從“科學(xué)教師協(xié)會（NSTA）2012年會”看美國科學(xué)教育的發(fā)展

2012年3月28日—4月1日，國際科學(xué)教育界的盛會——美國科學(xué)教師協(xié)會（National Science Teacher Association，簡稱NSTA）年會在美國印第安納波利斯舉行。此次盛會共吸引了來自世界各地超過1萬名的科學(xué)教育專家、研究者、教師、教育管理人員以及課程資源研發(fā)團(tuán)隊參與。

成立于1944年的NSTA，其總部位于美國弗吉尼亞州的阿靈頓市，目前共有會員6萬多人。它的主要任務(wù)是促進(jìn)杰出的、具有創(chuàng)造性的、面向所有人的科學(xué)教學(xué)。[1]其年會可稱為美國科學(xué)教育精華的巡展，而今年的年會更是具有重要意義，因為它展示了自1996年以來美國對中小學(xué)科學(xué)教育目標(biāo)及教育體系最為重要的反思和改革，及其科學(xué)教育最新研究進(jìn)展和成果。

其中最為關(guān)鍵和耀眼的成果，就是美國新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（Next Generation Science Standards，縮寫為NGSS，即將正式發(fā)布）及其框架性指導(dǎo)文件《K-12科學(xué)教育框架：實踐、通用概念及核心概念（A Framework for K-12 Science Education: Practices， Crosscutting Concepts， and Core Ideas）》（2012年初已正式發(fā)布，后文中將簡稱為《框架》）。[2] 這一框架與NGSS將會取代1996年發(fā)布的《科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（National Science Education Standards，縮寫為NSES）》，成為美國“2061計劃”下新一代的科學(xué)教育綱領(lǐng)和標(biāo)準(zhǔn)。

卡耐基基金會（Carnegie Corporation of New York）是這次新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的主要發(fā)起者與推動者，并通過資助該標(biāo)準(zhǔn)的兩步研發(fā)過程，確?？茖W(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)質(zhì)量 [2]：第一步，由美國國家研究委員會（National Research Council，縮寫為NRC）研發(fā)出新一代K-12科學(xué)教育綱領(lǐng)性指導(dǎo)建議，即《框架》；第二步，由位于華盛頓特區(qū)的達(dá)成機(jī)構(gòu)（Achieve， Inc.）基于這一框架，研發(fā)出新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，即NGSS。NGSS及其框架，綜合了近十幾年來科技發(fā)展和科學(xué)教育研究的成果及經(jīng)驗，體現(xiàn)了美國對科學(xué)教育的反思和改革。這為我國科學(xué)教育發(fā)展提供了良好的參考和借鑒。

21世紀(jì)國際競爭的重要焦點之一是科學(xué)技術(shù)，其中最為激烈的就是人才的競爭。[3] 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，中小學(xué)科學(xué)教育如何能高效地孕育出具有競爭力的普通公民及科技人才，已成為教育的核心問題之一?？茖W(xué)教育的探索與實踐表明，“少而精（Less is more）”的科學(xué)課程理念對解決該問題至關(guān)重要，在有限時間內(nèi)（中小學(xué)階段）為學(xué)生提供充分的學(xué)習(xí)體驗，助其構(gòu)建對核心概念（Core Ideas）和通用概念（Crosscutting Concepts）的深入理解，進(jìn)而達(dá)成良好的科學(xué)素養(yǎng)（Scientific Literacy）。[4，5] 這一理念要求中小學(xué)科學(xué)教育體系在宏觀上必須具有良好的一致性（課程內(nèi)容與評價目標(biāo)均指向科學(xué)素養(yǎng)）與連貫性（各學(xué)段所學(xué)內(nèi)容具有良好的關(guān)聯(lián)和銜接）。[6]

