NGSS視角下美國科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)的特征分析及其啟示

趙亮

摘? ?要：科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)（PBS）是一種基于探究和實踐的整合性教學(xué)方式，是項目學(xué)習(xí)（PBL）在科學(xué)教育教學(xué)實踐中的應(yīng)用。以《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS）的發(fā)布為標(biāo)志，近年來美國科學(xué)教育加強了新理念與科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)?；贜GSS視角，分析美國科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)的特征，將為科學(xué)教育教學(xué)及評價的改革提供參考。

關(guān)鍵詞：NGSS;美國;科學(xué)教育;項目學(xué)習(xí);特征

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）1-0010-3

教學(xué)方式是教學(xué)活動的動態(tài)存在形式，可對學(xué)生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展產(chǎn)生直接影響。國家課程標(biāo)準(zhǔn)是實施學(xué)科課程教學(xué)改革的綱領(lǐng)性文件，可從政策和理念導(dǎo)向上對“培養(yǎng)什么樣的人”和“如何培養(yǎng)人”這兩個問題進(jìn)行明確回答。當(dāng)前，發(fā)展學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)已成為我國科學(xué)教育新的價值追求，其教學(xué)方式也早已超越傳統(tǒng)的講授式教學(xué)法。為積極響應(yīng)新時代基于核心素養(yǎng)的科學(xué)課程教學(xué)實踐對實現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展教育目標(biāo)的號召，尋找具有整合性和更加有效的教學(xué)方式就顯得非常重要且迫切。

因此，本文將從近年來美國科學(xué)教育的發(fā)展理念入手，在簡要介紹科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對NGSS視角下美國科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)的特征進(jìn)行著重闡述和分析，以期為我國基礎(chǔ)教育科學(xué)學(xué)科教學(xué)及評價的改革提供參考。

1? ? 近年來美國科學(xué)教育的發(fā)展理念

為應(yīng)對社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展所帶來的機遇與挑戰(zhàn)，美國科學(xué)教育界近年來一直把推動STEM教育作為一項重大的國家戰(zhàn)略來實施，強調(diào)學(xué)生“做科學(xué)”而不是僅僅去記憶科學(xué)知識。此外，于2013年發(fā)布的美國《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）現(xiàn)已促成在科學(xué)教育教學(xué)實踐層面對學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。在NGSS教育改革理念的引領(lǐng)下，當(dāng)前美國科學(xué)教育十分關(guān)注學(xué)科和跨學(xué)科領(lǐng)域中的“大概念”;教學(xué)范式也從“科學(xué)探究”轉(zhuǎn)向“科學(xué)與工程實踐”;從對科學(xué)知識的追求轉(zhuǎn)向強調(diào)在實際科學(xué)、技術(shù)與工程條件下的真實實踐，通過多學(xué)科領(lǐng)域的知識與技能來解決社會生活中所遇到的問題，并在這個過程中滲透科學(xué)本質(zhì)觀方面的教育[1]。

2? ? 科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

項目學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，簡稱PBL）又稱項目式學(xué)習(xí)、項目化學(xué)習(xí)，這種教學(xué)方式起源于上世紀(jì)初的美國，其教育思想來源于杜威的教育哲學(xué)。上世紀(jì)九十年代末PBL被引入國內(nèi)，相關(guān)的理論與實踐研究便迅速鋪展開來。中國知網(wǎng)顯示，PBL仍是近幾年我國基礎(chǔ)教育教學(xué)方式改革研究領(lǐng)域的熱點話題之一。

美國巴克教育研究所（Buck Institute for Education，簡稱BIE）是一所在國際上研究和推廣PBL最頂尖的機構(gòu)之一，它認(rèn)為PBL是以課程標(biāo)準(zhǔn)為核心，是一套系統(tǒng)的教學(xué)方式，是對復(fù)雜、真實問題的探究過程，也是精心設(shè)計項目作品、規(guī)劃和實施項目任務(wù)的過程，在這個過程中，學(xué)生能夠掌握所需要的知識和技能[2]。科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)（Project-Based Science，簡稱PBS）也是一種基于探究與實踐的教學(xué)方式，是PBL在科學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用。美國威廉帕特森大學(xué)中學(xué)教育系教授Kabba Colley綜合前人研究成果認(rèn)為，PBS是一種以學(xué)生為中心的科學(xué)教育教學(xué)方式，通過提出并解決與學(xué)生生活有關(guān)的科學(xué)研究問題，從而達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo);他認(rèn)為PBS包括如下基本元素：與學(xué)生生活相關(guān)且具有一定復(fù)雜性的項目驅(qū)動問題、項目作品制作、以學(xué)生為中心的項目活動、合作與問責(zé)機制、數(shù)字或技術(shù)工具的使用、跨學(xué)科或交叉學(xué)科領(lǐng)域的探究、較大時間跨度的項目設(shè)計以及有效且可靠的基于表現(xiàn)的評價[3]。

