《新一代美国科学教育标准(NGSS)》导读
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• 对每个年级、年段所要学习的每个核心概念做出界定，有助于明确 “在有限时间里哪个才是最重要的”,以避免产生舍本求末式的教学。
2019年6月17
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25
附件E对学科核心概念进展的观点
• 第三，《框架》强调科学与工程的学习，包括科学解释的知识（比如， 内容知识）和需要参与科学探究与工程设计的实践相整合。
《标准》的体例与基础阅读 • 框图中包含这些详细的描述，对分析与分解学科核心概念及下位概 念应要达到某种水平是很有帮助的，对描述每个学生应该在2年级、5 年级、8年级结束时应了解的每个下位概念是有帮助的。 • 虽以小段落形式出现，但每条描述都明确无误地被肯定、被强调。
2019年6月17
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12
《标准》的体例与基础阅读
预期表现
2019年6月17
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13
预期表现（performance expectation）
• 到该年段结束时，学生们能够从事…… • 预期表现，也可译为“表现期望”。 • 1996年版的《科学教育标准》罗列了学生们应该“知道”或“了解”
的科学概念。 • 这些概念需要被转化为可评测的行为结果，来判别学生们是否符合标
2019年6月17
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2
关于NGSS的研发
• NGSS研发的意图：
– 中国和平崛起，联邦政府的经济竞争失去优势 – 亚洲人的学业优势，美国学生的成绩逐步降低 – 再领导世界100年，为现代社会的所有职业做准备 – 知识型社会中的科学和科技素养 – 知识的更新，以及对学生学习的深度理解 – 他国的成功经验及其所形成的国际基准
• 因此，《框架》旨在说明K-12科学教育的学习经历设计应该如何整合 知识和实践。
2019年6月17
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26
• 位于三个框图中的的左中边右间 ， 边， 仅所 包有 含学 了生 用 适应 于 用该 构 于在 建 框框 图13图 上年上 方在方 一校的个学预或习期多期表个间现预应的期该科表了 解学现的 与最 工、必 程源需实自的践《科的框学描架概述》念 。7个的通描用述概。念列表的描述。
《新一代美国科学教育标准（NGSS)》
导读
杭州市拱墅区教育局教研室 xx
2019年6月17
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1
为什么要学习借鉴NGSS
• 我国科学教育标准尚在研制之中，预期2015年出品。 • NGSS是国际科学教育改革的航标，科学教育研究的成果。 • 学习NGSS，有助于掌握科学教育改革与发展的趋势。 • 借鉴NGSS，有助于我们在新课标实施中领先一步。
在水中，水分不减少就不会自行沉降，这种现象称为溶解。
2019年6月17
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9
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS中如何体现“情感态度价值观”？
– 情感领域，是包括学习兴趣、经验和热情的学习领域，是科学教 育的重要组成部分。
– 具有学习动机并持续开展研究和坚持更高级、更具有挑战性的课 程学习的学生，更有可能成为具有STEM（科学、技术、工程与数 学）素养的公民并在某些情况下从事STEM领域的职业。
3-5年级学生的收集、整理与表达信息，应基于K-2的探究过程，来评价 概念和方法的有用性和准确性。 • 从书籍和其他可靠媒体中获得和整理信息，来解释现象。（3-ESS2-2）
2019年6月17
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22
• 位于三个框图中的中间，所有学生应该在13年在校学习期间应该了 解的最必需的科学概念的描述。
2019年6月17
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21
“科学与工程实践”框图
分析与解释证据 3-5年级学生的证据分析与解释，应基于K-2的探究过程，并通过定量或
定性的重复测试来收集证据。必要时，可使用数码工具。 • 描述表格和各种记录图（条形图和图案符号）中的数据，展示暗含联系 的范例。（3-ESS2-1） 收集、整理与表达信息
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6
