美國《（K-12）科學(xué)教育框架》及對我國科學(xué)課程改革的啟示

蔡志凌

一、美國新《框架》研究的目的與價值

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，科學(xué)教育的理論研究與實踐也在與時俱進，如何提高科學(xué)教育質(zhì)量成了當(dāng)務(wù)之急。 美國國家理事會于1996 年頒布了《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》，雖然此標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)教育改革起到了良好的引導(dǎo)和深遠(yuǎn)的影響， 但卻跟不上時代的步伐，很難適應(yīng)新形勢對科技教育的要求。時隔15 年后他們再度對現(xiàn)行課程文件和教育實踐進行反思，于2011 年7 月頒布了美國《（K-12）科學(xué)教育框架》（以下簡稱新《框架》，這里的K-12是指學(xué)生從幼兒園到高中的受教育階段，是美國、澳大利亞等國家免費教育的年段）。 新《框架》廣泛征求了科學(xué)家、科學(xué)教育工作者、教育研究人員和其他科學(xué)教育相關(guān)人員的意見，并“由美國國家科學(xué)院(National Academy of Science，NAS)、全美科學(xué)教師協(xié)會 (National Science Teachers Association，NSTA)、美國科學(xué)促進會(American Association for Advancement of Science，AAAS)、 美 國 成 就 公 司(Achi eve lnc.)等單位共同完成”[1]。 在研制新《框架》過程中，研究理事會認(rèn)為K-12 科學(xué)教育將焦點放在了一定數(shù)量的學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念上， 這樣的設(shè)計可以使學(xué)生在今后學(xué)習(xí)中不斷鞏固和修改自己的知識和能力， 并能夠?qū)⑦@些知識和能力與需要從事的科學(xué)探究和工程設(shè)計的實踐進行整合。 同時，新《框架》強調(diào)12 個等級的科學(xué)教育要圍繞三個維度展開，即科學(xué)及工程實踐、跨學(xué)科概念和學(xué)科內(nèi)的核心概念，并闡明了將工程和技術(shù)編入自然科學(xué)（物理科學(xué)、生命科學(xué)和地球與空間科學(xué)）的理由：一是反映和理解人類建造世界的重要性；二是更好地整合科學(xué)、工程和技術(shù)的教和學(xué)的過程所具有的價值。 因此，強調(diào)將科學(xué)和工程教育在整個連貫一體的K-12 年級的科學(xué)教育中予以呈現(xiàn)， 即學(xué)生在通過多年的學(xué)校教育，積極投入到科學(xué)和工程實踐、應(yīng)用跨學(xué)科概念去加深對各領(lǐng)域的學(xué)科核心概念的理解。用新角度的科學(xué)和工程教育為科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展提供了建議。

新《框架》研究理事會還認(rèn)為：“現(xiàn)行《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)列出了瑣碎的、互相之間沒有聯(lián)系的知識清單，導(dǎo)致我們學(xué)習(xí)的科學(xué)課程是‘一英里長，一英寸深’，忽視了科學(xué)知識之間的內(nèi)在邏輯性和一致性。 ”[2]學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)并不是為了記住一些零散的、毫無內(nèi)在邏輯關(guān)系的知識點。 同時，將科學(xué)與生活脫離，既降低了學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，也使科學(xué)學(xué)習(xí)一直收效甚微。 因此，新《框架》中明確指出，“本《框架》目的是：引導(dǎo)課程標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的人、課程設(shè)計人員、課程評估人員、國家和地區(qū)的科學(xué)管理員，專業(yè)科學(xué)教師教育的人，在非正式環(huán)境中工作的科學(xué)教育工作者”。 新《框架》預(yù)期目的是指導(dǎo)美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的發(fā)展，以指導(dǎo)修訂與科學(xué)相關(guān)的課程、教學(xué)、評估，幫助發(fā)展職業(yè)教育工作者。 總體目標(biāo)是確保在12 年級結(jié)束時，所有學(xué)生能鑒別美和質(zhì)疑科學(xué)，擁有關(guān)于科學(xué)和工程的足夠認(rèn)識去參與討論與公眾有關(guān)的問題，了解日常生活中科學(xué)和技術(shù)相關(guān)信息，能夠在校外繼續(xù)學(xué)習(xí)科學(xué)，并有能力選擇自己的職業(yè)，包括在科學(xué)、工程、技術(shù)方面的職業(yè)。

