國際科學(xué)教育發(fā)展趨勢及其對我國科學(xué)教育的啟示

陳光軍

（四川民族學(xué)院，四川康定626001）

美國促進(jìn)科學(xué)協(xié)會聯(lián)合美國科學(xué)院、聯(lián)邦教育部等12個機(jī)構(gòu)，于1985年啟動了一項面向21世紀(jì)、致力于科學(xué)知識普及的中小學(xué)課程改革工程。當(dāng)年恰逢哈雷彗星臨近地球，而這項改革計劃的目的又是為了使美國的兒童能適應(yīng)2061年彗星再次臨近地球的那個時期科學(xué)技術(shù)和社會生活的急劇變化，所以取名“2061計劃”。無獨(dú)有偶，2002年4月，中國國務(wù)院批復(fù)了中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會提交的《關(guān)于實施<全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃>的建議》。《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃》的目的是到2049年中華人民共和國成立100周年時，全體公民都能達(dá)到該計劃所制定的科學(xué)素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即“2049年，人人具備科學(xué)素養(yǎng)”，這一計劃簡稱為“2049計劃”。還有很多國家都相繼對本國的課程標(biāo)準(zhǔn)或者教材內(nèi)容進(jìn)行了修改，更突出地強(qiáng)調(diào)公民科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)?？梢?，如何通過科學(xué)教育提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使他們肩負(fù)起國家和民族未來發(fā)展的重任，成了各國都必須面臨的一個嚴(yán)峻問題。受到國際經(jīng)濟(jì)發(fā)展和教育改革大潮的影響，各國正在以空前的熱忱關(guān)注著本國的科學(xué)教育。因此，了解國際科學(xué)教育的趨勢，對中國的基礎(chǔ)教育改革有著重要的意義。

一、科學(xué)教育目標(biāo)的界定

由于對科學(xué)本質(zhì)的看法在科學(xué)界一直沒有得到統(tǒng)一的觀點(diǎn)，因此，對科學(xué)教育的目標(biāo)也有著多種的認(rèn)識：鮑威斯曾經(jīng)倡導(dǎo)運(yùn)用科學(xué)檢測的真理來消除世間偏見的蔓延，最終達(dá)成維護(hù)社會和諧秩序的目標(biāo)；杜威主張科學(xué)教育不只是讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識，更是要重視科學(xué)方法的掌握；布魯納強(qiáng)調(diào)以掌握學(xué)科基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的科學(xué)知識，也同樣倡導(dǎo)以發(fā)現(xiàn)法進(jìn)行教學(xué)，重視科學(xué)教育的方法；愛因斯坦曾把體會簡單統(tǒng)一的科學(xué)精神當(dāng)作科學(xué)教育的目標(biāo)等。

英國科學(xué)教育改革家赫胥黎的看法代表大多數(shù)科學(xué)教育者逐漸聚焦的觀點(diǎn)，他認(rèn)為，科學(xué)教育并不是指應(yīng)當(dāng)把一切科學(xué)知識都教給每一個學(xué)生，而是使學(xué)生在離開學(xué)校之前，都牢固地掌握科學(xué)的一般特點(diǎn)，并且在所有的科學(xué)方法上多少受一點(diǎn)訓(xùn)練，最終形成科學(xué)素養(yǎng)。[1]“培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的人是科學(xué)課程的宗旨”[2]，目前也已成為國內(nèi)外科學(xué)教育的共識。

科學(xué)素養(yǎng)在結(jié)構(gòu)上包含了科學(xué)知識、科學(xué)探究、情感態(tài)度與價值觀三個方面，而這也正是科學(xué)教育課程的分目標(biāo)。[3]

（1）科學(xué)知識目標(biāo)。使學(xué)生能夠掌握基本的科學(xué)知識，從而更進(jìn)一步地認(rèn)識客觀世界，具有運(yùn)用科技知識解決日常生活及社會中一些問題的能力。知識目標(biāo)中也包含科學(xué)觀念的內(nèi)容。

