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生物跨學科教學案例范文第1篇

一、對學科整合的認識

二十年前發達國家發起了新課程改革運動，其中一個課改方向正是學科整合開發綜合課程內容，開展相關的教學法探索。在我國近十年的新課改內容中創設綜合性課程乃一大亮點。綜合性課程可以理解為課程整合的具體體現。該類課程的優點是改變目前科目設置過多和缺乏整合的現狀，體現課程結構的均衡性、綜合性和選擇性；可以促進學生頭腦中對不同領域學科內容知識的遷移，有利于建構完整的知識結構，促進學生個性與全面性發展，且內容往往與社會問題聯系，學生學習動機很強。小學各科教材內容分自然、社會、藝術三大學科領域。就學科整合而言可以理解為將這三大不同領域的具體課程內容和不同教學方法進行分析，以最基本的課程內容結構為起點，找出不同學科的共性和聯系點，創設綜合課程。筆者著重圍繞美術和科學兩學科的教學內容、教學方法、教學工作實踐體會進行分析，認為兩學科整合存在可行性。

二、美術與科學學科整合的可行性

1.分析美術課標與科學課標

分析義務教育階段美術與科學兩學科課程標準及教學內容領域、教法，可以找出聯系的共性之處有：（1）小學階段美術與科學兩學科課程同屬于啟蒙課程。啟蒙課程是要通過一定內容與形式的課堂教學實現啟蒙教育目的，即提供由基本概念、技能建構的教材內容結構，通過教學引導小學生形成基礎性學習方法、思考與解決問題的能力和一生所需的最基本的知識素養。（2）兩學科都以布盧姆知識與概念、過程與方法、情感態度價值觀三緯度為目標設置原則。（3）兩學科都是重在學習者的活動參與，讓他們在參與中體驗和感知，在廣泛的文化情境中通過教學使其對世界多元文化樹立尊重意識，認識人類社會的豐富性，樹立熱愛大自然環境資源、熱愛生活的情感。（4）兩學科課標中對情感態度與價值觀目標的教學意義表述都包含兩個層面內容。一是人與自然和諧相處的意識培養，二是引導學生意識到人類與自然和諧發展的重要性和當今人類社會對自然環境破壞的嚴峻問題。此類內容往往是小學科學教材內容中分量較重的部分，而在美術教材內容課題編寫中似乎體現得不充分。因此，以課標理念為指導聯系學生生活經驗創設綜合課題有一定的實踐意義。

2.美術與科學學科教材內容的聯系性

海淀區小學科學課使用的教材為教科版，在四至六年級共使用八冊教材，內容為生命世界、物質世界、地球與宇宙三大領域。縱覽海淀區小學使用的人美全國版共十二冊美術教材，會發現以植物、動物、山水環境等物質世界的寫生、創作表現為內容的課題幾乎各冊皆有。兩學科教材內容編排都關注地球上的動植物、天氣、巖石等生物與非生物構成的自然環境資源。當然兩學科探索的視角領域不同：在相近的自然領域課程中，美術課教學重在引導學生通過觀察和想象，以畫筆和其他媒材表現客觀對象的視覺特征和對象在內心中的感受，從而認識人類生活的地球環境資源；而科學課教學重在通過現象的理解和問題的提出，進行猜想、觀察與實驗驗證，得出結論，通過科學探究過程培養學生研究問題、解決問題的意識與方法，目的還是認識人類生活的環境資源世界。學科整合的前提是不同領域的學習內容要有共同或緊密聯系之處，通過整合創設出綜合課程，避免學習者面對過多科目內容，而是通過學習綜合課獲得跨學科的共性內容，促進頭腦中知識結構的遷移，有助于減輕學習負擔。通過學習內容分析，就自然資源世界領域而言，創設美術與科學綜合性課程內容具有可行性。

3.對兩學科課堂教學內容與方法整合的思考

近幾年來，筆者跨校分別聽了美術與科學兩學科以動植物、非生命自然物質世界領域為內容的公開教學研究課，感受頗多。分析教學案例體現的問題可歸納為：(1)畫科學簡圖和美術課的觀察寫生繪畫方法的異同點及相互遷移關系。(2)兩學科在動植物相近的課題內容領域是否能整合為綜合課？反思上述問題筆者認為：(1)科學簡圖力求以線條和簡單色彩準確表現觀察對象（如某類動植物生長）外在特征，特點是表現以線條為主，要求準確具體，不摻雜個人主觀想象編造，這是和美術寫生內容與方法的區別。但除此之外，科學簡圖與美術寫生畫有許多共性和聯系，即都需要細致觀察發現對象特征，努力表現特征，只是美術繪畫允許并鼓勵表現者以想象、添加方式描繪對象，可以有主觀發揮，但繪畫寫生作品仍要注重表現對象特征的真實表現，不提倡過多變化。可見，繪畫寫生練習方法的掌握是科學簡圖繪制能力的基礎，許多生物研究者也都是通過寫生繪畫練習奠定了扎實的野外科研繪制科學簡圖的能力。二者緊密聯系，有必要進行相互滲透性教學。(2)就美術、科學兩學科內容的銜接而言，教師可以在自然環境（如動植物、氣候、巖石等領域）中創設綜合課內容，教學目標要體現自然物質的知識性常識、觀察認識其特征的繪圖表現方法掌握、探究思維意識培養、野外收集資料方法介紹等方面。這樣，學生在學習時需要面對真實對象，甚至走到自然中去體驗，其效果不言而喻。

三、兩學科整合的實踐探索案例

下面結合筆者個人教學整合的創設實踐經驗談談美術課與科學課整合性教學的思路。2009年筆者開設了美術科學環保綜合課，通過講授知識和輔導學生進行繪畫創作參賽兩個階段教學活動，取得了一定教學效果。

1.創設環保綜合課背景

2009年，聯合國環境規劃署和羅紅環保基金共同主辦了“生物多樣性，與自然相連”為主題的海淀區美術教師培訓活動，旨在通過我區美術教師在學校創設相關課程，介紹環保知識，輔導學生參加環保內容的繪畫創作，促進小學生樹立保護生物多樣性、愛護自然環境的意識。這次環保主題教師培訓與教學活動項目為美術與科學學科開展綜合課題教學提供了難得的課程整合教學實踐機會。

2.環保綜合課教學實施過程

由于筆者教美術課和科學課，才有機會以美術教師身份參加本次美術學科環保培訓教研活動。培訓結束后筆者創設了環保相關主題的美術科學綜合課：先利用教研獲得的生物多樣性及地球氣候變暖教學課件，結合下載的哥本哈根氣候大會信息在各年級開展教學；然后，為學生提供環保畫創作參賽機會。

