美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》述評

美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》述評

一、基于學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)教育觀2013年4月，美國發(fā)布了《未來科學(xué)家發(fā)展模式》（以下簡稱“ngss”）。這一新標(biāo)準(zhǔn)是美國在21世紀(jì)頒布的首個全國性的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn),它無疑會對美國乃至全球未來的科學(xué)教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。NGSS由美國26個州主導(dǎo),41位科學(xué)教育專家、學(xué)者和教師參加撰寫,相關(guān)學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)如國家研究理事會(NRC)、國家理科教師聯(lián)盟(NSTA)、美國科學(xué)促進(jìn)會(AAAS)、美國成就公司(Achieve)共同參與了研發(fā)。初稿形成之后,NGSS研制者廣泛聽取相關(guān)人士和社會公眾的意見與反饋,歷時兩年修改定稿。NGSS的編制基礎(chǔ),是美國于2011年頒布的綱領(lǐng)性文件《K-12年級科學(xué)教育的框架:實(shí)踐,跨學(xué)科概念和核心概念》(AFrameworkforK-12ScienceEducation,Practices,CrosscuttingConceptsandCoreIdeas,以下簡稱《框架》)?？茖W(xué)無疑是當(dāng)代公民生活的核心組成部分之一,科學(xué)教育將為兒童發(fā)展成為民主社會的合格公民打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。美國在1996年曾頒布《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》(NSES),然而,十多年來,世界格局已經(jīng)發(fā)生了很多急劇性的變化,尤其是科學(xué)領(lǐng)域的新成就,有力地推動了創(chuàng)新驅(qū)動型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以,美國必須建立新的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn),以適應(yīng)社會科技發(fā)展的需要。同樣,這十多年來,美國在科學(xué)教育研究方面取得了許多新的突破,這些新的研究成果注定會指導(dǎo)新的科學(xué)教育實(shí)踐的發(fā)展。另外,十多年來美國在STEM(Science,Technology,EngineeringandMathematics)人才的培養(yǎng)上存在缺失,使得美國學(xué)生在國際科學(xué)評價測試中的表現(xiàn)平淡無奇,而且越來越少的學(xué)生進(jìn)入STEM相關(guān)專業(yè)深造。這也是美國迫切需要建立新的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的動因。無獨(dú)有偶,我國于2001年推行基礎(chǔ)教育課程改革以來,科學(xué)教育的諸多方面發(fā)生了顯著的變化。2011年我國頒布了修訂后的義務(wù)教育科學(xué)(綜合和分科)課程標(biāo)準(zhǔn),近年來也著手啟動對高中各學(xué)科課程的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂,這充分體現(xiàn)出了我國科學(xué)課程循勢而變、與時俱進(jìn)的追求。雖然我國和美國的科學(xué)教育體制有一定的差異,但是,研究NGSS中體現(xiàn)出的科學(xué)教育新理念、新思想、新方法,對于我國解決科學(xué)教育中的現(xiàn)實(shí)問題,進(jìn)一步深化科學(xué)教育改革,都有著十分重要的意義。二、ngss的主要特點(diǎn)(一)科學(xué)的教學(xué)是否要體現(xiàn)學(xué)生的情感特質(zhì)對于科學(xué)教育中的情感領(lǐng)域內(nèi)容,如學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動機(jī)、毅力、價值觀、職業(yè)導(dǎo)向等,雖然NGSS明確了情感對于學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)至關(guān)重要,但并沒有說明學(xué)生應(yīng)該獲得怎樣的關(guān)于情感特質(zhì)的發(fā)展,也沒有說明在科學(xué)課程與教學(xué)中要怎樣滲透情感教育。NGSS僅僅是對學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)行為做了描述。這是因?yàn)?情感領(lǐng)域的特質(zhì)本身并不可能通過行為來刻畫,同樣,學(xué)生要獲得NGSS中相應(yīng)的行為表現(xiàn),就必須要有情感特質(zhì)的支持和參與,這就自然要求課程設(shè)計(jì)者和教師在課程實(shí)施過程中加以落實(shí)。