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS用什么来描述学生在科学方面必须达到的熟练程度？
– 预期表现（PEs）。 – 科学与工程实践、核心概念、通用概念相互联系形成“预期表
现”。 – NGSS要求学生在实践、内容及其关系的交汇点上进行学习。 – 利用证据来形成“一个物体的速度和该物体的能量有关系”的解
《标准》的体例与基础阅读 • 源自《框架》中的8个实践类型的具体内容，并进一步解释了科学与 工程实践在每一个年段中的重要性。 • 大多数的预期表现只是强调了少数几种实践类型，然而在一个年段 中，所有的实践类型都应该予以重视。 • 应该鼓励教师利用不同的实践类型来进行科学教学，而不要受到用 于教学和评估教学的预期表现的束缚。
准的要求。 • 对行为结果的评测的不同解释有时候会造成课程和教学的不一致。 • 为此，NGSS为课程、教学和评估提供了符合新标准的明确的“预期表
现”，以避免这类问题的产生，并期望学生能达成这些预期目标。
2019年6月17
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14
《标准》的体例与基础阅读
二年级，物质科学，核心概念1（物质及其相互作用），标准2。
2019年6月17
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4
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• 没有人怀疑科学以及科学教育已经成为所有美国人的生活核心。前人 绝没有想到，如今的世界会变得如此复杂，科学知识是如此的重要。 当要领悟当前的事件、选择和使用技术，或者被告知我们所关心的健 康事宜时，对科学的理解至关重要。科学也是我们这个国家得以继续 革新、领导、建立未来工作的能力的核心。无论学生们将来要成为医 院中的技术员，工厂中从事高科技制造的工人，或者博士研究者，他 们都必须获得从学龄前到高中的牢固的科学教育。
• 在NGSS中，“基于探究的科学”通过八种明确定义的不同形式的“科 学与工程实践”被提炼和加深，从而对非主流学生群体产生重大影响。
2019年6月17
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18
“科学与工程实践”框图
• 学生们参与这些科学的意义建构的实践，使得他们对世界的认识从天 真的“概念”逐步迈向以科学为基础的概念。
• 参与这些实践也能强化语言并要求学生参与课堂科学对话。当学生们 开发模型和尝试解释时，他们必须读、写，以及使用形象化的表现手 段。
• 当学生们陈述自己的想法或者与同伴进行推理论证时，他们需要说、 听，从而提炼他们的想法和达成共识。
2019年6月17
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19
《标准》p.146
2019年6月17
• 语文、数学、外语、科学……，哪一门学科对我们的生活、国家的发 展以及全球的领导力影响最为深远？全体美国人VS全体中国人。
2019年6月17
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5
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS中的每一条标准是由哪三个维度构成的？
– 科学核心概念、科学与工程实践和通用概念。
2019年6月17
如例所示，在大部份的预期表现之后会补充一条或两条更小类别的 描述。这些描述包括活动说明、补充例子或预期表现方面的补充说 明；评价标准描述的是评价尺度的底线。
2019年6月17
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15
2019年6月17
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16
• 位于三个框图的左边，仅包含了用于构建框图上方的预期表现的科 学与工程实践的描述。
• 11个核心概念，其中生命科学4个，物质科学4个，地球与空间科学3个。
• 核心概念又被分解为39个下位概念，在“学生2年级、5年级、8年级、 12年级结束时需要了解的下位概念”目录中，这些下位概念被详细说明。
• 下位概念的年段详细说明称为“学科核心概念”（Disciplinary Core
201I9年de6a月s1，7 DCIs）。
