透過(guò)主流教材看美國(guó)初中科學(xué)教育的轉(zhuǎn)變

黃偉

摘 要：以美國(guó)主流初中科學(xué)教材為突破口，深入分析新版教材在內(nèi)容框架、探究活動(dòng)、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(guò)新版科學(xué)教材，發(fā)現(xiàn)美國(guó)科學(xué)教育具有以下幾方面突出的變化：注重學(xué)科內(nèi)及學(xué)科間的知識(shí)整合，重視科學(xué)的實(shí)踐性；廣泛引用高科技素材，強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性、時(shí)代感；積極呈現(xiàn)科學(xué)職業(yè)的精彩，為未來(lái)培養(yǎng)適應(yīng)型公民等。此項(xiàng)研究將為我國(guó)科學(xué)教育的發(fā)展提供值得借鑒的樣本。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探索者；初中科學(xué)；整合

科學(xué)教材是科學(xué)教師在課堂教學(xué)上教學(xué)活動(dòng)的重要依據(jù)，直接反映和體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家課程教育的精神和課程標(biāo)準(zhǔn)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(xué)實(shí)際、社會(huì)熱點(diǎn)、科技前沿、評(píng)價(jià)體系等多方面的發(fā)展與變化。因此，對(duì)于科學(xué)教科書的研究往往是研究一個(gè)國(guó)家科學(xué)課程建設(shè)、教育發(fā)展?fàn)顩r的一條捷徑。

最近，美國(guó)初中科學(xué)教材《科學(xué)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(guó)廣泛使用的初中科學(xué)教材。有鑒于第三版無(wú)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(duì)比，將有助于我們從中了解美國(guó)初中科學(xué)教育方面的新動(dòng)態(tài)，吸收教材編寫方面的新思路，這對(duì)于推進(jìn)我國(guó)科學(xué)教育事業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

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

《科學(xué)探索者》在最初第一版的基礎(chǔ)上，先后增加了《科學(xué)探究》《法庭科學(xué)》兩個(gè)分冊(cè)，目前已達(dá)17個(gè)分冊(cè)。從這些分冊(cè)的內(nèi)容來(lái)看，《科學(xué)探究》作為科學(xué)的本質(zhì)特征，就像基石一般提供了其他分冊(cè)都將運(yùn)用的各項(xiàng)技能和方法；《從細(xì)菌到植物》《動(dòng)物》《細(xì)胞與遺傳》《人體生理衛(wèi)生》4冊(cè)主要介紹生命科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容；《電與磁》《聲與光》《運(yùn)動(dòng)、力和能量》《物質(zhì)構(gòu)成》《化學(xué)反應(yīng)》5冊(cè)主要介紹物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容；《地表的演變》《地球內(nèi)部》《天文學(xué)》《天氣與氣候》4冊(cè)主要介紹地球與空間科學(xué)的相關(guān)內(nèi)容；《地球上的水》《環(huán)境科學(xué)》《法庭科學(xué)》3冊(cè)分別以水、環(huán)境和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)為主題，涉及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境（STSE）多學(xué)科的知識(shí)，體現(xiàn)了跨領(lǐng)域的知識(shí)。因此，總體來(lái)看，這17分冊(cè)有機(jī)組成了一個(gè)統(tǒng)一的整體。從圖書的整體規(guī)模和容量來(lái)看，“生命科學(xué)領(lǐng)域”“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”和“地球與空間科學(xué)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(xué)科的迅速發(fā)展的趨勢(shì)相吻合的。

二、深入整合章節(jié)內(nèi)容，重新定位科學(xué)概念

《科學(xué)探索者》17分冊(cè)圖書中，每?jī)?cè)圖書大致包含4～5章內(nèi)容，一些分冊(cè)在改版過(guò)程中也逐漸向4～5章數(shù)靠攏，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容方面的重新整合。通過(guò)整合，科學(xué)課程以少數(shù)大概念來(lái)統(tǒng)整學(xué)科知識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生參與科學(xué)工程實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要原理的深入探索，發(fā)展學(xué)生的整合理解并在其中滲透科學(xué)本質(zhì)教育和STSE教育。[2]作為基礎(chǔ)教育階段科學(xué)課程改革的核心理念，“整合”已成為科學(xué)教育研究者的共識(shí)，是與美國(guó)的《科學(xué)教育框架》（A Framework for K-12 Science Education）和《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards）相吻合的，有助于解決學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的時(shí)間的有限性與科學(xué)知識(shí)不斷“擴(kuò)張”的無(wú)限性之間的矛盾。[3]

