,学生的课业负担可想而知!通过前面的分析已知,核心概念可以统摄事实与概念,使知识形成有机的整体。信息加工理论告诉我们,被组织成块的信息更容易记忆,因此通过核心概念组织起来的知识,学生是容易记忆的,而且这些知识因核心概念而凸显了学习的意义与价值,那么这些知识更加不容易忘记。又因核心概念是可以迁移的,教师只要选取可以支持概念理解的典型事实,把师生的主要精力用在这些关键内容的理解上,就可以达到“少即是多”的教学境界。
3如何以核心概念为统领设计化学教学
3.1构建核心概念的发展体系以核心概念为统领设计教学的首要工作是构建核心概念的发展体系。在不同阶段,学生需要理解的核心概念不同、理解层次也不同。各学科应该联动以从整体角度构建核心概念的发展体系与结构,因为某些核心概念是跨学科的,如“当事物发生变化或被改变时,会发生能量的转化,但是在宇宙中能量的总量不变”这个核心概念在物理、化学和生物等学科学习中都会涉及。温?哈伦提出了核心概念应该具有的标准是[1]:(1)能够用于解释众多的物体、事件和现象,而它们是学生在他们学校学习和毕业以后的生活中会遇到的;(2)提供一个基础以帮助理解遇到的问题并作出决策,而这些决策将会关系到学生自己和他人的健康与幸福,以及环境和能源的使用;(3)当人们提出有关自身和自然环境的问题时,他们为能够回答或能够寻求到答案而感到愉快和满意;(4)具有文化上的意义,例如对人类自身有关的观点———反映科学史上的成就,来自研究自然的灵感和人类活动对环境的影响。温?哈伦据此标准提出了科学教育上的14个核心概念,但并没有提出在不同阶段,学生需要理解的核心概念层次与内涵。对于化学学科而言,构建出学科核心概念发展体系是摆在课程专家与一线教师面前的迫切任务。
3.2以核心概念为统领组织教学单元以核心概念为统领组织教学单元有2种方式,一种是先选定核心概念,然后依据核心概念选取教学素材以组成教学单元;另一种是分析教材内容,区别事实与概念,再把这些事实和概念与某个核心概念联系起来。下面举例谈后一种。人教版初中化学教材第八单元“金属和金属材料”有以下内容:课题1介绍了一些金属的物理性质,常见合金的主要成分、性能和用途;课题2介绍金属与氧气反应以及金属与稀酸的反应,给出了金属活动性顺序;课题3介绍常见金属矿物、铁的冶炼、铁的腐蚀和金属资源的保护。通过对教材知识内容进行分析可以得到图1所示的关系图,即金属的物理性质和化学性质以及合金的成分、性质等是事实性知识,其上位的是金属和合金这2个概念,这些事实与概念可以与“结构决定性质、性质决定用途”这个核心概念相联系。当确定了“结构决定性质、性质决定用途”这个核心概念后,我们会发现学生先前所学习的有关物质构成的相关知识也纳入本单元的知识体系中,这些知识自然地有机地结合在了一起。
关键词：燃料的合理利用与开发；核心概念；学科本质；教学策略
文章编号：1005-6629（2013）6-0038-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
在2012年人教版《义务教育教科书·化学（九年级上册）》中，有“燃料的合理利用与开发”这样一个“化学与社会发展”类课题，在这个课题中依次介绍了“化学反应中的能量变化”，“化石燃料的利用”，“使用燃料对环境的影响”，“能源的利用和开发”等四个方面的知识。课题中的文字内容比较多，与社会生活联系非常紧密，涉及到的教学素材也比较丰富，教学内容的开放性很大，那么该如何讲好本课题呢？很多教师感觉到没有教学思路，或者讲不出“化学味”。究其原因，是没有搞清楚支撑“燃料的合理利用与开发”的学科本质是什么？
学科本质即学科独立存在的根本属性，比如研究对象、学科性质、理论体系、研究方法和学科发展等等本质问题，它是一切教学法的根本，思考学科本质问题可以帮助教师透过现象看到问题的本质，以不变应万变。教师可以通过提炼课题核心概念的方法来突破这类课题的教学，提炼核心概念是揭示学科本质的一个很好途径，可以帮助教师进行基于学科本质的化学教学。
1.课题中的核心概念分析
在《义务教育化学课程标准（2011年版）》中，对“化学与社会发展”类知识的学习要求是：“化学科学的发展增进了人类对自然的认识，促进了社会的发展。但是有的物质或某些化学变化对人类的生活和社会发展可能产生一些不利的影响，因而帮助学生正确认识化学与社会发展的关系是十分重要的。”由此可见，学生也需要辩证认识“燃料的合理利用与开发”。面对丰富的教学素材和零散的学习内容，如何帮助学生从学科本质的高度认识和理解有关燃料的问题显得尤为重要。化学视角中的“燃料”应该是怎样的？如何从化学视角认识燃料的开发和利用？如何利用化学的方式解决燃料燃烧过程中所带来的环境问题？这些都是教师进行教学之前需要思考的本质问题。
在本课题之前，学生已经学习了本单元中有关燃烧的知识，知道了燃烧的定义和燃烧所需要的条件，这为学生学习有关燃料的知识和解决有关燃料的问题打下了基础。在本课题中涉及到的物质主要是煤、石油和天然气，在不同的生产和生活用途中它们可以扮演不同的角色，比如矿产资源、化工原料、战略物资等等，但是在本课题中它们的角色定位是“可以用来获取能量的燃料”。通过整体分析本单元的教学要求和深入研读本课题的知识内容，不难发现“化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化”是理解与燃料相关诸多事实和问题的核心概念，最能体现本课题知识的学科本质。比如，燃料的燃烧是一种释放热量的化学反应，燃料作为一种反应物会不断被消耗，在获取能量的同时也会产生新物质，产生的某些有害物质会污染环境，等等，这些事实和现象看似杂乱无章，毫不相关，但是都可以通过这个核心概念将其学科本质揭示出来，建立起它们之间的本质联系。
2.利用核心概念揭示有关燃料问题的学科本质
为了更好地利用核心概念揭示有关燃料问题的化学学科本质，可以把核心概念的表述方式变式成化学反应的文字式来理解（见图1）。
当把“燃料”放置到化学反应的背景中来理解时，与燃料相关的问题都会在其中找到根源。比如，（1）燃料燃烧可以产生大量的能量，人们利用燃烧的主要目的就是为了获取能量。（2）燃料燃烧释放能量的同时也会产生新的物质，产生的某些有害物质又会对环境造成影响，所以需要采取措施吸收有害物质或者开发新能源避免有害物质的产生。（3）每种化石燃料都有自己的特点（比如组成、结构、性质、变化等），并且资源有限，燃料资源的开发会破坏自然环境；作为一种反应物，燃料在燃烧过程中会不断被消耗直至枯竭，所以需要合理开发化石燃料或者开发新能源替代化石燃料。（4）燃料燃烧需要充足的氧气，燃烧不充分或者未燃烧都会浪费燃料甚至污染环境，所以为了提高燃料的利用率需要提供足够的空气或者增大燃料与空气的接触面积。
从上述分析中可以看出，“燃料的合理利用与开发”的课题内容表面上看起来松散、开放，但实际上有关燃料的各种问题都可以通过核心概念将其化学学科的本质揭示出来，抓住了这些学科本质也就是会使得本课题的教学具有很强的学科逻辑。
3.基于学科本质的教学思路
结合对有关燃料问题的学科本质分析和学生的认识发展顺序，设计了教学思路（见图2）。
图2中“基本思路”体现了学科知识逻辑和学生认识发展顺序的有机结合，是整个教学的核心线索。根据实际教学情况，需要把“基本思路”细化成具有逻辑性的教学环节，每个“教学环节”中都要明确指出需要解决的“核心问题”，通过问题把学生的思维引向对化学学科本质的思考，同时也为教师整体把握教学思路提供了保证；针对每个“核心问题”选择素材设计“教学活动”，让学生通过参与这些教学活动，把思维和行为统一起来，在情感得到激发的条件下，自主地思考事实背后的学科本质。
4.教学策略及建议
新课程改革背景下，化学教学越来越关注学生的学习，越来越关注化学学科对学生思维和行为的影响。诸如“燃料的合理开发与利用”、“人类重要的营养物质”、“金属资源的保护和利用”等化学与社会发展类课题的教学，要求学生占有一定量的学科事实和现象是非常必要的，但如果教学仅仅是堆积大量事实而不去关注背后的学科本质则无助于发展学生的深层次理解，也无助于发展学生的化学学科思维。所以，教师要进行超越事实的化学教学，深入挖掘事实和现象背后的学科本质，致力于发展学生的迁移和应用能力。具体可以参考以下几点做法：
4.1要善于借助课标和教科书思考学科本质
无论采取什么样的教学方式，选择什么样的教学内容，课程标准是唯一的标准。仔细研读课标不仅可以帮助教师正确把握教学方向，快速把握教学的核心内容，而且还可以为教师的教学设计提供一些思路和方法。
教科书是基于课程标准编写而成，是课程标准的具体体现。虽然，新课程理念提倡教师要灵活使用教科书，但是并不意味着要完全抛弃教科书。一些高质量的教科书在内容选择和结构编排上集中了很多专家的智慧，对化学学科的基本问题有着比较深入的理解，这都有利于教师正确把握学科本质，对设计教学思路具有很好的启示。
当然，教师也要帮助学生养成阅读教科书的良好习惯，通过阅读体味化学学科的思维方式，熟悉化学学科的语言逻辑，要比多做几道练习题有价值得多。
4.2要善于提炼教学内容中的核心概念
教学内容分析是进行教学设计的必修课，但教学内容分析却不仅仅是要弄清楚要教哪些内容，更重要的是要深入思考为什么要教这些内容，怎么样教才有效？
落实到具体的操作上，就是需要教师勤于思考化学学科的基本问题，能够透过课题提供的事实和现象看到背后的学科本质，提炼出课题教学内容中的核心概念。提炼核心概念是进行基于学科本质教学的首要环节，提炼核心概念的过程也是教师揭示学科本质的过程，这既是一种挑战，也是教师提升自身学科素养的有效方式。核心概念不同于具体的知识，它是对事实和现象内在规律的抽象概括，也是学科本质的一种具体呈现形式，但是不拘泥于具体的表述方式。在实际教学中，核心概念可以起到化繁为简的作用，能够减轻学生的学习负担，发展学生的迁移和应用能力，提高化学教学的品质。
4.3要利用核心概念构建揭示学科本质的思维路径
由于核心概念具有较强的概括性和抽象性，与具体事实之间还存在一定的距离，还无法直接应用到实际教学中。所以，教师还需要将核心概念进行逐级分解，或者从具体的事实和现象中进行概括总结，深度挖掘核心概念和课题内容之间的纵向联系，形成一条清晰的、能够揭示学科本质的思维路径（如图1）。
教师教学中遇到的最大问题就是核心概念与具体教学内容脱节，究其原因是教师自身并没有形成这样的思维路径，因而也就无法利用核心概念指导教学，所以，这个环节是实现基于学科本质教学的关键环节。