（2）科學(xué)探究過程與方法目標(biāo)。通過科學(xué)探究過程的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，清晰準(zhǔn)確地表達(dá)觀點(diǎn)、提出問題和描述科學(xué)現(xiàn)象的語言能力[4]，以及了解科學(xué)研究方法的特點(diǎn)等，并掌握具體的科學(xué)方法，如科學(xué)地提出問題、假設(shè)與預(yù)測、數(shù)據(jù)的分析與解釋等，從而具有獨(dú)立獲取知識的本領(lǐng)。

（3）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)。使學(xué)生具有在社會生產(chǎn)實踐中能夠產(chǎn)生構(gòu)想的科學(xué)意識，以及謙虛謹(jǐn)慎的科學(xué)精神，并且在面臨諸如能源、環(huán)境、發(fā)展等重大社會問題時能具有自覺以之為己任的科學(xué)道德。

概括地說，科學(xué)教育包括科學(xué)知識與科學(xué)信念、科學(xué)探究過程與方法、科學(xué)情感態(tài)度與社會價值實踐等方面的內(nèi)容。[5]

二、科學(xué)教育發(fā)展趨勢

基于上述對科學(xué)教育目標(biāo)的認(rèn)識和重新界定，我們通過文獻(xiàn)整理發(fā)現(xiàn)，國際科學(xué)教育的發(fā)展呈現(xiàn)一些典型的發(fā)展趨勢：

1.課程內(nèi)容綜合化，由注重知識體系轉(zhuǎn)向注重能力培養(yǎng)

從學(xué)?？茖W(xué)教育興起之初到20世紀(jì)60年代，經(jīng)典自然科學(xué)的學(xué)科門類結(jié)構(gòu)一直是學(xué)?？茖W(xué)課程設(shè)置的重要參照，追求的是學(xué)生知識的系統(tǒng)性、完整性，其中，傳統(tǒng)科學(xué)教育的功利性較強(qiáng)，比如，有的問題學(xué)生感興趣，教師也覺得值得探究，可是高考不考，就不去探究。科學(xué)教育教學(xué)中教材內(nèi)容缺乏思維創(chuàng)新，對科學(xué)著作只是處于一知半解狀態(tài),教學(xué)方法沒有突破,學(xué)生很難獲得開放的思想、創(chuàng)新的思維，科學(xué)知識與學(xué)生生活實際缺乏聯(lián)系。同時，科學(xué)知識本身也是不斷修正和完善的，它會因為新的現(xiàn)象、新的問題和新的理解而不斷改變和擴(kuò)增。因此，傳統(tǒng)的科學(xué)教育使得學(xué)生在面對生活實際時表現(xiàn)為缺乏問題意識和創(chuàng)造性解決問題的能力。

直到20世紀(jì)50年代末，科學(xué)課程現(xiàn)代化改革運(yùn)動帶來了科學(xué)課程設(shè)置方式的重大變革，打破了按經(jīng)典自然科學(xué)機(jī)構(gòu)設(shè)置學(xué)?？茖W(xué)課程的傳統(tǒng)。以學(xué)科設(shè)置為主體的模式轉(zhuǎn)向多學(xué)科、多類型課程混合設(shè)置的模式，綜合型、跨學(xué)科型科學(xué)課程開始進(jìn)入學(xué)校課程設(shè)置機(jī)構(gòu)之中?？茖W(xué)課程教師也開始淡化傳統(tǒng)學(xué)科的分界，強(qiáng)調(diào)掌握學(xué)科獨(dú)特的學(xué)習(xí)方法及研究方法，并逐漸意識到，只有把握學(xué)科的本質(zhì)，才能不斷更新知識結(jié)構(gòu)，擁有運(yùn)用科學(xué)解決實際問題的能力。

2.適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展水平，教學(xué)突出學(xué)生的體驗與探究

“傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生所讀的書本描述的是他們不熟悉的事物或他們不關(guān)心的事物。一些抽象的概念對他們來說都是無意義的，因為這些概念超出了他們所經(jīng)歷的世界，學(xué)生根本不想對它們進(jìn)行進(jìn)一步的探索”。[6]然而，“學(xué)生對周圍世界本來是具有強(qiáng)烈的好奇心理和積極探究欲望的”[7]，科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)是帶領(lǐng)學(xué)生在他們原來的位置上啟程去主動參與和探究的過程。例如，一堂美國小學(xué)三年級的科學(xué)課，課程的主要觀點(diǎn)為地球是一個“充滿水的行星”。在整個教學(xué)過程中，教師會隨時提供學(xué)生所需的知識背景并促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生首先分組討論、做出假設(shè)，接著每個小組得到一個上面標(biāo)明陸地和海洋分布的地球模型，學(xué)生投擲這個“地球”并觀察著陸點(diǎn)是陸地還是海洋。最后全班同學(xué)根據(jù)各個小組的數(shù)據(jù)檢驗小組的假設(shè)，了解到地球有多少部分是由水組成的，進(jìn)而描繪出水與陸地的比例關(guān)系。教師利用這樣一個地球模型來強(qiáng)調(diào)學(xué)生的體驗，不僅幫助學(xué)生理解為什么地球被稱為“水球”，而且使學(xué)生了解到科學(xué)家如何利用比例模型來判斷地球上某一物質(zhì)的相對比例關(guān)系。

3.重視與生活相連，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)和社會的相互作用

隨著科學(xué)教育的價值目標(biāo)與社會化功能日漸突出，學(xué)生參與科學(xué)活動已經(jīng)不是簡單的個人行為，而是通過群體活動發(fā)展個性并向社會化轉(zhuǎn)變。因此，科學(xué)教育內(nèi)容要來源于社會、貼近于生活，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、社會的互相聯(lián)系，重視科學(xué)技術(shù)在社會生產(chǎn)、生活和發(fā)展中的應(yīng)用，將中小學(xué)科技教育與當(dāng)前社會的發(fā)展與生產(chǎn)密切結(jié)合起來，適應(yīng)當(dāng)今社會現(xiàn)代化的需要。[8]這就要求科學(xué)教育課程既重視科學(xué)知識和技術(shù)層面，同時也關(guān)注科學(xué)技術(shù)與社會中各種關(guān)系的影響；內(nèi)容既面向社會和職業(yè)，同時也注意給學(xué)生足夠的空間充分表達(dá)和論證自己對問題的觀點(diǎn)。

4.更關(guān)注公民的科學(xué)素養(yǎng)，從精英教育轉(zhuǎn)向大眾教育

隨著中等教育的普及，國際上許多國家的基礎(chǔ)教育從精英教育向大眾教育轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)教育的主要目的也不再是培養(yǎng)科學(xué)家，而是培養(yǎng)有科學(xué)素養(yǎng)的公民，科學(xué)更多地被看作是改善個人和社會生活的工具。這種轉(zhuǎn)化要求科學(xué)課程既能滿足社會發(fā)展和國家的需要，又能滿足各種層次學(xué)生的需要，這也是當(dāng)今科學(xué)課程發(fā)展的一個重要因素。[9]《為了全體美國人的科學(xué)》（Science for All Americans）曾經(jīng)指出，“科學(xué)教育應(yīng)該是適合所有學(xué)生發(fā)展的，無論他們所處的環(huán)境或他們的職業(yè)理想如何”[10]，尤其是要適合那些長久以來被科學(xué)教育所忽視的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的女學(xué)生。使所有學(xué)生在離開學(xué)校時都能夠熟悉自然界；了解一些重要的科學(xué)概念和原則；具備用科學(xué)的思維方式思考問題的能力；能夠利用科學(xué)知識和方法來考慮個人與社會問題。

5.重視科學(xué)教師觀念對科學(xué)教育的影響

根據(jù)現(xiàn)有研究，各國已越來越重視科學(xué)教師觀念對科學(xué)教育的影響。其中，比較有代表性的研究如泰拉伯（Hassan H.Tairad）指出，“如果科學(xué)教師不能認(rèn)識科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)，那么他們將難以幫助學(xué)生獲得對科學(xué)概念的健全理解。探知教師如何形成關(guān)于科學(xué)技術(shù)本質(zhì)的概念具有特別重要的意義，這是因為教師的觀念、概念和哲學(xué)對課堂的影響遠(yuǎn)大于學(xué)校的課程計劃，科學(xué)教師帶入課堂的知識對學(xué)生具有關(guān)鍵性的影響”[11]。麥克德維特（T.M.McDe?vitt）等指出，教師對待科學(xué)的態(tài)度將對他們在某些特定的教學(xué)方法上所花的時間造成影響；瑪麗亞·凱萊麗（Maria Kallery）認(rèn)為，教師對科學(xué)的態(tài)度不僅會影響他們傳授給學(xué)生的知識內(nèi)容，還會影響他們將知識呈現(xiàn)出來的方式。[12]因此，各國在科學(xué)教師的教育中都很重視對科學(xué)教師觀念的重建。