二、新《框架》的主要內(nèi)容與特點

（一）新《框架》的主要內(nèi)容

新《框架》圍繞著“科學(xué)與工程實踐”“跨學(xué)科概念”和“學(xué)科核心概念”三個維度的內(nèi)容對科學(xué)教育進行展開，三者相互獨立而又緊密聯(lián)系。 學(xué)習(xí)的主要載體是核心概念，穿插著跨學(xué)科概念以及科學(xué)與工程實踐的內(nèi)容，以形成完整的知識體系，向?qū)W生展示知識的形成，觀念與能力循序發(fā)展的過程。 同時，將“學(xué)習(xí)進階”貫穿于12 年級的科學(xué)教育中，不斷地引導(dǎo)并監(jiān)控著科學(xué)學(xué)習(xí)過程。

1.科學(xué)與工程實踐：科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)

科學(xué)與工程實踐是新《框架》第一維度的內(nèi)容。 當(dāng)前，科學(xué)教育雖然已提出將科學(xué)探究作為科學(xué)課程的核心，但在教學(xué)過程中仍然不夠注重實踐過程，而僅僅關(guān)注到學(xué)生對科學(xué)知識的掌握，以便應(yīng)付各種考試。 學(xué)生們很少能夠理解他們所學(xué)的知識究竟是如何得到的，也使得他們對科學(xué)實踐的本質(zhì)更加難以把握。因此，新《框架》用“科學(xué)與工程實踐”代替了原有的“科學(xué)實踐”，真正實現(xiàn)了在做中學(xué)。新《框架》中確定了8 種科學(xué)與工程領(lǐng)域?qū)嵺`的內(nèi)容：分析和解釋數(shù)據(jù)；建立和使用模型；設(shè)計和實施調(diào)查；分析和解釋數(shù)據(jù)；使用數(shù)學(xué)與計算的思維；構(gòu)建（科學(xué)）解釋和設(shè)計（工程）解決方案；從事基于證據(jù)的辯論；獲取、評價和交流信息[3]。

科學(xué)與工程實踐是科學(xué)學(xué)習(xí)主要的學(xué)習(xí)方法。在參與有關(guān)工程內(nèi)容的實踐過程中，學(xué)生能夠檢查自己所學(xué)到的科學(xué)知識是否完善，培養(yǎng)運用所學(xué)知識去解決實際問題的能力，并對科學(xué)以及工程之間關(guān)系有進一步的理解，提高了實踐能力和創(chuàng)造能力，也激發(fā)了學(xué)習(xí)科學(xué)與工程的興趣。并且，經(jīng)歷了與科學(xué)家相似的工作， 將所學(xué)運用到生活實際中，更激發(fā)了學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)科學(xué)與工程的動機。

2.跨學(xué)科概念：學(xué)科聯(lián)系的橋梁

跨學(xué)科概念是新《框架》第二維度的內(nèi)容，主要指一些被普遍用在科學(xué)與工程實踐中的概念，有加強知識之間聯(lián)系的作用。 跨學(xué)科概念作為學(xué)習(xí)核心概念的輔助延伸方式，能夠有效促進對后者的理解、認(rèn)知及掌握。 同時，它也鞏固了各個學(xué)科之間的聯(lián)系，使學(xué)生能夠?qū)茖W(xué)有一個整體、連貫的認(rèn)識。 細(xì)分為模式，原因和結(jié)果（機理和解釋），尺度、比例和數(shù)量，系統(tǒng)和系統(tǒng)模型，能量和物質(zhì)（流動、循環(huán)和守恒），結(jié)構(gòu)和功能，穩(wěn)定和變化7 個跨學(xué)科概念[4]（詳見表1）。 跨學(xué)科概念的意義是伴隨著年級慢慢提高，以學(xué)生的“做”科學(xué)作為評測的重點。

新《框架》中明確提出科學(xué)的學(xué)習(xí)應(yīng)該以生成性的概念為中心，在實踐中展開。 跨學(xué)科概念是工程學(xué)、 生物學(xué)、 生命科學(xué)和地球與空間之間的橋梁，科學(xué)教師在進行核心概念的教學(xué)中，將跨學(xué)科概念融入課程中，與各學(xué)科的知識有效地融合，體現(xiàn)了科學(xué)課程的綜合性及內(nèi)在聯(lián)系，而不是單獨進行跨學(xué)科概念的教學(xué)。

表1 跨學(xué)科概念及其價值[5]

（續(xù)表1）

3.學(xué)科核心概念：科學(xué)學(xué)習(xí)的脈絡(luò)