4.4要把揭示学科本质的思路和方法传递给学生
教学设计即为学科知识心理学化的基本过程，结合上面的思维路径和学生的实际情况，需要勾勒出一个基本的教学思路，在此思路的基础上整体设计教学环节、教学问题和教学活动，让学生通过参加教学活动、思考教学问题感悟事实和现象背后的学科本质。
当教师对核心概念和思维路径有了比较清晰的认识之后，活用教科书就有了基本的依据，教学素材的选取就不需要拘泥于教科书，可以根据学生的生活经验选择那些熟悉、有趣的素材，引导学生分析和认识这些素材背后的化学学科本质，从而把化学与学生的生活经验紧密联系起来。
1. 对两种教学现象的思考
情境一：
教师A：今天的天气对我们的生活有什么影响吗？
生：今天早上下雨了，我们上学时就要带雨伞了。为了防止鞋子湿掉，我还穿了塑料鞋套。我妈妈骑车是穿雨衣的。我讨厌下雨，一下雨我们就不能去操场上体育课了 ……
情境二：
教师B：今天的天气对我们的生活有什么影响吗？各小组讨论后试着用网状图表示出来。
8分钟后，有一个小组绘制出了 《天气对我们生活的影响》的网状图 （如图1）。
在学生绘制的网状图的基础上，教师B根据其他学生的补充汇报，最后形成了一幅网状图（如图2）。
比较这两位教师的教学行为，我们发现：
教师A的教学采用的是问答式的，只限于师生之间的交流。这样的教学在学生的脑海中形成的知识结构是比较零碎、零乱的。教师B的教学采用小组合作的手段，让学生从一开始就利用网状图进行今天的天气与我们生活之间的关系的梳理。这样的教学是通过学生自主建构关系图，在一开始就加入了概念关系之间的层次关系的思考，在思维的难度和深度上都有所要求。教师B以网状图这种学习工具为依托，让学生从一开始就进入了比较高的学习起点，同时更能发展学生探究学习的能力。
2. 对教师运用思维导图进行教学的调查与分析
基于思维可视化原理的思维导图被引入到教育教学领域以来，修订后的小学科学教材中引入了多种形式的思维导图，因为它们是学生学习科学的有效工具。为此，我们对3年级至6年级的所有科学教材中的思维图呈现的次数进行了统计（如表1）。
为了了解科学教师运用思维导图进行教学的情况，我们采用了问卷调查法，对30名科学教师作了调查。通过调查我们发现，科学教师在运用思维导图进行教学中存在着如下的一些问题。
（1）忽视思维导图是学生探究学习的生成物这一功能。有30%的科学教师不重视教材中思维导图。为了便于自己的教学，他们经常会出现没有经过研讨就直接把答案告知学生，有时为了完成教学任务甚至是直接用实物投影，让学生抄写一下就行了。
（2）用思维导图进行教学的范围局限于教材。有70%的科学教师会利用教科书上的思维导图进行教学，但是如何运用这些思维导图进行有效的科学探究学习则存在一定的困难。大部分科学教师在教学上采用教科书上已有的，如果教科书上没有的，就不会自主利用思维导图进行教学了，用思维导图进行教学的范围仅仅局限于教材。
（3）用思维导图进行教学的方法比较单一。有80%的科学教师用思维导图进行教学主要采用通过教师提问、学生回答，在单一的互动过程中再由教师做一些引导、梳理，最后形成一幅思维导图。可以说，思维导图大部分是由教师牵引着完成的，这样的思维导图虽然从某种意义上也是由学生建构的，但是学生探究学习的主体性不强，而且探究学习的有效性不高。
针对上述问题，我们试图利用思维导图这一工具，通过行动研究的方法，探讨如何利用思维导图这一有效的学习工具切实提高学生探究性学习的能力和水平。
二、思维导图促进学生科学探究学习的应用途径
1. 思维导图应用于教师探究式的板书
板书是帮助教师实现教学目标的重要手段，通过板书教师可以向学生提示教学重点内容，体现教材结构和构建教学认知程序。大部分的教师板书主要采用大纲形式，以文字为主呈线性结构显现。因为这样比较方便，制作比较简单。如六下科学《放大镜》一课，这是我们采用的原有板书形式（如图3）。
如果教师采用的板书形式以思维导图的形式呈现，学生可以充分发挥发散性思维，教师不必再拘泥于自己的预设，可以根据学生的需要调整并推进自己的教学。教师与学生构建思维导图的过程，其实是知识建构的过程。在建构过程中，学生形成了对知识的整体结构的把握，更有利于学生对知识深层次的理解。如果用思维导图来展示的教学内容就完全不一样，以下是《放大镜》这节课的板书从以上实例中可以看出，用思维导图展示教学内容，具有直观、容易比较，而且便于记忆的特点。通过教师整个思维导图的板书设计，让学生能够看到这一节课的教学重点，尤其是理清了一些概念的层次结构。特别是当有一些有独创性的、生成性的东西，随时可以作为一个节点纳入整个思维导图中来，从而突破大纲式板书的局限性。这样的板书注重了学生的生成，更有符合探究性学习的需要。有了教师采用的思维导图作为的板书的示范，那么学生也就有了模板，慢慢地就学会绘制自己的思维导图了。
2. 思维导图应用于单元起始课
单元起始课，是各单元教学的开场白。起始课重要的功能就是了解学生前概念和前概念系统，为教师的以学定教做好一定的指向。在现行的科学教材中，一个单元往往就有一个核心概念，而且整个单元就是按照这个核心概念进行由浅入深地组织教材内容的，这个核心概念起着提领全单元的重要作用，所以在教学中有必要了解一下学生对这个核心概念的了解程度。在起始课中，教师通过创设一定的情境，展示并暴露学生的“前概念”或者“前概念系统”。
例如五上科学《光》这个单元的起始课教学。在教学中，教师首先出示一个手电筒，然后提问：“对于光，你知道些什么？还想知道些什么？”让学生试着用气泡图的形式自由绘制自己所知道的“光” 。最后，教师根据学生的气泡图梳理引导板书展示以“光”为中心的网状图（如图5）。
这样，教师就可以借此了解学生的
初始想法，并以此确定教学的起点、重点
及难点，以便在后续的每一个课时中有
所侧重，帮助学生修正错误的认识。让
学生带着一个个问题进入整个单元的学
习，产生的效能是非常巨大的。
华东师范大学刘濯源教授提出，我们可以运用一系列图示技术把本来不可视的思维（思考方法和思考路径）呈现出来，使其清晰可见，即思维可视化，这种可视化后的“思维”更有利于理解和记忆。但实现思维可视化是需要技术支持的，如图示技术思维导图、概念图等及生成图示的软件技术mindmapper，FreeMind等。随着“思维可视化”技术在教育领域的应用，以及新课改的推进，其在基础教育阶段各学科教学中的作用越来越重要。笔者从理论与实践层面对思维导图在初中物理教学中的应用进行思考与研究，因而本文主要探讨思维导图技术进入初中物理课堂后，在学生学习方式、教学模式及教师专业发展等方面引起的变化。以期引起更多教师对思维导图在物理教学中的应用产生兴趣，努力尝试更好地将思维导图工具与教学结合的方法及途径，提高物理教学质量，追求高效课堂。
一、概念界定
为了使大家更清晰地理解思维导图在物理学科中应用的条件、范围和效果，笔者查阅资料后梳理了相关概念：
1. 思维导图的定义
思维导图是英国心理学家东尼?博赞提出的，又称脑图、心智图、灵感触发图等，是一种图像式思维的工具、一种利用图像式思考的辅助工具。它利用人类大脑放射性思考的方式，将进入大脑的资料形成一个思考中心，由此中心向外发射多个关节点，呈现放射性立体结构，这些点相互连接便构成大脑的记忆，形成个人数据库。这种简单有效的思维工具，运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，充分运用左右脑的机能，利用记忆、阅读、思维的规律，协助人们在各领域开展工作、学习、生活，从而开启人类大脑的无限潜能。
2. 学科思维导图的产生
自20世纪90年代博赞思维导图传入中国后，很多思维导图爱好者开始在各领域进行应用尝试，其中在企管培训领域的传播最为广泛，后来在教学领域也有不少应用实践及研究。作为中国最早的思维导图应用研究者，华东师范大学现代教育研究所思维可视化教学实验中心刘濯源主任，带领团队对思维导图如何在教学领域有效应用开展了深入的系统研究，但随着教学实践的深入展开，他逐渐发现博赞思维导图所倡导的“自由发散式”思考并不适合中国的学科教学，因为任何一个学科都有自己严格的知识结构及规律，不尊重学科本身的特点，想到什么就画什么是行不通的。基于以上原因，刘濯源及其团队在实践中提出了“学科思维导图”的概念，它是广泛应用于“思维可视化教学体系”中的教学思维工具， 是以思维导图技术为表现形式，融入逻辑思维理念的内涵，结合中小学各学科，以及思维规律、学科规律、考试规律，提升教师教学效能及学生学习能力的高效工具。
博赞思维导图主要强调放射性思维，而学科思维导图则更强调结构化思维。虽然二者都呈现出从中心向四周层层发散的思考形式，但本质却有很大不同，博赞思维导图的放射性思维比较主张自由发散联想――围绕一个思维原点想到什么就写上什么，不太要求概念与概念之间的逻辑关系，想到即合理；学科思维导图的结构化思维则强调概念与概念之间的逻辑关系，而且要求每个概念之间必须要有清晰明确的逻辑关系，才能用引导线将其连接起来，不能画没理由的连接。所以博赞思维导图的绘制更随意，更自由，可天马行空，不受约束，学起来更容易，而学科思维导图的绘制更严谨、更规范，必须要按学科本身的结构、规律、特点来绘制，对绘制者的逻辑思维能力及学科功底有较高的要求。
以上是笔者查阅资料后，对思维导图的定义进行梳理及归类。笔者认为，东尼?博赞有关思维导图的界定是广义的，刘濯源团队的界定是狭义的，虽然为学科教学，但在教与学的背后，并不是仅仅关注学生的学科知识与技能的学习，而要通过学生的习得折射出教师教学的水平，这就包括教师的教学设计、组织教学的方式、试卷的编制等内容，甚至可以反映出一个团队的课题或教学问题的研修水平。
二、思维导图在初中物理教学中的作用
1. 优化教学设计，提高物理课堂教学质量
提高物理课堂教学质量关键在于教师，而科学合理的教学设计是核心。物理学科具有严密的知识体系及逻辑结构，无论是理论讲解还是实验探究，都必须围绕相应的物理概念和规律进行。不管是以单元主题为核心的中观教学设计还是某一节课的微观教学设计，都逃脱不了概念之间严密的逻辑关系或围绕核心概念展开的从属关系，见图1，在学习“压强”这部分内容时，根据学生已有的知识结构和课标的目标要求，教师从压力、液体压强等6个方面，围绕本单元的核心概念，借助mindmanager技术进行思维导图的绘制，此过程不仅可以帮助教师从中观层面把握该单元学习的核心与教学任务，还能清晰地反映出单元主题学习中各具体内容专题之间的层次关系，便于基于顶层设计的思路，进行每节课的教学设计。这种结构化的思维图示更强调物理学科知识的严密性，清晰地体现出概念与概念之间的逻辑关系，这就是笔者所强调的狭义的思维导图，即学科思维导图。
