透過主流教材看美國初中科學教育的轉(zhuǎn)變

黃偉

摘 要：以美國主流初中科學教材為突破口，深入分析新版教材在內(nèi)容框架、探究活動、高尖端科技素材的選取、職業(yè)教育的展現(xiàn)形式等方面的變化。透過新版科學教材，發(fā)現(xiàn)美國科學教育具有以下幾方面突出的變化：注重學科內(nèi)及學科間的知識整合，重視科學的實踐性；廣泛引用高科技素材，強調(diào)教學內(nèi)容的實用性、時代感；積極呈現(xiàn)科學職業(yè)的精彩，為未來培養(yǎng)適應型公民等。此項研究將為我國科學教育的發(fā)展提供值得借鑒的樣本。

關(guān)鍵詞：科學探索者；初中科學；整合

科學教材是科學教師在課堂教學上教學活動的重要依據(jù)，直接反映和體現(xiàn)了一個國家課程教育的精神和課程標準的理念。教材的每一次較大幅度的調(diào)整需要兼顧教育理論、教學實際、社會熱點、科技前沿、評價體系等多方面的發(fā)展與變化。因此，對于科學教科書的研究往往是研究一個國家科學課程建設、教育發(fā)展狀況的一條捷徑。

最近，美國初中科學教材《科學探索者》第三版已正式出版[1]，該套叢書是培生公司出版的一套在美國廣泛使用的初中科學教材。有鑒于第三版無論在內(nèi)容編寫方面，還是在出版形式方面，都在前幾版的基礎(chǔ)上做了較大幅度的調(diào)整，有了明顯的優(yōu)化。因此，將新版與前面版本的對比，將有助于我們從中了解美國初中科學教育方面的新動態(tài)，吸收教材編寫方面的新思路，這對于推進我國科學教育事業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

一、關(guān)注學科領(lǐng)域的交叉，呈現(xiàn)新的教育專題

《科學探索者》在最初第一版的基礎(chǔ)上，先后增加了《科學探究》《法庭科學》兩個分冊，目前已達17個分冊。從這些分冊的內(nèi)容來看，《科學探究》作為科學的本質(zhì)特征，就像基石一般提供了其他分冊都將運用的各項技能和方法；《從細菌到植物》《動物》《細胞與遺傳》《人體生理衛(wèi)生》4冊主要介紹生命科學領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容；《電與磁》《聲與光》《運動、力和能量》《物質(zhì)構(gòu)成》《化學反應》5冊主要介紹物質(zhì)科學領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容；《地表的演變》《地球內(nèi)部》《天文學》《天氣與氣候》4冊主要介紹地球與空間科學的相關(guān)內(nèi)容；《地球上的水》《環(huán)境科學》《法庭科學》3冊分別以水、環(huán)境和醫(yī)學檢驗為主題，涉及科學、技術(shù)、社會、環(huán)境（STSE）多學科的知識，體現(xiàn)了跨領(lǐng)域的知識。因此，總體來看，這17分冊有機組成了一個統(tǒng)一的整體。從圖書的整體規(guī)模和容量來看，“生命科學領(lǐng)域”“物質(zhì)科學領(lǐng)域”和“地球與空間科學領(lǐng)域”三大板塊的體系已經(jīng)完善，增加新專題的可能性較小。而新增的專題大多出現(xiàn)在STSE綜合板塊，這是與科技領(lǐng)域中交叉學科的迅速發(fā)展的趨勢相吻合的。

二、深入整合章節(jié)內(nèi)容，重新定位科學概念

《科學探索者》17分冊圖書中，每冊圖書大致包含4～5章內(nèi)容，一些分冊在改版過程中也逐漸向4～5章數(shù)靠攏，實現(xiàn)了內(nèi)容方面的重新整合。通過整合，科學課程以少數(shù)大概念來統(tǒng)整學科知識，促進了學生參與科學工程實踐，實現(xiàn)對重要原理的深入探索，發(fā)展學生的整合理解并在其中滲透科學本質(zhì)教育和STSE教育。[2]作為基礎(chǔ)教育階段科學課程改革的核心理念，“整合”已成為科學教育研究者的共識，是與美國的《科學教育框架》（A Framework for K-12 Science Education）和《新一代科學教育標準》（Next Generation Science Standards）相吻合的，有助于解決學生學習科學的時間的有限性與科學知識不斷“擴張”的無限性之間的矛盾。[3]