3.環保綜合課教學效果

本次環保課教學對實現學生知識、情感態度與價值觀目標有意義。教師通過演示生物多樣性及地球氣候變暖、生物資源遭到破壞的教育課件使學生們產生了對環保問題嚴峻性的認識和自然環境危機的擔憂，創作熱情被點燃。在繪畫創作階段學生們展現的創作構思可以從參賽作品中得到體現。在課堂開展環保知識講座引領學生投入到“生物多樣性、與自然相連”為主題的繪畫創作形式是比較鮮見的，它是小學美術與科學課整合性教學形式的有益嘗試。直觀的繪畫形式可以向世人表達每一位接受環保教育的小學生內心世界，不同的情感和想法都在畫紙上流露出來。講座課是吸收信息，繪畫則是表達個人聽講座后的感受，是個人積極情感態度與價值觀形成的再教育，其意義及效果不同于科學課堂上畫的記錄圖。

4.對學生自評的認識

環保課課后，學生進行自評即寫收獲感想，筆者將學生自評內容歸類并制出統計圖（見圖1），可以看出學生有了對環保問題的新認識，這正是教師注重結合社會問題開設綜合性課題教學的效果。

當然，不同學習領域畢竟有應掌握的獨立內容，所以各學科仍有獨立價值。筆者今后整合性課題的研究思路可以概述為：在對美術、科學課標深入領會的同時，熟悉兩學科教材教參內容，在分析學情的前提下針對聯系緊密的內容進行整合，創設聯系社會和學生生活經驗的綜合課題；而對于兩學科聯系性不強的大部分教材內容仍需要分科教學，以確保學生在美術課和科學課學習中獲得不同的知識與方法。總之，在進行分科教學的同時，積極開發聯系性強的美術科學兩學科整合性教學內容，最終促進學生綜合素質全面發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.全日制義務教育科學（3-6年級）課程標準（實驗稿）[S].北京：北京師范大學出版社,2001.

[2]中華人民共和國教育部.全日制義務教育美術課程標準（實驗稿）[S].北京：北京師范大學出版社,2001.

[3]韋鈺,[加]P•Rowell.探究式科學教育教學指導[M].北京：教育科學出版社,2005.

生物跨學科教學案例范文第2篇

一、“小學科學課程與教學論”課程之不足

（一）教材選擇單一

目前為止，“小學科學課程與教學”教材較少，僅有4個版本的教材，其中3種是國內專家編寫，1種為國外專家所著。按照國內外先后順序排，分別有《小學科學教育概論》（陳華彬、梁玲編著2003年編著）、《小學科學課程與教學》（張紅霞2004年編寫）、《小學科學課程與教學》（劉德華2009年編寫）；《新小學科學教育》（宋戈翻譯，美國薩瑪•沃澤曼編著）等。前三者均從心理學和教育學視覺入手，著重是讓學生全面系統掌握學科理論知識，但缺乏將理論轉化為實踐技能的有效方法，在學習過程中很難體現實踐性；后者是一本外國教材，教學案例較多，也注重了教師教法與學生技能的培養，但由于國外教育的價值觀和人生觀以及小學教育目標與我國小學教育有很大差異性，書中的小學科學教育案例都存在一定的水土不服現象，需要教師和學生的甄別，同時對教材“本土化”，這些都對教學產生了比較多的麻煩，故大多數學校僅將其當成參考資料供補充使用。

（二）學科知識缺乏整合

從小學科學課程的角度看，小學科學課程涵蓋了化學、生物、物理和地理等自然學科，需要科學教師掌握自然科學領域的系統知識，了解自然科學的研究方法。作為一名小學科學教師能夠融會貫通地將自然科學領域的知識和研究方法介紹給學生。“小學科學課程與教學”的課程體系中，仍然沿襲著根據單一學科知識講解小學生三維目標培養的模式，未涉及通過自然科學學科間整合、綜合課程開發，進一步提高學生對小學科學教學的認識。實踐教學中，在課程功能上，對課程本身深度和寬度的挖掘不足，沒有發揮好提升課程價值，向課程本體本質追問的作用。從課程與教學論視角看，由于“小學科學課程與教學”仍然處在不斷發展階段，本身還沒有建立起公認的科學體系，知識體系化、模塊化不足，與其余學科相比課程涵蓋了大量瑣碎的復雜的理論知識，信息廣度過大，不利于學生知識體系的建構。從理論上講，承擔“小學科學課程與教學”教學的教師應該特別注重教學策略，幫助引導學生內化課程知識，但大量承擔此學科教學的教師在實踐中卻延續使用滿堂灌的方式教授這一學科的教學內容。許多學生埋怨學習是“上課記筆記、下課背筆記、考試考筆記、考完忘筆記”，讓學生不能從本質上認同課程內涵，課堂缺乏教育策略的使用，僅僅停留在平鋪直敘地講授書本知識。教師教學時未考慮課程信息廣度大的特點，還是將課程按照常規課程定位，教學中不注意將學科知識和教育教學理論兩者相互割裂的體系結合起來，不善于從包攝性、抽象性和普遍性等方面組織教學資源。［2］教師簡單粗暴地把異常龐雜、陌生和一定難度的，同時包含國內外同一時期的不同理解和不同歷史時期的不同理解的知識“填鴨式”傳遞給學生，加重了學生理解和內化知識的負擔。“小學科學課程與教學”在課程的內涵和外延上均面臨著知識整合的挑戰，這對教授和學習本課程的教師和學生都提出了更好的要求。

（三）實踐活動欠缺

“小學科學課程與教學”是一門實踐性很強的課程，它是學生職前教育中加深教育教學理論知識理解和關聯學科間知識的必要環節。“小學科學課程與教學”本應結合豐富的實踐活動（例如：教師的示范講授課、參加小學科學教學見習、觀摩優質課錄像、教學討論等）來加深相關理論的學習，進一步引導師范生理論聯系實際和理論指導實踐的教學自覺，讓學生進行最基本的教學技能訓練和教學反思活動。但許多高校在開設本課程時，機械地將“小學科學課程與教學”理解為一門專門講授學科教學理論的課程，忽略了課程結構中的實踐性，將其當作純理論課設置，又或以理論課為主、實踐課為輔的方式設置，沒有將課堂教學的外延和內涵擴展到實際教學去。同時，由于教學資源的欠缺、教師能力的局限和實訓場所的限制等客觀因素的影響，不論是學校還是授課教師都很少考慮建立起以學生教學實踐活動為中心的課程體系，由此導致學生在學習本課程時缺乏必要的實踐活動，很少得到升華理論知識、檢驗理論的機會。