2. 改变学生学习方式，培养良好学习习惯
预习和复习是学生学习新知、巩固旧知的有效学习方式。预习的过程可以帮助学生提前熟悉新知识，根据自己的认知习惯和学习基础理解问题，在自学过程中梳理出困惑的问题，待教师组织学习新知时便于重点理解与听讲。复习则可以帮助学生系统地整理所学知识，形成完整的知识网，提高学习效率。但现实往往是大多数学生不懂预习与复习的学习技巧，学生更多的是“读课本、抄概念、背公式”，整个过程不分重点，不会巧学，导致学习时间大量浪费，加重了学习负担，使得预习与复习的效率低下。将思维导图运用于预习和复习过程，通过简单、明了的图文可更好地发挥学生大脑的整体功能，使其对相应的学习内容在大脑自我构建的过程中可视化。既可以帮助学生找到学习时存在的问题，也可以在听课的过程中针对问题进一步梳理，加深对新知的理解与巩固，还可以帮助学生在复习的过程中理解相应的概念与规律。明确概念之间的结构与关系，这种耗时少、效率高的方式学生也乐于接受。例如，上述“压强”内容的学习过程中，学习新知识之前要求学生提前预习，并在预习本中画出相应的思维导图，此时的可视化思维过程就是广义的思维导图，根据学生的认知习惯及预习方式，以核心概念为核心，或者以问题研究为主题放射性思维思考的过程，不过度强调概念之间的逻辑关系及从属关系。教师引导学生学习之后，再次审视“预习提纲”，要求以知识归纳、梳理为中心再次进行思维导图的绘制，此时的思维可视化过程就是笔者所指的狭义的思维导图，它更注重概念之间严密的逻辑关系。
3. 改变团队教研方式，促进教师专业发展
集体备课与研修是现行中学教师交流的常规途径，大多数情况下，交流与研讨的内容是围绕某节课该如何设计、教学中疑难点的有效解决途径等，采用的形式是听课、说课、针对具体问题发表观点等，在此过程中教师交流的信息多以单纯的文字汇总与记录为主，而思维导图的引入，可大大改变研讨的形式，获得更多的信息。仍以“压强”内容学习为例，关于本单元的教学设计，教师可以根据自己的备课习惯在纸上或电脑上绘制思维导图，或者以教学中的困惑为核心展开思维导图的绘制，这就使研修问题更清晰、目的更明确、针对性更强，同时在教学过程中可不断以此为教学依据完善教学方法，进行有效的教学反思，促进教师专业发展。此过程中的思维可视化既可是广义的，也可以是狭义的，根据具体的问题中心的性质而定。
2001年，随着我国新一轮课程改革的启动，我国小学科学课程的改革也步入了新的发展阶段。这一阶段的重要标志是小学课程中的自然课被更名为科学。2001年颁布的国家《科学（36年级）课程标准》（实验稿）也明确了这门课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。课程性质的变化，会给我们带来哪些观念上的改变？教材编制和课堂教学应发生哪些相应的变革？这些问题曾经十分明确地摆在所有改革者的面前。在探索上述问题的过程中，有两个基本事实令我们十分关注。其一是，一些发达国家基础教育阶段的科学课程改革已取得长足的进展，并表现出鲜明的价值取向和发展脉络；其二是，2002年对我国21个省市小学科学教师的问卷调查表明，相对于科学知识等方面，我国小学科学教师的最大困难和问题是缺乏对科学性质的了解，对科学课程和学生的认识也极大地影响着教师的教学实践。在课程开发和课堂教学中亟待解决的具体问题是，如何根据培养科学素养的新目标设计课程结构和选择教学内容；如何围绕核心概念开展科学探究活动；如何在科学概念的学科逻辑结构和儿童认知发展的心理结构之间找到结合点；如何将学习内容、学习态度和学习方法相互关联，等等。为了应对课程性质变化带来的挑战，我们认为，需要借鉴发达国家科学课程改革的成功经验，同时着力解决我国科学教育发展中面临的特殊困难。在这一过程中，围绕一门课程展开基础性研究，可能是寻求问题解决方法的一种途径。
为什么选择STC课程进行实践研究
经过分析和考察，我们选择了美国的STC科学课程。原因之一是，近百年来，美国对科学教育的研究较为系统，而近30年来，基于对科学教学和科学学习的大量研究成果，已经形成了关于科学学习本质的一些指导原则，便于我们分析和理解课程设计的理论基础。另一个原因是，第二次世界大战后，世界科学文化的中心已由欧洲转移到美国，美国的科学教育会传递出更多的科学文化信息。
从2006年9月起，我们组织辽宁、北京、天津、湖北、重庆、广东、江苏和浙江8个省市的10所小学进行了为期6年的美国STC课程实验。目前，这项实验已如期完成，共在20个实验班的741名学生中进行了16年级全部24个单元的课堂教学，对学生在这门课程干预下的言论和行为做了全程、多角度的观察。
关于STC课程的研究方法，我们也决定突破文本研究的局限而采取课题实验的方法。我们相信，亲身实践会促使研究者对研究对象做更为深入的了解，课堂实验会便于我们从教学过程中收集相关的事实形成证据，以作为认识形成的基础。
为了更准确地把握研究的对象，从实验伊始，我们就确立了实验的基本原则——严格按照STC课程教师指导用书中的系列设计进行教学，并邀请美国STC课程的培训师对实验教师逐单元进行培训。为了研究的需要，我们也要求两名实验教师同时进入课堂。一名进行教学，一名进行观察和协助收集事实性资料。事实性资料主要包括课堂实录（用摄像机记录的课堂教学全过程，共290节）、班级记录单（教师和学生在新闻纸上记录的班级讨论结果，共1498份）、学生的记录单和科学日记（学生观察和实验的原始记录、对数据作出的处理以及个人观点，共13818份）、教师的教学日记（教师记录的教学轶事、教学感悟和体验，共1188份）和各种评价信息（单元的前测和后测、过程性评价、终结性评价和学生自我评价，共1580份）等。
将上述事实性资料置于实验研究的框架之内，运用已有理论进行分析和推理，从实验中我们获得了学生发展的相关证据，并识别出课程在其中所发挥的作用。这为我们认识当代科学课程的基本理念、教材编制和课堂教学改革的内容和方向提供了丰富的基础资料，同时也获得了对改善我国科学教育现状的众多启发。
STC课程的设计理念和实施策略
美国STC课程的文本教材分为教师指导用书、学生活动手册和学生科学读本3大部分。按照大单元的结构，16年级的课程由生命科学、物质科学、地球科学、设计与技术领域的24个单元教学模块组成，每一个单元需持续进行2个月左右的教学。
STC课程的设计充分体现了现代科学的价值观、方法论和认识论。在STC课程里，科学被置于课程设计的核心位置上。例如，科学重视证据和数据。孩子们在不同主题的学习过程中能不断体验证据和数据是形成和发展某一观点的基础，能不断参与与证据和解释相关的讨论和分析，不断对证据和数据进行评价，并不断体验和反思所学的知识。例如，科学需要经历一系列复杂的实践活动。孩子们在课程中能不断学习如何提出问题，如何进行观察和实验，如何组织、表征和使用数据，如何基于证据进行推理论证，以及如何做出解释等，反复体验知识的建立和拓展过程。例如，科学是一项凝聚集体智慧和创造力的工作。课程十分强调知识的发现和习得都离不开学习（科学）共同体，不同结果和观点的存在对修正和完善自身的认识至关重要。孩子们在课程学习中能不断经历与伙伴合作探究的过程，逐渐理解社会构建在科学知识建立过程中的作用。例如，科学是运用概念结构和相关事实理解自然现象的。STC课程采用概念分级的方法，从统一概念的层面建立了整体框架，从单元概念的层面确立了单元的学习主题和目标，又从分级概念和子概念层面设计了连贯的课堂教学活动。这样使孩子们从小学阶段就开始学习如何将学习内容与更高层次概念联系起来，逐步搭建理解自然现象的概念性框架。
课程的设计还充分体现了儿童中心的原则。通过这一原则，STC课程很好地进行了学科逻辑与儿童逻辑的结合，具体表现在对儿童已有学习经验、能力和态度的关注。课程设计的学习周期、教学步骤、科学记录单和评价系统，从多方面保证了以儿童的前概念作为教学的起点，使孩子们能够始终保持学习的兴趣，并不断发展做出预测、进行解释和科学论证的能力。还表现在所采取的一系列适应儿童发展需要的教学干预措施。“一英寸宽，一英里深”的大单元设计，使儿童有机会进行深入探究，能够不断积累连续性的学习经验并与同伴进行充分的交互。建立在元认知理论基础上的单元组织结构和活动设计，使孩子们能够通过回顾和反思，不断修正和完善自己对事物的原有认识。此外，课程还十分注意将儿童的科学学习与他们的好奇心、学习兴趣和日常生活经验相联系，不断激发他们持续学习科学的愿望，并深入理解周围的自然现象。
STC课程的教学策略包括班级讨论、头脑风暴、合作性学习小组、思维工具和学习（材料）中心。由教师有效引导的班级讨论被认为是科学学习中非常重要的手段，它为学生提供了明确表达自己想法、练习依靠证据做出解释并与同伴进行集体论证的机会。头脑风暴是在单元或一节课的起始阶段具有刺激性和引导性的活动，它使学生和教师了解关于学习主题已有的知识和期待解决的问题，同时学会如何在讨论中尊重他人，以及融合自己与他人的想法。合作性学习小组是STC课程中广泛采用的学习组织形式，它让孩子们在与同伴的合作中应对挑战性学习任务，学会通过沟通、交流和分享形成对事物的认识，提高学习的能力。思维工具主要指科学记录单、网状图、维恩图等。它们发挥了帮助学生组织和呈现实验数据，对学习主题做尽可能多的联想，识别概念间的联系，以及对不同的信息进行比较等信息加工作用。学习（材料）中心是教师在教室里设置的一个由探究器材、科学图书、视频资料等组成的学习支持系统。它延伸了课堂教学活动并能协助学生开展课程之外的自由研究。
实践研究的发现
通过对STC课程的6年实验，我们从课堂观察所获得的大量事实性资料中发现，STC课程的目标基本上都能在实验班的学生身上得以实现。
STC课程的目标之一是，使科学对所有学生都是适合的、有趣的和富有挑战性的。从24个单元后的学生自评中，我们看到学生通常都用“有趣”、“兴奋”或“有成功感”等词汇形容他们对单元学习的体会和感受。在每个单元长达2个月的科学学习中，学生们表现出的持续的学习热情给我们留下了深刻印象，也证明了课程对孩子们的吸引力。挑战性探究在STC课程中十分突出，不仅表现为活动设计的难度，而且表现为较高的教学要求。我们观察到，几乎没有一个小组的学生会顾及失败的烦恼，他们总是全身心地投入。适切而又富有挑战性的教学活动大大促进了他们的发展，使6年级的学生不仅能自行设计实验和表格，利用简图和文字的组合表征观察结果，还能评价证据与探究方法和工具的关系，关注论证的客观性、全面性和准确性。