《标准》的体例与基础阅读 • 框 源 大图多自中数《包的框含预架这期》些表中详现的细都8个的 限实描 定践述 了类， 通型对 用的分 概具析 念体与 的内分 数容解 量，学 ，并科 因进核 此一心，步概当解念考释及虑了下学科位科学概核与 念工心程概应实念要践时达在只到每需某一关种个注水年那平段些是中 容很的 易有重 明帮要 白助性 的。 通，用对概描念述。每但个所学有生的应通该用在概2年念级都、可5 年•以大在级多每、数个8年的年级预段结期中束表加时现以应只考了是虑解强。的调每了个少下数位几概种念实是践有类帮型助，的然。而在一个年段 •中虽 “，以 与所小 科有段学的落本实形质践式的类出联型现 系都， ”应但 虽该每 不予条 属以描 于重述 通视都 用。明 概确 念无 ，误 但地 由被于肯它定们、在被特强定调的。科 • 学应概该念鼓的励背教景师下利能用被不更同好的地实教践学类和型评来价进，行因科此学它教们学也，在而这不个要框受图到中用列 于出教。学和评估教学的预期表现的束缚。
2019年6月17
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3
关于NGSS的研发
• NGSS研发的过程：
– 制定《中小学科学教育框架》（2011.7）： 体现最前沿的科学研究成果，并以概念描述的方式明确规定
K-12年级所有学生应该知道的科学知识和相互关系。 – 制定《新一代国家科学教育标准》（2013.4）：
拥有丰富的内容和实践指导，以贯穿学科和年级的方式组织， 为所有学生提供具有国际化基准的科学教育。
释。 – 用证据证明关于“植物和动物具有支持生存、生长、行动和繁殖
的内部和外部结构”的观点。
2019年6月17
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7
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS为什么用“实践”来代替“技能”和“探究”？
– 实践不仅包括技能，也包括相应的特定知识、方法、策略。
– 实践强调亲历探究、获取第一手材料的重要性。强调实践对理解 知识价值的重要性。
2019年6月17
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17
“科学与工程实践”框图
• 传统上，当学生参与科学时，我们常用诸如“动手做（hands-on）” 和“动脑筋（minds-on）”的术语加以描述。
• 国家科学教育标准（NRC,1996,2000）强调以“科学探究”为核心的 科学教学，让学生经历“像科学家研究自然世界那样来发展科学知识 与理解科学概念”的学习。
– 情感目标并非轻易实现。因此，将它融入到那些暗含兴趣、动机、 持久性和职业目标等特质的“预期表现”之中。
– 情感目标潜藏于各种实践活动之中，待厚积而薄发。
2019年6月17
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10
《标准》的体例与基础阅读
主题名称
2019年6月17
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11
• 主题名称显示了基于学科核心概念的《标准》内容结构。
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20
“科学与工程实践”框图
所有学生应该学习的“科学与工程实践”的八种基本类型（见附录F）： • 提出（科学）问题和确定（工程）问题； • 开发和使用模型； • 探究的计划与实施； • 数据的分析和解读； • 使用数学和算术思维； • 尝试（科学）解释和设计（工程）解决方案； • 参与有证据的论证； • 获取、评价和交流信息。
2019年6月17
百度文库
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24
附件E对学科核心概念进展的观点
• 其次，《框架》侧重于学科内和学科间的科学与工程方面的数量有限 的核心概念。
• 《标准》研制委员会如此做的目的是为了避免内容主题的大量而肤浅 的重复，并为师生在每个主题中的深度探究提供更充裕的时间。
• 核心概念绝对数量的减少，为学生从事科学探究和论证，实现核心概 念的深度理解提供了时间保障。
23
附件E对学科核心概念进展的观点
• 首先，它是一种基于学科核心概念发展的设想。 • 它从孩子对周围世界的好奇心及其关于世界如何运作的原始概念出发，
帮助他们不断地建立与改善知识和能力。 • 其目的是引导学生获得对自然科学与工程的更科学、更基础、更一致
的认识，以及帮助他们掌握学习科学、应用科学的方法与途径。
• NGSS强调“通用概念”有什么现实意义？
– 表明和体现了在不同科学领域中统一的思维方式。
– 帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组织成连贯的、条理 清晰的基于科学的对客观世界的认知。
– 似乎更类似于“内功心法”而不是“剑诀”？
2019年6月17
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8
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• 学科核心概念是如何连接具体概念与通用概念的？