二、“小學科學課程與教學”課程有效教學對策

（一）注重專業研究，整合學科知識

“小學科學課程與教學”教師不僅是課程的教授者也是研究者，他們既是主體也是客體，更是發展課程最積極的參與者。“小學科學課程與教學”系統結構、知識內容和理論支撐等基礎性支架都在不斷發展前進，需要廣大一線教師和研究共同構建、發展和完善理論體系。其重點是“研究小學各科之目的、材料及其處置方法”。［3］需要指出的是，這里的研究特指帶有“小學科學課程與教學”特點與專業語言的研究，通過研究，嚴肅地區分通俗認識的東西，摒棄“民間式”的經驗。［4］同時，研究者需要站在認識論和方法論的高度，合理地把它們放到適當位置，從“小學科學課程與教學”內部將其不同側面、各個功能和機制整合，構建成為具有顯著民族、地域特點的統一整體。具體的來說，不論是研究還是教授“小學科學課程與教學論”，均需要做到：1．統一課程與教學的關系。課程與教學是一個整體，這已經是國內外專家達成的共識。但在實際教學過程中，有許多教師為了能夠“講清楚”知識，有意無意的將課程和教學拆解分離，試圖分別講清知識，違背了教育理論發展的規律，導致學生在學習過程中，誤導學生建構割裂開的知識建構。要避免這種情況，教師需要謹記：教學是一種課程過程，課程是一種教學事件，［5］在講解的過程中，應從文化的整體性出發，進行系統化、類型化或模型化的分析，并做出價值辨析、實踐建議。［6］不能用文化圖景概念統籌課程與教學的內容，不論是講解哪個部分內容，均需說明它在整體中的地位和所起的作用，闡述它和其它部分的關系，從而達到幫助學生認識課程與教學的整體，構建起統一的課程與教學。2．統一感性經驗和抽象理論的關系。雖然“小學科學課程與教學”是一門實踐性較強的一門課程，但是它并不只是以單純的實踐性事件累加而成，而是對基于經驗事實的自然知識進行真假判斷。教學中，教師易直接用自己的直接經驗代替科學體系，將科學體系簡單地處理成一連串的描述性語言，無法讓學生掌握真正的概念、原理和規律，教學效果欠佳。因此，特定的事件應該納入整體的科學體系內，從實際的問題引申到普遍性的概念、從局部的問題推廣到整體性的理論，將總結的東西嚴密地思辨，形成以感性支撐理性、用抽象統領經驗的課堂。3．統一學科知識和教育理論的關系。小學科學本身就是一門綜合性課程，而“小學科學課程與教學”是教育人們如何教授此課程的課程，這更需要教師具備高超的智慧和過硬的專業素養。小學科學課程教學，要求教師既有理科學習的嚴密和實驗精神，又要用文科表達的豐富和思維的邏輯；針對課程中反映的概念符號、數量關系及自然知識，宜用抽象了“典型”的問題、故事等經驗事實進行真假判斷。即將原有知識背景滲透到現實教學，用跨學科的方法幫助學生識記和理解既有的科學結論，并用直觀形式、意境與學生的生活感受聯系起來，引導學生在自我經歷與知識之間建立關聯，獲得“體驗”。做好這三個統一，即可將“小學科學課程與教學”從教學理論和科學學科知識相互交融，給學生系統學習和理論聯系實踐打下基礎。

（二）改革課堂教學，創新實踐方式

人要學會一種知識、掌握一種技能，必要的感知是基礎。“小學科學課程與教學”應該將教學實踐活動納入到課程體系。學生在大學校園學習，特別缺少的就是對小學科學真實課堂的認識，往往采取的都是“隔空向望”的虛擬想象，當然不能達到預期的教育目標。特別是對于如何進行小學科學教學這類操作性技能，由于其含有隱性的、不可言傳的、個性化的內容，是不可能通過老師教會，只能由學生“悟”出來，所以必須由學生自己親自實踐得到相關經驗，再內化成為自己的體驗，最后不斷凝煉升華成為一種教學自覺。為此，應該在課程培養體系中更多的加入實踐性課時，適量的充實學生教學實踐，利用開放的體系使學生創造性的生長出完善的教師教育技能。在設計課堂時，可以采取以下的幾種策略：1．開展微型課堂設計。展開一整堂課對于初學者有極大難度，我們可以要求學生從針對教學一兩個知識點進行設計開始，開展啟發式、討論式、發現式的教學過程討論和教學執行環節研究，指導學生合理設計教學方案、適時把控課堂教學、深刻開展課后反思和充分實施團隊備課等方面，模擬教學全部環節，形成微型課堂。通過微型課堂的練習，讓學生模擬一堂課的教授，由簡及繁、由易及難，學生充分體驗后，再一步一步增加知識點，完成一整堂課的教授。2．搭建“小學科學課程與教學”實驗平臺。整合學校資源，建立課程實驗室和網絡空間交流平臺。課程實驗室是一個現實的研究場所，即提供給教師，也為學生開放。一是在課程實驗室中提供紙質的課程資料、必要的參考案例、標準化的教室和教室辦公室以及微格教學設備，讓教師和學生一起開展課程研究，特別激發學生自主實踐，將研究的第一手資料收集、圍繞知識要點，組織圖、文、聲、像并有質感的多種內容，設計起可共享的真實案例。同時構建網絡平臺，最大限度地整合網絡資源，通過網絡平臺（微信、qq群、博客等）開展教學活動，使小學科學課程在教師的課堂講解后，通過互補和融匯，轉換為合符人的記憶網狀結構體系，“幫助學生掌握在記憶、思考和課后的書面練習過程中提高感覺和思維能力的規律”；［6］二是引導廣大學生參與實驗平臺教學活動，分享實驗資源、討論實驗經驗和優化學習方法，營造出線上線下齊頭并進的學習氛圍，運用網絡教學模式使實驗平臺的智能交互特性得到充分發揮，提高教與學的行動效率。3．建立定點實驗學校。實踐是知識的基礎，一切知識形態都產生于實踐。是人類認識的成果和結晶。通過建立定點實驗學校在政府、社會、學校、師生之間建立起了提高學習活動效率的主觀解釋和接納關系。在制定“小學科學課程與教學”課程有效教學對策中，不僅要以合作為目的，關注在各校主體之間組成的伙伴關系，逼近辦學條件的可能性邊界，培育和建立具有輻射效應定點實驗學校，更主要的是通過合作，提高定點實驗學校的效率。因此，一是在各校之間形成一對多的樹形結構關系，并通過制定一系列制度、規范、原則和運行機制協調各校的實驗活動。確保“小學科學課程與教學”課程有效教學整體提高；二而是在學校與實驗基地之間，以提高“小學科學課程與教學”課程質量為目標，建立社會分工與合作關系，通過“信任”協調相關部門的專業化與能力；通過“合作”將各校教師人力資源轉化成實驗創新人力資本，為開放性教學創建條件，為形成“小學科學課程與教學”課程實驗活動中心，帶動各校“小學科學課程與教學”實驗課程的發展奠定基礎；三是用多元的實驗教學推動師生之間效用最大化，實現“有用知識集合”的擴張和重組，讓學生在實驗學校和真實環境中獲得體驗，“增強追求發展的內部動機，為學習來恒久的專注和巨大的能量，達到“流”（flow）的狀態”，進一步促進“小學科學課程與教學”實現有效教學目標。