由于1996年的NSES是美國聯(lián)邦政府頒布的指導(dǎo)性文件，各州僅將其作為參考并仍然沿用各州自有的標(biāo)準(zhǔn)，這使得NSES、各州標(biāo)準(zhǔn)、課程、教材、評價等難以在全美形成連貫一致的幼兒園至高中（K-12）科學(xué)教育體系。

2002年，美國頒布“不讓一個孩子掉隊（No Child Left Behind，簡稱NCBL）”法案，要求課程與教學(xué)要關(guān)注到所有學(xué)生，幫助每一位學(xué)生達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，并通過統(tǒng)一的學(xué)業(yè)成就測驗核查是否每名學(xué)生都達(dá)成了課程標(biāo)準(zhǔn)中所要求的科學(xué)素養(yǎng)。NRC隨后的研究顯示，一個成功的、基于標(biāo)準(zhǔn)的評價體系必須要在3個維度上保持連貫一致 [7]：首先，它必須具有水平一致性，即課程、教學(xué)和評價都要向課程標(biāo)準(zhǔn)看齊，都指向相同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，共同支撐學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展；其次，它應(yīng)具有垂直一致性，即教育系統(tǒng)內(nèi)的各個層級——班級、學(xué)校、學(xué)區(qū)、州——享有共同的科學(xué)教育目標(biāo)、評價目的和方法；第三，它應(yīng)具有發(fā)展的連貫性，即必須考慮學(xué)生從幼兒園入學(xué)直至高中畢業(yè)，其概念理解是如何發(fā)展的，以及學(xué)生在各學(xué)段應(yīng)分別獲取哪些科學(xué)知識、能力和理解。

而NGSS及其框架最為顯著的成果就是，基于科學(xué)教育的已有研究成果，使用各學(xué)科的核心概念、跨學(xué)科的通用概念以及學(xué)習(xí)進(jìn)階（Learning Progressions，簡稱LPs）建構(gòu)幼兒園至高中畢業(yè)的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，從而在水平、垂直和發(fā)展3個維度上達(dá)成中小學(xué)科學(xué)教育體系的一致與連貫。

不同于1996年美國聯(lián)邦政府自上而下地頒布NSES，此次的NGSS是由多個州共同參與、自下而上形成的新一代課程標(biāo)準(zhǔn)，目前已有26個州參與了新標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，并考慮采用NGSS作為統(tǒng)一的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)。這將使得美國的中小學(xué)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)有可能呈現(xiàn)出前所未有的垂直一致性。同時，NGSS及其框架采用了學(xué)習(xí)進(jìn)階連貫地表征出學(xué)生在完成2年級、5年級、8年級和12年級學(xué)業(yè)時，對各學(xué)科內(nèi)核心概念和跨學(xué)科通用概念應(yīng)有的理解水平及其發(fā)展進(jìn)程——這種對學(xué)生在完成各學(xué)段學(xué)習(xí)后應(yīng)有表現(xiàn)的描述，既是課程與教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，又是評價標(biāo)準(zhǔn)。未來采用新標(biāo)準(zhǔn)的州在應(yīng)用NGSS及其框架作為課程標(biāo)準(zhǔn)的同時，亦分享了同一的評價目標(biāo)，這使得整個科學(xué)教育體系在課程、教學(xué)和評價上獲得了高質(zhì)量的水平一致性。同時，作為近十年國際科學(xué)教育界的一個新研究方向，學(xué)習(xí)進(jìn)階主要聚焦于研究“從小學(xué)至高中，對于各學(xué)科核心概念及跨學(xué)科通用概念，學(xué)生的理解是如何發(fā)展的”，因此使用學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建整個標(biāo)準(zhǔn)及其框架，也較好地實現(xiàn)了發(fā)展的連貫性。