相對(duì)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(xué)探究》《法庭科學(xué)》兩冊(cè)圖書的節(jié)的標(biāo)題基本保持不變外，其余各冊(cè)的節(jié)的標(biāo)題調(diào)整數(shù)由0～12不等。仔細(xì)對(duì)照發(fā)現(xiàn)，“節(jié)”的整合在標(biāo)題變化中所占的比例較高。新版教材對(duì)原有的節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了重新評(píng)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(xué)生容易掌握的內(nèi)容放在前面學(xué)習(xí)，以便激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如《人體生理衛(wèi)生》中“妊娠、分娩與嬰幼兒時(shí)期”和“青春期—— 一個(gè)變化的時(shí)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(yǔ)。經(jīng)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，新版叢書中新增了222個(gè)重要術(shù)語(yǔ)，而刪去了217個(gè)重要術(shù)語(yǔ)，總量基本保持平衡（未考慮同章內(nèi)部的術(shù)語(yǔ)遷移）。從總體來(lái)看，叢書中重要術(shù)語(yǔ)的總體數(shù)量盡管沒(méi)有明顯變化，但更為加強(qiáng)對(duì)一些核心概念進(jìn)行靈活運(yùn)用，同時(shí)刪減了一些學(xué)科交叉領(lǐng)域的較生僻的重要術(shù)語(yǔ)（可減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)），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(guó)教育在安排《科學(xué)教育框架》所強(qiáng)調(diào)的跨學(xué)科概念（crosscutting concepts）和學(xué)科核心觀念（disciplinary core ideas）時(shí)采用更為貼合教學(xué)實(shí)際的設(shè)計(jì)策略，既拓展了學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)又不會(huì)額外增加教學(xué)的負(fù)擔(dān)，從中還增強(qiáng)了對(duì)科學(xué)本質(zhì)、學(xué)科間聯(lián)系的理解。

三、倡導(dǎo)動(dòng)手動(dòng)腦探究作為主要教學(xué)手段

叢書主編、美國(guó)科學(xué)教師協(xié)會(huì)前任主席M.J.帕迪利亞，在新版序言中強(qiáng)調(diào)了“探究”在科學(xué)教育中的重要地位：“探究是科學(xué)教育的靈魂，也是《科學(xué)探索者》的核心?！薄疤骄勘灰暈閮?yōu)質(zhì)科學(xué)教育中最重要的一個(gè)方面?！眳矔ㄟ^(guò)多種方法，包括文字、圖片、動(dòng)手活動(dòng)和啟發(fā)性的評(píng)估活動(dòng)等，以此來(lái)培養(yǎng)科學(xué)探究的技能。例如，以動(dòng)手活動(dòng)為例，叢書中安排設(shè)置了多種多樣的探究活動(dòng)，如每章開(kāi)頭的“本章課題”周期較長(zhǎng)，讓學(xué)生體驗(yàn)到真正的科學(xué)是什么以及真正的科學(xué)家在做什么；每一節(jié)開(kāi)頭的“探索活動(dòng)”，材料簡(jiǎn)單、操作容易，有助于學(xué)生回顧已學(xué)的知識(shí)、熟悉新一節(jié)的內(nèi)容；穿插在節(jié)與節(jié)之間的“生活實(shí)驗(yàn)室”和“技能實(shí)驗(yàn)室”側(cè)重于幫助學(xué)生訓(xùn)練各項(xiàng)探究技能，并開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；“試一試”“技能訓(xùn)練”和“家庭活動(dòng)”都是簡(jiǎn)單的活動(dòng)，為學(xué)生開(kāi)展各種實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)交流提供更為廣闊的舞臺(tái)。

