学科教学知识PCK集中体现了教师职业的专业性，能直接影响教师的教学行为及教学的有效性。PCK是20世纪80年代由美国舒尔曼教授针对美国当时教师资格认证制度中的缺陷而提出的概念。教师的PCK知识主要包括以下四方面：学科课程知识、关于学生的知识、学科教学模式策略及呈现方式的知识、评价的知识。思维型科学课教学模式要求教师具备以下基本素养：

1．教师要掌握小学科学课程的基本知识

教师要掌握小学科学课程标准、课程目标和课程内容；研究不同版本教科学教材的编排体系。用心挖掘和体会不同版本教科书中的课程内容特点；分析教材的组织方式，包括单元内部组织，单元之间的横向联系，以及不同年级相同主题单元的纵向联系；准确把握所要培养的科学素养，确定一节课、一个单元要培养的素养重点。研究开发有效而低成本实验器材、自制教具或多媒体课件。

2．教师要掌握学生已有知识和经验

实施思维型概念学习教学模式需要了解学生前概念水平，对学生理解某些概念或掌握某些技能的难易程度进行判断。前概念是指学生在日常生活中已经形成的相关知识、经验以及对科学问题的先验看法。只有充分了解学生的前概念，才可能使思维型概念学习教学模式发挥其作用。同时，教师把握学生的学习兴趣、思考方式和活动方式也很重要。

3．教师要掌握思维型教学模式及相应的教学策略

三种思维型教学模式都注重问题情境的创设，所创设情境要能真正激发学生的探究兴趣，引起学生的认知冲突，这是非常关键的一步。第一，要帮助学生提出明确的、适合课堂探究的问题；第二，选择合适的材料，所选材料间的结构性要指向科学概念的获得和问题解决，所提供的材料要保证实验成功；第三，在研究过程中，教师要有必要的引导，善于组织低年龄学生进行有序的学习。此外，小学生总是会提出新奇的、超出意料的问题，教师需要积累经验有效处理此类问题。

4．培育学生的科学猜想，鼓励学生的科学猜想

在小学科学教育教学中，猜想本身更多地表现为一种以科学知识为基础的科学推断或者科学预想，所以，科学教师群体要积极鼓励学生群体的科学猜想活动，要引导学生群体按照自己的科学理解、科学思考、科学探索，展开多样化、丰富化、合理化的科学猜想。

在科学教学中，科学教师群体要积极引导学生把握科学猜想的过程与步骤，激发学生群体的科学猜想积极性，促使学生群体重视科学猜想形式的多样化、包容化、开放化问题，关注科学猜想角度的丰富化、层次化、科学化问题，全面把握科学猜想问题的针对性、有效性以及个性化特征。所谓科学猜想形式的开放化，从本质上来说，具体指的是科学猜想活动可以借助丰富多彩的形式表现出来，学生群体可以立足自己的深入探索与创新思考，以口语表达的形式将科学理解、科学猜想阐述出来，也可以借助书面文字的形式，将科学猜想呈现出来。

小学科学教师要注意一点，多样化、差异化的科学猜想表达形式通常不会影响学生群体对科学猜想步骤、科学猜想思路、科学猜想结果的正确表达，科学猜想的表达往往是学生群体基于科学知识的深度思考所呈现出来的结果，也是学生群体的科学思维不断发展、不断提升、持续优化的外显化环节。在科学猜想中，所谓关注科学猜想角度的多元化，则要求科学教师群体在全面鼓励学生、引导学生、督促学生开展科学猜想活动时，积极鼓励学生群体从多个角度、多个层面、多个维度，实施科学猜想，并阐述自己的科学猜想基础与猜想根据。

值得注意的是：无论是鼓励学生群体大胆实施科学猜想活动，还是鼓励学生大胆质疑相关的科学知识、科学问题、科学理论，这都是引导学生深入思考科学知识的关键性教学策略。在小学科学课堂中，大量的学生面对科学知识存在畏难心理，反思背后的原因，这不单是因为学生群体对科学知识的学习兴趣与探索欲望不断降低。为此，科学教师群体要深入反思，不断思考，逐步拓展有助于培育学生科学发展能力的教育空间，增加对学生大胆开展科学猜想活动的鼓励力度，激发学生的科学学习欲望与科学猜想兴趣，为学生群体的科学学习活动保驾护航。

科学教师群体要不断分析学生对科学探索问题的思考方式与解决逻辑，切实把握学生群体的思维差异性与学习个性化问题，深入理解不同科学学习问题的背后产生因素，准确探知学生群体的科学猜想思路与科学猜想步骤，这有利于教师群体立足学生群体的科学学习问题，探索出更加有效、更加科学，更加合理的教学策略。与此同时，科学教师要在积极鼓励学生群体实施科学猜想活动时，重视培育学生的科学学习能力、科学思考能力，促进学生群体科学创新思维的不断发展，推动小学科学教育教学活动的持续性发展。(www.daowen.com)

5．强化小学科学教育教学活动的个性化特征

在培育学生的科学素养过程中，小学科学教育教学活动就是实现个性化学习的支架。在教育的公平性、公正性发展维度上，差异化学习与个性化学习是重要的基础体现与价值属性，也是立足信息化时代与互联网时代，全面促进高质量创新型人才培育，满足小学生群体多元化学习需求的重要渠道与关键措施。