此外，與1996年的NSES相比，NGSS及其框架的另一顯著的變化就是，在中小學(xué)科學(xué)教育中全面重視工程學(xué)教育（Engineering Education），并將“工程學(xué)知識與實踐”和“科學(xué)知識與實踐”確定為具有同等重要性的兩大主題。[2] 由于人類通過工程學(xué)已在自然界留下了不可磨滅、影響巨大的人造印記，因此全面重視工程學(xué)教育就成為培養(yǎng)下一代具有良好科學(xué)素養(yǎng)公民的必然需求。另一方面，提倡工程學(xué)教育也為整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育（Science， Technology， Engineering and Mathematics Education， 簡稱STEM教育）提供了良好的契機(jī)。

NGSS及其框架在未來能否在中小學(xué)科學(xué)課堂上得以有效的落實，實際上是由科學(xué)教師、學(xué)校教學(xué)管理者、各級教育管理人員、課程設(shè)計者、教材出版商，以及科學(xué)課程教學(xué)用品開發(fā)商等教育從業(yè)者的觀念、行動和成果共同決定的。[2]

1996年頒布的NSES，除含有科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)外，還針對課程、教學(xué)、教師培訓(xùn)以及教育評價等多個要素提出了建議和要求，為各個要素如何協(xié)同落實科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)指明了方向。經(jīng)過這十幾年的發(fā)展，在NGSS及其框架即將取代NSES之際，此次NSTA年會也展示出了1996年以來美國在課程設(shè)計、教學(xué)資源開發(fā)、教師培訓(xùn)和教育評價等方面所積累的豐富資源和研發(fā)經(jīng)驗，以及所呈現(xiàn)出的相互協(xié)作的趨勢。

例如，作為全美最具影響力的課程設(shè)計機(jī)構(gòu)之一——生物科學(xué)課程研究所（Biological Science Curriculum Study，簡稱BSCS）具有研發(fā)“基于標(biāo)準(zhǔn)的課程”的多年經(jīng)驗，其旗幟性人物更是全面參與了NGSS及其框架中生物學(xué)科相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。在此次NSTA年會上，BSCS設(shè)有多個教師研修班，如“創(chuàng)造基于探究的課堂教學(xué)（Inquiring into Inquiry: Creating an Inquirybased Classroom）”和“使用科學(xué)手冊發(fā)展K-8年級學(xué)生的概念理解（Using Science Notebooks to Develop Conceptual Understanding in Grades K-8）”等，與科學(xué)教師、教學(xué)管理人員等一起分享其課程設(shè)計意圖，并協(xié)助一線教師解決實際教學(xué)中所面臨的挑戰(zhàn)。

在歷年NSTA年會不可或缺的環(huán)節(jié)——教學(xué)資源“展覽會（Exhibits）”中，與會的科學(xué)教師、管理人員可以發(fā)現(xiàn)大量指向標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)資源。例如，可促進(jìn)工程學(xué)教育的教學(xué)資源供應(yīng)商“Science Kits（縮寫為SK）”，在其展臺上為與會者提供親自動手的機(jī)會，試用該公司的元件（按照說明書或自由創(chuàng)意）制作多種工程學(xué)產(chǎn)品以達(dá)成各種不同需求。這些元件本身都是取材于非常簡單的原料（例如短木棒、塑料元件、橡皮筋、膠管、針管等），但通過創(chuàng)意組裝在一起后就可以模擬“液壓千斤頂”等日常生活中常見的工程學(xué)產(chǎn)品。而SK僅僅是參展的眾多教學(xué)資源供應(yīng)商之一。由此可見，雖然大力提倡工程學(xué)教育是此次NGSS及其框架的重要變革之一，但實際上，在美國科學(xué)教育體系中早已自下而上地逐漸孕育出一批可支持中小學(xué)工程學(xué)教育的教學(xué)資源設(shè)計人員和廠商。