(二)科學(xué)實(shí)踐與行為根據(jù)《框架》,NGSS研制了學(xué)生每經(jīng)過一個年級或?qū)W段的科學(xué)學(xué)習(xí)之后應(yīng)該達(dá)到的學(xué)習(xí)預(yù)期。所謂學(xué)習(xí)預(yù)期,是利用可操作、可檢驗(yàn)的學(xué)習(xí)行為語言對學(xué)習(xí)的目標(biāo)進(jìn)行的描述(如表1中的HS-PS1-1、HS-PS1-3、HS-PS1-8、HS-PS2-6①)。學(xué)習(xí)預(yù)期的設(shè)計(jì),能夠?yàn)榻逃咛峁╆P(guān)于學(xué)習(xí)結(jié)果的特征,同時也為科學(xué)課堂上的教學(xué)和科學(xué)課程評價提供依據(jù)。行為是與實(shí)踐相互聯(lián)系的,實(shí)踐的外顯表現(xiàn)即是行為。因此,要描述行為必須融入實(shí)踐這一要素。這正好契合了21世紀(jì)的科學(xué)教育的主題:最大程度地利用科學(xué)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生。如果教師能夠在教學(xué)中幫助學(xué)生落實(shí)NGSS的行為標(biāo)準(zhǔn)要求,那么,學(xué)生將能夠不僅獲得科學(xué)知識,還能將這些科學(xué)知識應(yīng)用于特殊的科學(xué)情境,同時也具備了科學(xué)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力。因?yàn)榭茖W(xué)實(shí)踐不是簡單的動手操作,還需要結(jié)合學(xué)科知識和學(xué)生已經(jīng)具備的數(shù)學(xué)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、科學(xué)解釋等能力加以展開。所以,在NGSS的研制過程中,編寫者必須根據(jù)科學(xué)實(shí)踐和學(xué)科知識的特征,以及學(xué)生的實(shí)際能力來選擇恰當(dāng)形式的科學(xué)實(shí)踐形式來描述學(xué)習(xí)預(yù)期。另外,NGSS要求科學(xué)課程和教學(xué)應(yīng)該關(guān)注由多個學(xué)習(xí)預(yù)期構(gòu)成的集合體,也就是說,學(xué)生不應(yīng)在某一時間范圍內(nèi)僅僅為實(shí)現(xiàn)某一個學(xué)習(xí)期望而努力,相反,由多個學(xué)習(xí)期望構(gòu)成的集合體能夠有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的連貫性和高效性,同樣可以幫助學(xué)生更好地認(rèn)識和理解科學(xué)的本質(zhì)。(三)科學(xué)與工程實(shí)踐、學(xué)科核心概念的相互交融在過去的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中,科學(xué)實(shí)踐與科學(xué)知識、學(xué)科內(nèi)知識與學(xué)科間知識總是相互獨(dú)立、互不相干的,實(shí)踐往往被看成知識獲得的途徑或知識運(yùn)用的方式,學(xué)科間知識的教育往往被忽視。大量的研究表明,這種割裂不利于幫助學(xué)生認(rèn)識真實(shí)的科學(xué)。因此,《框架》確定了美國未來科學(xué)教育的三個維度:科學(xué)與工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和學(xué)科核心概念,以期實(shí)現(xiàn)知與行更加全面的融合。NGSS在《框架》的基礎(chǔ)上,從標(biāo)準(zhǔn)的角度對科學(xué)與工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和學(xué)科核心概念三個維度進(jìn)行了有機(jī)的融合,使得過去鮮被關(guān)注的科學(xué)與工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念從如同真空不可捉摸一般變得與科學(xué)知識密切交融在一起,變?yōu)檎嬲恼n程目標(biāo),更有助于科學(xué)知識的獲得。同時,科學(xué)知識也不再是簡單的供學(xué)生記憶的符號,學(xué)生能夠切實(shí)體會到知識產(chǎn)生的來源,也能夠體會知識在人類各領(lǐng)域生產(chǎn)生活實(shí)踐中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)知識的意義生成。通過表1的例子展示可以看出,在“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”這一主題的學(xué)習(xí)預(yù)期設(shè)計(jì)中,每一個學(xué)習(xí)預(yù)期都巧妙地融合了科學(xué)與工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和學(xué)科核心概念這三個維度的內(nèi)容,形成了知識與實(shí)踐的統(tǒng)一體。值得注意的是,NGSS所闡釋的科學(xué)與工程實(shí)踐較過去課程標(biāo)準(zhǔn)中的“科學(xué)探究”而言具有更加豐富的意義?？