相對于章，該套叢書在“節(jié)”一層次上做了更大程度的整合。除了最新出版的《科學探究》《法庭科學》兩冊圖書的節(jié)的標題基本保持不變外，其余各冊的節(jié)的標題調(diào)整數(shù)由0～12不等。仔細對照發(fā)現(xiàn)，“節(jié)”的整合在標題變化中所占的比例較高。新版教材對原有的節(jié)的內(nèi)容進行了重新評估和審視，將關(guān)聯(lián)度大的節(jié)放在一起，并在一章內(nèi)容中，先將學生容易掌握的內(nèi)容放在前面學習，以便激發(fā)學生學習的積極性。如《人體生理衛(wèi)生》中“妊娠、分娩與嬰幼兒時期”和“青春期—— 一個變化的時期”兩節(jié)合并成了“人類的生命周期”一節(jié)；《天氣與氣候》中“洪水”一節(jié)調(diào)整為“干旱與洪水”，遷移到《地球上的水》一書中。

由于在章節(jié)層面上做了大量的調(diào)整工作，因此，在內(nèi)容方面增添了許多新內(nèi)容，增刪了不少重要的術(shù)語。經(jīng)比對發(fā)現(xiàn)，新版叢書中新增了222個重要術(shù)語，而刪去了217個重要術(shù)語，總量基本保持平衡（未考慮同章內(nèi)部的術(shù)語遷移）。從總體來看，叢書中重要術(shù)語的總體數(shù)量盡管沒有明顯變化，但更為加強對一些核心概念進行靈活運用，同時刪減了一些學科交叉領(lǐng)域的較生僻的重要術(shù)語（可減輕學習負擔），這是符合“更少、更清、更高”的教育理念的。[4]從中可以看出，美國教育在安排《科學教育框架》所強調(diào)的跨學科概念（crosscutting concepts）和學科核心觀念（disciplinary core ideas）時采用更為貼合教學實際的設計策略，既拓展了學生的知識面，同時又不會額外增加教學的負擔，從中還增強了對科學本質(zhì)、學科間聯(lián)系的理解。

三、倡導動手動腦探究作為主要教學手段

叢書主編、美國科學教師協(xié)會前任主席M.J.帕迪利亞，在新版序言中強調(diào)了“探究”在科學教育中的重要地位：“探究是科學教育的靈魂，也是《科學探索者》的核心?！薄疤骄勘灰暈閮?yōu)質(zhì)科學教育中最重要的一個方面?！眳矔ㄟ^多種方法，包括文字、圖片、動手活動和啟發(fā)性的評估活動等，以此來培養(yǎng)科學探究的技能。例如，以動手活動為例，叢書中安排設置了多種多樣的探究活動，如每章開頭的“本章課題”周期較長，讓學生體驗到真正的科學是什么以及真正的科學家在做什么；每一節(jié)開頭的“探索活動”，材料簡單、操作容易，有助于學生回顧已學的知識、熟悉新一節(jié)的內(nèi)容；穿插在節(jié)與節(jié)之間的“生活實驗室”和“技能實驗室”側(cè)重于幫助學生訓練各項探究技能，并開展相應的實驗；“試一試”“技能訓練”和“家庭活動”都是簡單的活動，為學生開展各種實驗、互動交流提供更為廣闊的舞臺。