（三）豐富教學策略，重視過程評價

生物跨學科教學案例范文第3篇

[關鍵詞]科學教育；技術前瞻；新技術；根本性轉變；研究取向

[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-0008（2013）03-0030-07

科學教育成為學校教育的一門課程，是時展和社會需求的產物。科學技術的迅猛發展以及二戰后兩大陣營的軍備競賽直接催生了科學教育的再次興起。同時，科學教育的發展也高度依賴科學技術的發展。可以說，科學技術的進步深刻地影響著科學教育的發展方式。新媒體聯盟首次的《2012-2017科學教育技術前瞻》正是以科學技術發展為切入點研究美國科學教育的范例。

一、問題源起

我國針對美國科學教育的研究由來已久。有研究文獻可考的記錄可以回溯到上世紀80年代初。著名英國史學家王覺非編譯的《美國科學家談美國科學教育》一文，明確闡述了自上世紀中期起美國倡導科學教育的歷史背景以及當時美國科學教育的發展狀況。“芝加哥大學數學系的艾薩克·沃澤普認為。為了科學界自身的生存，為了國家的生存，我國的高級科研機構。包括全國科學院和各科學家專業協會，應當幫助重建美國的中等教育。”而蔡振生撰寫的《美國科學教育新動向》一文。則簡要介紹了美國科學教育的早期發展動向。“許多教育家認為，要使普通公民更好地掌握科學，其關鍵是承認自然科學課是學校的‘基礎課’。”以此為基礎，美國科學與教育家提出了解決這一問題的一些方法。第一，今天美國中學自然科學課的范圍有所擴大。它已不再局限于化學、物理和生物等學科，而且拓展到生態學、海洋生物學、人類學等領域。第二，許多教育家還相信，未來科學教育的大部分任務將由諸如科學博物館等校外機構來承擔，美國教育局也為此發起了兒童電視工作討論會。為促進初中學生對科學的理解制訂電視教學計劃。從當時美國科學與教育學家提出的解決方案看，他們已經開始關注科學教育實施方式的多種可能，尤其是借助校外、非正式的學習環境以及當時繁榮的兒童電視等形式為學習者提供掌握默會知識的機會。

由此可見，上世紀80年代初美國科學教育的復興與科學技術發展直接相關。而與之相似的《K-12科學教育的框架：實踐，跨學科概念與核心概念》在2011年7月19日的正式，是對新型國際形勢、國家發展戰略以及科學技術發展趨勢給予及時、有效的回應。

通過檢索我國現有的美國科學教育研究文獻發現。我國的美國科學教育研究主要集中在：美國科學教育的新動向；《K-12科學教育的框架：實踐，跨學科概念與核心概念》報告的出臺背景。主要內容及對我國科學教育的啟示：美國科學教育發展的實質性變化：美國科學教育高中發展與啟示，等等。值得注意的是，上述研究文獻都關注到了美國科學教育興起、轉變的重要歷史背景——科學技術發展以及科學技術的巨大影響力。然而。由于研究者研究興趣與取向的不同，應用在美國科學教育中的相關科學技術并沒有成為上述研究文獻的關注點。同時，我國本身“關于信息技術與科學課程的整合研究，地區差異很大，一些地區由于硬件匱乏，軟件缺失，在這方面的研究及應用相對較少。”然而。在信息社會中，“科技塑造了我們的關系，我們的關系也塑造了科技。科技確實以深刻的方式影響了社會和文化。”

在2001年到2010年間，美國通過《變革美國教育：技術推動學習》相繼的2010美國國家教育技術計劃、《美國的未來。我們的教師——奧巴馬政府的教師教育改革、促進計劃》、《K-12科學教育的框架：實踐，跨學科概念與核心概念》這三個國家層面的教育發展計劃認為。無法回避的挑戰和機遇是前所未有的，科學技術發展為教育轉型帶來了絕好良機。故而，研究《2012-2017科學教育技術前瞻》報告，將會為我們研究美國科學教育提供新的研究視角，更重要的是能為我國科學教育實踐帶來新啟示。

二、《2012-2017科學教育技術前瞻》的基本內容

從2003年始，新媒體聯盟（NMC）每年都了深刻影響教與學、教育和學習創新的技術報告。隨著新技術以人類難以預見的速度發展，教育、教學也由此發生了靜悄悄的變化。新媒體聯盟的《地平線報告》覆蓋了多個教育領域，從高等教育到基礎教育，從博物館教育到科學教育。

從每年的報告主題顯示。尤其從2010年起。除了傳統總括式和高等教育系列的報告外，還涵蓋了基礎教育、博物館系列的《地平線報告》。這表明新媒體聯盟已經將研究觸角逐漸從傳統的學校教育領域伸向非正式教育/學習領域，即關注一切已經或者將會深入運用新技術的教育領域（如圖1）。《2012-2017科學教育技術前瞻》是針對科學教育的首份報告，“其報告的目的是要系統地描述在全球范圍內，將會對教育產生重大影響的不斷出現的新技術。”