茖W(xué)與工程本身就有密不可分的關(guān)系,然而過去科學(xué)教育工作者卻容易忽視工程的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。將“探究”深化為“實(shí)踐”,有力地將科學(xué)與工程相互融合,讓課程設(shè)計(jì)和實(shí)施者明確科學(xué)探究與工程設(shè)計(jì)處在同一個水平上,它們既是科學(xué)的本質(zhì)也是科學(xué)促進(jìn)人類發(fā)展的本質(zhì)。(四)科學(xué)與工程實(shí)踐和跨領(lǐng)域概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程有利于促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展學(xué)習(xí)作為一個動態(tài)的過程,必須要花費(fèi)一定的時間和精力,也需要一定的過程來支持。知識、技能和能力的獲得,是人根據(jù)身心發(fā)展規(guī)律循序漸進(jìn)的過程,存在著不同水平、層次之間的遞進(jìn)關(guān)系和先后順序。這是美國近年來科學(xué)教育研究中十分重視的“學(xué)習(xí)進(jìn)程”思想,它描述了學(xué)生在不同年級或?qū)W段關(guān)于理解科學(xué)概念和科學(xué)實(shí)踐的知識、技能和能力發(fā)展。在學(xué)習(xí)進(jìn)程中,每一個階段的起點(diǎn)為學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn),終點(diǎn)為社會的期望。學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究成果促使NGSS確定了美國從幼兒園到12年級各個年級或?qū)W段的貫通科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn),使得科學(xué)的學(xué)習(xí)是在貫穿從幼兒園到12年級的動態(tài)進(jìn)程中完成的。雖然《框架》已經(jīng)敘述了學(xué)科核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程,但其中各年級或?qū)W段之間難免會有重疊之處,這不利于標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)。NGSS通過大量的調(diào)查與反饋,刪除了不同學(xué)習(xí)階段中的重疊部分,形成了一套可操作的、有利于教學(xué)的、以學(xué)習(xí)期望表述的標(biāo)準(zhǔn)(例如表2中關(guān)于“PS1.B:化學(xué)反應(yīng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)程)。對于科學(xué)與工程實(shí)踐和跨領(lǐng)域概念,《框架》并沒有直接闡明其學(xué)習(xí)進(jìn)程,因此,NGSS的研發(fā)者花費(fèi)了大量的時間和精力,從教育學(xué)的視角去重新理解科學(xué)與工程實(shí)踐和跨領(lǐng)域概念,再利用學(xué)習(xí)進(jìn)程模型精心設(shè)計(jì)了這兩個維度的學(xué)習(xí)預(yù)期,從而為課程設(shè)計(jì)者和教師提供了更為清晰的依據(jù)(例如表2中“實(shí)踐2:建立和使用模型”和“跨領(lǐng)域概念1:模式”的學(xué)習(xí)進(jìn)程)。根據(jù)學(xué)生在科學(xué)與工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和學(xué)科核心概念三個維度的學(xué)習(xí)進(jìn)程來設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),可以有效地保證科學(xué)課程的循序性、一貫性和完整性,全面地凸顯學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律,更有助于各個州和地區(qū)根據(jù)實(shí)際需求來安排同一階段各學(xué)習(xí)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的順序。NGSS通過全面提高課程覆蓋面來為不同學(xué)生提供具有差異性的學(xué)習(xí)機(jī)會。首先,NGSS著力于建立學(xué)校各課程之間的聯(lián)系,使得學(xué)生能夠在多個學(xué)科領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)發(fā)展。例如,學(xué)生學(xué)習(xí)了“模式”這一跨領(lǐng)域概念,能夠?qū)⑵鋬?nèi)涵延伸到語言、藝術(shù)、數(shù)學(xué)、社會科學(xué)等學(xué)科中;學(xué)生學(xué)習(xí)了“因果:機(jī)制與解釋”這一跨領(lǐng)域概念,不僅能夠解釋地球上的科學(xué)現(xiàn)象,還能夠找出文學(xué)作品中人物性格與情節(jié)發(fā)展的因果關(guān)系。其次,NGSS包含了與工程相關(guān)的內(nèi)容。在科學(xué)教育中引入工程教育,不僅僅有助于學(xué)生從多元的視角建立科學(xué)的認(rèn)識論和科學(xué)史觀,還能夠讓學(xué)生真切感受到科學(xué)對未來生活的價值,同時,培養(yǎng)學(xué)生的批判意識和創(chuàng)新精神。