STC的课程目标之二是，有助于学生对周围世界的概念性理解。从记录单对事物或现象的大量解释中我们看到，学生们的概念性理解不仅仅是具象、生动和个性化的，随着单元教学和年级的推进，他们已经表现出层级发展、多维联结、富有逻辑和反思性等特征。例如，对“生命特征”这一核心概念，从1年级到6年级，实验班的学生能够清晰地呈现。从生物的基本生存需求到生命周期，从生物的相互依存到身体结构、习性与栖息地的关系，从生态系统到外部环境对生物的影响这样一个逐级发展的特点。从“生态系统”单元的课堂实录中，可以明显地看到学生对相互依存概念所形成的包括食物链、相互作用、物质与能量的流动在内的复杂逻辑结构的了解。从单元总结课学生对班级记录单的修改中，也可以看到他们已经具备了不断对先前形成的概念进行反思和修正的能力。
STC课程的目标之三是，帮助儿童发展论证的能力。在6年的课程实验中，我们不仅观察到大量的观点交互、以证据为依据的学生论证行为，而且发现了学生在论证中已经存在并发展着的评价证据、重复检测、协调证据与观点的能力。从对实验班学生的全程观察中我们还发现，儿童批判意识的发展是随着探究熟练程度的提高、收集证据能力的增强而逐渐发展起来的。从低年级到高年级，儿童论证能力变化表现出明显的阶段性特征。在大量的单元前、后测中观察到，学生正在逐渐形成自己的解释体系，逐渐脱离情境进行抽象概括，自觉地辨识事物间的联系，主动寻找证据并形成自己的生成性解释。
STC课程的目标之四是，促进学生科学态度的形成，如好奇心、尊重证据、灵活性和对生物的敏感性。从嵌入式评价活动中我们发现，学生们基本能够运用简单的科学原理综合或选择实验方法。他们不仅能够较准确地记录结果，而且也能对之进行卓有成效的处理，还会根据情况用恰当的方式进行呈现。他们对头脑风暴和集体论证中的3个原则经历了由不适应到自觉遵守的过程，逐渐能够倾听别人的意见，并且联系事实或证据陈述自己的观点。在饲养蝴蝶和威斯康辛植物的过程中所表现出来的对生命的敬畏和关爱是教师们在以往的教学中从未见到过的。“生态系统”单元关于海湾污染问题的辩论活动更是表现了孩子们对社会问题的强烈关注。
收集到的大量事实性资料表明，通过STC课程的学习，实验班学生的科学素养获得了明显的发展。这是哪些课程因素成功干预学生科学学习的结果？又为我国科学课程的建设和课堂教学提供了哪些可供借鉴的经验呢？我们从10个方面进行了梳理并开展了专题研究。这10个方面是，课程的整体框架和知识的组织形式，概念发展的连贯性和广泛性，适合于儿童的科学实践活动，情境化的教学设计，集体论证能力的培养，学习共同体的创建，教学评价系统，探究材料的设计和使用，科学阅读的开展和科学记录功能的发挥。这10个方面涉及科学课程建设和教学的基本理念，也涉及具体的实施策略，我们认为是它们形成了STC课程的标志性特征，也反映了当代科学课程和教学的众多要素。
对我国科学教育的启示
通过6年的课堂实验，我们认为STC课程给我们的最大启示是，科学课程的开发和课堂教学都需要建立在对科学本质的深刻理解上。STC课程正是根据科学家的科学实践设计了学生必须经历的学习活动，并且在这些活动中突出了科学家在科学实践活动中必须遵守的共同原则。这些活动使学生逐渐理解科学家是用什么方法认识世界的，科学知识是如何被发现并不断修正的。这些原则使学生逐渐了解什么是科学的价值观，理解为什么科学实验与事实这么重要，为什么一个解释的产生需要经过反复的检验，为什么只有坚持质疑和反思才能帮助我们形成更准确的认识。STC课程用自己的设计生动地向我们展示了用科学建构世界观和道德意识形态的具体做法，告诉我们作为科学课程和教学的灵魂究竟是什么。相比之下，我国目前的小学科学课程在反映科学的核心要素方面还显得很薄弱，需要进一步从事实性知识的教学中走出来。
一、跨学科技能培养路径：主题学习
在北爱尔兰，跨学科主题学习是培养跨学科技能的主要途径。跨学科主题学习并不是独立的一门课程，是经过结构化的主题（Theme）学习的一种学习方式。主题活动打破学科界限，围绕某一主题，将涉及不同学科的内容、问题和活动，需要综合应用多学科知识。
1、主题学习的特点与内涵跨学科主题学习最大的特点是结构化、主题化和综合性。从思维能力、自我发展和跨学科技能的培养目标出发，主题教学包括个人健康、自我认识、可持续发展、了解宇宙、公民意识、职业生涯和文化理解七个子单元。七个子单元的内容体现学生从一个“自然人”成长为“社会人”和具备全人人格的重要内容，为学生在生活所有方面的成功作了铺垫，这样的教学内容帮助学生获得生活的技能，超越已获得知识的工具，加深学生对自我和社会的理解，并以积极的生活态度去面对人生和未来。与此同时，所有的子单元从爱尔兰中学课程的不同学科领域入手，设计了与生活密切相关的教与学活动。当然，不同的单元内涵不同。侧重点和不同学科领域的关联度不同。如图所示：从图示可以看出：每个单元构成的主要领域，不同单元里学科领域的不同体现了单元教学目标与学科领域内在特征的高度统一。如职业生涯单元强调了对职业的认识、突出了数学、外语和科技在现代经济生活中的作用；个人健康单元则从家政、体育、科学和自我认识四个领域重点培养学生良好的生活习惯和健身习惯，促进学生的身心健康。单元设计中数学和科学两门学科几乎渗透在所有的单元里，将数学与科学与学生周围的世界相联系，促进了不同学科之间的联系密切，培养了学生的人文素养、科学精神和实践能力，体现了课程的综合性、实用性和务实性。而其他学科领域的作用也不可忽视，学科本身的育人价值与单元目标也又千丝万缕的联系。这样的设计解决学科之间壁垒森严的现象，有效地突破了学生综合能力不足的问题。不仅仅单元结构设计时充分考虑了学科之间的联系，活动设计体现了跨学科和综合性的特点，如文化理解单元的数学学科主题学习中，通过阅读和统计数据，讨论数学观点等活动将数学与语言学习联系起来，促进学生的文化理解；通过运用统计大数据来了解和预知个人与社会的选择，将数学与个人发展、社会了解结合起来；还通过使用数字、图形、空间、测量来记录个人运动的表现，提高运动和健身的质量，将数学与体育相联系。跨学科主题学习以问题的形式提出学习的主题和内容，既有利于激发学生的学习兴趣，又渗透了培养学生问题解决能力的价值取向。如在可持续发展单元中，职业生涯领域中提出了“什么是可持续发展？”、“今天的企业和公司面临怎样的环境挑战？”、“雇主有怎么样的环境责任？”、“在可持续发展的领域中什么工作会充满活力？”，显然课程设计者想以问题的解决去培养学生理解可持续发展的意义，并通过合作、探究解决问题，形成自我的判断和价值。
2、主题学习的实施要求英国教育部门规定“主题学习单元专栏上的活动只是资源，而不是教学活动的全部”，所有教师在主题教学时要遵循统一性和灵活性的原则。教师在学科教学时应将主题教学纳入教学计划中，并在网站上选择适合于课堂的活动和内容，与此同时，学科教师也要充分发挥教师的灵活性和主动性，创造性地运用和开发主题单元活动，从而使主题单元教学效益最大化。教育管理部门还要求学校在实施过程中要进行基于“从教师的角度，活动会有什么积极的、负面的或有趣的预设效果？从学生的角度，活动会有什么积极的、负面的或有趣的预设效果？”的评估，提高教与学的效益。学科教师会从不同的角度讨论主题教学的实施和教学活动的选择：从你的学科出发，你喜欢或不喜欢哪些主题活动？你发现哪些活动最有效？什么活动对于你来说是新的和愿意去尝试？在提供的活动策略和活动中，你还能用在其他什么内容上？提出的主要问题很有用或恰当吗？你怎么使用这些单元来发展你的教学设计？[4]只有解决了这些问题，单元的基本内涵才能在跨学科领域的学习和活动中体现和落实，教师才能深刻理解单元的基本内涵，并形成基于能力和评价的活动设计，还鼓励了教师如何超越教室组织教学活动，进一步发展他们自己独特的教学方法和活动。事实上，“培养学生的综合能力和素质”，“让学习根植与社会和现实”的理念并不新鲜，但北爱尔兰的主题学习的独特之处在于将这理念设计更为系统，贯彻更为彻底，与学科的结合更为紧密。主题学习整合了所有的学科领域，并将生活的元素发挥的淋漓尽致，不仅培养学生的综合素质，而且赋予了学生适应当下生活和未来生活的能力。
3、通过主题学习培养跨学科技能的案例北爱尔兰课程网站上的主题单元专栏为教师和学生提供了丰富的教学、学习和评价的主题活动，这些主题活动展示了教学活动如何去服务单元主题，帮助教师去理解新课程中单元教学的精髓和思想，鼓励教师和学生在学科领域之间建立联系，提供了大量的机会去培养学生的技能和能力，推进为了学习的评价。案例一：工程师如何运用数学？活动背景：职业生涯教育的数学单元帮助学生认识到数学在工作和生活中的重要性，活动将数学与职业紧密联系起来，向学生传递了“没有数郑钢：透视英国北爱尔兰地区中学跨学科技能培养学就没有工作”的理念。而建筑师是在工作中应用数学的典型代表。计算活动1：如果你是工程师，请算一算：长12米宽10米深5米的柱子底座需要多少体积的混凝土？计算活动2：如果将水从Silent山谷水库的水引到贝尔法斯特，需要多少长的管道？计算活动3：去网上查查泰塔尼克号的排水量和你家每月的用水量，请计算一艘泰塔尼克号的排水量相当于你家几个月的用水量？小组讨论：在完成上述活动时，工程师需要用哪些数学计算方式？小组接龙：在计算和讨论后，请每个同学说出数学在工程师眼里是什么？（例：工具、帮助解决问题、思考的方式、语言和帮助你有创意等等）更多的资源和活动：如何建造一座桥国家工程师协会（.uk/education）[5]案例二：如何通过饮食了解文化活动背景：文化理解中的家政单元目的在于帮助学生理解不同国家的饮食文化，了解食物在不同的文化起到了重要的作用，还形成选择合理饮食的习惯和技能。以小组为单位，设计一个模版，用于食品的类别和特点。组织一次超市调查，记录超市里出售的食品，并允许每个组购买一种外国的食品。如果无法组织实地调查和购买的话，教师可以使用在线购物网站或邀请零售商来班上上课。允许学生品尝他们购买的食品，然后从味道、外观、气味、制作的容易度、性价比等评价，并记录在模版上，并向全班反馈。以四人一组为单位，学生选择不同的国家的代表食物调查，用POWERPOINT、海报和投影仪等媒介汇报调查结果，重点阐述食品中的文化。不同的小组选择二种菜肴，分工合作制定方案、准备材料和烹饪食物，然后品尝点评，学生须将烧好的食物拍照，并向同学们展示劳动成果。[6]跨学科主题学习并不是知识的学习，也不是一个人的学习，而是基于活动和探究的学习，基于团队的某一生活主题的探索和实践，通过自主探究和协作探究让学生相关学习概念和学习内容之间建立联系，帮助强化学习者这对个学习主题的理解。课堂中的教学任务在学生的合作探究，讨论问答，展示评价等活动中才能完成，学生得到的往往不是统一的答案，而是在活动中逐渐形成的价值观和思维判断，学生的问题解决能力、批判思维能力和人际交往能力在主题学习中得到了有效的培养。这既是跨学科技能的重要部分，也是学生能适应未来社会和生活的重要技能。在跨学科主题学习中，交流、数学和信息技术既是教学的内容，也是组织教学的手段。数学和技术应用几乎渗透在所有的单元里，教学活动将数学和信息技术与学生周围的世界相联系，培养了学生的人文素养和科学精神，体现了课程的综合性和实用性。如文化理解单元的数学学科主题学习中，通过阅读和统计数据，讨论数学观点等活动将数学与语言学习联系起来，促进学生的文化理解；通过运用统计大数据来了解和预知个人与社会的选择，将数学与个人发展、社会了解结合起来；还通过使用数字、图形、空间、测量来记录个人运动的表现，提高运动和健身的质量，将数学与体育相联系。[7]因此，学生使用数学和信息技术的能力在跨学科主题学习中迅速提高。