（一）本報告的新亮點

本文借用《從技術視角看高等教育信息化——歷年地平線報告內容分析》一文中的技術分類方法，以時間和功能為維度，對該報告中的12項核心技術進行時間和功能分類（如圖2）。由此可見。互聯網技術和智能技術是科學教育未來發展的核心技術。從科學教育的本質人手，互聯網技術和智能技術為學生提供了解、探索自然和未知事物的條件和工具。與此同時，上述兩類技術通過創設虛擬學習環境，為學生提供了一種在真實學習環境中難以實現的學習機會，為試錯和探究積累感性經驗。此外，移動技術、知識管理＼共享、數據分析＼挖掘技術都帶有明確地為個性化學習服務的價值取向。

與以往報告不同的是，在《2012-2017科學教育技術前瞻》報告中，新媒體聯盟首次將2012年初的《地平線報告（高等教育系列）》和同年6月的《地平線報告（K-12）》進行了比較。其內容包括核心技術、影響教育領域發展的關鍵趨勢、教育領域將會面對的機遇和挑戰。通過比較發現，云計算（cloud Computing）和移動應用軟件（Mobile Apps）將會在未來一年內成為教育運用的主流，并且在全球范圍內，所有教育領域將興起一股應用云計算和移動應用軟件的浪潮。同時，委員會成員們也一致認為，學習分析（Learning Analytics）作為正在興起的科學，在未來二至三年內將以獨特的方式介入到大、中學的教育中。此外，還有自然用戶界面（NaturalUser Interfaces）也得到成員的一致認同。自然用戶界面將會在未來的四至五年內運用到教育實踐之中。更值得重視的是。“STEM+咨詢委員會”的成員還選出集體智慧、大量廣泛的在線公開課、社會性網絡及可穿戴技術，這四項技術只出現在科學教育的研究報告中（如圖2）。在系列地平線報告中，可穿戴技術的上榜尚屬首次。這一技術將成為又一新興研究主題。

（二）技術前瞻（見表1）

科學教育的發展與科學技術息息相關，這種緊密聯系不僅意味著科學技術將會帶來的全新教學環境和教學手段，而且還意味著通過充分、有效地運用科學技術。通過科學教育以培養科學精神和掌握科學方法。該報告承襲了以往地平線報告的撰寫方式，以介紹核心技術的基本內容和功能為始，主要關注在具體教育領域中核心技術的運用前景，最后簡要介紹3-4個已經投入教育實踐的具體教學案例。本部分將分別以核心技術的定義、功能、影響為視角，對12項核心技術進行簡要介紹。

1.互聯網技術

（1）云計算（Cloud Computing）。我們生活在無處不在的云計算世界中。目前，業界對云計算的定義尚未形成統一的認識與規范。各研究機構和專家都試圖從不同角度對云計算進行定義。第一，筆者采用了美國商務部標準與技術協會（NIST）對云計算所下的定義。“云計算是一種能夠無處不在的，便捷的。根據需求定制的網絡模式。只需通過最小化的管理措施和與服務供應商的簡短交流就能夠進入可配置的計算資源共享中心（諸如網絡、服務、存儲、運用、服務），獲取相應服務。”云計算支持合作、文件存儲、可視化及獲取計算周期。第二，云計算對科學教育具有一定的影響。①基于云的合作工具將促使學生更易于就研究問題組成討論小組，展開交流和討論：并且通過使用云計算，支持同地或異地的合作和討論。②通過網格計算的方式。使基于云的服務器被廣泛地組織起來。通過與龐大的數據庫相連，研究者的研究能力被大幅度提升。可以說，研究者完全按需求索取服務。顯然，在這一情況下。學校資源將根據實際需要不斷擴大容量（ca-pacity）和效能（Efficiency）。誠然，依托云計算的不斷完善和發展，學生能夠完全根據自己的興趣與需求進行學習探究，充分體現學習個體的差異性。

（2）合作環境（collaborative Environments）。社會個體始終都在一個合作環境中生活和學習，他們之間存在多樣的合作關系。網絡技術的出現。促使個體間的合作關系和合作環境獲得了空前拓展。第一，“合作環境實質就是在線空間，這種空間主要基于云。合作環境試圖使身處不同物理空間的參與者更容易進行合作和小組工作。”出于促使學習者身處一個多元視角環境中的目的，使得加入到基于班級為單位的異校、異地、異國合作項目將會變得愈加常態化。可以說，合作環境的最大優勢在于人們分享興趣和想法變得更簡單：在合作環境中，能夠考察得知想法是如何在過程中形成的。無論合作環境的操作性還是在購買設備的費用方面都具有相當的吸引力。第二，合作環境對科學教育的影響。①由不同性質組成的聯合實驗團隊將會通過合作而受益。在合作環境中，研究者可以輕松分享虛擬實驗課本、共同實驗方案或開展實驗的核心技術。②簡單、易操作以及經常性的免費視頻會議工具，例如Skype，通過邀請同行或者不同專業的專家參與科學教育主題討論使得設想變為現實。③基于團隊的學習環境將會在科學教育實踐中普遍存在。通過合作環境中的各種工具，將促使團隊充分實現頭腦風暴，共同觀察記錄，提出解決辦法，并為課后陳述答辯準備各種材料。在科學教育中，不斷挖掘合作環境下的教育潛力。將會促使建立一種開放、包容的新型師生關系和學習環境。

（3）社會性網絡（Social Networking）。社會性網絡是社會存在的基礎。個體都在社會性網絡中確定自身的角色。第一。社會性網絡及其功能。概言之，社會性網絡就是指在人與人之間建立起來的彼此聯系。社會性網絡情境中的對話極為簡短，受多種媒體形式支持，并且能夠直接被多人分享。在這一交流系統中，由于每一個個體都被置于網絡的中心，其搜索、運用、理解信息的方式都產生了變化。第二，社會性網絡對科學教育的影響。①運用Facebook或是Twitter，教師布置作業與通知的方式更加快捷，同樣，學生也能夠通過以上社會性網絡獲得與作業相關的及時反饋。②越來越多的高校借助于社會性網絡進行招生。③無論身處何地。社會性網絡都會為非正式學習者提供一個便捷的媒體。社會性網絡為學生的學習建立起相對穩定的關系網，如何在科學教育中發揮社會性網絡的積極作用還有待于進一步研究。

