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国外校园科学教育探新

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当今时代,科学素养对个人和全社会都是必不可少的。只有了解科学,才能领略在领悟自然界事理之后油然而生的充实和兴奋;有了良好的科学素养,才能够加入到涉及全社会的各种科学问题的讨论之中,才有可能运用科学的原理和方法进行个人的各种决策;有了扎实的科学基础,人们才能增强思维能力、协作能力、有效运用技术的能力和创造性解决问题的能力;等等。正是有了对科学与科学教育价值的合理定位,科学教育才能够在美国的中小学教育中占据重要地位,培养有科学素养的人才能够成为美国中小学科学教育的主要任务。在一个新的世界即将来临之时,美国人慎重地把未来的幸福押在科学教育之上。

美国科学取向的基础教育改革

(一)美国中小学科学教育改革的内容

1.重视国防教育。“二战”以后,科学技术发展迅猛,以电子计算机的问世与应用为标志的新技术革命正在改变着我们的世界。科技的发展要求教育做出相应的调整和改革。对于美国人来说,1957年苏联人造卫星上天无异于引爆了一颗重型炸弹,美国朝野一片震惊。美国政府开始清醒地认识到在培养人才、发展尖端技术方面远远落后于苏联。此后,美国的教育受到空前的关注,并于1958年颁布了《国防教育法》。该法案的核心内容是由联邦政府增加教育经费,加强科学技术方面的教育。20世纪60年代,美国掀起了以加强科学教育为主要目的的基础教育改革运动,其主要特征是科学课程现代化。所谓科学课程现代化有两层含义:一是指更新中小学科学课程的内容,使其反映20世纪上半叶以后科学技术日新月异的变化,让新的科学理论知识进入中小学科学教材;二是在科学课程的设计、开发和实施方面,以布鲁纳提出的学科结构课程理论为指导,强调科学课程的学科结构化、理论化和发现教学法。探究性科学教学便是在布鲁纳提倡的“发现教学”的基础上应运而生的。随后,这次科学课程改革运动蔓延到许多国家,形成了“二战”后第一次国际基础科学教育改革的浪潮。

2.重视科学、数学和技术教育。20世纪80年代,随着西方发达国家特别是日本和德国的经济快速增长,美国科技的领先地位再一次受到了极大的威胁。教育质量的滑坡又一次成了美国在国际竞争中地位下降的原因之一。1983年,美国国家优异教育委员会发表的题为《国家处于危机之中:教育改革势在必行》的报告,引发了美国历史上第三次教育改革及全民教育大讨论,使美国举国上下皆认识到,所有中小学的学生都需要接受更好的科学、数学和技术教育。1989年,美国公布了题为《2061计划:为了全体美国人的科学》(以下简称《2061计划》)的报告。这是一份关于中小学教育中的科学、数学和技术知识目标的研究报告。它详细论述了全面改革美国中小学教育的设想、步骤、目标和科学依据,提出了未来儿童和青少年从小学到高中应掌握的科学、数学和技术领域的基础知识的框架。该计划是想通过科学教育的普及和完善来改革美国教育,它实际上有助于人们认清一个问题,即对于下一代人来说什么才是最重要的知识及如何帮助下一代人掌握这些重要知识。