隨著非正式科學(xué)教育（Informal Science Education）的發(fā)展及其與學(xué)校教育的逐漸融合，“探索（Discovery）”“國家地理（National Geographic）”以及一些博物館/科技館等知名機(jī)構(gòu)均在NSTA年會上設(shè)立了展臺，這極大地開拓了教育從業(yè)者發(fā)掘與選取教學(xué)資源的視野和范圍。教育管理者以及教師可從中獲取多種實地考察的資源，并帶回對自己課堂和學(xué)生有價值的資料應(yīng)用于課堂教學(xué)，甚至可以針對標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生情況，借助這些機(jī)構(gòu)的力量，安排學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實地考察。

除教具供應(yīng)商外，美國各大教材出版商，如皮爾森出版集團(tuán)（Pearson）、麥格勞·希爾出版集團(tuán)（McGraw Hill）等也都積極參與布展，向與會者呈現(xiàn)其教材并開設(shè)教師研討會，協(xié)助一線教師更好地應(yīng)用其教材達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)的要求。此外，通過講座與研修班等多種形式，本次NSTA年會還為與會的教育從業(yè)者提供了學(xué)習(xí)與交流“基于標(biāo)準(zhǔn)的教育評價設(shè)計”的機(jī)會，如“與科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)相一致的題目設(shè)計（Aligning Science Assessment Items to Content Standards）”和“促進(jìn)課堂探究： K-12年級學(xué)生的表現(xiàn)性評價（Promoting Inquiry in Our Classrooms: Hands-on Performance Assessment for K-12 Students）”研討班等。

綜上所述，對于全身心地參與到此次NSTA年會的教育從業(yè)者來說，這無疑就是在經(jīng)歷一次最高水準(zhǔn)的教師專業(yè)化發(fā)展/師資培訓(xùn)。因為它不但自上而下地展示出了美國新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)及其框架對教育愿景的描繪，同時也體現(xiàn)了眾多教育從業(yè)者/教育機(jī)構(gòu)自下而上的對標(biāo)準(zhǔn)的支持。雖然本次NSTA年會上，還未涌現(xiàn)出大量的基于NGSS的課程與評價資源（目前NGSS尚未正式發(fā)布，僅頒布了其框架的最終版），但通過此次年會，可以看出：①美國新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)明確了對中小學(xué)科學(xué)教育體系（在水平、垂直和發(fā)展3個維度上）連貫一致性的不懈追求和改革，以及對科學(xué)與工程學(xué)教育的全面重視；②美國在課程設(shè)計、教學(xué)資源開發(fā)、師資培訓(xùn)以及教育評價等方面積累了豐富的（基于1996年NSES標(biāo)準(zhǔn)的）成果和經(jīng)驗，有可能助其實現(xiàn)中小學(xué)科學(xué)教育體系（在水平、垂直和發(fā)展3個維度上）的連貫與一致，并最終達(dá)成NGSS的愿景。

參考文獻(xiàn)

[1] National Science Teachers Association. About NSTA [EB/ OL]. http://www.nsta.org/about/overview.aspx， 20120429.

[2] National Research Council. A Framework for K-12 Science Education: Practices， Crosscutting Concepts， and Core Ideas [M]， Washington， D.C.: the National Academies Press. 2012

[3] 美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會. 面向全體美國人的科學(xué)[M].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會譯. 北京：科學(xué)普及出版社， 2001.

[4] Lisa Fratt. Less is more: trimming the overstuffed curriculum [EB/OL]. [20120307]. http://www.project2061. org/publications/articles/articles/da.htm.

[5] 美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會.美國科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)[M].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會譯. 北京:科學(xué)普及出版社， 2001.

[6] 美國科學(xué)促進(jìn)會.科學(xué)素養(yǎng)的設(shè)計[M]. 中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會譯. 北京:科學(xué)普及出版社， 2005.

[7] National Research Council. Systems for State Science Assessment [M]. Washington， D. C.: The National Academies Press， 2005.

作者簡介

劉 晟 美國伊利諾伊數(shù)理學(xué)院數(shù)學(xué)與科學(xué)教育系

劉恩山 北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院