2.移動技術

移動技術主要指移動應用軟件（Mobile APPS）。“可以說。軟件發展正在經歷一場革命。這一革命恰恰與近年來音像業、出版業、零售業發生的變化相一致。”大眾市場將讓路于有無限機會的移動應用軟件市場，而高價大塊頭的組合軟件時代也將被新軟件時代所取代。諸如Iphone、三星Galaxy系列、安卓已經重新定義移動計算。第一，移動應用軟件是指為了完成手機中某項或某幾項特定任務而被開發運行于操作系統之上的應用程序。第二，移動應用軟件對科學教育具有一定的影響。移動應用軟件在教育方面的影響極為顯著。例如當學生身處陌生環境時，通過多種設備，學生能夠獲得全新環境的信息，并將信息轉化為一種有情境的知識，從而建構一種與課堂學習不同的知識體系。①在移動應用軟件中，交互性和社會性特征愈加顯著，科學家也可以隨時分享研究成果，應用軟件有可能成為一個無限增長的信息倉庫。②移動應用軟件為學生提供虛擬學習體驗和實踐活動的機會。這種體驗可以是動物解剖程序，也可以是元素周期表的分子結構3D視圖。操作和實現一系列在傳統課堂教學中難以實現的學習活動或教學環節都變成了可能。③學生的需求最大限度地在移動應用軟件中得以體現，將更加激發學生對科學教育各科目的興趣。伴隨著智能手機的普及。移動應用軟件將占有計算機應用程序的半壁江山，無所不包的移動應用軟件將為學生帶來前所未有的學習體驗。并沖擊正式的學校教育。教師和教育研究者必須盡快對此做出回應。借助移動應用軟件轉變學習、教學的理念與方式。

3.智能技術

（1）增強現實（Augmented Reality）技術。這一技術的發展已經將近半個世紀。從最初應用的小玩意轉變為蘊含無限潛力的工具。其通過在3D空間中疊加信息層生成感知的新體驗。即“混合現實”。當下。增加現實技術正處于空前活躍的發展階段。其關鍵的特征就是具備較強地響應用戶的輸入指令的能力，這也成為促進學習的一個新機遇。這種交互過程對學習和評價具有顯著影響力。通過增強現實技術，基于與虛擬事物的交互，學習過程與知識的可視化促使學生養成新的學習理解力。第二，增強現實技術對科學教育的影響。①增強現實技術能夠提供情境。在情境空間中，培養學生探索虛擬環境和模擬狀態下的真實世界。②教育者通過應用基于真實世界的游戲以及增強的網絡數據，獲得一種展示計算機科學問聯系與銜接的有效方式。③學生進行田野學習時，可以通過運用增強現實設備進行周邊環境的地理信息疊加。與此同時，學生還能夠獲取自動生成的田野觀察數據。增強現實技術從學習的視覺感官體驗出發。為學習者提供了立體、真實的學習體驗。在此基礎上，科學教育的學習遵循從具體到抽象、從感性知識到理性知識的學習規律。

（2）物聯網（Internet of Things）。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。第一，物聯網是一種具備網絡意識的智能物體的速記方式，即通過信息連接物質世界。智能物體有四個基本特征：一是所占的物理質量和空間都很小，易于附著在任意物件上：二是具備獨特的識別碼：三是具備存儲信息和數據的小容量：四是具備根據需求向外在設備傳輸信息，實現交流的功能。物聯網既豐富了運用TCP/IP作為傳輸信息方式的概念的內涵，又拓展了其外延。智能物體是TCP/IP的換代產品。它能夠獲取一系列明確的信息，諸如價格、年齡、溫度、顏色、壓力或者濕度。而這些信息又能夠通過電子需求指令而及時更新、上傳。它們是數字化管理物質、生物的理想產物。它們能夠監控物質的狀態、跟蹤其發展軌跡、當監控事物遭到破壞或瀕臨崩潰時，可進行及時預警。甚至還可以通過描述、防御、輔助、圖像等形式進行記錄。第二，物聯網對科學教育的影響。①將物聯網附著于科學樣本上，能夠識別TCP/IP地址的智能物體隨時提醒相關研究者關注、調整樣本的質量和功能。②通過藥片形狀的迷你照相機可用于醫學診斷和教學。諸如穿過人體消化道，將拍攝的照片回傳到針型病癥存儲器中。③運用TCP/IP傳感器和信息存儲，使地理專業和考古專業的學生能夠隨時在網絡上最新研究進展，甚至能夠進入一系列人類本身無法進入的遺跡進行探究。物聯網將引領學習者進入一個微觀、從未涉足的學習環境，促使學生形成一種對常見事物的全新理解，為學生理解事物的發展過程提供新的學習體驗。

（3）自然用戶界面（Natural User Interfaces）。信息技術的不斷發展，將最大限度地接近人類自然學習的習慣和本質——觸摸，感知，理解。可以說，人們對于完全借助于自然動作和手勢與新一代設備進行交互已經習以為常。自然用戶界面即是無需鍵盤和鼠標，通過最自然的語言和觸控的方式與機器進行互動。智能手機、平板電腦、游戲控制臺及智能電視的出現，都進一步完善自然用戶界面的接觸方式，如敲擊、重擊方式、手臂動作、身體接觸、逐漸增加的自然語言，等等。自然用戶界面為使用者提供一種只有在真實物質世界中才能感受到的肢體感受。自然用戶界面技術的再次興起是由其能夠捕捉、模擬手勢、面部表情、語音識別等高度逼真的系統開始的。第二，自然用戶界面對科學教育的影響。①自然用戶界面具備識別面部細小變化的功能，并改善用戶的反饋。在科學教育中應用這一技術，將及時地捕捉到學生在學習和實踐過程中的任何細微變化。②自然用戶界面促使設備變得更容易使用和進入。交互也變得更依賴直覺，從而激發探索和專注科學教育學習過程。運用自然用戶界面使學生擺脫與機器交互的繁瑣過程。為學生提供最自然地學習方式，使學生能夠最大限度地沉浸于學習過程中，享受學習樂趣。

（4）可穿戴技術（Wearable Technology）。試想。當信息技術能夠穿戴于身，隨時隨地記錄我們的所見、所感，學習將由此變得有生命力。可穿戴技術的出現再次突破了學習的傳統視域。第一，可穿戴技術指能夠將應用設備穿著于身的技術。如珠寶、太陽鏡、背包等首飾的形式，或者是具體服裝的形式，如鞋子或是夾克。可穿戴技術的優勢在于方便地將工具、設備、電力需求與用戶日常生活和活動融為一體。Coogle設計的“Project Glass”未來眼鏡就是可穿著技術的代表性產物。該項技術依然還不成熟，但是可以想象的是諸如手套一類的配件能夠讓你獲得以往從未有過的直接觸碰物體的感受。第二，可穿戴技術對科學教育的影響。①諸如作為自然研究路徑的可伸縮屏幕或是新型絕緣體材料都將激發學生對嵌入在其服飾上的設備和所使用的材料產生興趣。②智能珠寶和其他裝飾品將具備提醒穿著者進入危險環境的功能，例如置身于一氧化碳環境中。可穿戴技術為科學教育的跨學科整合提供了一套極具吸引力的設計方案并接受相應的工程挑戰。