再者,在NGSS中,“基于探究的科學(xué)”被深化為“科學(xué)和工程實(shí)踐”,不僅為學(xué)生提供更多、更全面的科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容,而且有利于那些在語言上存在障礙的學(xué)生能夠在實(shí)踐中訓(xùn)練聆聽、閱讀、表達(dá)等語言能力,而非單純的科學(xué)能力。最后,NGSS關(guān)注跨領(lǐng)域概念。能夠建立聯(lián)合的科學(xué)概念是取得優(yōu)異的科學(xué)學(xué)習(xí)表現(xiàn)的基礎(chǔ)。NGSS關(guān)注跨領(lǐng)域概念,能夠讓科學(xué)學(xué)習(xí)后進(jìn)生也全面地關(guān)注科學(xué)學(xué)科之間的聯(lián)系,使他們與學(xué)優(yōu)生具備共同的認(rèn)識基礎(chǔ),學(xué)會知識與實(shí)踐在不同學(xué)科之間的遷移,從而激發(fā)起他們獲得優(yōu)異的科學(xué)學(xué)習(xí)表現(xiàn)的潛能。三、中國科學(xué)課程發(fā)展的澄清(一)課程思政的課程標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)成為權(quán)威從21世紀(jì)初我國基礎(chǔ)教育課程改革開始,課程標(biāo)準(zhǔn)代替了教學(xué)大綱,成了科學(xué)課程改革關(guān)注的重心。有學(xué)者指出,“盡管在教師的日常話語中,課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)代替了教學(xué)大綱,但課程標(biāo)準(zhǔn)似乎并沒有給教學(xué)實(shí)踐帶來任何實(shí)質(zhì)性的影響”。雖然科學(xué)課程改革中大力倡導(dǎo)“基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)”,似乎明確了課程標(biāo)準(zhǔn)的地位和作用,但對廣大科學(xué)教師來講,他們在觀念上將課程標(biāo)準(zhǔn)視作權(quán)威,卻不在實(shí)踐中參考和研究。到底課程標(biāo)準(zhǔn)的地位和作用是什么?NGSS提供了思考的方向。課程標(biāo)準(zhǔn)僅僅是對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的限定,反映的是國家層面的課程愿景和規(guī)劃,它能夠指導(dǎo)教學(xué)、指導(dǎo)評價,但不能夠代替課程、干預(yù)教學(xué)。倡導(dǎo)“基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)”,不是要倡導(dǎo)教師用同一種方式進(jìn)行教學(xué),也不是要限制教學(xué)的內(nèi)容,相反,它倡導(dǎo)的是教師要根據(jù)教學(xué)實(shí)際作出合理的課程決策,根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)一致性地規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和評價手段,保證學(xué)生能夠在科學(xué)學(xué)習(xí)之后,達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期。(二)學(xué)習(xí)預(yù)期的不確定性課程標(biāo)準(zhǔn)對教學(xué)的指導(dǎo)性意義大小,與課程標(biāo)準(zhǔn)的明晰和實(shí)用程度有關(guān)。課程標(biāo)準(zhǔn)愈是精細(xì)、清晰、明確,其指導(dǎo)性意義就越強(qiáng),教師就愈能夠更好地依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施課程。相反,“寬松概括的標(biāo)準(zhǔn)容易導(dǎo)致解讀的不恰當(dāng)性,甚至是隨意解讀”。NGSS中所規(guī)定的學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期均是通過具體的行為語言表述的,簡潔明了、清晰準(zhǔn)確,教師不需要再對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解析就能夠明了標(biāo)準(zhǔn)所要指明的含義,這一點(diǎn)是值得我國借鑒的。對于我國科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的編寫來講,編寫者有必要細(xì)致地說清中學(xué)各門科學(xué)課程、各個階段的課程標(biāo)準(zhǔn)所要涉及的內(nèi)容的數(shù)量、內(nèi)容,給科學(xué)教師提供一個明確的教學(xué)廣度提示,并且能用行為語言或表現(xiàn)性目標(biāo)去表述課程標(biāo)準(zhǔn),讓教師清楚地領(lǐng)會課程標(biāo)準(zhǔn)中所提到的有關(guān)行為動詞的具體含義,甚至可以結(jié)合具體的例子或說明對某些不易理解和準(zhǔn)確把握的標(biāo)準(zhǔn)作出翔實(shí)的解釋。