3.重视培养学生的科学素养。1996年,在《2061计划》精神的鼓励下,美国国家研究院主持修订的《国家科学教育标准》(NSES)正式出台,这是美国历史上第一部科学教育标准。它不仅对具有科学素养的人作出了十分具体的构想,也为美国教育系统地规划出实现这一构想所应采取的具体步骤,使美国的教育工作者得到了更多关于国家科学教育改革的细节性指导。这部标准可以说是《2061计划》关于造就未来高科学素养人才原则的具体实施方案。作为美国全国科学教育的一个纲领性文件和基本标准,其追求的目标是面向所有学生的教育标准。尽管学生对事物的理解方式以及理解的深度和广度都会因人而异,但所有学生都能掌握这部标准中所描述的那些知识和技能。制定这部标准的前提是:中小学生学习科学是一个积极主动的过程,学生在这一过程中要手脑并用,探究是这一过程的中心环节。学生在进行探究时要能够对事物和事件进行描述,能够提出问题,作出解释,并根据现有的科学知识对所做的解释进行检验,而且能够把自己的看法和想法传达给别人。学生们能提出自己的假设,能进行逻辑思维和作出判断,能考虑到各种可能的解释。这样做可以把科学知识与推理和思维的能力结合起来,从而可以能动地获得对科学的理解。由于这部标准的出台,美国各州、各地方的学校和社区便有了实行科学教育的依据,具备了培养学生科学素养的准绳,各地的科学教育便可以步调一致、目标一致、首尾相贯、全面统一地进行下去。

(二)美国中小学科学教育改革的成功因素

美国中小学的科学教育改革之所以取得成功,主要有以下几个原因。

1.明确的指导思想和坚实的理论基础。科学教育的目的是把每个学生培养成具有科学素养的公民,以适应科技发展对人才素质的要求。为此,改革者制定了明确的科学素养标准,为改革指明了方向。改革者以人本主义为教育学基础,强调科学是一种人类事业,相信每个学生都能学好科学,鼓励学生追求自我实现;以建构主义为心理学基础,要求学生积极地、社会性地和创造性地学习,以掌握科学知识,发展科学技能,形成科学态度,从而使改革建立在坚实的理论基础之上。

2.合理的改革方式。美国的科学教育系统庞大、结构复杂、权力分散,为了处理好规模、差异性及权力这3方面的问题,以保证改革取得成功,采取了如下方式:所有科学教育工作者包括师范教育工作者、科学家、工程师、决策人士、研究者、教师等都要在改革中发挥作用,对改革负责,先对科学教育有一个共同的构想,接着制定包括长、短期目标的实施计划,然后密切配合,进行实际改革。这场以科学教育标准为基础的改革正是采用这种方式,到目前已将近20年。这与20世纪60年代那场由科学家编制课程,而把其他教育工作者排斥在外的学科结构运动相比,无疑更加合理。

3.切实可行的改革措施。这主要表现在:通过多方协作制定了明了而具体的统一标准,各学区可据此进一步制定反映不同侧重点、体现地方特色的科学课程和教育计划,学生也可以以不同的方式和速度达到《国家科学教育标准》所要求的学习结果;其配套措施符合实际,灵活多样,教师在接受适当培训和指导后,便可掌握之。整个改革显得井然有序,阵脚不乱。

美国中小学科学课程的特点

美国人对中小学生科学教育的重视,不在于教给学生多少科学知识,而在于教给学生获取科学知识的方法和手段,使他们从小就能通过科学教育养成良好的科学素养。自1996年出台《国家科学教育标准》之后,美国进一步加大了科学教育改革的力度,其课程设置、课程目标、课程内容、课程实施以及课程评价等方面呈现出如下特点。

1.课程设置方面注重对儿童的科学教育启蒙。美国对学生的科学教育从幼儿园便开始了。他们对如何开展幼儿阶段的科学、数学和技术教育进行的研究表明,儿童学前阶段的经历会影响他们以后在科学、数学和技术学习中成绩的优劣。在这一研究结果的影响下,美国从幼儿园阶段就开始重视丰富儿童对自然和社会的初步认识,培养他们在这些方面的兴趣和求知欲,注重他们的智力开发,引导他们形成对人与自然的正确态度。幼儿园教师将幼儿科学课程内容分为自然科学、生物科学和综合科技3个部分。其中,自然科学又分为天文、气象、化学和物理;生物科学又分为植物、动物、微生物和人体知识。美国幼儿园对儿童进行科学启蒙教育,针对幼儿的心理特征及认知规律组织教学活动,注重发展幼儿的好奇心。儿童不仅学到了科学知识,更重要的是养成了科学探索与发现的志趣。