4.知識管理＼共享

（1）個性化學習環境（Personal Learning Environments）。個性化學習環境（PLEs）的定義是不斷變化的。圍繞支持個體正式或非正式學習所收集的個體工具和資源的討論是近期主要議題之一。第一，個性化學習環境實質上是一個相對松散的概念，用于描述支持學習者主導和基于團隊學習的工具總稱。在關注個體的學習目標與需求方面，個性化學習環境具有很強的適應性和個性化的定制性。近兩年，個性化學習環境的概念基礎發生了明顯轉變。如智能手機、平板電腦，應用程序都正在取代基于搜索引擎實現的個性化學習環境。與此同時，一種相對集中、基于服務的學習解決方案正在向分布式、便攜式方向轉變。甚至基于個人喜好而收集在平板電腦系統中的應用程序，已經能夠極為方便地支持個體的社會、專業、學習活動。換言之，當一切學習所需的工具和技術唾手可得時，學習才變得更具有吸引力。“雖然。個性化學習環境的概念還沒有最終確定，但顯而易見的是，一個個性化學習環境已經不單純是技術本身，而是一種新的范式和過程。一種徹底的個性化設計，充分尊重人與人之間的個體差異。”第二，個性化學習環境對科學教育的影響。①移動應用軟件中“我的圖書館”，將使諸如研究摘要、頂級研究論文及其他研究資源都能夠輕松獲得。②與學生通過課業學習取得進步相似的是，每一個體的個性化學習環境也將經歷由新手型應用程序向專家型應用程序的轉變。③個性化學習環境為學生提供收集資源、特殊分類以及工具的框架。誠然，借助分布式、便攜式技術的平臺。個性化的學習環境正在逐步形成。深入了解個性化學習環境的特征，將更加有效地掌握學生的學習興趣、學習習慣和學習方式。

（2）集體智慧（collective Intelligence）。個體所擁有的智慧始終有限，個體通過網絡技術能夠獲得無限量的集體智慧。第一，所謂集體智慧是指嵌入在社會或是大型群組中的知識。具體而言，就是由多人匯集并記錄而成的知識形式。這類知識的存儲分為兩類，一類是顯性知識，另一類是默會知識。顯性知識的存儲通過成千上萬作者的貢獻不斷完善：而默會知識則是通過捕捉不計其數的鼠標點擊量和個體運用網絡做決定時發現新知識的痕跡逐漸累積的。第二，集體智慧對科學教育的影響。①集體智慧嵌入在科學研究網絡中。②專業性網絡為科學教育相關專業及時更新研究內容和主題提供渠道。對于科學教育工作者而言，分享眾多科學家的研究成果，引領學生進入一個充滿懷疑和探究的科學世界是開展科學教育的目的，集體智慧則為學生提供了懷疑和探究的平臺。

5.數據分析＼挖掘技術——學習分析（Learnin～Analytics）

數據分析技術的不斷發展促使教師和學生能夠更清楚地了解學習的過程。教育技術研究者一直在尋求解釋、分析學習過程的信息技術。第一，學習分析是對學生在學習表現中生成的大規模數據進行收集、編碼、解釋，從而用于評價學業進程，預期未來發展可能，并對潛在的問題進行標注，并予以重視。主要是從學生的具體學習活動中，包括完成作業情況，考試到在線社交互動，課外活動、網絡討論發帖等一系列默會知識的學習過程中獲取研究數據。學習分析的目標就是要促使每一個教師和學校能夠根據學生的學習能力，量體裁衣，定制教育機會。學習分析將充分發揮數據挖掘、解釋及建模方面的潛力，從而改善對教與學的理解。更有效地實現因材施教。當然。目前的學習分析技術尚處于研究初期。但是。值得注意的是，通過挖掘和調查分析學生在科學研究學習活動中的大量學習數據，學習分析將有可能借此重新界定我們所熟知的學習的概念。第二。學習分析對科學教育的影響。①在科學教育的學科評價方面。真實評價的需求不斷增長，而學習技術可以協助教師通過多維度的評價指標掌握學生的概念學習情況。②教師還能夠盡早地捕捉學生的學習不適應癥狀，進行學習預警和干預，從而及時調整教育和學習方案。可以說，在未來二至三年內，學習分析將成為教師有效教學的關鍵技術，富有個性地定制教學方案。

6.數字化內容開發/出版——大量廣泛的在線公開課（Mas—sive Open Online Courses）

大量廣泛的在線公開課（MOOCs）作為一個新名詞于2008年由Stephen Downes和George Siemens提出，其含義是指學習者可以在世界任意地點獲取在線課程。此種形式的課程既可吸引初學者也可吸引專業學習者。其中。教師和學生的角色定位被有意識地模糊。每一個在線公開課的基礎是課程內容的多樣性和大容量性。而課程內容的獨特之處在于其“再融合”的設計思想，在一個完整的課程內容中呈現出材料相互關聯的結構。課程內容母版的一個關鍵所在是所有課程資源以及課程本身必須是開放且免費的。另一個關鍵因素是大量廣泛的在線公開課結構極為簡化的。其簡化的目的是能夠使學習者基于其獲取具體知識抑或特殊技能的需求設計他們自己的學習路徑。大量廣泛的在線公開課具有使參與者自由控制學習方式、學習地點、學習內容的顯著特色。第二，大量廣泛的在線公開課對科學教育的影響。①此類型課程為學生提供無需選課或是進入某一具體學習機構進行學習的機會。②每個學習者都是教育資源的貢獻者，甚至成為教學團隊的一員。顯然，大量而廣泛的在線公開課體現出一種教育資源平等開放的趨勢，更重要的是。大量廣泛的在線公開課也代表一種新型的教育、學習形式。