– 学科核心概念的四大领域与四项界定标准。 – 是通用概念在学科层面的具体化，是具体概念的上位组织。 – 核心概念：当物质改变形式甚至变得仿佛看不见时，它的数量
（重量）依然保持不变。 – 通用概念：自然物体以极小到极大的形式存在。 – 具体概念：物质化成肉眼看不见的极小极小的微粒，均匀地分散
2019年6月17
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25
附件E对学科核心概念进展的观点
• 第三，《框架》强调科学与工程的学习，包括科学解释的知识（比如， 内容知识）和需要参与科学探究与工程设计的实践相整合。
《标准》的体例与基础阅读 • 框图中包含这些详细的描述，对分析与分解学科核心概念及下位概 念应要达到某种水平是很有帮助的，对描述每个学生应该在2年级、5 年级、8年级结束时应了解的每个下位概念是有帮助的。 • 虽以小段落形式出现，但每条描述都明确无误地被肯定、被强调。
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12
《标准》的体例与基础阅读
预期表现
2019年6月17
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13
预期表现（performance expectation）
• 到该年段结束时，学生们能够从事…… • 预期表现，也可译为“表现期望”。 • 1996年版的《科学教育标准》罗列了学生们应该“知道”或“了解”
的科学概念。 • 这些概念需要被转化为可评测的行为结果，来判别学生们是否符合标
2019年6月17
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2
关于NGSS的研发
• NGSS研发的意图：
– 中国和平崛起，联邦政府的经济竞争失去优势 – 亚洲人的学业优势，美国学生的成绩逐步降低 – 再领导世界100年，为现代社会的所有职业做准备 – 知识型社会中的科学和科技素养 – 知识的更新，以及对学生学习的深度理解 – 他国的成功经验及其所形成的国际基准
• 因此，《框架》旨在说明K-12科学教育的学习经历设计应该如何整合 知识和实践。
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• 位于三个框图中的的左中边右间 ， 边， 仅所 包有 含学 了生 用 适应 于 用该 构 于在 建 框框 图13图 上年上 方在方 一校的个学预或习期多期表个间现预应的期该科表了 解学现的 与最 工、必 程源需实自的践《科的框学描架概述》念 。7个的通描用述概。念列表的描述。
《新一代美国科学教育标准（NGSS)》
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杭州市拱墅区教育局教研室 xx
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1
为什么要学习借鉴NGSS
• 我国科学教育标准尚在研制之中，预期2015年出品。 • NGSS是国际科学教育改革的航标，科学教育研究的成果。 • 学习NGSS，有助于掌握科学教育改革与发展的趋势。 • 借鉴NGSS，有助于我们在新课标实施中领先一步。
在水中，水分不减少就不会自行沉降，这种现象称为溶解。
2019年6月17
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9
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS中如何体现“情感态度价值观”？
– 情感领域，是包括学习兴趣、经验和热情的学习领域，是科学教 育的重要组成部分。
– 具有学习动机并持续开展研究和坚持更高级、更具有挑战性的课 程学习的学生，更有可能成为具有STEM（科学、技术、工程与数 学）素养的公民并在某些情况下从事STEM领域的职业。
3-5年级学生的收集、整理与表达信息，应基于K-2的探究过程，来评价 概念和方法的有用性和准确性。 • 从书籍和其他可靠媒体中获得和整理信息，来解释现象。（3-ESS2-2）
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22
• 位于三个框图中的中间，所有学生应该在13年在校学习期间应该了 解的最必需的科学概念的描述。
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21
“科学与工程实践”框图
分析与解释证据 3-5年级学生的证据分析与解释，应基于K-2的探究过程，并通过定量或
定性的重复测试来收集证据。必要时，可使用数码工具。 • 描述表格和各种记录图（条形图和图案符号）中的数据，展示暗含联系 的范例。（3-ESS2-1） 收集、整理与表达信息
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6