三、科學(xué)教育發(fā)展趨勢對中國基礎(chǔ)教育的借鑒

1.科學(xué)學(xué)科綜合化，扭轉(zhuǎn)教材內(nèi)容增多的趨勢

中國長期沿用分科課程，學(xué)科分割，學(xué)生難以形成對世界的完整認(rèn)識，而且，課程更多強(qiáng)調(diào)知識體系的嚴(yán)密完整，缺少聯(lián)系實際的內(nèi)容，學(xué)生主動學(xué)習(xí)的愿望沒有充分調(diào)動起來，這些都不利于科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)能力的提高。綜合課程可以通過統(tǒng)籌安排、合理設(shè)計，使各門學(xué)科通過相互聯(lián)系、滲透和整合形成一個統(tǒng)一的整體。

現(xiàn)在中國已有三套科學(xué)新課標(biāo)的試用教材，但還需要開發(fā)更多更符合學(xué)生學(xué)習(xí)心理和知識建構(gòu)特點(diǎn)的綜合化教材，值得我們注意的是，單純的學(xué)科“組合”并不是實際意義上的“綜合”教材，只有以現(xiàn)實生活為背景由近及遠(yuǎn)、由淺入深地呈現(xiàn)問題，以學(xué)科基本概念的掌握為前提，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)知識理解現(xiàn)實問題的能力為目標(biāo)，才能實現(xiàn)真正意義上的學(xué)科融合。如廣東省中山市紀(jì)中三鑫雙語學(xué)校在2014年編寫的融合教材，圍繞同一個主題，從不同的方面切入，進(jìn)行融合式教學(xué)。所有學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)、相互滲透、相互補(bǔ)充，讓知識不再斷裂、思維不再斷層?！叭珜W(xué)科融合”的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在相同的情境中、趣味的活動中，輕松、深入地學(xué)習(xí)到各方面的知識。與此同時，學(xué)生還將形成全方位分析問題和解決問題的能力，為未來儲備能量。

另外一個亟待解決的問題就是教材內(nèi)容的偏多、偏繁，這也是長期以來的分科課程導(dǎo)致的結(jié)果。學(xué)習(xí)所有的分科課程似乎需要傾盡人一生的時間，而學(xué)生在校學(xué)習(xí)的時間卻是有限的。這就意味著需要對目前的課程內(nèi)容進(jìn)行刪減，排除掉那些過時的科學(xué)焦點(diǎn)和所涉及知識領(lǐng)域非常狹小的專題，保留那些無論在當(dāng)前或是多年后都具有重要意義的科學(xué)知識，以及能夠為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)的重要科學(xué)概念與科學(xué)原理。

2.突出學(xué)生探究，注重科學(xué)方法的培養(yǎng)

“對于孩子們而言，學(xué)會如何做科學(xué)比學(xué)習(xí)別人已經(jīng)總結(jié)的事實、概念、原理、理論和法則好得多——學(xué)會做科學(xué)要優(yōu)于學(xué)習(xí)科學(xué)本身?！盵13]科學(xué)方法可以創(chuàng)造更多的科學(xué)知識，科學(xué)思維方式的形成對智力發(fā)展也有重要的影響。我們的科學(xué)教育應(yīng)提供給學(xué)生大量探究的機(jī)會，以使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的同時，學(xué)習(xí)一般的科學(xué)探究方法，進(jìn)而形成科學(xué)的思維方式。[14]在教材中適當(dāng)加入科學(xué)探究方法的專題內(nèi)容，并以掌握科學(xué)探究方法為核心設(shè)計實驗活動，從理論、實踐兩方面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，使科學(xué)方法以隱性和顯性相結(jié)合的方式穿插于知識學(xué)習(xí)的全過程。