新版《科學探索者》繼續(xù)保持了原先叢書在探究活動方面的思想和精神，對于部分活動做了一些適當?shù)恼{(diào)整，以便在實驗活動的可操作性、趣味性、科學性等方面作出改進。叢書堅持倡導探究既是學生的學習內(nèi)容，同時又是教師的教學方式。它鼓勵教師提出問題、激起討論，激發(fā)學生的好奇心，鼓勵學生觀察和推理，幫助學生提高理性思維和交流的能力，讓他們參與解決重要的科學問題的活動中去。此外，叢書中的探究活動并不都要求動手操作，而更為注重的是“探究本身就是一項智力活動”這一重要特點，鼓勵學生既動手做實驗，又學會用腦思考。

四、廣泛引用科技素材，貫徹滲透STEM教育理念

隨著當代科技的不斷發(fā)展，科學的各個學科正沿著原有的結(jié)構(gòu)進一步分化和深入，同時也向著更加綜合和系統(tǒng)的方向發(fā)展?？萍嫉陌l(fā)展為科學教育提供了許多新的現(xiàn)象、概念和理論，適當?shù)匾胍恍┬卢F(xiàn)象、新理論、新技術(shù)，將有助于激發(fā)學生學習的熱情和興趣。同時，這些社會熱點、科技前沿的動態(tài)都與教科書中基礎(chǔ)的科學原理相關(guān)，但又不完全一致，現(xiàn)實的情況往往更為復雜。因此，如何及時而又準確地在教學中反映出這些動態(tài)，無疑是擺放在每一位教育工作者、教材編寫者面前的重大課題。

新版《科學探索者》在諸多科技發(fā)展中挑選既有助于激發(fā)學生學習興趣，又適宜初中階段教學評價的教學素材，并對相應的知識、技術(shù)等做了細致的分解與整合，很好地反映了科研和教育發(fā)展的整體趨勢。例如，《天文學》的“地球、月球和太陽”一章，在“相、食和潮汐”一節(jié)前增加了“引力與運動”一節(jié)，體現(xiàn)了天文學與物理學的綜合；同時新增了“探索太空”一章，專門介紹火箭、衛(wèi)星、人類探索太空等的知識。這些內(nèi)容的調(diào)整加強了科學與技術(shù)、工程、數(shù)學之間的聯(lián)系，與美國政府正積極在教育領(lǐng)域著力推動的“STEM教育計劃”具有理念上的一致性。[5]再如，《動物》中“昆蟲的聲音”一節(jié)調(diào)整為“昆蟲生態(tài)學”，體現(xiàn)出了動物與環(huán)境之間密切聯(lián)系的一面；《從細菌到植物》中新增的“域”、《地球上的水》中新增的“海洋棲息地”等內(nèi)容，都分別介紹了科學家在分類學、海洋研究方面的新進展。不難看出，新版教材更加注重科學原理與實踐領(lǐng)域的聯(lián)系，有意識地將學生引入問題解決的真實情境之中，通過動手操作，來增進他們對科學概念的深層理解，增強他們的科學推理和運用的能力。

總之，通過上面幾個方面的比較分析，可以大致分析出美國科學教育的發(fā)展動態(tài)，簡言之，就是追求綜合性、實踐性、前沿性、職業(yè)性等特征。我們可以綜合考慮我國科學技術(shù)的發(fā)展和運用情況，結(jié)合科學課程在我國的具體實踐，從中選取一些有益的元素來加強我國的科學教育事業(yè)和教材建設。

參考文獻：

[1]帕迪利亞.科學探索者.[M].萬學，譯.杭州：浙江教育出版社，2013.

[2]郭玉英，姚建欣.整合與發(fā)展：科學課程中概念體系的建構(gòu)及其學習進階[J].課程·教材·教法，2013（2）：44-49.

[3]National Research Council. Next Generation Science Standards： For States， By States[M].Washington， DC： The National Academies Press，2013.

[4]Bill & Melinda Gates Foundation. Fewer， clearer， higher： Moving forward with consistent，rigorous standards for all students[Z]. Seattle，Washington，2010.

[5]National Governors Association. Innovation America： Building a Science， Technology，Engineering and Math Agenda[R]. 2007.

基金項目：本文系教育部重點課題“國內(nèi)外初中科學教材比較研究”（項目編號：GQA106008）的階段性研究成果之一。