美國(guó)科學(xué)教育改革的主要特征

美國(guó)科學(xué)教育改革的主要特征

一、科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)是培養(yǎng)“科學(xué)發(fā)展20世紀(jì)60年代的科學(xué)課程改革以來(lái)，美國(guó)經(jīng)歷了新的科學(xué)教育改革。當(dāng)前的科學(xué)教育改革的主要特征可以概括為兩個(gè)方面。其一,改革的驅(qū)動(dòng)力主要是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素①1。在當(dāng)今社會(huì),科學(xué)技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面,并與人類(lèi)的各項(xiàng)活動(dòng)密不可分。面對(duì)諸多與個(gè)人生活、生存息息相關(guān)的問(wèn)題,每一個(gè)公民都需要利用科學(xué)和技術(shù)知識(shí)來(lái)作出適當(dāng)?shù)倪x擇和決策。同時(shí),經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全球化需要一大批受過(guò)科學(xué)和技術(shù)教育的勞動(dòng)力,以便保證美國(guó)在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。因而,當(dāng)前的科學(xué)教育改革不同于60年代以培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)精英為目的的課程改革,它的目的是培養(yǎng)全體公民的科學(xué)素養(yǎng)②2。其二,這場(chǎng)科學(xué)教育改革是以“標(biāo)準(zhǔn)”為基礎(chǔ)的系統(tǒng)改革,其目的是通過(guò)規(guī)定統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容并為此協(xié)調(diào)教育系統(tǒng)內(nèi)外部的各種因素來(lái)全面提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)③3。但是,在當(dāng)前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下,在基礎(chǔ)教育階段應(yīng)該為學(xué)生提供什么樣的教學(xué)內(nèi)容才能使他們將來(lái)作為社會(huì)公民能夠愉快地生活并有效地參與各種與科學(xué)、技術(shù)相關(guān)的社會(huì)活動(dòng)?簡(jiǎn)單地說(shuō),什么樣的科學(xué)教育內(nèi)容有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?自80年代以來(lái),美國(guó)科學(xué)教育界陸續(xù)出臺(tái)了一系列的科學(xué)教育改革方案,都集中討論了這一問(wèn)題。從各種科學(xué)教育改革方案來(lái)看,科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)大致可分為兩類(lèi):一類(lèi)是內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),即規(guī)定學(xué)校應(yīng)該教什么、學(xué)生應(yīng)該學(xué)什么;另一類(lèi)是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),即以較為具體而具有操作性的術(shù)語(yǔ)規(guī)定在學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)學(xué)生應(yīng)該學(xué)到什么。實(shí)際上,這兩類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)分別從不同的角度規(guī)定了科學(xué)教育內(nèi)容,對(duì)實(shí)際的課程設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)都會(huì)產(chǎn)生重要影響。因此,本文所討論的4個(gè)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)分屬以上兩類(lèi)。它們是“國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)”④4(1996)、“2061計(jì)劃”⑤5(1989、1993)、“新標(biāo)準(zhǔn)”方案⑥6(1997)、“國(guó)家教育進(jìn)展評(píng)估”⑦7(1996)。其中,前兩個(gè)屬于內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),后兩個(gè)屬于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。這樣的選擇主要是基于以下兩方面考慮:首先,它們是當(dāng)代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的典型代表,在美國(guó)(及國(guó)際)具有廣泛的影響;其次,4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)所涉及的都是基礎(chǔ)教育的整個(gè)階段(即從幼兒園到12年級(jí)),因而能夠全面反映科學(xué)教育改革的整體情況。