科學(xué)教育不僅僅通過綜合的科學(xué)課程來實現(xiàn)，還需要通過物理、化學(xué)、生物、地理等學(xué)科的教育來共同實現(xiàn)。如新的課程標(biāo)準(zhǔn)把物理教學(xué)目標(biāo)定位在“進(jìn)一步提高科學(xué)素養(yǎng)，滿足全體學(xué)生的終身發(fā)展要求”，在過程與方法中要求“經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題、驗證物理規(guī)律”。[15]

3.創(chuàng)建利于所有學(xué)生發(fā)展的學(xué)習(xí)氛圍，和諧寬松卻不失嚴(yán)謹(jǐn)

“衡量教學(xué)是否成功，就是看他是否能啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思維，而和諧寬松的教學(xué)環(huán)境是思維活躍的關(guān)鍵。”[16]目前，中國大多數(shù)的科學(xué)課堂都可稱之為氣氛和諧、討論熱烈、互相尊重，但是卻常常缺乏建設(shè)性的批判意見和富有挑戰(zhàn)性的想法。很多探究活動流于形式，許多學(xué)生是為活動而活動，一堂科學(xué)課后依然無法理解核心概念。一些科學(xué)教師在課上提出一連串簡單的問題，側(cè)重于答案正確與否，而不側(cè)重學(xué)生的理解。例如，當(dāng)學(xué)生對教師提出的問題進(jìn)行回答時，教師不顧學(xué)生的理解程度，而是繼續(xù)依照自己的教學(xué)思路進(jìn)行講解。

4.重塑科學(xué)教師的觀念，重視教學(xué)策略的應(yīng)用效果

教師是實施科學(xué)教育的關(guān)鍵，而且教師觀念對于科學(xué)教育的效果有著至關(guān)重要的影響。對科學(xué)教師的培養(yǎng)應(yīng)該使教師形成自身對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。雖然關(guān)于科學(xué)本質(zhì)是什么在科學(xué)界至今無法取得共識，但科學(xué)教師首先應(yīng)樹立自己的科學(xué)觀。近年來，人們對強(qiáng)調(diào)“科學(xué)是唯一的知識、永恒的真理”，是“客觀實在的正確表象”等觀點(diǎn)表示質(zhì)疑，以科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)、科學(xué)知識社會學(xué)、科學(xué)史等為代表的“科學(xué)元勛學(xué)科”從多角度、多層面認(rèn)為“科學(xué)是人類與自然進(jìn)行交流的特殊文化活動，具有明顯的動態(tài)性、情景性、主體性和有限性”[17]。另外，也需要使教師明確科學(xué)的發(fā)展性，了解科學(xué)理論的多元性，以及體會科學(xué)美與和諧美等科學(xué)特點(diǎn)，只有這樣具備更高科學(xué)素養(yǎng)的教師才有可能實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的整體提高。

教師也需要具備相應(yīng)的教學(xué)技能，以幫助學(xué)生理解重要的科學(xué)概念，而一堂使用了大量教學(xué)策略的科學(xué)課不一定是富有成效的，除非這些策略的實施都能夠促進(jìn)學(xué)生對重要科學(xué)概念的理解。因此，無論教師采用哪種教學(xué)策略都應(yīng)注意目標(biāo)是否適應(yīng)學(xué)生發(fā)展，活動是否吸引了學(xué)生的興趣。

雖然我們國家已經(jīng)開始重視科學(xué)教育，也進(jìn)行了一系列改革，但我們科學(xué)教育具體工作中存在的問題也日漸突出，因此，借鑒國際科學(xué)教育發(fā)展趨勢，指導(dǎo)我們在基礎(chǔ)教育中協(xié)調(diào)科學(xué)相關(guān)學(xué)科的教材內(nèi)容、學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)情況、教學(xué)方法以及科學(xué)教師培養(yǎng)等多方面因素，以實現(xiàn)科學(xué)教育培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的人才，是所有科學(xué)教育工作者共同努力的研究課題?！?/p>

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