學(xué)科核心概念是新《框架》第三維度的內(nèi)容，指的是學(xué)科中若干重要的概念，是學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是復(fù)雜概念理解與研究的基礎(chǔ)。 與原有知識內(nèi)容相比，新《框架》增加了工程方面的內(nèi)容，提出了相應(yīng)的核心概念（見表2）。

核心概念的學(xué)習(xí)幫助學(xué)生對知識建構(gòu)有意義的理解，形成對科學(xué)更靈活、廣泛而深入的理解，也將新知識間建立了框架，為之后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 各個核心概念的目標(biāo)隨著年紀(jì)的增長而逐漸加深，使學(xué)習(xí)進程更豐富、深刻。

表2 學(xué)科核心概念[6]

4.學(xué)習(xí)進階：科學(xué)教育的動力

面對科學(xué)教育實踐中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)行科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中存在的“廣而不深”、知識點龐雜、評價體系不規(guī)范等現(xiàn)象，科學(xué)教育研究院不斷積極探索，試圖尋找新的方法或途徑，幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識、提高能力。 不過，目前尚無對學(xué)習(xí)進階的統(tǒng)一定義，有文獻將它定義為： 學(xué)生關(guān)于某一核心知識及其相關(guān)方法、技能、實踐活動在一段時間內(nèi)進步發(fā)展的歷程[7]。 揭示了學(xué)生在學(xué)習(xí)或者研究某項內(nèi)容時，對該內(nèi)容的理解與思考。

學(xué)習(xí)進階是從學(xué)生對科學(xué)的好奇心與求知欲以及在生活或?qū)W習(xí)中所獲得的前概念出發(fā)， 將主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容定為學(xué)科核心概念的相關(guān)知識，加之以跨學(xué)科概念的整合和科學(xué)與工程實踐的協(xié)助，使學(xué)生思維、能力逐步發(fā)展。 用一個核心理念貫穿于4 個學(xué)段，從簡單到復(fù)雜，從樸素到科學(xué)，從生活到學(xué)科，從宏觀到微觀，使學(xué)生的知識形成一系列流暢的鏈條，學(xué)習(xí)能力逐漸提高，逐步形成本質(zhì)性的理解。 表3 列舉了“生物的結(jié)構(gòu)和功能”學(xué)習(xí)進階的課程內(nèi)容。

表3 “生物的結(jié)構(gòu)和功能”學(xué)習(xí)進階的課程內(nèi)容[8]

（二）新《框架》的特點

通過對美國新《框架》的研究目的及內(nèi)容等的深入分析，不難發(fā)現(xiàn)其具有以下三個特點：

1.整合四大學(xué)科

新《框架》整合物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)和工程技術(shù)實踐四個領(lǐng)域的內(nèi)容來幫助改變當(dāng)代學(xué)生知識體系零亂、浮于表面的現(xiàn)狀。 核心概念的精簡為學(xué)生節(jié)約了更多的時間去探索發(fā)現(xiàn)，也有助于系統(tǒng)的科學(xué)概念體系的建立。

特別是工程技術(shù)的首次引入，為科學(xué)教育奠定了良好的基礎(chǔ)。 美國的STEM 項目，充分證明了國家實力的增強與科學(xué)、工程、技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系。 正如新《框架》中所說的：“科學(xué)教育主要關(guān)注勞動的成果——科學(xué)事實，而不注重這些科學(xué)事實是如何獲取的，或者忽略科學(xué)在真實世界中的應(yīng)用。 這樣的科學(xué)教育錯誤地表征了科學(xué)，同時使得工程的重要性被邊緣化。 ”[9]可見，增加工程技術(shù)這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容后， 學(xué)生能夠回到真實的世界中，應(yīng)用和鞏固所學(xué)知識，解決實際的問題。

2.突出科學(xué)實踐

“科學(xué)學(xué)習(xí)以探究為核心”“做科學(xué)”等觀念，都顯示了各個國家重視科學(xué)實踐，希望學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)能通過有效的實踐活動來得以提高，是眾人所努力的方向。 新《框架》便找到了一條有效途徑：將實踐與工程技術(shù)進行結(jié)合。 科學(xué)實踐是學(xué)生理解所學(xué)知識并進行實際運用的有效方法，將工程學(xué)知識加入其中，使學(xué)生更能了解工程師的工作內(nèi)容及科學(xué)與工程間的關(guān)系，加深他們對學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念的理解，也使他們所學(xué)習(xí)的知識更加富有現(xiàn)實意義。

