1995 年颁布的美国《国家科学教育标准》(Na2tional Science Education Standards , NSES 1995) 是美国科学教育史上纲领性的文件 ,此次标准的制订是基于地方分权背景下的标准本位的科学课程改革 ,虽然其不具有强制性质 ,但反映的科学教育理念和价值观值得关注。
1、美国国家科学教育标准提出的背景
20 世纪 80 年代以来 ,美国教育界逐渐把基础教育改革的矛头指向教育标准 ,认为不重视基础学科的标准的制订是美国基础教育落后的主要原因之一。国家教育优异委员会 ( The National Commis2sion on Excellence in Education) 在 1983 年 4 月发表了一份全面检讨美国教育问题报告。这份名为《国家在危险中 :教育改革势在必行》(A Nation atRisk : The Imperative for Educational Reform) 的报告揭示了美国当时的教育存在的一些严重问题 :测验成绩差、学校缺乏充足的资源、教师也缺乏足够的素养等。报告宣称美国的教育系统己不符合国家的需要 ,教育质量正在下滑 ,因此必须进行深刻改革。[1] 这份报告算是对美国基础教育长期以来过分放任自由的批判 ,使得制订国家教育目标与标准的主张便得到政府以及社会大众的响应与认同。1993 年 ,美国总统克林顿签署《2000 年目标 :美国教育法》, ( Goal 2000 : An Educate America Act)以法律形式将科学指定为必修课程 ,尤其引人注目的是 ,在这一法案提出了“2000 年美国学生在科学上的成就将是世界第一”的教育目标。[2]该法案明确指出要进行“基于标准的改革(Standard —based Re2form) ”。在这场基于“标准”的教育改革的推动下 ,1995 年 12 月 , 国 家 研 究 院 ( National ResearchCouncil) 颁布了《国家科学教育标准》,它明确规定了从幼儿园到高中各个年级科学教育的教学目标、教学内容和评价标准。这一标准是美国教育史上第一份全国性的科学教育标准 ,它是基于地方分权背景下的标准本位的科学课程改革 ,具有深远历史意义。
2、美国国家科学教育标准的结构
《国家科学教育标准》分为八个章节 ,采用主题形式、通盘设计 ,突出科学的整体性 ,有利于学生用整合的视角来认识世界。
(1) 导论 ( Introduction) ,其主要说明为什么要制定美国科学教育标准 ,阐述学校科学教育的目标( Goals for School Science) ,并对《国家科学教育标准》的历史、组织机构作了介绍 ,并附有该标准的指导。
(2) 原则和定义 (Principles and Definitions) ,主要说明本标准的制定是基于以下原则 ,即 :科学面向全体学生(for all students) ;学习科学是一个主动的过程(an active process) ;学校的科学教育反映了具有当代科学实践 (the practice of contemporary science) 特征的知识和文化传统 ;改善科学教育是系统的教育改革的一部分。同时该部分对标准的视角与术语(Perspectives and Terms) 进行了澄清。
(3) 科学教学标准 ( Science Teaching Stand2ards) ,该部分主要针对教师教学 ,标准描述了各年级的教师为教好科学所应具备的知识技能 ,以及他们应该达到的 A 、B、C、D、E、F 六个分类教学标准 ,即 :A 、计划基于探究的科学教育方案 ;B、指导和促进学生学习(guide andfacilitate learning) ;C、对教和学进行实时评价(engage inongoing assessment) ;D、设置能够为学生科学学习提供时间、空间以及资源的环境 ;E、形成能够反映科学探究知识严谨(the in2tellectual rigor of scientific inquiry) 的学习群体以及有利于科学学习的态度和价值观 ;F、参与到对学校科学教育方案进行实时规划 (the ongoing plan2ning) 和开发中来。