二、思考与启示
纵观世界各国义务教育阶段的学生培养目标，北爱尔兰地区是为数不多将学生的跨学科技能明确写入能力要求的国家或地区，其实践的理念和途径，对于我国的中学阶段学生实践能力和创新能力的培养具有重要的启示。
1、跨学科技能是教育培养的核心技能在21世纪全球化、信息化和网络化浪潮中，知识的高度综合性和整体性，成了人类发展的重要趋势。社会和经济对人才的需求正在发生着深刻的变化，基础知识扎实，全面发展，具备综合能力和创新能力是未来人才的核心要素。交流、使用数学和应用信息技术的技能是“综合能力和创新能力”的具体体现，是人们生存和发展的必要技能，也是适应未来社会变革和发展的重要能力。在北爱尔兰中学，跨学科技能的培养和学习是课程核心和学习的基石，也是教师教学的重要内容。跨学科技能的培养深刻地体现了社会和时代的特征，有力地展示了教育对社会变革的具体回应。教育只有与社会的需求紧密结合起来，将人的发展与时代的要求紧密联系起来才有生命力。
2、跨学科技能不仅仅是技能的培养北爱尔兰的跨学科技能体现了“学习为了工作和生活”的重要理念，将学生社会化的成长与适应落实到具体的教育实践，主题学习设计了个人健康、自我认识、可持续发展、了解宇宙、公民意识、职业生涯和文化理解等七个单元，将学生个人的身体、心理、道德、职业等健康发展作为重要内容。主题学习中人的身心和谐发展，人与社会和世界的和谐共处的价值取向和教育目标尤其明显，突出了人的主体地位。主题学习的单元设计将跨学科技能与人的发展结合起来，促进学生从“自然人”成长为“社会人”的教学。因此跨学科技能不仅仅是技能的培养，而是为促进学生自我身心和谐发展的重要工具和手段，超越了技术和手段的外在价值，赋予了技能真正的意义，这才是教育的应有之义。
3、学科融合在生活化教学中实现。在跨学科技能的培养中，课程中各学科领域是教学基点，交流、使用数学和信息技术是教学的媒介，然而学科之间的关系不是割裂和独立的，而是渗透和交互的关系。学生对不同学科的概念、理论、方法和工具进行整合，超越单一学科领域，加深他们对复杂主题的理解，培养学生的思辨能力、批判性思维和独立思考能力。跨学科技能的培养和学习并不是依托某一知识而存在，主题学习紧密联系学生的生活，借助生活现象或问题解决而设计。在学科、社会、技能三维交叉的教育空间下，学生的学习内容回归生活本质，密切了课程与社会发展、科技进步和学生经验的联系，体现课程的时代性，培养学生具有独立选择与判断的意识以及高度的社会责任感。课程内容与现实世界的联系，使学生有能力在不同学科之间建立有意义的联系，以便理解和参与这个世界，能够引发学生对生活和社会的思考，促进他们养成对社会现象的观察力和洞察力。跨学科技能的培养也是将学生为中心化的教学过程，落实了以学生发展为本的理念。
关键词：CDIO；C#；UML；三级项目
中图分类号：G642 文献标识码：A
1 引言（Introduction）
职业教育的任务是以职业为导向的应用型人才培养。CDIO工程教育模式按照产品生命周期构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）四个环节，以工程实践为载体，以行业需求为导向，以学生为中心，体现了职业教育的岗位本位，能力本位。近年来，基于CDIO模式的工程教育理念已被业界认可。
2 C#面向对象程序设计课程教学中存在的现实问
题（C # object oriented programming realistic
problems existing in the course teaching）
2.1 注重功能的实现，忽视设计思想的培养
该课程采用传统的项目教学法已经实施多年，但是在项目教学实施过程中仍然存在一些问题，教师关注较多的是学生的实施、运行能力，学生缺乏应用系统开发的分析、设计能力。学生在遇到具体问题时，受到面向过程程序设计思想的影响，首先进行算法的设计，然后把所有的方法放入一个类中，忽视类的设计，不熟悉面向对象的设计模式，不能够使用面向对象的思想分析和设计程序。与软件技术专业人才培养中学生分析、设计能力的培养目标不相符。
2.2 注重课程单元项目设计，忽视课程项目体系的设计
在项目教学实施过程中，教师重视单元项目的设计，能够针对一个课程单元的多个知识点设计项目。在实际教学中，该课程结束后还会安排20课时的实训课程，实训课程是一个综合性的C#窗体应用项目。由于两个课程之间是分离的，课程单元项目与实训项目之间没有关联，学生很难在20课时内完成一个完整的项目，项目教学实施效果不理想。
3 CDIO模式下的课程教学改革（CDIO mode of
teaching reform）
CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[1]。
该课程的人才培养目标是基于.NET技术的软件工程师，课程改革首先要对该岗位所需能力和岗位开发产品（即软件项目）开发的过程进行基于CDIO的剖析，在此基础上，重新整合课程教学内容，构建三级项目体系。
3.1 课程整合UML建模技术，体现构思、设计
该课程的教学目标定位在培养学生的面向对象程序设计能力，不局限于一门编程语言的语法或API，写出地道的面向对象程序。由此，课程的教学内容需要引入UML和软件设计模式，并且贯穿于授课过程的始终，以辅助学生分析、设计程序，保证CDIO教学理念落地，让CDIO教学模式真正进入课堂。
统一建模语言UML是使用面向对象思想对软件系统进行可视化建模的一种语言，适用于软件开发周期的各个阶段[1]。在面向对象设计教学中，引入UML类图、UML顺序图、uml建模工具知识，可以直观地描述类之间的协作关系，锻炼学生用符号进行表达的抽象思维。
软件设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性[2]。设计模式总共有23种，不需要全部引入课堂学习，而是选择恰当的设计模式在教学过程中适时引入。在教学实践中有两种方式，一是发现.NET类库中的类所蕴含的设计模式思想；而是使用对比教学方法，启发学生思考引入设计模式后程序的优势和最终运行结果的差别。
3.2 构建三级项目体系
依据大连东软信息学院提出的TOPCARES-CDIO[3]能力指标体系，设置了该课程的三级项目体系，最终将全部教学内容贯穿起来，涵盖所有的知识点，真正实现一体化的培养方案，具体如图1所示。经过课堂实践，取得了较好的教学效果。
图1 课程三级项目结构图
Fig.1 Three-lever project structure
课程三级项目是课程设计项目，该项目贯穿课程所有单元和知识点，旨在培养学生综合运用专业知识设计软件系统的能力。该项目在课程的综合实训阶段完成，按照软件开发的工作流程，本课程选取的是学生成绩管理系统项目。
课程四级项目是单元组项目，该项目综合两个以上课程单元的知识点，在课程多个单元完成后的总结阶段进行，旨在提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。本项目可以是课程三级项目的分解项目，也可以是设计的新项目。
课程五级项目是单元项目，该项目综合一个课程单元的知识点，在课程授课中进行，旨在提高学生对核心知识点的掌握能力。本项目可以是课程四级项目的分解项目，也可以是设计的新项目。
4 教学实施与评价考核（Teaching and evaluating）
教学过程中采用项目式教学方法，以培养学生八个方面的TOPCARES-CDIO能力指标为目标，分别是：软件开发知识，分析问题能力，概念化和抽象化能力，查询资料能力，实验性探索能力，行业应用技术，软件实施过程。课程每个单元以一个具体项目为导引，根据CDIO构思、设计、实施、运行的教学理念，从项目构思、项目分析、项目实施、知识点详解、项目完善五个部分展开，符合软件开发的实际工作过程。让学生明白是为了完成任务而需要掌握相关知识点，而不是为学习知识点而学习。
在教学过程的各个环节，从学生的出勤、日常表现、作业、测试、项目完成情况及完成质量、TOPCARES-CDIO三级能力目标的实现情况，对学生进行全方位的考核。
课程考核依据TOPCARES-CDIO三级能力指标点，考核过程贯穿于课堂实施的全过程，包括出勤、课堂表现、作业、项目完成情况及完成质量和期末考试，考核评价主体包括学生自评，组内同学互评，教师评价。
5 结论（Conclusion）
C#面向对象程序设计课程的教学现状在于传统的项目教学法不能完成软件专业人才培养中学生分析、设计能力目标。课程改革基于CDIO模式，整合课程教学内容，引入UML建模技术，构建三级项目体系，在教学实施过程中以项目为导向，引导学生在“做中学，学中做”，建立与CDIO模式相适应的评价考核方式，教学效果明显提高。
参考文献（References）
[1] 杨瑞龙.引入软件设计模式的面向对象程序设计教学方法[J]. 计算机教育，2012（10）：97-99.