2.课程目标方面尤为重视发展学生的科学探究能力,关注学生科学探究精神与科学世界观、价值观的形成。美国中小学科学课程在强调保证所有学生具备科学基础知识的同时,更强调发展学生的科学探究能力。其中包括:借助于计算器或计算机进行计算和判断的能力;在处理日常技术问题时能仔细观察各种现象并运用常用材料和工具解决问题的能力;能准确、清楚地阐述和交流科学观点的能力;能用正确的方法鉴别真理与谬误的能力等。在培养科学探究精神的方法上,尤其重视培养学生的怀疑与批判精神,使学生通过科学课程,学会发现他人和自己论点的可疑之处,能用批评的眼光去审视那些论点,并使学生懂得科学不依赖权威,科学不是一成不变的绝对真理,要养成敢于质疑的勇气。学生科学世界观和价值观的养成,也是美国科学课程改革特别关注的一个方面,它要求教师在教授科学课程的过程中,让学生懂得世界的可认知性,科学设想是知识变化的原因,科学知识既具有持久性也有着不定性,科学不能为所有问题提供完整答案,科学需要预见与验证,科学研究要遵循道德规范,等等。科学课程改革要求教师通过教学,使学生能正确判断科学领域正在发生的事情中哪些更多地受到道德、人性及自然规律的制约,认识到科学技术对现在和未来生活的影响,能对科学技术的优缺点及伦理意义进行正确评价。

3.课程内容方面注重基础性、实用性、生活性、综合性以及所选知识能否满足学生的好奇心。科学课程改革致力于改变近些年来课程内容不断膨胀的现象,减少内容的绝对数,以确保所有学生牢牢掌握科学基础知识。因此,学校应当选择那些对现在和数十年以后仍然具有重大影响、有助于为人生构建知识大厦打下永久基础的内容。这些内容既包括基本的科学事实、科学概念、科学原理、科学定律、科学模型等,也包括这些知识之间的基本关系。就课程内容的实用性和生活性而言,要求所选内容有助于学生对日常生活中亲身经历的各种事物能够提出、发现、回答由好奇心引发出来的各种问题,描述、解释甚至预言一些自然现象,读懂报刊登载的通俗科学文章,并能参与评论科学结论的社交谈话,根据信息源和产生信息所用的方法来评估科学信息的可靠程度,识别国家和地方决策所基于的科学问题,并能提出有科学根据的见解,以及运用科学知识,明智地参与有关科学技术的社会决策和政治决策。在内容的综合性上,主张软化或消除僵死的科目界限,更多地注重各学科之间的联系,尽可能围绕一系列主题来组织内容,把各学科知识融合贯穿在相关的情境和主题之中。此外,所选知识能否能够满足、引导和强化学生的好奇心,能否适应学生的兴趣、知识水平和亲身经历,能否丰富学生的孩童时代,也是课程改革重点关注的对象。

4.课程实施方面强调学生学习科学的过程是亲自动手去做的过程,是探究知识、发现知识的过程。在这一过程中,学生需要描述物体及其作用的过程,提出问题,获取知识,对自然现象作出解释,以多种不同方式对所做解释进行检验,最后把自己的看法传递给别人。要完成这一过程,学生必须亲自动手进行访问、调查和进行民意测验,必须做笔记、绘制草图、筛选和分类,必须使用放大镜、显微镜、温度计、照相机和其他仪器进行观察、测量和分析,必须借助相关的试验设备对结果的正确性进行验证。对此,教师要为学生提供各种动手的机会,引导学生进行探究,使学生了解科学知识的过程也是他们学会科学研究方法、形成科学思维习惯和科学世界观的过程。