3.學(xué)習(xí)進階的統(tǒng)整

學(xué)習(xí)進階貫穿于科學(xué)教育的整個K-12 年級，在不同的階段都會有相應(yīng)水平的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并隨年級逐步提高，以“鏈條”的形式統(tǒng)整科學(xué)學(xué)習(xí)體系。 從表3 我們可以看出，學(xué)習(xí)進階將許多相關(guān)的知識進行了有機的串聯(lián)； 學(xué)生在逐級學(xué)習(xí)的過程中所學(xué)習(xí)和掌握的知識也有著循序漸進的過程，從基礎(chǔ)知識到科學(xué)悖論，從生活實際到科學(xué)學(xué)科，從表面到內(nèi)部，逐步形成了深入的、系統(tǒng)的、更接近本質(zhì)的科學(xué)知識體系。 新《框架》確定了各個學(xué)段對科學(xué)概念和實踐的學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，這些學(xué)習(xí)目標(biāo)的難度隨著年級的遞增而逐步提高，這很好地體現(xiàn)了學(xué)習(xí)進階的理念。

三、我國新《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》與新《框架》的比較

《課程標(biāo)準(zhǔn)》引領(lǐng)著課程設(shè)計，為此有必要將我國新《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》與美國的新《框架》進行比較。 由于當(dāng)前我國初中科學(xué)教育（除浙江省之外）為分科教育，所以這里將選取我國小學(xué)的《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（3-6 年級）。 具體見表4。

表4 我國小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（3-6 年級）與美國新《框架》的內(nèi)容結(jié)構(gòu)比較

從內(nèi)容比較來看，新《框架》比我國的課標(biāo)中 多了“工程、技術(shù)與科學(xué)應(yīng)用”模塊的內(nèi)容，新《框架》將科學(xué)分為“物質(zhì)科學(xué)”“生命科學(xué)”“地球與空間科學(xué)”“工程、技術(shù)與科學(xué)應(yīng)用”四個領(lǐng)域。 而且每部分內(nèi)容下都細(xì)分了若干個學(xué)科的核心概念，知識在下設(shè)的核心概念中展開，在跨學(xué)科概念中聯(lián)結(jié)。

從結(jié)構(gòu)的比較可以看出，我國的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)較新《框架》更為基礎(chǔ)，但缺乏體系，而新《框架》則較為延續(xù)和生成。 我國科學(xué)課程中核心概念間較獨立，單元之間聯(lián)系不強，學(xué)生建構(gòu)的知識體系也較為凌亂，難以層層深入地思考問題的科學(xué)本質(zhì)。 而新《框架》則是整個12 年的教學(xué)體系（從幼兒園到高中）。 以學(xué)習(xí)進階作為線索，學(xué)生在接受12 年的科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，緊緊圍繞著核心概念展開，慢慢細(xì)化與深入，將新知識整合到已有的知識體系中，有助于加深對知識、學(xué)科的理解，激發(fā)進一步的學(xué)習(xí)興趣。 并且，我國的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：“科學(xué)教材內(nèi)容的整合應(yīng)力求體現(xiàn)科學(xué)整體的思想”，“科學(xué)教材整合時，并不要完全打破分支領(lǐng)域的界限，但在內(nèi)容上，應(yīng)注意不同學(xué)科的知識和技能間的貫通和連接”。

從學(xué)科間的橫向聯(lián)系看，我國的科學(xué)課程內(nèi)容雖然分為“物質(zhì)科學(xué)”“生命科學(xué)”“地球與空間科學(xué)”，內(nèi)容間關(guān)聯(lián)度不高，科學(xué)知識之間的聯(lián)系與滲透作用不強。 學(xué)生仍是按不同教師所講授的幾個方向的內(nèi)容進行理解，學(xué)生實際運用知識的能力也有待進步。 而新《框架》中著重提出了跨學(xué)科概念這一維度的內(nèi)容，它與核心概念的結(jié)合，在很大程度上增強了各知識點之間的聯(lián)系，使學(xué)生能夠理解科學(xué)學(xué)習(xí)的思路，其主動性和自主學(xué)習(xí)的欲望得到激發(fā)，開拓了更深、更廣的科學(xué)。

