美國(guó)科學(xué)教育改革領(lǐng)導(dǎo)援助項(xiàng)目：實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)教育的途徑

郝瑞輝

項(xiàng)目概況

美國(guó)科學(xué)教育改革領(lǐng)導(dǎo)援助項(xiàng)目，英文全稱為L(zhǎng)eadership Assistance for Science Education Reform，簡(jiǎn)稱LASER項(xiàng)目。LASER項(xiàng)目是一個(gè)美國(guó)針對(duì)K-12年級(jí)學(xué)生開展的科學(xué)教育改革項(xiàng)目，由史密森尼科學(xué)教育中心（前美國(guó)國(guó)家科學(xué)資源中心）于2010年8月發(fā)起并執(zhí)行，為期5年。項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)區(qū)為休斯敦、北卡羅來納州和新墨西哥州，這些地區(qū)有相當(dāng)數(shù)量生活在城市和農(nóng)村地區(qū)的人依舊貧苦，而這里的學(xué)生更需要政府的支持和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以便完成學(xué)業(yè)。LASER項(xiàng)目組希望通過該項(xiàng)目的實(shí)施改變這些地區(qū)科學(xué)教育欠佳的現(xiàn)狀。美國(guó)教育部為該項(xiàng)目撥款2500萬美元，其中每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)分別獲得超過500萬美元的資金支持。

LASER項(xiàng)目通過制定可持續(xù)性的科學(xué)教育改革方案，系統(tǒng)性地實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育的教與學(xué)。該項(xiàng)目執(zhí)行的目的主要包括：（1）建立科學(xué)意識(shí)：史密森尼科學(xué)教育中心幫助實(shí)驗(yàn)區(qū)建立科學(xué)教育改革意識(shí)。（2）領(lǐng)導(dǎo)力發(fā)展/創(chuàng)建一個(gè)計(jì)劃：實(shí)驗(yàn)區(qū)參加史密森尼科學(xué)教育中心制定的領(lǐng)導(dǎo)力發(fā)展計(jì)劃，促進(jìn)各學(xué)區(qū)與社區(qū)、當(dāng)?shù)仄髽I(yè)和大學(xué)進(jìn)行合作，以創(chuàng)建一個(gè)戰(zhàn)略計(jì)劃，改變當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)教育現(xiàn)狀。（3）執(zhí)行與評(píng)估：在項(xiàng)目執(zhí)行期間，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)將持續(xù)地執(zhí)行和評(píng)估該項(xiàng)目。（4）教師專業(yè)發(fā)展：來自實(shí)驗(yàn)區(qū)的超過3000名城市和農(nóng)村教師獲得教師專業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)。專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)鼓勵(lì)教師通過動(dòng)手做的方式，參與學(xué)習(xí)探究式科學(xué)教育課程。（5）基于探究的科學(xué)課程：超過120所項(xiàng)目學(xué)校將執(zhí)行STC計(jì)劃。STC課程是美國(guó)的主流科學(xué)課程，該課程強(qiáng)調(diào)基于探究式的科學(xué)教育，并將數(shù)學(xué)和語言藝術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合。

項(xiàng)目執(zhí)行與評(píng)估

LASER項(xiàng)目由獨(dú)立的第三方機(jī)構(gòu)——美國(guó)教育政策研究中心（CREP）進(jìn)行研究評(píng)估。該項(xiàng)目于2015年7月結(jié)束。同時(shí)，該研究中心提交了項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告等材料，呈現(xiàn)了對(duì)該項(xiàng)目的完整評(píng)估結(jié)果，主要涉及項(xiàng)目概要、評(píng)估方法、評(píng)估結(jié)果、案例研究、研究結(jié)論等內(nèi)容。其中，對(duì)評(píng)估方法與評(píng)估結(jié)果作了詳細(xì)論述。

評(píng)估方法

該項(xiàng)目評(píng)估利用配對(duì)、隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，以及案例研究等方法。3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的中小學(xué)被配對(duì)后隨機(jī)分配到第一階段（立即執(zhí)行）或第二階段（延遲執(zhí)行）。這種配對(duì)設(shè)計(jì)可以保證組間數(shù)量是相等的。數(shù)據(jù)的收集通過使用調(diào)查、結(jié)構(gòu)化觀察、訪談和小組討論的方式進(jìn)行。評(píng)估團(tuán)隊(duì)使用的是由維斯達(dá)特公司開發(fā)的基于標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)評(píng)估測(cè)試（簡(jiǎn)稱PASS測(cè)試）。PASS測(cè)試作為該項(xiàng)目的主要評(píng)估方式，同時(shí)結(jié)合國(guó)家成績(jī)測(cè)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