3? ? 美國科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)的特征

PBS教學(xué)方式致力于學(xué)生在科學(xué)領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)。NGSS教育理念則認(rèn)為K-12科學(xué)教育應(yīng)如在真實世界中的體驗與實踐那樣，體現(xiàn)各學(xué)科之間相互聯(lián)系的本質(zhì)以及跨年級科學(xué)概念建構(gòu)的連貫一致性[4]。NGSS視角下美國科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)具有如下特征：

3.1? ? 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)方式整體框架設(shè)計

PBS教學(xué)方式的理念是要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣、動機，促進(jìn)他們對科學(xué)內(nèi)容的深度理解;無論是從項目活動類型、教學(xué)過程設(shè)計要素的角度分析，還是從實施教學(xué)活動的指導(dǎo)原則以及教學(xué)評價的角度分析，近年來美國對PBS教學(xué)方式的實踐與發(fā)展體現(xiàn)了在科學(xué)教育內(nèi)容中強調(diào)大概念的深度理解與應(yīng)用、在科學(xué)與工程實踐中形成科學(xué)思維與技能，并引發(fā)跨學(xué)科跨情景能力遷移的重要性。顯然，這些特征與NGSS科學(xué)教育改革的理念是相契合的。例如，Kabba Colley把PBS項目活動的類型歸納為問題解決項目、過程技能項目、設(shè)計和工程項目以及內(nèi)容或主題項目四類[3]。對項目活動類型進(jìn)行如此劃分，一方面可直接闡明并指向?qū)W生的學(xué)習(xí)成果，同時也與NGSS所倡導(dǎo)的科學(xué)教育領(lǐng)域三大維度（美國K-12學(xué)段科學(xué)教育領(lǐng)域三大維度：科學(xué)與工程實踐、跨學(xué)科概念和學(xué)科核心概念，具體學(xué)科包括物理科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)以及工程、技術(shù)與科學(xué)應(yīng)用）劃分方式具有高度的相似性，體現(xiàn)了PBS教學(xué)方式與課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

3.2? ? 基于學(xué)生表現(xiàn)的教學(xué)評價

作為科學(xué)教育的目標(biāo)和結(jié)果，學(xué)生不僅應(yīng)掌握科學(xué)知識和技能，更需通過多樣化的形式展示自己如何運用所學(xué)知識解決實際問題。項目活動的開放性過程以及作為結(jié)果的個人或小組行為表現(xiàn)，包括最終的項目作品都能夠提供多視角以展示對預(yù)定教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。所以，項目活動不僅是學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)的平臺，也可用來對學(xué)生進(jìn)行基于表現(xiàn)的評價（Performance-Based Assessments， 簡稱PBA）。例如，學(xué)生可從活動過程中來自同學(xué)和教師的形成性評價中獲得反饋，進(jìn)而對他們的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行反思與改進(jìn)[5]。PBA要求通過系統(tǒng)的外在行為來展示學(xué)生的所知所會，而不是僅僅通過傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化測試去評價他們的學(xué)習(xí)成果。NGSS的一大創(chuàng)新在于用表現(xiàn)期望（Performance Expectations， 簡稱PEs）代替了課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，對課程內(nèi)容、教學(xué)要求與教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合，同時也將科學(xué)教育領(lǐng)域三大維度整合在了各個精心設(shè)計的學(xué)習(xí)主題之下。表現(xiàn)期望用來闡明學(xué)生在完成一定階段學(xué)習(xí)后所應(yīng)該知道的和能夠做到的內(nèi)容和事情，具體表現(xiàn)為學(xué)生所能夠展現(xiàn)的外顯行為，為教學(xué)評價的指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。PBS教學(xué)方式所提倡的基于表現(xiàn)的評價與NGSS教學(xué)評價理念和要求高度契合。

3.3? ? 對學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面培養(yǎng)