我們認(rèn)為,學(xué)習(xí)和研究這4個(gè)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于科學(xué)教育內(nèi)容的闡述和界定對(duì)我國(guó)當(dāng)前科學(xué)教育改革,尤其是從素質(zhì)教育的角度建構(gòu)科學(xué)課程體系是大有裨益的。本文所要研究的問(wèn)題有:4個(gè)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)在科學(xué)教育內(nèi)容方面有何相同和差異之處?4個(gè)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)教育內(nèi)容可概括為哪幾項(xiàng)?每一項(xiàng)的主要內(nèi)容是什么?下面先簡(jiǎn)要介紹上述方案的背景,然后分析它們對(duì)于科學(xué)教育內(nèi)容的表述。二、該計(jì)劃的背景1.nses的核心目標(biāo)是產(chǎn)生科學(xué)教育的標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)NSES)由美國(guó)國(guó)家研究院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),是美國(guó)歷史上第一個(gè)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)。該方案初稿擬定于1991年,幾經(jīng)修改后于1996年正式出版成書(shū)。在這個(gè)文件中,作者指出,NSES的目的是產(chǎn)生科學(xué)素養(yǎng)的理念以及科學(xué)教育的標(biāo)準(zhǔn)。他們認(rèn)為,“標(biāo)準(zhǔn)”建立起來(lái)后,理念才能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括:科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教師專(zhuān)業(yè)進(jìn)修標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教育評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)教育大綱標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)教育系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。其中,科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是其核心,內(nèi)容包括8項(xiàng):統(tǒng)一的科學(xué)概念和過(guò)程、作為探究的科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)、科學(xué)與技術(shù)、科學(xué)的個(gè)人和社會(huì)視野、科學(xué)的歷史與本質(zhì)。在具體的教學(xué)目的和學(xué)習(xí)任務(wù)上依據(jù)K(幼兒園)-4、5-8、9-12三個(gè)年級(jí)段分別予以表述。2.科學(xué)素養(yǎng)計(jì)劃“2061計(jì)劃”發(fā)起于1985年,由美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。這一年哈雷慧星飛臨地球,它下一次光顧地球的時(shí)間是2061年,該計(jì)劃由此得名。培養(yǎng)全民的科學(xué)素養(yǎng)是這一計(jì)劃的中心目標(biāo)。1989年,該計(jì)劃出版了第一份報(bào)告,題為“科學(xué)為所有的美國(guó)人”。在這份報(bào)告中,科學(xué)教育內(nèi)容包括以下12個(gè)方面:科學(xué)的本質(zhì)、數(shù)學(xué)的本質(zhì)、技術(shù)的本質(zhì)、自然背景、人類(lèi)環(huán)境、被改造了的世界、數(shù)學(xué)世界、歷史觀點(diǎn)、思維習(xí)慣。這些內(nèi)容被認(rèn)為是構(gòu)成科學(xué)素養(yǎng)的基本要素。1993年,該計(jì)劃又出版了一個(gè)名為“科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)”的研究報(bào)告。這份報(bào)告把基礎(chǔ)教育分為4個(gè)年級(jí)段,即K-2、3-5、6-8、9-12,并依據(jù)上述內(nèi)容規(guī)定了每個(gè)年級(jí)段結(jié)束時(shí)學(xué)生應(yīng)該“知道什么”、“能做什么”。3.方案4:“到程度”、“p.2”和“假設(shè)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)”科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)“新標(biāo)準(zhǔn)”方案(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新標(biāo)準(zhǔn)”)由美國(guó)國(guó)家與經(jīng)濟(jì)中心設(shè)計(jì),其目的是為學(xué)區(qū)和各州制定一套評(píng)價(jià)體系,“以便通過(guò)測(cè)量學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)來(lái)衡量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)到程度”⑧8(p.2)。