新版《科學(xué)探索者》繼續(xù)保持了原先叢書在探究活動(dòng)方面的思想和精神，對(duì)于部分活動(dòng)做了一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的可操作性、趣味性、科學(xué)性等方面作出改進(jìn)。叢書堅(jiān)持倡導(dǎo)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)又是教師的教學(xué)方式。它鼓勵(lì)教師提出問(wèn)題、激起討論，激發(fā)學(xué)生的好奇心，鼓勵(lì)學(xué)生觀察和推理，幫助學(xué)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(xué)問(wèn)題的活動(dòng)中去。此外，叢書中的探究活動(dòng)并不都要求動(dòng)手操作，而更為注重的是“探究本身就是一項(xiàng)智力活動(dòng)”這一重要特點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生既動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，又學(xué)會(huì)用腦思考。endprint

四、廣泛引用科技素材，貫徹滲透STEM教育理念

隨著當(dāng)代科技的不斷發(fā)展，科學(xué)的各個(gè)學(xué)科正沿著原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分化和深入，同時(shí)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(xué)教育提供了許多新的現(xiàn)象、概念和理論，適當(dāng)?shù)匾胍恍┬卢F(xiàn)象、新理論、新技術(shù)，將有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。同時(shí)，這些社會(huì)熱點(diǎn)、科技前沿的動(dòng)態(tài)都與教科書中基礎(chǔ)的科學(xué)原理相關(guān)，但又不完全一致，現(xiàn)實(shí)的情況往往更為復(fù)雜。因此，如何及時(shí)而又準(zhǔn)確地在教學(xué)中反映出這些動(dòng)態(tài)，無(wú)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(xué)探索者》在諸多科技發(fā)展中挑選既有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又適宜初中階段教學(xué)評(píng)價(jià)的教學(xué)素材，并對(duì)相應(yīng)的知識(shí)、技術(shù)等做了細(xì)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(shì)。例如，《天文學(xué)》的“地球、月球和太陽(yáng)”一章，在“相、食和潮汐”一節(jié)前增加了“引力與運(yùn)動(dòng)”一節(jié)，體現(xiàn)了天文學(xué)與物理學(xué)的綜合；同時(shí)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(shí)。這些內(nèi)容的調(diào)整加強(qiáng)了科學(xué)與技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間的聯(lián)系，與美國(guó)政府正積極在教育領(lǐng)域著力推動(dòng)的“STEM教育計(jì)劃”具有理念上的一致性。[5]再如，《動(dòng)物》中“昆蟲的聲音”一節(jié)調(diào)整為“昆蟲生態(tài)學(xué)”，體現(xiàn)出了動(dòng)物與環(huán)境之間密切聯(lián)系的一面；《從細(xì)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(xué)家在分類學(xué)、海洋研究方面的新進(jìn)展。不難看出，新版教材更加注重科學(xué)原理與實(shí)踐領(lǐng)域的聯(lián)系，有意識(shí)地將學(xué)生引入問(wèn)題解決的真實(shí)情境之中，通過(guò)動(dòng)手操作，來(lái)增進(jìn)他們對(duì)科學(xué)概念的深層理解，增強(qiáng)他們的科學(xué)推理和運(yùn)用的能力。

總之，通過(guò)上面幾個(gè)方面的比較分析，可以大致分析出美國(guó)科學(xué)教育的發(fā)展動(dòng)態(tài)，簡(jiǎn)言之，就是追求綜合性、實(shí)踐性、前沿性、職業(yè)性等特征。我們可以綜合考慮我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用情況，結(jié)合科學(xué)課程在我國(guó)的具體實(shí)踐，從中選取一些有益的元素來(lái)加強(qiáng)我國(guó)的科學(xué)教育事業(yè)和教材建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]帕迪利亞.科學(xué)探索者.[M].萬(wàn)學(xué)，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(xué)課程中概念體系的建構(gòu)及其學(xué)習(xí)進(jìn)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(xiàng)目：本文系教育部重點(diǎn)課題“國(guó)內(nèi)外初中科學(xué)教材比較研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GQA106008）的階段性研究成果之一。endprint