[2] 王翔.设计模式：基于C#的工程化实现及扩展[M].北京：电 子工业出版社，2009：5-8.
[3] 温涛.探索构建一体化TOPCARES-CDIO人才培养模式[J]. 中国高等教育，2011（7）：41-43.
作者简介：
1 课程简介
Java OOP的全称是Java Object-Oriented Programming，是计算机软件测试专业的核心专业课程，它的后续课程几乎涵盖本专业所有核心专业课程，因此，学好这门课非常重要。这门课的理论内容繁杂，各知识点的关系错综复杂，而这门课程的实践内容又往往需要综合运用多个知识点，传统的教学方法重理论轻实践、而且也不可能跟踪知识点提供大量而又合理的实践，让学生掌握每一个知识点就会运用一个知识点，所以往往会让学生记得住理论但动不了手，会做一个应用但又不会做其他的应用程序。
2 斯金纳程序教学法的基本原则
斯金纳的程序教学法的基本原则有三点：第一，是小步子原则。根据还原论的观点，如果原来一个较大、较复杂的问题分解成若干个较小、较简单的小问题，那么就可以使要解决的问题简化，通过解决这些小问题又可以综合起来解决大问题。小步子原则就是把教学内容划分成有层次或递进关系的小块内容，学生通过一个一个的小块内容的学习从而推进整个教学内容的学习。这样可以降低学习的难度，激发学习动力。第二，是积极反应原则。针对每个小块内容都设置恰当的提问，在学习每个小块内容的时候都让学生对提问有所反应，使学生从消极的接受学习变为积极地反应学习，大大的提高学习效率。第三，是及时强化原则。在学生做出反应后，老师要及时给出反馈，对错误的反应给予纠正，直至正确；对正确的反应给予肯定表扬和鼓励，以强化学生及时明确正确的反应，可以提高学生的自信心，增进学习效果。
3 基于程序教学法的JDBC的教学设计
JDBC是《Java OOP》课程最后一个单元，教学目标是要求学生能运用JDBC编写数据库应用程序。首先，把这一单元的内容按照其逻辑先后顺序分为四个部分：第一个部分是JDBC的概念；第二部分是JDBC的驱动类型；第三部分是java.sql包中的常用类的使用；第四部分是运用JDBC编写出数据库应用程序。由于第四个部分是本单元学习的重点和难点，要学生一下子就完成一个数据库应用程序是非常困难的，于是把这个部分按照由局部到全局、由易到难的原则又分为四个小部分，依次为只修改函数的参数或类型的小改应用、根据已有程序模拟出相似情境的程序、修改函数的功能或者增加新函数的大改应用和写出一个全新的应用程序这四个部分。这样，最终把本单元的内容分为七个小部分。
为了使学生能够对所学知识积极反应和及时强化，对上述七个部分的学习内容都设置了合理的问题。由于第一部分和第2部分的学习内容都需要用到JDBC概念图来进行讲解，那么第一部分讲解完毕后，希望学生能够正确的解释JDBC概念图，第二部分讲解完毕后，希望学生能够指出JDBC概念图中的驱动类型。第三部分中常用的类之间相互关联并担负整个JDBC工作流程、各司其责，所以第三部分讲解完毕后希望学生能解释JDBC的工作流程。前面三个部分的内容最终全部都要综合应用到最后四个部分中，首先进行局部小改，把一个已经完成的应用程序发给学生，希望学生能够做到该应用的输入数据的类型或个数改变时程序中应该修改哪个函数的什么参数、如何修改；接下来，给出和该应用相似的情境，希望学生能够模仿写出一个应用程序来。然后进行局部大改，该应用需要增加或者删除某些功能，希望学生能够正确写出新函数或者准确找到要删除的函数；最后，给出和该应用有些不太一样的情境，希望学生能够写出一个全新的完整的应用程序。
4 基于程序教学法的JDBC的教学实践
在湖北科技职业学院的11级、12级的计算机软件测试专业的学生中，《Java OOP》这门课程就采用了程序教学法，而在10级该专业学生中这门课程没有采用这种方法采用传统的方法，在单元内容全部讲解完后才让学生做出反应。11级、12级这两个年级的学生在学习这门课程最后一个单元JDBC时，整个教学活动如图1所示。
整个教学活动科学合理的贯彻了程序教学法的三个原则，把教学内容划分成更好让学生接受的小块，在每一块的学习后学生可以立即对设置的问题做出反应并通过网络及时提交给老师，老师对正确的回答给予鼓励和表扬，对错误的回答给予引导纠正，这样不仅能及时验证和了解学生对当前学习内容的掌握程度，还可以避免学生累计错误影响到以后的学习，让学生在整个教学活动过程中都保持兴趣和激情。在每个小块内容教学结束前，老师可以给接受快的学生设置更多同类型深层次的问题，给接受慢的学生足够的引导使他们能自己发现自己的障碍在那里，从而强化各层次学生对当前学习内容的掌握和理解。最后有学生做出小结，列出自己的错误和自己的收获；老师做出小结，列出要掌握的核心和要注意的问题。
然后进行下一个小块教学内容的教学活动。直到所有七个小块内容全部结束。
关键词：校企合作；短距离无线通讯；课程改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2015）03-0052-04
高职院校的根本任务是为生产、建设、管理、服务第一线培养高级技术技能型人才。教学工作是学校的中心工作，课程教学是实现高等职业学校人才培养目标的基本途径，课程教学质量是直接影响人才培养质量的核心要素。“工学结合，校企合作”是高职专业人才培养的基本模式，基于校企合作的课程改革正是这一模式在课程建设中的具体体现。本文以南京信息职业技术学院无线电技术专业中的一门专业核心课程——“短距离无线通信”为例，就该课程进行校企合作改革的思路、方法及存在的问题进行探讨。
一、课程改革的必要性
与普通高等教育课程相比，高等职业教育课程建设有其特定的困难，究其原因主要有三点：其一，职业教育是以就业为导向，其课程内容必须根据企业对岗位能力的要求不断更新；其二，职业教育课程的目的是将学生导向工作体系，而高职学校的教师一般都是从普通高校毕业后直接入职的，他们往往对普通教育中的知识体系类课程比较熟悉，对这种基于工作体系的课程模式却比较生疏，这无疑在很大程度上增加了职业教育课程开发的难度；其三，职业院校的学生与普通高校的学生相比，其学习能力和学习主动性都相对较弱。因此，职业教育课程开发的一个重要任务就是如何根据这类学生的学习特点，充分挖掘他们的潜力，激发他们对课程内容的兴趣。
我院无线电技术专业的人才培养目标为培养具备无线电设备及系统的售前与售后技术支持、工程实施与管理、系统运行维护、系统方案设计、产品辅助设计等能力和职业生涯可持续发展基础，在无线电技术领域内从事技术服务、方案设计、工程实施等第一线工作的高级技术技能人才。本文所研究的“短距离无线通信”课程正是无线电技术专业的专业核心课程，主要讲述了无线通信技术基础知识、无线局域网技术、蓝牙技术、ZigBee技术等短距离无线通信技术的基本概念和基本原理，它与“射频技术”、“通信技术基础”等课程相结合，完善了无线电技术专业的基础理论知识，对本专业所面向的无线电相关产品的检验及维修、辅助设计等岗位所需要的知识、技能和素质目标的达成起到支撑作用。然而，该课程以往的实施状况并不令人满意：首先，学生普遍反映课程的理论性太强，并且质疑教师所讲述的“概念”和“原理”是否有助于他们将来的工作。要解决这个问题，需要教师尽量多地告知学生“要做什么”、“怎么做”、“怎么做得更好”这类过程性的知识，而不是“是什么”、“为什么”这类陈述性知识。其次，由于高职学生大多擅于形象思维，具有这类思维类型的人一般不善于用符号去思考问题，他们需要在一定的环境和背景下进行学习，故教师需要选取适宜的课程内容，为其设置适合的课程体系，并针对具体课程开发相应的课程标准。最后，可供该课程使用的资源较少，如教材不匹配，缺乏可供学生课后自学的教学资源，实践条件跟不上等。
为解决上述问题，必须进行课程改革，使“专业与产业、职业、岗位对接；专业课程内容与职业标准对接；教学过程与生产过程对接”，即进行基于校企合作的课程改革，进而实现高职教育的人才培养目标。
二、课程改革思路
根据对无线电技术专业学生就业期待的调查分析发现，大多数高职学生在社会环境影响下就业心理发生了改变，他们已很难满足于毕业后从事枯燥的焊接、装配、检验等岗位，而是期待薪酬及技术含量更高的技术服务岗位。美国信科检测认证集团（下文简称“信科”）的主要业务是对无线通信设备的各项参数进行测试，并且根据各个国家的监管机构所制定的EMC（电磁兼容）和无线射频安全标准确定其是否通过认证，从而实现无线电产业的标准化。短距离无线通信产品的检测认证行业对高职学生而言，既具有一定的技术含量，入职门槛也不会过高，因此具有较大的吸引力；而对无线通信设备检测认证所需要的基本原理正是“短距离无线通信”课程所阐述的内容。鉴于此，自2012年起，学校就“短距离无线通信”课程建设与“信科”开始建立了合作关系，整合校企双方资源，改革原有课程架构。课程的校企合作改革主要围绕以下几个方面展开：
一是课程内容以企业真实项目为载体，围绕Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等短距离无线设备的组网及检测任务展开。学生在学习过程中可以切实体会到课堂所学的正是真实的工作项目中所需要的，从而具有更大的学习热情。二是采用学校专任教师和企业兼职教师共同授课的方式，结合多样化的教学方法和手段，提高教学效率。三是校企合作开发教学资源。通过教材开发、微课制作等多种形式，多角度地向学生呈现课程内容，便于学生课堂学习和课后自学。
三、课程改革的实施过程
（一）课程教学内容的设计与组织
