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基于设计思维的小学科学教学模式的构建与应用研究

中文摘要

二十大报告中强调，科技是第一生产力。科技的发展离不开科技创新人才的

发展，培养科技创新人才，就要从基础教育抓起。小学科学课程是我国基础教育

中科学教育的重要组成部分。2022年新颁布的小学科学课程标准明确要求，课

程坚持以问题、创新为导向，借鉴国外优秀教学理念，发展我国小学生的核心素

养。但目前小学科学课程教学存在以下问题：在我国小学科学课程上引进的国外

优秀科学教育理论未能有效进行本土化教学实践，科学教育理论研究与实践研究

[1]

脱节；小学科学课程在实际教学中缺乏对学生创新思维的培养。设计思维可以

培养学习者的问题意识和创新意识，因此本研究结合我国课程标准、本土教材和

当地学情，将设计思维融入课堂教学中，构建新的教学模式，优化课堂结构、创

新教学方式，提升学生学习品质和综合素质，解决目前小学科学课程教学存在的

理论与实践结合不紧密、缺乏创新思维的培养等问题。

本研究运用文献研究法、基于设计的研究、调查研究法，以探究式学习理论、

大概念教学理论、STEAM教育理论为理论基础，进行小学科学教学模式的构建

和小学科学课程的教学实践。在第二章，本研究对已有的设计思维的内涵、模型、

工具进行分析，从科学课程、科学教师、科学素养三个方面探讨小学科学课程的

国内外发展现状，讨论设计思维在小学科学应用教育案例，分析设计思维指导小

学科学课程教学的可行性，主要包括三方面：设计思维作为方法论，指导科学教

学过程，开展教学；设计思维作为指导理论，指导教师进行教学设计，准备教学；

设计思维作为创新型的思维方式，开拓学生思维。

在第三章，本研究进行评价工具的设计，编制科学素养的测试问卷，并进行

预测试，发现问卷的信效度较好。第四章，建立教学模式设计的原则，在此基础

上分析基于设计思维的教学活动应该包括：共情、定义、想法、原型、测试，构

建初步的教学模式。在第五章，本研究开展三轮基于“问题—设计—实施—反思”

I

流程的设计研究，迭代修改完善。三轮后，确定一个较完善的教学模式。为验证

其有效性，在第六章开展准实验研究，选取六年级两个班级作为对照班和实验班，

开展一次《小路灯》科学课程教学，利用评价工具进行前后测，之后分析应用效

果。最后得出结论：基于设计思维的小学科学教学模式能够显著提升学生的科学

观念理解和应用能力；在这种模式下，学生的模型建构能力、科学推理能力、创

新思维等科学思维能力、科学探究能力都得到了提升；培养了学生的科学探究兴

趣，加强了学生实事求是、合作分享的科学态度。

关键词：设计思维；小学科学；教学模式；科学素养

II

Researchontheconstructionandapplicationofadesign

thinking-basedprimaryschoolscienceteachingmodel

ABSTRACT

Thereportofthe20thNationalCongressemphasizedthatscienceand

technologyaretheprimaryproductiveforces.Thedevelopmentofscienceand

technologyisinseparablefromthedevelopmentofscientificandtechnological

innovationtalents,andthecultivationofscientificandtechnologicalinnovation

talentsmuststartwithbasiceducation.Theprimaryschoolsciencecurriculumisan

importantpartofscienceeducationinChinasbasiceducation.Thenewly

promulgatedprimaryschoolsciencecurriculumstandardsin2022clearlyrequirethat

the