科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)是該方案的一部分,另外還有語(yǔ)言、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等標(biāo)準(zhǔn)。該方案于1997年頒布,現(xiàn)正逐步實(shí)施。該方案的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)NSES和“2061計(jì)劃”制定,內(nèi)容包括兩部分,即“概念理解”和“特別注意的領(lǐng)域”。前者主要是物質(zhì)、生命、地球和空間科學(xué)的基本概念及其應(yīng)用,后者則突出了科學(xué)探究的技能和能力。這些技能和能力包括科學(xué)思維、科學(xué)工具和技術(shù)、科學(xué)交流和科學(xué)研究?！靶聵?biāo)準(zhǔn)”的學(xué)業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)定分別在4、8、12三個(gè)年級(jí)進(jìn)行。4.naep的科學(xué)評(píng)價(jià)框架的變化國(guó)家教育進(jìn)展評(píng)估(以下簡(jiǎn)稱(chēng)NAEP)是全國(guó)性的評(píng)價(jià)系統(tǒng),目的是通過(guò)測(cè)量學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)反映美國(guó)教育成就的進(jìn)展情況。NAEP的首次評(píng)價(jià)于1969年進(jìn)行,科學(xué)是其中的一個(gè)部分。其評(píng)價(jià)對(duì)象是來(lái)自全美的4、8、12三個(gè)年級(jí)的學(xué)生樣本。數(shù)年來(lái),NAEP的科學(xué)部分的評(píng)價(jià)框架在保持歷史連貫性的同時(shí),也做了一些調(diào)整以適應(yīng)科學(xué)教育理論和實(shí)踐的變化。1996年的評(píng)價(jià)框架由4個(gè)部分組成:學(xué)科領(lǐng)域(地球、物質(zhì)和生命科學(xué))、知與行(概念理解、科學(xué)研究、實(shí)際推理)、科學(xué)本質(zhì)(科學(xué)和技術(shù)發(fā)展史、體現(xiàn)科學(xué)和技術(shù)特征的思維習(xí)慣、探究方法和問(wèn)題解決)、統(tǒng)一的概念(模型、系統(tǒng)、變化方式)。三、內(nèi)容分析1.新標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容由背景介紹可見(jiàn),上述科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)分別由不同的組織和人員設(shè)計(jì),它們的目的和意圖也各不相同。在科學(xué)教育內(nèi)容方面,它們之間的一致性和差異性是本文所關(guān)心的問(wèn)題之一。據(jù)“2061計(jì)劃”的研究人員分析,NSES同“2061計(jì)劃”的內(nèi)容有90%是一致的。NSES的設(shè)計(jì)者在前言中不但高度評(píng)價(jià)“2061計(jì)劃”的兩份文件的貢獻(xiàn),而且承認(rèn)在寫(xiě)作過(guò)程中曾“不謀而合地”使用和轉(zhuǎn)述它們對(duì)學(xué)生應(yīng)該知道什么和能夠做些什么所作的闡述。據(jù)設(shè)計(jì)者介紹,“新標(biāo)準(zhǔn)”是直接建立在關(guān)于科學(xué)教育內(nèi)容的“一致認(rèn)識(shí)”上的。這個(gè)“一致認(rèn)識(shí)”主要指的是NSES和“2061計(jì)劃”。NAEP的設(shè)計(jì)者也強(qiáng)調(diào)它的學(xué)業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)框架反映了當(dāng)代科學(xué)教育內(nèi)容的最新發(fā)展。但進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),它們?cè)趯W(xué)科范圍、重點(diǎn)內(nèi)容等方面存在著明顯的差異。首先,就兩個(gè)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,差異主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:NSES主要集中于自然科學(xué),而“2061計(jì)劃”的內(nèi)容涉及了自然科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)學(xué)和社會(huì)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科;NSES把科學(xué)探究視為科學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)的核心,而“2061計(jì)劃”則突出強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)和“思維習(xí)慣”。其次,內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也有明顯差異。