(三)進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究與應(yīng)用國外從2004年開始就開展了科學(xué)教育中的學(xué)習(xí)進(jìn)程研究。我國科學(xué)教育研究領(lǐng)域雖然也涉及了諸如學(xué)生認(rèn)識發(fā)展等方面的學(xué)習(xí)進(jìn)程研究,但相對于國際水平來說,還顯得不夠深入,也沒能很好地落實(shí)學(xué)習(xí)進(jìn)程在科學(xué)課程實(shí)施中的作用?？偟膩碚f,進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究與應(yīng)用應(yīng)著力于以下幾個方面。第一,不僅要重視各學(xué)科領(lǐng)域在某一學(xué)段內(nèi)部的學(xué)習(xí)進(jìn)程,還要關(guān)注學(xué)段之間的關(guān)系與統(tǒng)籌,避免小學(xué)和初中之間、初中和高中之間脫節(jié)。第二,不僅要關(guān)注認(rèn)知領(lǐng)域的學(xué)習(xí)進(jìn)程,還要關(guān)注學(xué)生在技能、能力、情感等領(lǐng)域的發(fā)展階段性,并且有效地將學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展各方面要素的學(xué)習(xí)進(jìn)程加以整合。第三,要關(guān)注各學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間核心知識的學(xué)習(xí)進(jìn)程。關(guān)注核心知識的學(xué)習(xí)正是當(dāng)代科學(xué)教育的時代訴求,學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究,不可能從細(xì)枝末節(jié)的知識入手,只有抓住核心才能抓住要害。第四,通過理論探索和實(shí)踐證明,應(yīng)將學(xué)習(xí)進(jìn)程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,再根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)程開展課程設(shè)計(jì)、教學(xué)設(shè)計(jì)和評價設(shè)計(jì),并著力于課程實(shí)施過程中的一致性研究。(四)促進(jìn)科學(xué)實(shí)踐與科學(xué)理論實(shí)踐的融合科學(xué)知識不僅具有認(rèn)識性價值,同時,也具有實(shí)踐性價值,即具有開展實(shí)踐活動,利用和改造事物的價值。獲得科學(xué)知識之后,人們不能僅僅將其以符號形式存留在頭腦中,更應(yīng)深入到實(shí)踐中去,只有在實(shí)踐活動中運(yùn)用科學(xué)知識,才不會喪失和遮蔽科學(xué)知識本身對于自然、社會和人類發(fā)展的基本功能。NGSS關(guān)注科學(xué)與工程實(shí)踐,指出科學(xué)探究還不能構(gòu)成科學(xué)實(shí)踐的全部,它僅僅是科學(xué)與工程實(shí)踐中的重要組成部分。這種對科學(xué)實(shí)踐擴(kuò)大了的認(rèn)識,使我們意識到,科學(xué)教育必須全面融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、社會、人文等多學(xué)科要素,通過還原科學(xué)實(shí)踐的本真面貌幫助學(xué)生認(rèn)識和理解科學(xué)本質(zhì)。在知識經(jīng)濟(jì)時代,學(xué)生更需要獲得的能力是運(yùn)用科學(xué)知識去解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題的能力,學(xué)生的發(fā)展必須結(jié)合物的尺度和人的需要,去不斷創(chuàng)造、不斷革新、不斷地為美好生活而學(xué)習(xí)、工作和探索。(五)課程實(shí)施的微觀層面近十年來,美國的科學(xué)課程研究范式已經(jīng)逐漸地從關(guān)注整體性向關(guān)注群體差異性轉(zhuǎn)變,更加重視基于個人或群體學(xué)習(xí)背景的科學(xué)教育。這一點(diǎn)在NGSS中已經(jīng)有所體現(xiàn)。在我國,雖然我們也在科學(xué)課程設(shè)計(jì)中突出了選擇性,但這種選擇性僅僅是以學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力作為選擇依據(jù)的。而且,在課程實(shí)施中,選擇性也往往因各種因素(如高利害性考試、教育資源等)的制約又還原成了一致性。要真正關(guān)注科學(xué)教育中的群體性差異,一定要深入到課程實(shí)施的微觀層面,回歸到科學(xué)教育與個人成長履歷、背景、經(jīng)驗(yàn)、體驗(yàn)、生存狀態(tài)、興趣愛好的關(guān)系上來;要深入到特殊的受教育群體(如學(xué)困生、貧困生、語困生等)中間去,探索他們的學(xué)習(xí)特征、學(xué)習(xí)困難、學(xué)習(xí)路徑,研究基于其特點(diǎn)的科學(xué)課程設(shè)計(jì)方案和科學(xué)教學(xué)與評價策略。對于科學(xué)教育的群體性差異研究,必將成為我國未來科學(xué)教育研究