(4) 科学教师的专业发展标准 (Standards for Professional Development for Teachers of Science) ,该部分主要针对教师发展 ,标准描述了各年级的教师为实施好科学标准所应具备的专业知识和技能 ,以及他们应该达到的 A 、B、C、D 六个分类专业发展标准 ,即 : A 、要求教师应通过探究的视角和方法来学习基本科学知识 (learning essential science
content) ;B、要求教师在教学过程中将科学知识、学习、教法和学生整合起来 (integrating knowledge of science、l earning、pedagogy and students) ,并应用到科学教学中 ; C、建立终身学习的能力与理解(building understanding and ability for lifelong learning) ;D、科学教师的专业发展必须一致与统一(coherent and integrated)《国家科学教育标准》认为教师应具有关于科学知识、学生学习和科学教学的理论与实践的知识和能力。这样 ,教师才能获得足够的知识、理解和能力去执行科学教育课程标准。因此 ,无论是在职的还是未来的教师都应该有机会发展自我表现并支持他人的发展。专业发展标准可以用来帮助幼儿园到12 年级的科学教师拥有所有专业人员都需要并可以得到的持续深入的学习机会。[3]
(5) 科学教育的评估 ( Assessment in ScienceEducation) ,该部分主要针对教师如何对学生的科学学习进行有效的评估。为了更好地指导教师评估 ,标准列出了 A 、B、C、D、E 六个详细分类 ,即 :A 、评估要以设计目标为依据 ;B、对学习科学的成就和机会进行评估 ;C、数据收集质量与基于数据分析而采取的措施与决策须完好匹配( The technical quali2ty of the data collected is well matched to the deci2sions and actions taken on the basis of their inter2pretation) ;D、评估操作(Assessment practices) 要公正 ; E、依据学习成就机会评估作出的推论要合理(sound) ;标准认为 ,评估为衡量学生的科学素养提供了准绳 ,也是沟通所有关心科学教育的人士与科学教育期望的有效工具。标准对评估过程分为四个要素 ,即 :数据使用、数据收集、数据收集方法和数据使用者 ,他们之间是相互依赖 ,相互循环的 ,最后依据上述数据做出决策和行动。[4]
(6) 科 学 内 容 标 准 ( Science Content Stand2ards) ,该部分又分为下面 8 类标准 :概念和过程的统一标准 (Unifying Concepts and Processes Stand2ard) ;科学探究标准(Science as Inquiry Standards) ;物质科学、生命科学以及地球和空间科学标准(Physical Science , Life Science , and Earth andSpace Science Standards) ;科学与技术标准 (Science and Technology Standards) ;个人和社会视角中的科学标准 (Science in Personal and Social Perspec2tives Standards) ;科学的历史和性质标准 ( Historyand Nature of Science Standards) 。根据上述标准内容来制订 k - 4 ,5 - 8 ,9 - 12 年级三个阶段不同领域的学习内容。每项标准都对学生所应知道和理解的科学知识和技能做了详细的解释 ,以供教师在教学活动中对学生学习情况加以鉴别。内容标准的第一部分“概念和过程的统一标准”统一了科学各科目 ,是各个年龄段的学生理解自然界的强大思想基础。这一部贯穿学生整个受教育的过程。