評(píng)估對(duì)象

該項(xiàng)目的評(píng)估對(duì)象為3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的學(xué)生，包括325000余名學(xué)生、20000余名教師，以及超過150多個(gè)地區(qū)的教學(xué)負(fù)責(zé)人。該項(xiàng)目的評(píng)估樣本包括16個(gè)學(xué)區(qū)的125所研究學(xué)校，大約60000名學(xué)生、1900名教師和超過140名學(xué)區(qū)管理員和校長(zhǎng)。

在項(xiàng)目執(zhí)行前，根據(jù)對(duì)教師調(diào)查收集的數(shù)據(jù)顯示，這3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)中大多數(shù)學(xué)生接受的科學(xué)指導(dǎo)多是從科學(xué)教師處獲得，而非科學(xué)方面的專家。但這些教師的專業(yè)并不是科學(xué)教育或與科學(xué)相關(guān)的專業(yè)。休斯敦學(xué)校內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室比其他地區(qū)更多，近一半（49.8%）的教師稱，他們的學(xué)生會(huì)去實(shí)驗(yàn)室接受科學(xué)教學(xué)。與之相比，北卡羅來納州只有10.5%，而新墨西哥州只有1.5%。在休斯敦，花費(fèi)在教授科學(xué)上的時(shí)間也要高很多，平均每周有3.3小時(shí)的科學(xué)教學(xué)時(shí)間。與之相比，在北卡羅來納州略低于2.5小時(shí)，在新墨西哥州略超過2小時(shí)。

當(dāng)被問及在中小學(xué)進(jìn)行科學(xué)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)時(shí)，這3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的教師反應(yīng)是一致的。最大的挑戰(zhàn)是科學(xué)教學(xué)時(shí)間非常有限，用于購(gòu)買設(shè)備和用品的資金不足，同時(shí)很多學(xué)校強(qiáng)調(diào)英語/語言藝術(shù)和數(shù)學(xué)比科學(xué)教學(xué)更重要。

評(píng)估結(jié)論

和學(xué)生成績(jī)有關(guān)的重要發(fā)現(xiàn)

雖然學(xué)生成績(jī)可以通過傳統(tǒng)測(cè)試獲得，傳統(tǒng)測(cè)試僅有1個(gè)正確答案，對(duì)于許多地區(qū)來說它的測(cè)試結(jié)果比較單一。為了獲得更加有效的成績(jī)數(shù)據(jù)，CREP的研究人員對(duì)3個(gè)學(xué)區(qū)內(nèi)第一階段（實(shí)驗(yàn)組）或第二階段（對(duì)照組）的學(xué)生的PASS測(cè)試評(píng)估進(jìn)行了分析。評(píng)估結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組在PASS測(cè)試，以及在閱讀、數(shù)學(xué)和科學(xué)方面的許多國(guó)家級(jí)評(píng)測(cè)中均有良好的表現(xiàn)。而且，測(cè)試結(jié)果被確認(rèn)有統(tǒng)計(jì)顯著性。PASS評(píng)測(cè)中有開放性和表現(xiàn)性的評(píng)價(jià)任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用批判性思維和解決問題能力參與活動(dòng)。需要重點(diǎn)指出的是那些落后的經(jīng)濟(jì)弱勢(shì)群體、有特殊需要的學(xué)生們，以及英語為第二語言的學(xué)生，他們均從該項(xiàng)目中受益。既反映在PASS的成績(jī)上，也反映在閱讀、數(shù)學(xué)和科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試上。

學(xué)生對(duì)科學(xué)態(tài)度的重要發(fā)現(xiàn)