通過上述介紹這五年內將在教、學以及創新領域產生深刻影響的12項核心技術后發現，在這12項核心技術之間有一個內在統一的應用旨向和五個方面的長遠發展趨勢。NMC在研究新技術方面。始終都有一個非常明確的導向。即高度重視已經在日常生活中廣泛運用并支持人類日常交流活動日益發展的新技術。這一研究導向值得教育技術研究者效仿和學習。因為在這一導向背后是對作為教育基礎和背景的日常生活經驗的充分肯定和深刻理解。換言之，12項核心技術來自于具體、有情境的現實社會中。運用這些技術就意味著有條件建立情境化真實感的課程。只有“當學科形式體系被情境化于一個應用情境中時，它們的意義以及學習者與這些意義的關系就被改變了，并且建立這樣的意義關系——不是獲得死知識——才是教育所應該支持的。”12項核心技術的未來發展恰恰圍繞著“教育支持應用情境中不同學習者的學習活動”的應用旨向。其實，當把核心技術按照應用功能進行劃分后，它們在科學教育領域的長遠發展趨勢已經清晰（如圖3）。首先，核心技術有效地連通學習的個性化和社會性。其次，核心技術在建立異質學習共同體方面已具備相當成熟的條件。第三，核心技術賦予學習者最大限度的學習自主性，支持學習者獲得在強烈學習動機驅動下的參與、試錯等學習體驗。促使學習從“獲得性角色”向“參與性角色”轉變。第四，核心技術具備了完全融入學習過程的條件，隨時記錄、跟蹤每一個學習者的學習進程，及時地的教學策略調整，真正做到“因材施教”。第五，核心技術為學習者建構科學知識體系構筑了前所未有的立體學習空間，在構建真實的科學教育情境方面具有巨大的發展前景。

（三）影響科學教育的教、學實踐以及其研究的主要趨勢

新媒體聯盟在選擇影響教、學實踐以及教與學研究的關鍵趨勢時。其選擇的視角是豐富的。具有極有立體感的。所謂立體指將教、學實踐以及教與學的研究置于宏觀的社會情境中，密切關注社會、經濟、技術、文化對教與學帶來的深遠影響力：而豐富則指其選擇背景的多學科介入。使教育真正呈現出“教育既是社會的試驗場，也在為社會提供試驗場”的功能。不可忽視的是，關鍵趨勢背后是明確的支持學習的旨向。

通過分析發現，在關鍵趨勢之間有內容交叉和重合之處。故而，按其所對應的構成教育活動的基本元素，可以將十大關鍵趨勢從七個方面進行歸納：一是諸如在線學習、混合學習等新的課堂學習模式正在形成，將成為未來課程設計的主流：二是大量而廣泛的在線公開課將改變基于學分的教學方式，全球知名大學正在探索這種新的教學方式深入發展的路徑：三是教師的專業性和角色受到了挑戰。必須重新定位教師專業培養的方向并詮釋教師專業培養的內容：四是由移動技術和網絡技術所引發的學習方式轉變，將根本改變師生關系；五是新技術浸入個體日常生活，重新定義和評價學習；六是新技術的廣泛使用，為實現基于挑戰和積極的學習活動提供了充分的條件；七是社會媒體正在從交往方式、評價方式、思想呈現方式等方面改變著學習者的習慣。將會在各類教育機構中發揮巨大影響力。

（四）科學教育教師即將面臨的挑戰

在該報告中，關鍵趨勢與挑戰密切相連。關鍵趨勢是指對學生的學習而言，挑戰則是教育者必須回應的課題。從培養教師數字素養到形成教師TPAcK（中文可譯為“整合技術學科教學法”），從校級網絡資源共享到新教師評價考核體系的建立，所有挑戰都是圍繞如何在充盈的新技術環境中更有效地教的核心主題展開（如圖4）。

三、對我國科學教育發展的啟示

“科學知識學習得越多，就越背離科學本質和科學精神。用反科學的方式學習科學，在眾多的科學學習中迷失了科學。這是對我國中小學科學學習現狀的基本寫照。”“我國的科學教育，長期以來一直存在著鮮為注意的重大缺陷——這就是只重視科學知識教育而忽視科學方法教育。目前的科學教育完全沒有把科學方法置于特別重要的位置，這表現在課程標準、教科書、課堂教學等方面，這就使得我們的學生雖然掌握了某一學科的許多知識，卻不懂得該門學科的科學方法及其價值。”

科學教育的本質是什么？科學教育的本質是科學的本質在具體教學實踐活動中的體現。因而。循著“科學的本質不在于已經認識的真理而在于探索真理”的要義。科學教育的本質自然就不會是傳授不容試錯、不容質疑的科學知識。在此背景下，世界上有許多國家或地區提出了科學探究的倡議。雖然我國也積極倡導科學探究，但總體而言，受知識中心論的長期影響，中小學的科學教育課程所進行的科學探究，形式遠遠大于內容本身。此外，我國無論在科學教育與信息技術的整合研究上，還是在科學教育與信息技術整合的案例研究上都相對薄弱。究其原因。還是普遍沒有意識到科學技術與科學教育之間的內在必然聯系以及在科學教育中運用科學技術的必然性和重要性。在深入分析該報告后，我們發現新技術的運用是與科學教育的終極目標相一致的。

（一）運用新技術從結構上轉變科學教育的課程結構、師生關系結構以及學習評價體系

新技術的發展早已打破了學科分離的格局，科學教育的課程內容發展趨勢必然是以解決劣構、復雜的現實問題為導向。借助于新技術進行跨學科方法和內容的重組：轉變教師傳授知識、學生接受知識的傳統師生關系，借助于新技術構建新的師生學習、教育生態系統；轉變以知識習得為主的學習評價方式。借助于新技術構建多維度、全過程的學習評價體系。

（二）運用新技術。深入科學教育的每一個學習環節。實現技術運用與科學方法習得同步

在多種新技術支持的學習環境中，運用不同功能的技術。將使學習者的學習體驗變得可視，變得形象。換言之。學習者能夠清楚地掌控自身學習的整個過程。在此基礎上，學習者獲得了反思科學方法的路徑。通過運用新技術。學習者能夠清楚地了解認知事物的全過程：運用新技術，學習者可以進行多次證偽性試驗。

（三）運用新技術。盡快轉變科學教育教師培養方式

毋庸置疑的是，在學校場域中，教師始終是決定學生成就的關鍵因素。因此。試圖根本改變科學教育的現狀，必須轉變教師的方式。在新技術的適應性和應用能力方面，學生總強于教師，而新技術也正在促成教育文化逐步從“前喻文化”向“后喻文化”轉變。為了真正實現科學教育教師與學生間的有意義對話，科學教育教師的培養方式亟待改進。其改進重點不在于教師的教學方法或是教學策略，而是要轉變教師對科學教育的已有觀念。