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS用什么来描述学生在科学方面必须达到的熟练程度？
– 预期表现（PEs）。 – 科学与工程实践、核心概念、通用概念相互联系形成“预期表
现”。 – NGSS要求学生在实践、内容及其关系的交汇点上进行学习。 – 利用证据来形成“一个物体的速度和该物体的能量有关系”的解
《标准》的体例与基础阅读 • 源自《框架》中的8个实践类型的具体内容，并进一步解释了科学与 工程实践在每一个年段中的重要性。 • 大多数的预期表现只是强调了少数几种实践类型，然而在一个年段 中，所有的实践类型都应该予以重视。 • 应该鼓励教师利用不同的实践类型来进行科学教学，而不要受到用 于教学和评估教学的预期表现的束缚。
准的要求。 • 对行为结果的评测的不同解释有时候会造成课程和教学的不一致。 • 为此，NGSS为课程、教学和评估提供了符合新标准的明确的“预期表
现”，以避免这类问题的产生，并期望学生能达成这些预期目标。
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《标准》的体例与基础阅读
二年级，物质科学，核心概念1（物质及其相互作用），标准2。
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阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• 没有人怀疑科学以及科学教育已经成为所有美国人的生活核心。前人 绝没有想到，如今的世界会变得如此复杂，科学知识是如此的重要。 当要领悟当前的事件、选择和使用技术，或者被告知我们所关心的健 康事宜时，对科学的理解至关重要。科学也是我们这个国家得以继续 革新、领导、建立未来工作的能力的核心。无论学生们将来要成为医 院中的技术员，工厂中从事高科技制造的工人，或者博士研究者，他 们都必须获得从学龄前到高中的牢固的科学教育。
• 在NGSS中，“基于探究的科学”通过八种明确定义的不同形式的“科 学与工程实践”被提炼和加深，从而对非主流学生群体产生重大影响。
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“科学与工程实践”框图
• 学生们参与这些科学的意义建构的实践，使得他们对世界的认识从天 真的“概念”逐步迈向以科学为基础的概念。
• 参与这些实践也能强化语言并要求学生参与课堂科学对话。当学生们 开发模型和尝试解释时，他们必须读、写，以及使用形象化的表现手 段。
• 当学生们陈述自己的想法或者与同伴进行推理论证时，他们需要说、 听，从而提炼他们的想法和达成共识。
2019年6月17
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《标准》p.146
2019年6月17
• 语文、数学、外语、科学……，哪一门学科对我们的生活、国家的发 展以及全球的领导力影响最为深远？全体美国人VS全体中国人。
2019年6月17
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阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS中的每一条标准是由哪三个维度构成的？
– 科学核心概念、科学与工程实践和通用概念。
2019年6月17
如例所示，在大部份的预期表现之后会补充一条或两条更小类别的 描述。这些描述包括活动说明、补充例子或预期表现方面的补充说 明；评价标准描述的是评价尺度的底线。
2019年6月17
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15
2019年6月17
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16
• 位于三个框图的左边，仅包含了用于构建框图上方的预期表现的科 学与工程实践的描述。
• 11个核心概念，其中生命科学4个，物质科学4个，地球与空间科学3个。
• 核心概念又被分解为39个下位概念，在“学生2年级、5年级、8年级、 12年级结束时需要了解的下位概念”目录中，这些下位概念被详细说明。
• 下位概念的年段详细说明称为“学科核心概念”（Disciplinary Core
201I9年de6a月s1，7 DCIs）。
《标准》的体例与基础阅读 • 框 源 大图多自中数《包的框含预架这期》些表中详现的细都8个的 限实描 定践述 了类， 通型对 用的分 概具析 念体与 的内分 数容解 量，学 ，并科 因进核 此一心，步概当解念考释及虑了下学科位科学概核与 念工心程概应实念要践时达在只到每需某一关种个注水年那平段些是中 容很的 易有重 明帮要 白助性 的。 通，用对概描念述。每但个所学有生的应通该用在概2年念级都、可5 年•以大在级多每、数个8年的年级预段结期中束表加时现以应只考了是虑解强。的调每了个少下数位几概种念实是践有类帮型助，的然。而在一个年段 •中虽 “，以 与所小 科有段学的落本实形质践式的类出联型现 系都， ”应但 虽该每 不予条 属以描 于重述 通视都 用。明 概确 念无 ，误 但地 由被于肯它定们、在被特强定调的。科 • 学应概该念鼓的励背教景师下利能用被不更同好的地实教践学类和型评来价进，行因科此学它教们学也，在而这不个要框受图到中用列 于出教。学和评估教学的预期表现的束缚。