有別于傳統(tǒng)的講授式等教學(xué)方式，PBS的本質(zhì)是一種基于實踐的探究性教學(xué)方式，其核心理念是“以學(xué)生的學(xué)習(xí)活動為中心”，教師在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)過程的設(shè)計以及對教學(xué)原則和教學(xué)評價類型的選擇等方面都要進(jìn)行重新思考與構(gòu)建。由于項目驅(qū)動問題以及實踐活動的復(fù)雜性和真實性，項目活動所涉及的學(xué)科知識與技能一定是多領(lǐng)域和相互滲透的，對學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)及其水平的要求也是全面和系統(tǒng)的，所以PBS在核心素養(yǎng)教育時代的科學(xué)教育中應(yīng)當(dāng)被視為一種有效和獨特的整合性教學(xué)方式去實踐。NGSS教育理念的一大特色是重視教學(xué)內(nèi)容的整合，通過“故事線（Storyline）”和“表現(xiàn)期望”等教學(xué)工具將K-12教育各年級各學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)教育內(nèi)容進(jìn)行有效聯(lián)結(jié)和總體概括，通過開展科學(xué)與工程實踐與解決實際問題促進(jìn)學(xué)生對學(xué)科核心概念、跨學(xué)科概念全面、深入和透徹的理解。無論從PBS本身的教學(xué)理念還是從它和NGSS教育理念高度契合的角度看，PBS教學(xué)方式都可以更好地整合學(xué)生的學(xué)習(xí)活動、內(nèi)容和成果，實現(xiàn)對科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面培養(yǎng)。

4? ? 結(jié)語與啟示

教育是育人的事業(yè)，培養(yǎng)什么樣的人需要通過“如何培養(yǎng)人”的教學(xué)方式來實現(xiàn)。巴克教育研究所2018年的一份學(xué)術(shù)研究報告指出：PBL教學(xué)方式能夠促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，在自然科學(xué)、數(shù)學(xué)、學(xué)生讀寫能力等方面可能比傳統(tǒng)講授式教學(xué)方式更有效[6]。上述對NGSS視角下美國科學(xué)教育項目學(xué)習(xí)特征的探討，可為我國基礎(chǔ)教育科學(xué)學(xué)科教學(xué)及評價的改革提供如下啟示。

研制基于國家課程標(biāo)準(zhǔn)的整體教學(xué)方案。國家課程標(biāo)準(zhǔn)是開展教育教學(xué)實踐活動的重要參考和根本依據(jù)。當(dāng)前我國基礎(chǔ)教育領(lǐng)域已進(jìn)入核心素養(yǎng)教育新時代，因此要以發(fā)展學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為出發(fā)點和落腳點，重視對學(xué)生學(xué)習(xí)活動各方面的引導(dǎo)、監(jiān)測、評價和反饋等教學(xué)工作，重視學(xué)生在科學(xué)思維方式、科學(xué)探究技能和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等方面的形成、轉(zhuǎn)變與提高。要以課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)教育教學(xué)方式的建議為根本依據(jù)，在教學(xué)實踐中選擇和整合其他教學(xué)方式的優(yōu)點，形成更有效的教學(xué)方式，以便能夠通過更加多元和整合性的教學(xué)和學(xué)習(xí)途徑將課程內(nèi)容更高效地轉(zhuǎn)化為學(xué)生的核心素養(yǎng)。

改革科學(xué)教育的教學(xué)評價方式。教學(xué)評價方式一定要與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)相匹配，落實到科學(xué)教育領(lǐng)域就要實施以學(xué)生的發(fā)展為本、基于科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)與發(fā)展的多元化評價。教學(xué)活動是復(fù)雜的，因此教學(xué)評價方式就不能趨于單一化。評價應(yīng)結(jié)合具體內(nèi)容并圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的具體描述，比如2017年版課標(biāo)在“課程內(nèi)容”一章中的具體要求，要通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣、真實而富有教育價值的問題情境，在過程、方式、方法、主體等環(huán)節(jié)構(gòu)建形式與內(nèi)涵多樣的評價方式，通過評價與反饋了解學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展?fàn)顩r、找出阻礙學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展的問題、制定解決方案，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

調(diào)整教學(xué)方式，有針對性地落實科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。為了更高效、更全面地發(fā)展學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)方式要與教學(xué)目標(biāo)或內(nèi)容相匹配。每一種典型的教學(xué)方式都有其對應(yīng)的典型使用場景，例如講授式教學(xué)方式更適用于對基本概念、基本原理和基本規(guī)律等內(nèi)容知識的教學(xué)，其優(yōu)點在于描繪情景、敘述事實。對于科學(xué)與工程實踐或科學(xué)探究技能等程序性知識的教學(xué)，僅僅依靠講授式教學(xué)方式不能有效地達(dá)成預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。由于PBS教學(xué)方式具有整合性，其本質(zhì)與主線是探究性教學(xué)方式，但其教學(xué)過程的具體實施則比較靈活和富有多樣性，所以可針對不同類型的教學(xué)內(nèi)容運用其他更為“基本”的教學(xué)方式，例如在設(shè)計項目調(diào)查任務(wù)之前，可使用講授式教學(xué)方式對調(diào)查研究這種科學(xué)研究方法的內(nèi)涵與實施要點進(jìn)行系統(tǒng)講解，從而能夠及時、有效和更有針對性地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯? ? 趙保鋼）