在各国激烈的科技竞争和频繁的科学教育改革之中,教师素质成为了培养国家科技人才和关乎科学教育改革成败的关键。科学教师素质的核心要素是其课堂教学能力,是教师在科学教学实践中,围绕科学教育教学目标,组织教学内容,开展教学活动所必备的多种能力的结合,是保证教学活动能够顺利实施所必需的个性心理特征。课堂教学能力的高低在一定程度上能够作为评价科学教师素质的依据。但是基于能力的教师评价却一直存在争议,争议的原因有:科学教师课堂教学能力内涵指涉不清;科学教师课堂教学能力评价指标尚未完善;科学教师课堂教学能力评价方法单一等等。基于此,本研究综合使用质性研究和量化研究的混合研究范式,采用理论建构——实证研究——对策建议的研究路径从三个方面开展研究:研究一:构建科学教师课堂教学能力结构模型。本研究以思维型科学课堂教学理论、现象图示学理论、价值观理论为理论基础,通过对已有文献和一线教师行为事件访谈资料的分析,采用Nvivo8.0软件的编码功能和聚类的分析方法,从理论和实践的角度初步拟定科学教师课堂教学能力结构要素,并采用德尔菲专家咨询法,选取优秀的一线教师和高校专家,双重建构科学教师课堂教学能力结构模型。研究结果显示:科学教师的课堂教学能力结构包括科学教学目标调控能力、科学教学内容组织能力、情境创设能力、提问解释能力、探究教学能力、合作交流能力、评价总结能力、迁移应用能力八个核心能力。这些核心的能力在整体的能力结构模型中,也并非是相互独立的关系,他们之间相互依存,相互作用,共同致力于实现科学教学目标和完成科学教学内容,并最终以教学质量的提高和学生能力的发展为目的。研究二:开发科学教师课堂教学能力评价工具。在研究一的基础上,围绕课堂教学和教师课堂教学能力的特性,遵循最优化原则、可操作性原则、恒常性原则,开发了课堂观察量表、学生评教量表、学生学业成就测试三个评价工具,并依次采用层次分析法、因素分析法、信效度分析等方法,验证工具的适用性。研究显示:开发的三类评价工具具有很高的信度、效度、区分度,能够有效的测量出科学教师的课堂教学能力。研究三:建构科学教师课堂教学能力评价模型,并进行实证研究。在研究二的基础上,结合科学教师课堂教学能力的特性,建构了多方参与、多种资料、多种途径的“教师评价模型”。并分别采用课堂行为观察评价、学生评教、增值性评价三方评价方式对HZ市和XA市的64位科学教师及其任教班级的2827位五年级学生进行评价。最终综合三类评价的结果,采用内部常模和外部常模的方式,对科学教师的课堂教学能力作出较为客观、公正、科学、严谨的评价,针对评价结果,给予每位教师相应的评估报告,以此探索其专业发展的路径。研究显示:(1)不同性别的教师在课堂教学能力上并无显著性差异,也就是说,男性教师和女性教师在课堂教学能力的评分上是大致相同的。(2)不同教龄段教师的课堂教学存在显著差异,差异主要表现在课堂教学行为观察、学生学业成就测试和综合性评分上。(3)不同学校层级的教师在学生评教和学生学业成就上存在显著差异。(4)HZ市和XA市两个地区在学生评教和学生学业成就测试得分上存在差异。本研究对科学教师课堂教学能力结构模型、能力评价工具和能力评价差异因素进行了综合性的讨论,并从社会结构、社会行动、社会性别三个视角对研究结果进行了学理性分析,以此探寻造成差异背后的深层次社会因素。