關(guān)于學(xué)生科學(xué)態(tài)度的定量數(shù)據(jù)搜集，是通過一個(gè)簡(jiǎn)短的問卷管理和PASS多項(xiàng)選擇測(cè)試進(jìn)行的。這個(gè)問卷包含普通統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目和5個(gè)與學(xué)生態(tài)度相關(guān)的問題。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的學(xué)生存在差異。從定性和定量數(shù)據(jù)看，以工具箱為基礎(chǔ)的探究式科學(xué)教育對(duì)學(xué)生們產(chǎn)生了積極的影響，而這些并不能從調(diào)查問卷上獲取，還需要對(duì)這個(gè)主題進(jìn)行進(jìn)一步的研究，這對(duì)確定該項(xiàng)目在學(xué)生對(duì)科學(xué)態(tài)度的變化上有重要影響。觀察者在科學(xué)課堂上看到更多富有經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)手做活動(dòng)與合作學(xué)習(xí)，但這樣的課堂需要教師花費(fèi)更多的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備、教授學(xué)生設(shè)計(jì)，并引導(dǎo)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

執(zhí)行因素的重要發(fā)現(xiàn)

管理者、教師和學(xué)生是影響K-12學(xué)校課程改革可持續(xù)性的主要因素。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，執(zhí)行效果直接受到一些情況的影響，包括學(xué)校和地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)崗位的調(diào)整、領(lǐng)導(dǎo)能力及各項(xiàng)目的優(yōu)先順序調(diào)整等。

高質(zhì)量的科學(xué)教師培訓(xùn)是該項(xiàng)目的主要部分。史密森尼科學(xué)教育中心為實(shí)驗(yàn)區(qū)學(xué)校的所有科學(xué)教師提供2次暑期教師培訓(xùn)。第1次培訓(xùn)中，讓教師提前熟悉每個(gè)年級(jí)每個(gè)單元的基本概念，介紹工具箱的使用。第2次培訓(xùn)中，對(duì)每個(gè)單元內(nèi)容進(jìn)行“深層挖掘”。同時(shí)，為無法參加培訓(xùn)的教師提供壓縮版的工具箱培訓(xùn)內(nèi)容。所有參加培訓(xùn)的教師認(rèn)為該項(xiàng)目增加了他們的信心和能力，以及使用工具箱和探究策略教授科學(xué)的熱情。

盡管當(dāng)前持續(xù)強(qiáng)調(diào)要在K-12年級(jí)進(jìn)行STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）教育，但在標(biāo)準(zhǔn)化考試的壓力下，許多公立學(xué)校的科學(xué)教學(xué)時(shí)間被大大縮減。參與該項(xiàng)目的一些實(shí)驗(yàn)區(qū)學(xué)校，可以為各年級(jí)分配足夠的時(shí)間進(jìn)行教學(xué)，但有一些實(shí)驗(yàn)區(qū)學(xué)校，科學(xué)課僅在部分年級(jí)開展。盡管如此，我們還是看到了許多積極的成果。通過該項(xiàng)目的潛在影響，學(xué)生們還是上了許多科學(xué)課，尤其是在中小學(xué)課堂上，基于探究策略的使用為學(xué)生的成功打下了良好的基礎(chǔ)。

結(jié)語

美國(guó)的科學(xué)教育一直是國(guó)際科學(xué)教育的標(biāo)桿，即便如此，在美國(guó)很多地區(qū)開展的科學(xué)教育仍舊存在諸多問題?？上驳氖牵绹?guó)的教育部門，以及諸多類似史密森尼學(xué)會(huì)這樣的機(jī)構(gòu)及組織在關(guān)注科學(xué)教育的開展，并努力改善現(xiàn)狀。著眼我國(guó)的科學(xué)教育，雖然暫時(shí)無法與美國(guó)的科學(xué)教育比肩，但仍舊有從上至下的各級(jí)部門和組織在努力改善科學(xué)教育的土壤。2001年開始，由教育部和中國(guó)科協(xié)共同發(fā)起的“做中學(xué)”科學(xué)教育改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就是一個(gè)很好的嘗試，該項(xiàng)目與LASER項(xiàng)目有諸多相似之處，強(qiáng)調(diào)在K12年級(jí)開展基于探究的科學(xué)教育，輔以工具箱、教材等資料，以及完善的科學(xué)教師培訓(xùn)等。科學(xué)教育的重要性毋庸置疑，如何借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家科學(xué)教育改革的經(jīng)驗(yàn)，并為之所用，以改善我國(guó)的科學(xué)教育現(xiàn)狀，才是根本。