课程改革围绕“培养学生使其具备对短距离无线通信设备进行调试与检测的能力”这一教学目标，对原有课程教学内容进行了整改。调整后的课程教学内容以无线局域网技术、蓝牙无线接入技术以及ZigBee无线接入技术的基本原理为基础，以对Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等短距离无线通信设备的组网及检测任务为载体展开，共分为无线通信基础、无线设备检测基础、无线局域网技术、蓝牙无线接入技术以及ZigBee无线接入技术五个教学单元，共45课时。各教学单元的知识技能培养目标以及课时分配，如表1所示。
根据各单元的知识技能培养目标，本课程的知识点结构如下页图1所示。围绕无线通信设备检测这一核心内容，课程首先介绍了无线通信基础知识和无线设备检测基础知识，而后在基本理论的学习基础上，以WiFi设备的检测、蓝牙设备的检测 以及ZigBee网络的设置为主线，相继从各种技术的工作原理、主要标准、组网过程、测试方法等多个方面对其进行介绍。
（二）课程教学的实施
由于学校专任教师更多的是专注于理论内容的研究，对具体项目的实施过程并不十分了解，导致其在讲解工程案例时不能做到了熟于胸，显得比较苍白。因此，本课程的教学实施环节由传统的专任教师进行理论课的讲授改为由学校专任教师和企业兼职教师共同授课模式。学校专任教师的教学课时占总课时的70%左右，主要负责基本概念和基本原理的讲解；企业兼职教师的教学课时约占总课时的30%，授课可采用讲座、在企业指导学生进行实践、常规授课等多种形式完成。
本课程中由企业教师完成的授课任务如下：一是第二单元“无线通信设备检测基础”对无线检测认证行业进行了描述，介绍了常见的无线检测场地与检测设备并且归纳了常见的测试项目，这一单元所涉及的内容与企业工程项目联系紧密。因此，这一单元7课时由企业兼职教师来校授课。二是第三单元的实验项目“WiFi设备检测”以及第四单元实验项目“蓝牙设备检测”，则是由学校组织学生前往企业，在企业兼职教师的指导下进行实验。三是在课程进行过程中，学校将安排企业资深工程师来校进行讲座至少一次，介绍企业的具体情况，对检测认证行业需要毕业生具备的基本素质和技能进行宣讲，并且给部分优秀的学生到企业实习的机会。
（三）课程教学资源建设
课程的开发离不了课程资源的支撑，课程资源的合理开发和利用是课程建设顺利达到预期目标，促进学生全面发展，有效提高教育教学质量的重要保障。课程资源不只局限于教材这一为人所熟知的形式，它应是包含专业领域、教学领域、学习领域和师生互动领域等多个层次的立体化资源。目前的“短距离无线通信”课程资源建设主要围绕编写教材、制作微课、完善习题库等多个方面展开。
1.编写教材
如前所述，为了达到高职教育的培养目标，适应当前高职学生的学习特点，我们首先必须开发出一套与既定课程内容相匹配的教材，在教材的编写过程中。校企双方采取基于工作过程的方法来组织教材内容，以一个完整的任务为载体，将学生需要掌握的知识和技能分散在任务的提出、完成和验证过程中，使学生在掌握所需知识和技能的同时，获取实际工作环境的体验，缩短课堂和职场的距离，提高学生的职业竞争力。
《短距离无线通信设备检测》以典型短距离无线通信设备检测的工作过程为逻辑起点，分别从相关系统的技术原理、通信系统的组网配置方法到设备的检验测试过程等环节进行展开，层层递进，并将企业实际测试案例引入教材中。
2.制作微课
为了让学生更好地把握知识重点和难点，从而达到更好的教学效果，课程组从课程知识点（如图1所示）中提炼出重点知识和难点知识（图1中带型标志的内容），用三维动画、Flash、PPT讲解视频等多种形式呈现课程内容。
3.完善习题库
课程组还对原有的习题库进行了修改与重组，不但删去了大量理论性较强的习题，还请企业教师参与习题库的编写，使学生的习题库实用性更强。
总之，围绕“辅教辅学”这一根本目的，无论在课堂教学或是课后自学的过程中更好地为教师和学生服务，课程教学资源的建设将长期持续及不断更新。
四、问题与思考
“短距离无线通信”课程经过两年多的校企合作教学改革，确实具有较大收获，但不可否认还存在一些问题。由于目前资源的局限性，本课程的教学资源还未能在网络教学平台上线运行。因此，在与学生进行在线互动，及时解决学生的问题方面还有一定欠缺。尽管在目前的课程考核中已由企业兼职教师参与命题，但还没有形成一种完善的校企合作考核机制。因此，在后续工作中校企双方将进一步探讨如何全面客观地对学生的学习效果进行评价。校企合作实验室的建立将会使学生更加方便的进行实验，并且具有更多的实践机会，这也需在今后的校企合作中进一步加强。
参考文献：
1.开展项目研究，改进教学方式
实施新一轮课程改革以来，学校课堂教学发生了积极的变化，自主、合作、探究的学习方式与启发、讨论、任务驱动的教学方式不断推广，但真正意义上的自主学习还没有完全实现，学生的学习很多时候处于一种表层状态。学生核心素养的提出，迫切要求学生深入理解学科概念和学科学习过程，形成发现和解决实际问题的能力，养成良好的学习习惯和学习态度，这就要求我们探索促进学生深度学习的方法。
以“深度学习”促教学改进。学校参加了由教育部基础教育课程教材发展中心发起的“深度学习教学改进项目”。该项目的切入点基于教师，为教师提供一种教育教学的改进方案和实践策略，归宿点指向学生，给学生创设高质量的学习体验，培养学生理解世界、解决问题的能力。项目直指教学系统中四个最基本的问题――教什么、学什么、怎么教、怎么评，教师要基于深度学习理论，围绕单元教学设计，聚焦深度学习四要素，构建单元教学设计的基本程序。
我们力争通过三年时间，形成本土化的深度学习理论体系和教学实践模型；建设优秀教学实践案例库；形成部分学科教学指南。推进中，我们特别强调体验式研修，在小、初、高各学部都开展了系列研究活动。
以项目式学习改进教与学。我们以项目引领的形式建设专业教室，开设人文主题课程、实践探究课程、传统文化课程、思维类课程、STEAM课程、领导力课程、戏剧课程等跨学科课程，丰富学生的实践体验途径。
以STEAM课程为例，STEAM课程群包括通用技术六模块、工业4.0六模块、清华大学工业训练中心课程等。高一学生分成小组，组内合作，设计海报LOGO、项目路径，学习软件、设计零件，进行设计组装，调试运行。小组内的每一个学生都参与其中，分工合作，交流思想。这便是STEAM课程的魅力所在――不仅仅教会学生做，更教会学生在遇到全新事物时如何去认识它、理解它，如何更深入地思考。高二学生的知识水平和技能水平更高，体现出能力层级的发展性。他们首先进行工具及技能学习，如文献查找、数学建模、设计软件等，之后基于各自的设计进行尝试，试错修正，组装、编程、调试。该课程将学术性内容直接运用于实际的项目中，强调探究性学习、技术支持下的学术探索及学科在真实世界中的应用，学生通过“工程学”思想和“做中学”模式，全面提升能力。
2.改变评价着眼点，探索多样化评价
改变评价着眼点，推动课程体系改革。以学生能力发展作为评价的着眼点，能真正推动课程建设、课程实施以及学校各方面建设。评价学生能力，要考量能力点包含什么，如何发展这些能力。学校据此给学生提供培育批判性思维、创新思维、系统思维等一系列能力的课程。
借助大数据，评价学生能力起点。在开学初，我们借助大数据对新生进行学习力的评价。从逻辑推理、概括提炼、心理旋转、听力记忆、知识广度五个方面测评学生的学习特质，以判断学生的能力起点，对学生进行分类、分层，做好个性化指导。后期还要通过课程管理系统对学生选课进行指导。
关键词：评价方式；化学课堂；美国课堂；多样化；高考改革
文章编号：1008-0546（2016）10-0025-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.009
评价学生是教师的工作内容之一，对学生具有重要、长远的影响。2014年开始公布的全国高考改革，便是希望将育人的方向从“单纯育分”调整为“全面育人”，从追求“学科成绩”转向促进“学生成长”，将思想品德、学业水平、艺术素养和社会实践能力兼顾其中。由此，国内教师也要真正改变评价标准，从考试与分数为主向学生全面发展的目标转变。国家教育部初高中化学国家课程标准研制组组长，华东师范大学化学系王祖浩教授，最近在上海市浦东外国语学校作“化学课程的隐形内容研究”报告时再三强调，中学化学教学要注重化学学科本质、化学的社会价值、化学的研究方法、化学的思想观念、化学知识内在联系和化学史等六方面的隐形内容，而不是知识点数量的叠加。那么，当教学目标和教学内容发生变化后，教学评价势必也要做出更新。美国的中学课堂学生学习评价方法恰好为我们作了很好的参考。
一、美国高中化学课程标准简介
美国高中化学课程标准包含在美国基础科学教育课程标准中，全美主要采用2013年公布的《下一代科学标准》（Next Generation Science Standards，简称NGSS）。NGSS把基础教育各个阶段讲授的科学知识划分为物理科学（涵盖了物理和化学学科）、生命科学、地球与空间科学、工程技术及科学的应用共四个学科领域，并在此基础上明确了各阶段、各年级、各学科教学的主要内容。[1，2]例如，在高中阶段，学生必须利用元素周期律和元素周期表来预测原子最外层电子排布相似的元素的递变性（仅限主族元素，仅限定性了解）；建立基于总键能变化的化学反应的热效应模型（只限得出反应物与生成物的相对能量高低，不需计算某一反应具体的总键能数据）；应用科学原理和证据解释化学反应速率随温度及反应微粒浓度变化的影响（仅限两种反应物的反应，不要求得出因素与速率间的定量联系）等。该标准还要求从三个维度构建科学学习：科学与工程的实践、学科核心原理、跨学科概念。比如上述例举的第一条学习内容，科学与工程实践维度的要求包括建立基于解释阐述系统间或系统内组分间关系证据的模型，使用模型预测系统之间或系统内组分间的相互关系等等；在学科核心原理维度要求掌握原子是由带正电的原子核及带负电的核外电子构成，原子核又由质子与中子组成等等；跨学科概念维度上要掌握在核反应过程中，原子不再是变化的最小单位（不再守恒），但是质子和中子总数仍然守恒等等。三个维度的科学学习是美国科学教育的重大转变，开启了更为丰富和科学的评价方式。NGSS开发与制定协会强调课堂评价是教和学的融合，并指出课堂评价应包含形成性评价任务和终结性评价任务。[1]