科学教育改革对中小学教师的新要求

美国中小学的科学课程改革所采取的一项关键性措施就是教师培训。改革者认为,教师培训在教育改革中至关重要,没有它,任何教育改革都注定要失败。因此,他们从实际出发,对科学教师进行了多种形式的培训。例如,在各州的许多学区大量设立“工作室”“辅导站”;或者在大学里举办假期研讨班,就如何按照标准的要求对课程、教学、评价进行系统改革的问题,定期对在职科学教师进行培训;或者向教师展示如何使用探究法。他们还举办电视专题讲座,举行现场教学等。总而言之,美国中小学的科学课程改革对教师提出了以下要求。

1.教师要不断更新科学知识和科学教学知识,成为终生学习者。由于人类掌握的科学知识会不断增加,科学的内容也会有所变化,因此,教师对科学的了解必须能跟上科学发展的步伐。不仅如此,随着人们对学习过程、教学过程的重新认识,教师对这方面的新知识也要有所了解。也就是说,教师不仅要不断学习新的科学知识,而且要不断掌握新的教学知识。这是一个持续终生的过程。

2.教师既要把自己的科学知识毫无保留地教给学生,又要用自己对科学的情感、态度与信念潜移默化地影响学生,承担着让学生掌握科学知识与促进学生完整人格成长的双重责任。

3.教师应能全面反思自己的教学行为,并从经验中学会对科学的学习目标、教学策略、评价要求、课程教材等方面的问题作出恰当的决断,不断加深自己对科学教学实践的理解,并在此基础上不断提高自己。

4.教师不仅要充分利用校内的科学教育资源,还要善于开发和鉴别校外学习资源,包括通信、计算机技术、机修、运输、保健服务等领域的人力资源,以及学校所在地的高等学府、研究机构、实验室、科技密集型企业、科学中心、公园、博物馆、学校周围的自然环境等。教师要善于同当地的有关人士一起,把这些资源变成学生学习科学所需的财富。

对我国科学教育的启示

当前我国正在进行科学素质教育的改革,其目的在于全面培养学生的科学素养。如何使我国的科学素质教育办得成功,自然是值得研究的。我们似乎可以从美国中小学的科学教育改革中找到一些启示。

1.处理好科学与人的关系。科学不仅是一种专业或学科,更是一种人类事业或人类活动。亦即是说,科学是人们观察和解释世界的一种方式,科学离不开人。因而无论是科学研究还是科学教育,都要充分体现人性,在强调科学概念、科学过程和科学思维的同时,还要重视情感和价值观教育。这就要求我们制定包括知识、技能和态度在内的全面的科学教育计划。

2.加强科学与社会的联系。当今时代,科学技术已渗透到社会和个人生活的方方面面,学校再也不能脱离个人和社会生活的实际而单纯地进行科学教育,而是应当理论联系实际,把科学发展史、科学技术在社会和个人生活中的作用以及有关的科技问题融入科学教育中,加强探究学习。教师应鼓励学生从自己的日常生活、兴趣和需要中发现问题,提出问题,并试图解决问题。这样,系统而全面的科学教育方能落到实处。

3.就科学教育改革的方式而言,要把“自上而下式”与“自下而上式”结合起来。所谓“自上而下式”是指由上级教育行政部门发起,作出有关决定和部署,而后要求各学校贯彻执行;“自下而上式”是指由个人或学校自发发起,进行探索或实验,取得成功后向社会推广。为了保证科学教育改革的顺利进行,教育研究机构的专家学者应当进行大量的调查研究,反复论证,提出指导性建议,确定改革的基本框架,鼓励科教实践中的优秀分子积极参与改革设计。同时,中央和地方政府不仅要在政策上支持改革,也要为率先进行改革的试点学校提供资金扶持。这样,既可以避免“自上而下”式可能出现的官僚主义或形式主义,又可以避免“自下而上”式可能出现的无政府状态,从而使改革得以持久而深入地进行下去。

作者:王艳玲单位:肇庆学院美术学院

国外校园科学教育探新责任编辑:陈老师    阅读:人次