其他的内容类别分别针对 K～4 年级、5～8年级、9～12 年级。在科学探究方面 ,从进入幼儿园～12 年级阶段都要求学生应具有学习科学探究的必要能力、了解科学探究是怎么回事 ,但要求不断提高。在物质科学方面对三个阶段提出不同要求。例如 , K～4 年级要求学生应了解物体和材料的性质 ;5～8 年级要求学生应了解物体的性质及其变化(Properties and changes of properties in matter) ;9～12 年级学生应了解原子结构、物体的结构及性质等。在生命科学方面 ,以 9～12 年级学生为例 ,应了解细胞、遗传的分子基础、生物进化、生物体的相互依存(Interdependence of organisms) 、生命系统的物质、能量和组织结构、生物体的行为(Behavior of or2ganisms) 。在地球科学与空间科学方面 ,5～8 年级学生应了解地球系统的结构、地球的历史、太阳系中的地球。9～12 年级学生应了解地球系统的能量、地球化学循环、地球系统的起源和演化、宇宙的起源
和演化。在科学与技术方面 ,除了 K～4 年级学生要能区分自然物与人工物外 , K～12 年级学生都要求能从事技术设计 ,对科学与技术有所了解 ,随年级701升高要求不断提高。个人和社会视角的标准有助于学生了解科学对个人和社会的影响 ,并帮助他们发展决策技能。科学的历史和本质标准帮助学生将科学看作人类正在进行的并且不断变革的经历。[5]
(7) 科学教育规划标准 (Science Education Pro2gram Standards) ,该部分为规划标准描述了高质量的学校科学教育发展方案应满足哪些条件 ,为了更好地指导评估 ,标准列出了 A 、B、C、D、E、F 六个详细分类 ,即 :A 、科学教育规划在 K～12 年级之间应彼此一致并符合科学教育标准中的其他标准 ;B、面向全体学生的科学学习规划应与学生发展相适应的
(development ally appropriate) 、有趣并与学生生活相关 ,强调通过探究来加深理解 ,并与学校其他学科相联系 ;C、科学规划应与数学规划协调一致 ,以加强学生在科学研究中使用、理解数学 ;D、K～12 年级之间的科学教育规划能够为所有学生提供适当的、充足的资源 ,包括合格的教师 (quality teachers) 、时间、资料、设备、安全的空间和社区 ; E、为所有学生学习提供平等达到本国家科学教育标准的机会 ;F、在学校周围形成一个共同体 ,鼓励、帮助和支持教师执行科学规划。《标准》希望所有学校和地区都能将其科学教育课程标准设计成能反映当地教育背景和政策的教育方案 ,因此《标准》并没有指定科学教育方案的次序、组织和框架 ,各个地区、学校的科学教育方案可以各不相同 ,充分体现自己的特色。[3]
(8) 科学教育系统标准(Science Education Sys2tem Standards) 。该部分为整个科学教育系统的执行情况提供评判标准。为了更好地指导评估 ,标准列出了 A 、B、C、D、E、F、G 八个详细分类 ,即 :A 、科学教育实施的政策须与规划、教学、专业发展、评估、内容等标准相一致 ;B、科学教育的政策须在各机构、团体和组织内外协调一致性 ;C、科学教育的政策须有足够时间来保证其连续性 ,以期达到标准要求 ;D、科学教育政策须提供资源支持 ; E、科学教育政策要客观公正 ;F 须对政策可能给科学教育带来的超出预期的后果进行评估 ; G、负责任个体应利用基于标准运动 (standards - based reform movement) 所带来的机会来实现科学教育的远景 (vision) 。标准认为 ,如果不同的教育系统不能协调行动 ,甚至背道而驰 ,则会导致浪费和冲突。只有当绝大多数个体或组织能达成共识 ,协调行动 ,科学教育的美好前景才能实现。[3]以上六大标准确定了教师、决策者的主题 ,教师、决策者可根据一定的主题建构开放性的科学课程 ,从横向角度来整合学科内不同要素内容。另一方面 ,标准的层递性可使教师从纵向角度构架科学课程 ,使得科学教学呈螺旋上升式不断深入 ,将学科逻辑与学生心理发展逻辑很好地结合起来。