二、美国高中化学课堂学习评价调查与分析
课堂评价可能包括正式的测验或对话性的小测验，也可以基于课堂活动中产生的作品，而不仅仅单纯依赖专门为评价设计的任务。这些作品包括学生在课堂中、家庭作业中形成的作品；学生在一个单元或一个学年的作品的档案袋；或是使用计算机技术完成的活动。以美国加利福尼亚州洛杉矶市Arcadia高中化学基础课为例，每位选择该门课程的学生都有一本课堂记录册（档案袋），内含所有与学生考评相关的历史资料（图1）。一位学生最终这门课的成绩，由以下多个方面的表现综合衡量：
1. 笔记（Notes）
美国教师授课方式分为演讲（lecture）与研讨（seminar）等，化学笔记一般出现在演讲中，用于教授新课。由于化学笔记多，教师经常给学生准备学案，学生需填入关键的笔记。学案中还设置一些开放性问题和计算等练习题，通常用作课后作业。
例如，在“原子量”一课学习中，课堂笔记如下，加下划线的内容需学生边听讲解边填入：
A. 原子质量很小，使用不便。化学家改用原子质量单位。
（1） 一个原子质量单位定义为C-12原子质量的1/12 。C-12稳定，来源广泛常见。
（2）元素周期表中碳原子量采用12.01，而不是12，为什么？
a. 元素原子量是其所有天然同位素的加权平均值。
b. C-12只是碳原子的一种，自然界中还存在C-13，C-14。
c. C-12占所有C原子的98.89%，C-13占1.110%，C-14比例可以忽略。
d. 原子量=同位素1的原子量×1的丰度+同位素2的原子量×2的丰度+……
例如：C的原子量=12×0.9889+13×0.0110 =12.0098≈12.01
开放性问题①：如何得到元素同位素的丰度值？
e. 为找出每一元素同位素的丰度，科学家使用一种先进的仪器，称为质谱仪，来气化并分离同位素。
题1：根据硅同位素质谱图，计算硅的原子量。
开放性问题②：为何质谱可用于犯罪侦查？
题2：X元素有两种同位素，X-69原子量68.9u，丰度为60.2%；X-71原子量70.9u，丰度为39.8%，则X原子量为多少？
题3：镁元素有3种同位素，已知Mg-24原子量23.99u，丰度78.99%；Mg-25原子量24.99u，丰度10.00%；则Mg-26原子量和丰度各为多少？
以上笔记总结了学科核心概念、原理和知识点，并通过开放性问题与计算的设置，在实践维度评价了学生明确问题、设计方案、分析解释数据和运用数学等能力。
2. 天天问（Daily Questions）
在每节课之初，教师会出2-3个问题请学生写在纸上上交，内容是刚学过的知识。除了考查学生是否回家温习功课，也能发现学生的不懂之处。
例如，在上完“原子结构的发现史”一课后，在下一节课形成以下问题题目：谁发现了电子、原子核和中子？描述汤姆生或卢瑟福的实验并说出它的重要意义。
“天天问”复习的教学内容主要来自学科核心概念。科学教育中的学科核心原理的学习，要贯穿基础教育的所有阶段和所有学科，成为教师和学生关注的焦点。
3. 阅读（Reading）
学生可通过网络获取与教学相关的教材等材料和教师预设的问题，并在自主学习后作答。阅读内容并不局限于文字材料，图片、音频或视频等多媒体形式都有。新课预习任务通常通过阅读这一环节完成。
4. 周周练（Quiz）
小型的测验，比较简单，五到十分钟左右，每周一次。
例如，“物质的量浓度”一课的周周练如下：
a. 1.5 L 0.025 mol/L Cu（NO3）2溶液与1.25 L 0.05 mol/L NaOH溶液混合，得到多少克沉淀？
b. 以下强电解质溶液中含Cl-数目最多的是哪个：100.0 mL 0.30 mol/L AlCl3、50.0 mL 0.60 mol/L MgCl2、200.0 mL 0.40 mol/L NaCl
“氧化还原反应”一课练习题：半反应法配平以下氧化还原反应：I-（aq）+ClO-（aq）I3-（aq）+Cl-（aq）（酸性条件）
5. 单元测验（Test）
一个小时左右的时间，每个单元结束后进行测试。之前教师会提供答疑机会。
6. 化学实验（Lab）
课堂实验步骤不多，难度不大，每学期有十几次实验课。根据实验预习、实验操作、实验报告情况打分。
例如实验“大家都是炼金师――铜变‘银’和‘银’变‘金’”，该实验理论背景基于原子结构的组成和人类对原子结构的认识过程。实验方法如下：在烧杯中加入1g锌粉与15mL 1 mol/L的氢氧化钠溶液，置于煤气灯上加热至近沸，放入铜币（一美分），继续保持近沸状态几分钟后将硬币翻面再反应几分钟后取出，洗净。铜币表面呈现银色。夹取已呈银色的硬币置于煤气灯火焰上灼烧，硬币转为金黄色。问题：详细描述第一步及第二步反应后硬币分别发生的变化；用天平称量硬币反应前后的质量，有何变化；你认为这真的是银/金么，为什么？
7.以小组或个人为单位，做学科性质的海报或模型，完成网上的阅读，写篇某一主题的综述等。这些任务通常从科学与工程的实践维度帮助学生了解科学知识发现和运用的过程，构建理论知识与现实实践之间的联系，形成科学世界观的同时也是对教学效果的综合性评估。有些任务还需要跨学科概念的相互融合与借鉴，以对世界形成整体的、清晰的、有逻辑性的认识。
例如，电子云模型制作（图2）：学生利用泡沫塑料、木棍、包装纸等常见材料自制球形的s轨道、纺锤形的p轨道等电子云理论模型。课堂中的科学和工程实践本身就为评价活动提供了很好的证据。比如，当学生在开发和使用模型时，他们将被给予机会来解释他们的模型，并和同学进行讨论，从而就可以为教师提供形成性评价的机会，并帮助教师进一步规划教学计划。
例如：“贩卖”元素（图3）：每位学生随机分配一种元素，填写元素名称、符号、原子序数、原子量、密度等基本信息，还要制作一份广告海报，不但要体现该元素的使用价值，还要有良好的广告效应，让人看了海报就有“购买”的冲动。该任务包含多重要素，因而需从学科核心知识应用、计算机检索、艺术效果、内容构思等多方面形成最终的作品评价。
三、美国化学课堂带来的启示
我国的普通高中课堂教学评价与美国的公立高中课堂教学评价相比，既有相似之处又各具特色。标准化测试仍是中美两国评价学生学业进步、诊断教与学的重要方式，特别是在数学、阅读及写作这几大领域，近年来美国法律强制要求每一年级都开展测试。而美国中学的其他学科，除了被许多学院和大学用作入学考试的SAT、AP等统一测试，高中四年只有一次极其简单的全州毕业考。在日常中学课堂，没有像我国频繁出现的各种校级、区级、市级或省级学科统一测试，但这并不意味美国学生日常不需要参加任何考试。相反，美国学生每天都在接受试题型的微小型测试，比如简答题性质的“天天问”，填空或计算性质的小练习，问答题性质的“开放性问题”，也有正规的以班为单位进行的单元测试。既有形成性评价，也有终结性评价，评价内容和标准由任课教师决定。美国中学没有教研组和备课组，也没有频繁的研活动，教师教学自由度非常大，老师一天上五节课，整日在教室备课或上课，只有每学期若干次能不上课大家坐在一起开个会，商量大致的教学安排。以中学化学为例，相同时间段不同教师的教学内容五花八门，教比热容、原子结构、核化学的都有，相应的过程性评价内容或方式因此也因课堂而异。对比上海的学校，对教师一直有高度的管理和约束，每学期之初，年级备课组要统一制定教学进度并上报到区，一个学校测试统一度较高，测试难度比国外普遍大，且测试内容远不如国外丰富。
虽然测试等手段一定程度上有助于对学生的学习成就或教师的教学成就作出判断，但大部分测试仅仅测量一部分能力。美国心理学家加德纳认为，构成智力者乃是以下八种能力：语言智能、数学逻辑智能、空间智能、身体运动智能、音乐智能、人际智能、自我认知智能、自然认知智能，要从多维度的、全面的、发展的眼光来评价学生。对学习物理、化学、生命科学等理科的学生，进行实验技能评价必不可少，中美课堂均认可实验这种评价方式。不同的是，美式课堂是走班制，教室设计成多功能，既能上理论课，又有足够的实验台，因此，美国学生进行课堂实验的机会更多，也更便捷。国内若要进行学生实验，需去专门的实验室，基础课上实验机会不多。但是，在专门的实验室，设施会更完善，可以进行更复杂、更高级的实验。而且，国内还有一点明显的不同，将实验技能进行标准化评价，例如上海市针对所有高二学生的实验操作进行会考。可以说，在很多方面美国教育仍重视广度（尽管新的教育改革已经提出了改进），我国重视深度。但是，目前上海市许多中学通过开发校本课程，开设拓展课，根据学生需求弥补了基础课部分的不足。
美国课堂评价较国内课堂最大的不同，是诸多新颖的评价方式，学科模型的自制、学科海报的设计等都是常规作业之一。正如文中实例中提到的，在学习元素周期表的时候，为了让高一学生尽快对元素的基本表达方式产生印象和兴趣，布置了一份题为“贩卖元素”的作业。学生积极性特别高，充分利用图书馆、网络搜集资料，把元素海报做得既学术又艺术。这一任务的设置，既考察了学生对知识技能的掌握，又促进了艺术、探究和动手等多种智能的发展。在国内，只有美术课会布置制作海报的作业。人生来都有一定的创新性和探究性，人的成长之路就是探究之路。但是教师只有不断且充分给予学生创新或探究的机会，学生才会不断累积相关的经验，才可能在未来成为创新之源。
参考文献