這種差異主要體現(xiàn)于兩個(gè)方面:第一,NSES和“2061計(jì)劃”主要涉及的是科學(xué)內(nèi)容,盡管在科學(xué)過(guò)程方面前者強(qiáng)調(diào)“科學(xué)探究”,后者強(qiáng)調(diào)“思維習(xí)慣”,但總的看來(lái),它們主要偏重的是科學(xué)內(nèi)容。相比之下,兩個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)既強(qiáng)調(diào)科學(xué)內(nèi)容也強(qiáng)調(diào)科學(xué)過(guò)程?！靶聵?biāo)準(zhǔn)”在科學(xué)內(nèi)容的4個(gè)方面與NSES和“2061計(jì)劃”是一致的,但它增加了4項(xiàng)科學(xué)過(guò)程,即所謂“特別注意的領(lǐng)域”。NAEP中的“知與行”包含3項(xiàng)基本的科學(xué)過(guò)程,同時(shí)強(qiáng)調(diào)它們是滲透于“科學(xué)領(lǐng)域”中的。第二,各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)存在差異。NS-ES和“2061”計(jì)劃認(rèn)為方案中的各項(xiàng)內(nèi)容具有同等重要的地位。但在兩項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中,各項(xiàng)內(nèi)容的重要性有所不同。例如,在科學(xué)過(guò)程方面,NAEP強(qiáng)調(diào)的是“概念理解”而不是其他科學(xué)過(guò)程,而“新標(biāo)準(zhǔn)”則突出強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究。2.道什么知識(shí)與理解廣義地講,科學(xué)教育內(nèi)容可分為兩個(gè)方面,即科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)過(guò)程,前者涉及學(xué)生應(yīng)該知道什么(知識(shí)與理解),后者涉及學(xué)生應(yīng)該會(huì)做什么(能力與技能)。下面分別從這兩個(gè)方面對(duì)科學(xué)教育內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)予以分析。有必要指出的是,這樣的劃分只是為了研究的方便,實(shí)際上科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)過(guò)程具有密切的關(guān)系,在上述方案中它們也是經(jīng)常在一起討論的。(1)數(shù)學(xué)、科學(xué)與社會(huì)從各個(gè)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,科學(xué)內(nèi)容可概括為以下幾項(xiàng):學(xué)科內(nèi)容、數(shù)學(xué)和技術(shù)、科學(xué)在個(gè)人和社會(huì)中的應(yīng)用、科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)、統(tǒng)一的概念。它們所包含的主題見(jiàn)表1。學(xué)科內(nèi)容是科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。從文獻(xiàn)來(lái)看,所有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都提到三個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,即物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和地球/空間科學(xué)。這部分內(nèi)容與傳統(tǒng)課程并無(wú)大的區(qū)別,只是在具體內(nèi)容方面這些標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)的是基本的科學(xué)概念和原理而不是大量的科學(xué)事實(shí)和術(shù)語(yǔ)?？茖W(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)的相關(guān)性是科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要議題。關(guān)于數(shù)學(xué)在科學(xué)學(xué)習(xí)中的作用,各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的重視程度有所不同。例如,在“2061計(jì)劃”中數(shù)學(xué)是科學(xué)教育內(nèi)容的一部分,而NSES則沒(méi)有把它作為獨(dú)立的內(nèi)容提出。從各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的比較來(lái)看,與數(shù)學(xué)有關(guān)的主題可概括為兩個(gè)方面:(1)測(cè)量;(2)統(tǒng)計(jì)和概率。技術(shù)在4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中都有不同程度的重視。而且,在具體的行文中,技術(shù)一詞常用來(lái)指代工程學(xué)或工程設(shè)計(jì)。對(duì)于科學(xué)和技術(shù)的關(guān)系,NSES明確指出,“科學(xué)和技術(shù)的目的不同:科學(xué)的目的是理解自然界,而技術(shù)的目的是改造自然界以滿(mǎn)足人類(lèi)的需要”(p.24)。