科学教育的发展经历了科学知识教学范式、科学方法训练范式和科学素养培养范式。科学知识教学范式：20世纪50年代，关于儿童概念学习的研究出现，经过几十年的研究，发表了一系列研究专著，如《概念转变的国际研究手册》等，这些重要专著的出版标志着科学概念的研究取得了丰硕的成果。科学方法训练范式：20世纪60年代，施瓦布提出将探究运用于课堂教学，之后科学探究一直是科学教育研究的重点，引导了世界范围内的科学课程改革。美国2013新版科学课程标准（NGSS）中，将首位关键词从科学探究变为科学实践，这种改变并不意味着科学探究被取代，而是为了进一步深化科学探究在课堂和实践中的主导地位，以扩展科学探究的内涵。美国促进科学协会（AAAS）编写《科学—一种过程方式》课程（简称SAPA），该课程根据美国著名心理学家加涅的信息加工学习理论编写，倡导对学生进行科学方法的训练。科学素养培养范式：基于S’CEM和问题解决的教学，其要点是培养学生的批判性思维和创造性思维。

伴随科学课的改革，在不同价值取向下产生了一些典型的科学教学模式，本论文以科学素养的培养为着眼点，选择概念转变教学模式、科学探究教学模式、信息加工教学模式进行模式特点、适用性分析。

1．科学探究教学模式—增强高阶思维能力

科学探究教学模式的理论基础是皮亚杰的认知发展理论、建构主义、人本主义理论，其目标是通过自主学习、合作学习培养问题解决能力和科学思维能力。早在20世纪初，杜威提出将探究作为科学教育哲学的核心思想。他将科学探究分为：疑难—问题—假设—推断—验证五个阶段，强调对学生科学思维的培养。到20世纪60年代，探究性学习成为国外科学教育领域的研究重点，并取得了丰硕成果：布鲁姆的发现式探究，他强调教师要鼓励学生按照自己的方式去学习，按照自己研究事务的方式来表达学科知识结构；施瓦布科学探究教学，其重要思想是科学即探究。包含两个方面的意义：一是对科学知识本身的探究，即探究的科学；二是教与学的过程本身是一种探究，即探究的教学。他强调探究的开放性、结论的准确性和反思探究的可行性；萨其曼提出探究训练模式：提供问题情境—教师讲授探究方法—学生根据经验对此问题予以是或否的判断—探索或验证—组织资料并解释—分析自己的探究方式，整个探究过程由教师精心设计，做好学生有效探究的前期准备，学生亲历探究，自主建构知识。美国生物科学课程研究CBSOS的主要研究者贝比于1989年提出了5E探究教学模式，该模式强调以学生为中心，通过运用调查和实验的方法解决问题。强调通过小组合作学习促进学生对科学概念的理解和知识的建构。5E教学模式分为五个学习阶段：参与、探究、解释、说明和评价。这一教学模式由于操作性强等特点，在美国中小学科学教学领域产生了很大的影响。后续研究者将探究性教学总结为五个变式：萨奇曼的探究教学模式、有结构的探究、指导性探究、5E学习环、自由探究，五种探究模式的开放程度逐渐增强，教学实践中需要根据不同学习年龄段的学生予以选择。

2．概念转变教学模式—增强基本的思维能力

概念转变学习教学模式的理论基础为建构主义和皮亚杰认知发展理论。概念转变教学模式是德赖弗依据概念转变学习理论所提出的教学模式。学生学习科学课程以前已经形成了自己独有的思维方式，即前概念或者原始概念。在教学中，教师发现学生的前概念并引导学生产生认知冲突，修改原有概念，促进学生的概念转变。而概念转变学习正是学习者在前概念的基础上与外界产生作用，通过同化与顺应最终达到平衡，从而构建新概念的过程。概念转变学习教学模式的一般程序是：定向—概念引出—概念重建—概念应用—反思概念变化过程。教师先创设特定的问题情境，为学生的自主探究学习定向。教师引导学生用不充分的思想尝试解析问题，并引出前概念。概念重建阶段，学生经由小组讨论、对比、解释彼此前概念的异同，呈现学生可能存在的认知冲突。学生选择对要研究的内容进行思维加工，通过比较不同的现象和不同理论解释，以转变概念或发展概念。经由实验探究与解释或自我思考，学生从中找到新概念的含义，并意识到旧有概念的不足，建构新概念，并做出恰当评价。概念应用阶段，教师设定新的情境问题，引导学生利用新学到的知识去解决问题。最后，学生通过将新概念与自己先前已有概念的比较，反思概念转变学习的过程。这一模式尊重了学生思维过程的基本特点，强调了对前概念的转变和思维加工，有效发展了学生的质疑能力和反思能力，以及对科学本质的理解。本模式比较适用于科学概念教学，能够有效地帮助学生进行科学概念学习，提升核心概念的理解和应用水平。提高学生比较、分类、归纳、概括、推理等基本的思维能力。(www.daowen.com)

3．信息加工教学模式—增强概念和思维技能的迁移和应用能力

加涅20世纪80年代提出了信息加工教学模式，它将行为主义学习论与认知主义学习论相结合。加涅一方面承认行为主义的学习是刺激与反应联结的观点，另一方面又专门探讨了刺激与反应之间的中介因素—学生的认知活动，他认为学习是一个有始有终的过程，这一过程可分成若干阶段，每一阶段须进行不同的信息加工。

加涅八阶段教学模式既是教学活动的设计者和管理者，也是学生学习效果的评定者。在每个阶段，学生头脑中进行着信息加工活动，使信息由一种形态转变为另一种形态，直到学生用作业、作品或任务完成的方式做出反应为止。教学时，教师首先要明确在言语信息、认知策略、智慧技能、动作技能、态度确定五方面应达到何种学习结果，然后适当安排教学顺序，促进学生有效地学习，以实现预期的教学目标。

这种模式注重学生对学习成果的记忆、概念的应用和通过操作解决问题的能力，重视个人知识不断迁移的过程，能有效提高教学的有效性。在小学课堂教学实践中，上述方面比较薄弱，有效使用该模式可弥补教学中的不足之处。

这三种经典的教学模式着重培养学生科学素养的不同方面，为科学课堂教学实践提供了理论指导和实践支持。本文以这些经典教学模式为依据，以思维型课堂学习理论为具体指导，紧紧围绕学生科学素养的教学目标，突出对学生思维能力的培养，开展思维型教学模式研究。