以教育信息技术、大数据技术为根基发展起来的高质量小学科学思维型教学模式，以及在线科学教育课程，为我国小学生群体的个性化、差异化、多样化学习实现，创设了更多的发展空间与实现可能。在小学科学教育教学活动中，学生群体可以挣脱时间与地域的限制，自由地、随心所欲地选择教学内容、教学方式、教学形式，开展多元化、多样化的小学科学思维型教学活动，在信息化平台的帮助下，课程平台还会对小学生群体的学习行为，进行合理完整的记录。

小学科学教师群体可以依托对小学生学习行为数据的分析活动，全面评估小学生群体的课程学习诉求、学习满意度、学习积极性、学习喜好度等，准确把握小学生群体的学习进度，以此为基础，推进差异化、个性化教学活动的有序开展与稳步实施。毫无疑问的是，我国小学科学教育教学活动已经发展成为小学生群体差异化、个性化、多样化学习的关键支架。差异化、个性化学习是小学科学教育的“生本化”回归。通常而言，差异化学习活动彰显了小学科学教育的公平性、公正性与发展性，它的教育目标体现为：在全面尊重小学生的差异性基础上，借助鼓励、引导、支持等方式，不断促进每一个小学生的学习发展与个性培育，满足每一个小学生的学习需求与发展需要，而这是有效契合小学院校教育活动的重要特征。

无论是马斯洛的需要层次理论，还是皮亚杰的认知理论，抑或是加德纳的多元智能理论，它们都提倡要积极关注学生群体的差异化、个性化、层次化教育。从本质上来说，个性化教育是教育教学人性化、实践化、发展化、生本化的回归。信息化时代背景下的学习需求呈现出多样化的发展态势。在互联网背景下，无论是小学生群体的学习方式，还是学习需求，都体现出明显的时代发展特征。一方面，在全球化背景下，科学教育教学知识的丰富化程度不断加深，小学生群体能够接触到的资源信息与科学课程知识逐步向着多样化、多元化的方向转变。越来越多小学生的价值观趋向于个性化、差异化维度，更加注重自我价值的维护，他们看重自己的个性想法，主张差异化的自我发展趋势。

与此同时，丰富多彩的资源信息环境也促使小学生群体获取知识的渠道更加多元，教育信息技术与互联网技术的创新发展与完善升级，也促使小学生群体获取信息的方式更加便利化、高效化。在此背景下，单单依赖传统的科学课程教学模式，已经难以满足小学生群体的丰富化、个性化的信息获取需求与学习需要。另一方面，伴随着“互联网+信息技术”的逐步完善，它不但推动了社会领域内人们生活方式的变革，也促进了小学院校小学生的学习方式创新，推动了我国小学科学课程教学的转型发展。

当前的小学生都是伴随着信息技术的创新发展而成长起来的，他们早就已经适应了信息化时代的生活方式，深深融入互联网背景下的学习方式中，这也促使我国小学在科学课程教学方面做出变革与优化。在信息化时代背景下，小学科学教育也遭受了大量的冲击。一方面，这主要表现在小学生群体的学习方式变革层面；另一方面，也体现在以小学科学教师群体为核心向以小学生群体为核心的教学模式层面上转变。教师群体作为小学院校科学课程教学的引导者、督促者、引领者，而不是科学课程知识的教授者、传递者，要积极帮助小学生群体实现对科学课程知识的建构与学习活动。

在当前的学习理论中，建构主义学习理论是重要的理论内容，是切实影响我国小学院校教育发展质量的关键。在建构主义的相关理论中，它非常重视经验的借鉴性、发展性、融合性、实践性、能动性，建构主义理论认为，经验本身是学习主体和周围的学习环境相互融合、相互发展、相互促进、相互作用的最终结果。小学生群体的学习活动是一个具有发展性、积极性、积累性的实践过程，学生群体借助已经拥有的知识基础，持续建构创新的、发展性的学习经验与理论思想。

在建构主义理论中，小学生群体的学习发展活动是一个独一无二的交流活动，体现了小学生的个性化、多样化、丰富化的学习需求与发展轨迹，是一个主动探寻、主动思考、主动分析，主动提炼的过程，具有多元化的发展趋势。除此之外，我国小学科学教育教学活动支撑着差异化、个性化学习的稳步实现。

我国小学科学教育教学活动借助切实有效的教育信息技术，推动教育组织形式、教育方式、教学模式、教育服务形式、教育评价方式等方面的创新发展，促使小学生群体的差异化、个性化学习需求得到有效满足，成为保障小学生群体的个性化学习活动的有效技术支撑。

小学科学教育教学活动借助信息时代的发展背景，依托大数据技术，基于小学生的学习实践活动，开展完整的、有效的、系统的学习追踪、记录、评价活动，为教师群体实施科学的教学管理活动，提供多元化的学习服务内容，奠定了坚实的基础。

小学生依托在线科学教学课程，按照自己的学习需要与发展需求，自主选择相应的教育教学课程，开展专业化、积极化、有效化的学习活动；与此同时，小学科学教师群体可以借助在线教育课程的信息分析活动，考查、评估小学生群体的学习状况，全面了解小学生的学习模式与学习习惯，切实把握小学生的学习进度与学习需要，逐步调整小学科学教育课程的教学内容，并以此为基础，开展有效化、合理化、针对化、科学化的学习指导服务，促进学生群体的个性化、差异化学习活动。