3、美国国家科学教育标准的特点
美国《国家科学教育标准》的制定是植根于美国特定的文化语境中的 ,对于科学教育的范式、结构等问题与我国有着不同见解。但就科学教育标准文本本身而言 ,其中依然传达出的有价值的信息。
(1) 整体设计科学课程 ,分学科领域表述与层递
结构美国国家科学教育标准最大特色在于它突破了传统的以分科逻辑为课程构架的模式 ,以内容标准为例 ,标准用概念和过程的统一标准 ;科学探究标准 ;物质科学、生命科学以及地球和空间科学标准 ;科学与技术标准 ;个人和社会视角中的科学标准 ;科学的历史和性质标准六大要素为主题来组织课程。这些主题不仅整合了传统物理、化学、生物、地理等内容 ,而且采纳了社会科学等学科的视角 ,具有相当的整合性。每个主题还根据 k - 4 ,5 - 8 ,9 - 12 年级三个阶段来分别制定详细内容标准和具体要求 ,每项标准都对学生所应知道和理解的科学知识和能力做了详细的解释 ,呈螺旋式重复、由浅至深。主题本身具有连贯性特点 ,即每一个主题都是一个可以持续发展和深入研究的课题 ,并不局限于某一个年级或学段 ,贯通整个基础教育的各个阶段 ,重复累进出现。主题还具有明显的层递性 ,每一主题在概括性、复杂性和抽象性方面由浅入深 ,随年级升高而加深 ,学生不断接触这些主题 ,且每次可从不同方面探究这些主题 ,有利于学习的不断深入。
(2) 突出科学探究 ,体现科学本质
标准把科学学习作为一个主动的探究过程 ,对科学探究的基本方法、基本能力培养较重视 ,通过技能和能力培养来带动科学知识的学习和应用 ,强调通过探究独立获取科学知识的能力 ,不以结论性的科学知识告诉学生 ,而是创造条件让学生自己收集科学资料 ,然后再参与到课堂师生交流过程中来获取科学知识。从某种程度上可以看出 ,美国科学教育理念在一定程度上秉承了杜威的教育理念 ,通过让学生“感受”各种各样的科学问题 ,然后用相应的科学知识进行对象目标的建构 ,使得科学知识得到801强化与巩固。标准认为探究不仅是科学家的专利 ,学生的探究与科学研究人员的探究本质上是一致的 ,只要学校课堂设置一定情景 ,学生也可以像科学家一样研究问题。标准对探究能力的培养不是仅停留在“技术”层面 ,在对假设、分析、判断和推论等思维能力给予关注的同时 ,认为表达、合作、交流、协调、理解、团队精神等作为完整人的技能更为根本 ,
这些蕴涵在科学探究中 ,教师评估学生学习效果时也应给予相当关注。
(3) 科学教育评价的多元化
美国的科学教育评价的多元化主要指 ,主体的多元化、评价的目标多元化评价以及评价的手段多元化。美国的科学教育评价主要由科学专家、教师、课程专家、教育决策者进行 ,甚至学区的家长也可以参与到课程评价中。标准认为评价不是把学生排除在外 ,学生自我导向的评价 (self - directed assess2ment ) 也很重要 ,教师应成为学生学习评价的合作者 ,而不是裁判。在评价目标上 ,科学课程评价不仅限于对学生科学知识的考核 ,将学生需要、课程设计、教学过程、教材、目标成果、教学成果纳入课程评价的范围。在评价手段上 ,不仅仅采用考试 ,而是把评价看作一个动态过程 ,不断反复循环。例如不仅要看学生的学习成绩 ,而且要注意学生的学习过程 ,为学生的可能发展方向提供信息支持 ,采用方法有跟踪调查 ,社区采样、档案袋登记等等。标准认为在成绩数字面前并不能反映学生的学习过程 ,学习的精神状态。评价应该不仅应关结果 ,也应关注过程。由于美国科学教育标准是植根于其特有的文化基础上 ,所以对科学教育理念与我国有着不同见解。但美国的经验可以给我们一些启示。从我国自然课程《大纲》到《科学课程标准》的演变 ,我们可以看出 ,过去我国科学课程或许更多体现了“永恒主义”的理念 ,注重科学系统知识的掌握。现在 ,科学课程也吸收了美国“进步主义”的哲学 ,学生的情感、态度以及探究对学生发展的意义也进入教育者的视野。
作者系：杨代虎 ,徐忠东 ,杨杰 ,鲁红侠(安徽教育学院生物系 ,安徽 合肥 230601)
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