2019年6月17
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关于NGSS的研发
• NGSS研发的过程：
– 制定《中小学科学教育框架》（2011.7）： 体现最前沿的科学研究成果，并以概念描述的方式明确规定
K-12年级所有学生应该知道的科学知识和相互关系。 – 制定《新一代国家科学教育标准》（2013.4）：
拥有丰富的内容和实践指导，以贯穿学科和年级的方式组织， 为所有学生提供具有国际化基准的科学教育。
释。 – 用证据证明关于“植物和动物具有支持生存、生长、行动和繁殖
的内部和外部结构”的观点。
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阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• NGSS为什么用“实践”来代替“技能”和“探究”？
– 实践不仅包括技能，也包括相应的特定知识、方法、策略。
– 实践强调亲历探究、获取第一手材料的重要性。强调实践对理解 知识价值的重要性。
2019年6月17
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“科学与工程实践”框图
• 传统上，当学生参与科学时，我们常用诸如“动手做（hands-on）” 和“动脑筋（minds-on）”的术语加以描述。
• 国家科学教育标准（NRC,1996,2000）强调以“科学探究”为核心的 科学教学，让学生经历“像科学家研究自然世界那样来发展科学知识 与理解科学概念”的学习。
– 情感目标并非轻易实现。因此，将它融入到那些暗含兴趣、动机、 持久性和职业目标等特质的“预期表现”之中。
– 情感目标潜藏于各种实践活动之中，待厚积而薄发。
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《标准》的体例与基础阅读
主题名称
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• 主题名称显示了基于学科核心概念的《标准》内容结构。
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“科学与工程实践”框图
所有学生应该学习的“科学与工程实践”的八种基本类型（见附录F）： • 提出（科学）问题和确定（工程）问题； • 开发和使用模型； • 探究的计划与实施； • 数据的分析和解读； • 使用数学和算术思维； • 尝试（科学）解释和设计（工程）解决方案； • 参与有证据的论证； • 获取、评价和交流信息。
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附件E对学科核心概念进展的观点
• 其次，《框架》侧重于学科内和学科间的科学与工程方面的数量有限 的核心概念。
• 《标准》研制委员会如此做的目的是为了避免内容主题的大量而肤浅 的重复，并为师生在每个主题中的深度探究提供更充裕的时间。
• 核心概念绝对数量的减少，为学生从事科学探究和论证，实现核心概 念的深度理解提供了时间保障。
23
附件E对学科核心概念进展的观点
• 首先，它是一种基于学科核心概念发展的设想。 • 它从孩子对周围世界的好奇心及其关于世界如何运作的原始概念出发，
帮助他们不断地建立与改善知识和能力。 • 其目的是引导学生获得对自然科学与工程的更科学、更基础、更一致
的认识，以及帮助他们掌握学习科学、应用科学的方法与途径。
• NGSS强调“通用概念”有什么现实意义？
– 表明和体现了在不同科学领域中统一的思维方式。
– 帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组织成连贯的、条理 清晰的基于科学的对客观世界的认知。
– 似乎更类似于“内功心法”而不是“剑诀”？
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8
阅读《引言》有助于对NGSS的初步理解
• 学科核心概念是如何连接具体概念与通用概念的？
– 学科核心概念的四大领域与四项界定标准。 – 是通用概念在学科层面的具体化，是具体概念的上位组织。 – 核心概念：当物质改变形式甚至变得仿佛看不见时，它的数量
（重量）依然保持不变。 – 通用概念：自然物体以极小到极大的形式存在。 – 具体概念：物质化成肉眼看不见的极小极小的微粒，均匀地分散