這一觀點(diǎn)有別于把技術(shù)僅僅理解為科學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用的傳統(tǒng)看法。關(guān)于科學(xué)在個(gè)人和社會(huì)中的應(yīng)用,NS-ES認(rèn)為,“科學(xué)教育的一個(gè)重要目的是教給學(xué)生理解和處理個(gè)人和社會(huì)問(wèn)題的方法,以便幫助學(xué)生利用科學(xué)知識(shí)對(duì)一些個(gè)人和社會(huì)事務(wù)作出適當(dāng)?shù)臎Q策”(p.107)。在具體內(nèi)容方面,NSES和“2061計(jì)劃”都提出一系列的個(gè)人和社會(huì)問(wèn)題,“新標(biāo)準(zhǔn)”涉及的此類(lèi)問(wèn)題少些,NAEP則幾乎沒(méi)有。這類(lèi)問(wèn)題包括以下主題:健康、人口增長(zhǎng)、自然資源、環(huán)境質(zhì)量、安全和危害。所有標(biāo)準(zhǔn)都強(qiáng)調(diào)科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)。從4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,科學(xué)史一般指的是西方近代科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的重大發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)本質(zhì)可包括科學(xué)知識(shí)本質(zhì)、科學(xué)探究本質(zhì)和科學(xué)世界觀三個(gè)方面。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),所有標(biāo)準(zhǔn)都不同程度地強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)本質(zhì)和科學(xué)探究本質(zhì),但NSES偏重前者,而“2061計(jì)劃”則明顯強(qiáng)調(diào)后者。但是,只有“2061計(jì)劃”強(qiáng)調(diào)科學(xué)世界觀。“統(tǒng)一的概念”指的是一些強(qiáng)而有力的、超越具體科學(xué)的所謂“大觀點(diǎn)”?！?061計(jì)劃”認(rèn)為,“一些重要主題滲透于科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)之中,它們超越了具體的學(xué)科界限,并且在解釋現(xiàn)象、形成理論以及觀察和設(shè)計(jì)方面具有重要作用”(1989,p.155)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中,比較普遍的“統(tǒng)一的概念”是系統(tǒng)、模型、常量和變量、演化與平衡、形式與功能等。(2)科學(xué)的概念和評(píng)價(jià)方法在科學(xué)教育界,科學(xué)過(guò)程有多種含義,它既可指具體的科學(xué)方法,也可指與研究有關(guān)的方法、技能、態(tài)度和觀念等。本文采用的是后一種含義。綜合4個(gè)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)提法,科學(xué)過(guò)程可概括為以下4項(xiàng):科學(xué)領(lǐng)悟、科學(xué)探究、科學(xué)交流和科學(xué)思維習(xí)慣。它們所包含的主題見(jiàn)表2?？茖W(xué)領(lǐng)悟是所有標(biāo)準(zhǔn)都涉及的一項(xiàng)科學(xué)過(guò)程,其基本含義是理解科學(xué)概念并應(yīng)用它們來(lái)解釋自然現(xiàn)象。例如,“新標(biāo)準(zhǔn)”的“概念理解”指的就是這個(gè)含義。NSES對(duì)“科學(xué)領(lǐng)悟”專(zhuān)門(mén)作了說(shuō)明,具體包括以下幾種能力:獲得科學(xué)概念和科學(xué)理論;建構(gòu)同一學(xué)科和不同學(xué)科間的各種概念和理論之間的關(guān)系;使用科學(xué)概念和理論解釋和預(yù)測(cè)自然現(xiàn)象;應(yīng)用科學(xué)概念和理論于新的情景。NSES和“2061計(jì)劃”關(guān)于“科學(xué)探究”的概念比較泛化,指的是“學(xué)生理解和發(fā)展科學(xué)知識(shí)的活動(dòng),以及理解科學(xué)家是如何解釋自然界的”(NSES,p.23)。相反,這個(gè)概念在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中則比較具體,指的是科學(xué)研究的具體方法和程序。表2采用的是這一含義。“新標(biāo)準(zhǔn)”明確地把科學(xué)交流列為評(píng)價(jià)內(nèi)容。雖然NSES和“2061計(jì)劃”沒(méi)有明確把它作為一項(xiàng)內(nèi)容列出,但在其文件中有多處涉及。例如,NSES在其“科學(xué)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)”中寫(xiě)道:“教師要組織和協(xié)調(diào)正式和非正式的課堂討論,并使之建立在統(tǒng)一的規(guī)則上。群體學(xué)習(xí)的一個(gè)特征是互相交流”(p.50)。科學(xué)交流的