同時，在我國科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確科學(xué)學(xué)習(xí)方式以“科學(xué)探究”為核心。 通常分以下幾個環(huán)節(jié)：觀察事物；發(fā)現(xiàn)問題；猜想與假設(shè)；制定研究計劃；實驗并整理有用信息；得出結(jié)論；分享交流。 但由于課程時長等問題，學(xué)生在實際探究的過程中，只能執(zhí)行以上的幾個部分，而且探究的內(nèi)容是老師事先設(shè)計好的科學(xué)問題，而缺少學(xué)生自己感興趣及應(yīng)用知識解決實際問題類的課題。 新《框架》在一定教學(xué)條件和基礎(chǔ)上提出，科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方法是“科學(xué)與工程實踐”，它不僅向?qū)W生展示了知識的來源，也讓學(xué)生理解了實踐的意義，將知識與生活實際相結(jié)合。 同時，強調(diào)學(xué)生要親自參與和體驗各種活動，以從中深刻理解核心概念，探究僅僅是實踐的形式之一。 因此，新《框架》增加科學(xué)與工程實踐具有較高的價值。

四、新《框架》對我國科學(xué)課程改革的啟示

從我國科學(xué)教育發(fā)展歷史來看，國內(nèi)有大量教育工作者圍繞科學(xué)課程改革面臨的問題、 對策等進行了各種調(diào)查、分析與討論，也取得了一定的成就。 但是，不同學(xué)科如何實現(xiàn)內(nèi)在統(tǒng)一，小學(xué)、中學(xué)的科學(xué)概念如何循序漸進，形成階梯型的體系等問題還需進一步解決。 對美國新《框架》的研究給逆境中的我國科學(xué)課程改革提供如下啟示：

（一）加強核心概念的引領(lǐng)作用

分析與比較我國科學(xué)課程（3-6 年級）、科學(xué)課程（7-9 年級）和高中的分科內(nèi)容，不難發(fā)現(xiàn)：有一些內(nèi)容簡單重復(fù)，有一些內(nèi)容跨度大，甚至部分小學(xué)內(nèi)容的要求比中學(xué)還高。 究其原因有二：一是中小學(xué)課標(biāo)的研制者各自為陣， 互不參與， 互不借鑒； 二是無論小學(xué)還是中學(xué)的課標(biāo)都沒有對各階段學(xué)習(xí)的科學(xué)核心概念加以界定和論證。 科學(xué)教育的內(nèi)容理應(yīng)先建立核心概念，再由核心概念分解出主要概念，再根據(jù)主要概念確定和選擇教學(xué)內(nèi)容，這是一種合理的通整方法，很好地避免了以上出現(xiàn)的問題。 當(dāng)然我國科學(xué)課程的核心概念不一定與美國新《框架》中所建構(gòu)的一樣，因為我國科學(xué)教育的課程與美國不同，更加復(fù)雜，小學(xué)階段是科學(xué)課程，而初中階段只有浙江省開設(shè)綜合科學(xué)課程，其他省市又是分學(xué)科教學(xué)，高中階段都是分學(xué)科。 所以，要在中小學(xué)科學(xué)教育中建立核心概念，首先，應(yīng)該考慮小學(xué)、初中和高中分科課程之間的承接與延續(xù)性，使得初中內(nèi)容是小學(xué)內(nèi)容的補充，高中分科內(nèi)容是初中內(nèi)容的提高和深化。 所以小學(xué)、 初中和高中的核心概念從難易程度上應(yīng)形成階梯，層層提高。 其次，學(xué)科核心概念不必多，須精而少。 過多的核心概念既增加學(xué)生負(fù)擔(dān)又破壞知識的連貫性，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握。 最后，建立在科學(xué)的核心概念下面的主要概念之間要充分體現(xiàn)內(nèi)在聯(lián)系，教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)呈現(xiàn)螺旋上升。 讓學(xué)生通過不斷的學(xué)習(xí)對知識點進行補充與完善。知識的教學(xué)內(nèi)容適合并促進著學(xué)生的發(fā)展， 讓他們可以用已經(jīng)學(xué)過的知識經(jīng)驗去解決生活中的實際問題，產(chǎn)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。 當(dāng)然，不同的學(xué)科之間相同的知識也要保持一致性，學(xué)生可以在不同的情境中對學(xué)習(xí)的知識進行運用，加深理解。

（二）以“學(xué)習(xí)進階”貫穿知識體系

新《框架》中最新提出的學(xué)習(xí)方式是“學(xué)習(xí)進階”， 用來使學(xué)生12 個年級的科學(xué)知識形成一個統(tǒng)一、連貫、深入的結(jié)構(gòu)。 傳統(tǒng)教學(xué)中普遍存在課程內(nèi)容涉獵廣泛而知識間連續(xù)不足的現(xiàn)象，學(xué)生對知識的理解與掌握都是亦步亦趨，流于表面，識記凌亂的知識以應(yīng)付各類考試。 而“學(xué)習(xí)進階”可以讓學(xué)生持續(xù)、逐步地對核心概念進行理解，通過慢慢深入的思考、探索、實踐與應(yīng)用，以避免傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)中的弊病。

貫穿核心概念的學(xué)習(xí)進階方式，可以時刻提醒著教育工作者盡量避免讓學(xué)生記憶一些零散的信息或是知識，應(yīng)幫助孩子們在大量的生活實例中理解和概括出核心概念，重視將前概念或課上掌握的知識應(yīng)用、遷移到新的問題情境中。同時，也是給教育研究者們探索新的學(xué)習(xí)方法提供了一定的指導(dǎo)。學(xué)習(xí)進階比較符合現(xiàn)代學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，可以幫助學(xué)生形成較為完整、順暢的知識結(jié)構(gòu)體系。

（三）在科學(xué)課程中增加知識應(yīng)用的內(nèi)容

我國科學(xué)課程存在重視科學(xué)知識的學(xué)習(xí)，忽視科學(xué)知識的應(yīng)用，導(dǎo)致培養(yǎng)的人才缺少創(chuàng)新能力，無法適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 科學(xué)知識的應(yīng)用屬于工程技術(shù)領(lǐng)域的層面，兩者相互依存，科學(xué)理論知識體系指導(dǎo)著工程技術(shù)的創(chuàng)新與進步，而工程技術(shù)的進步推動生產(chǎn)力的發(fā)展的同時又促進科學(xué)理論的完善。 在21 世紀(jì)科技飛速發(fā)展的今天， 幾乎每一個公民都需要使用工程技術(shù)來解決問題，如大型設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、手機等一些工程領(lǐng)域的項目， 而工程技術(shù)進步也決定了一個國家的綜合實力。 我國科學(xué)課程教育基礎(chǔ)階段研究的三大內(nèi)容是物質(zhì)世界、生命世界和地球與宇宙，關(guān)于工程實踐卻涉及甚少。 到了中學(xué)階段，增加了“通用技術(shù)”課程，其中也包含了部分工程設(shè)計的內(nèi)容，如自制小板凳的活動等。 但該課處于選修課的邊緣位置，往往不會引起學(xué)生們高度重視。 為了改變這一現(xiàn)狀，我們可以借鑒新《框架》中的科學(xué)教育理念，將工程技術(shù)教育提上日程，與科學(xué)核心知識結(jié)合，共同提高學(xué)生的工程技術(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。

（四）把實踐和跨學(xué)科概念融入科學(xué)課程

科學(xué)課程是一種綜合課程， 包含著生物、物理、化學(xué)、天文學(xué)及工程技術(shù)等多學(xué)科，而我國現(xiàn)行的科學(xué)教育的中學(xué)階段采取分科教育為主（7-9年級除浙江省外），把本應(yīng)屬于綜合課程的學(xué)科知識相互割裂，導(dǎo)致現(xiàn)在的學(xué)生對科學(xué)知識的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系認(rèn)知不足，缺乏對各學(xué)科知識的融會貫通，特別是在應(yīng)用科學(xué)知識解決實際問題、需要技術(shù)創(chuàng)新等方面顯得能力低下，后勁不足。

新《框架》中的核心概念與我國科學(xué)課程中的基礎(chǔ)知識相當(dāng)，將工程實踐和跨學(xué)科概念融入其中，可以為我國科學(xué)課程建設(shè)過程中存在的這些問題提供可借鑒的思路。 以跨學(xué)科概念加強分科后的科學(xué)知識之間的聯(lián)系， 實現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)在統(tǒng)一。 跨學(xué)科概念比較詳細(xì)地提出了學(xué)生對知識的理解要求與規(guī)范，也在很大程度上為學(xué)科之間搭起了橋梁，幫助學(xué)生逐步培養(yǎng)分科和綜合科學(xué)素養(yǎng)，更容易找到不同學(xué)科之間的共性。 但是，跨學(xué)科概念的成功要建立在知識與實踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過實踐能夠讓學(xué)生親身體驗各種活動，體會科學(xué)學(xué)習(xí)的特點和樂趣， 從而深刻理解科學(xué)概念。 當(dāng)然，在融入新的內(nèi)容之前，我國的科學(xué)基礎(chǔ)知識應(yīng)該有所精簡，將與學(xué)生生活息息相關(guān)的、發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)所必須具備的核心概念重點提出。

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