美国小学科学教学的特色及启示
一、当前美国小学科学教学改革新进展
从上世纪60年代开始，美国小学科学课就由一门选修课转变为必修课，但这一时期的科学教学主要强调科学知识的牢固掌握。80年代开始，美国科学教育尝试多元化教学。1996年，全美科学研究协会发布第一个全国性科学教育标准——《国家科学教育标准》，标志着美国科学课程走向成熟。进入21世纪，美国更加注重小学科学教学改革。2006年颁布的《提高美国竞争力》联邦教育援助计划，强调科学教学的主要内容包括：（1）提高教育质量，打下美国儿童在数学和科学方面的坚实基础；（2）资助300所学校研究数学和科学教学；（3）2015年培养出10万名高素质数学和科学教师；（4）提供有利于K-12数学和科学教师培训和发展的有效教学材料；（5）增加对学校数学和科学教育的资金投入；（6）为数学和科学教师提供激励和培训；（7）建立一个多达3万人的兼职教师队伍以充实数学和科学专业人员；（8）增强数学和科学教育教学方法评价的有效性等。
二、美国小学科学教学的新特点
（一）以建构主义为基础的教学理念
美国科学课的教学是以建构主义为教学理念和理论基础的，秉承了杜威、皮亚杰、布鲁纳和维果茨基的思想。杜威的著名观点是“从做中学”，鼓励教师把学生置于问题情境中，帮助他们探究重要的社会和智力问题；皮亚杰主张，知识学习并非被动接受，而是一个积极建构、发现和创造的过程；布鲁纳设计了螺旋式科学课程，指出科学题材要与生活相关联，对学生有意义；维果茨基注重社会文化对人的影响，提出个人是在与他人交往中建构和发展自己的。以建构主义为基础的教学与别国或传统教学有着显著区别，体现在：
1.尊重学生原有的知识基础。学生的知识凝聚了自己在实际生活中的体验，是通过与他人的交流逐步建构起来的，尽管缺乏科学理论的系统性，但却是真实的、有价值的。充分尊重了学生已有经验，把科学与自然、社会、技术等融合在一起，鼓励学生像科学家一样去探索发现。
2.参考教材灵活教学。传统教师习惯以教材为纲，完全按照教材讲解。而以建构主义为核心的教学关注学生兴趣，鼓励他们勇于尝试，教师不完全依照教材，必要时可稍微偏离教材方向。
3.教师需要随堂观察。在单元教学之前，教师可以预先设计问答题对学生进行摸底测验，其目的不是为了进行教学或学生评价，而是为了随堂观察、及时跟踪，了解学生有哪些不科学的看法，以便进行针对性教学。
（二）以贴近生活为原则的教学内容
美国小学科学教材融合了与日常生活紧密相关的生物、物理、化学、地理等学科知识，利于激发学生积极性和求知欲，培养学生的科学态度和素养。其特色集中体现在：
1.结构设计以科学主题为中心。2005年出版的小学科学教材《科学》是主流教材之一。内容分三个主题：生命科学、地球科学和物理科学。这样的教材编制有助于联系学生现实生活，把科学知识融入学生生活世界，同时又能引导学生在生活世界中省察科学知识。
2.呈现形式以问题故事为线索。教科书主题中设置了问题情境，鼓励学生探索发现，巧妙穿插了丰富多彩的生活故事，学生们在真实性、生活化的环境中体验建构，极大地刺激了他们的兴趣和好奇心。
3.教材编写以沟通启迪为要旨。小学科学教材语言生动、丰富有趣，追求人与人、人与社会、人与生活、人与自然的沟通交流，强调培养学生对环境和生物的尊重和责任感，体现出高度的人文关怀，极富启迪性。
4.教学内容以基础实用为导向。科学课的内容侧重于概念的基础性、概括性，且渗透着职业意识，如有专门章节介绍与生物相关的职业。强调科技与人类社会生活间的联系，这也是美国小学科学课的一大特色。
（三）以智力技能为重点的教学过程
美国小学科学教学十分关注课堂科学活动过程，突出强调发展学生的智力技能。
1.设置简化的科学发现过程。教师精心设计科学活动，让学生重演科学家科学发现的过程，学生像科学家一样观察、思考、提出假设、检验假设、得出结论。这样简约化的发现过程有效促进了学生思维力和问题解决能力的发展，同时使学生分类观察、测量比较、讨论交流、实验推理等智力技能大大增强。
2.突出儿童演示和动手操作。在很多国家，实验演示和动手实践大多是为证明教材上的科学理论，学校配给学生固定仪器做相同的实验；而在美国，实验目的不是既定的，儿童被鼓励发现课本上及课本外的知识经验。所以，科学教学倡导学生设计不同实验，采用各种方法和材料，得出不同结果和理论，这对培养儿童的创造性、开发他们的智力大有裨益。
3.重视发挥学生主观能动性。美国小学科学课堂随处体现以学生为本的思想，教师采用丰富的体态语言活跃课堂气氛，给予学生充分自由，学生自己收集实验器材和材料、探索发现、撰写实验报告。有问题随时提问且不需要起立或得到允许，教师职责在于引导教会儿童如何探索。这在提高学生自主能力、培养其智力和科学素养方面给了我们一定启示。
（四）以开放探究为中心的教学方法
1.开放探究代表着一种新的科学教育方法。探究活动主要包括观察、设疑、查询信息；调查、评论实验数据；用工具收集、分析、解释信息；设计答案；解释、预测和交流实验结果。开放式探究学习让学生自主设计决策、解决问题、讨论交流、评价反馈，充分发挥儿童的能动性，有利于培养团队合作意识。
2.教师们普遍采用丰富多样的教学活动形式。包括小组讨论、学习提问、课前简短汇报、小组动手研究、演讲和专家讲座、教学实习、采访科学家和工程师、使用计算机、文件包设计和编辑等。此外，也有问题学习、个体活动、现场工作等，这些都为开展探究式教学奠定了坚实的基础。
3.开放探究的方法强调归纳推理能力的提升。教学过程重在积极引导学生从表层具体的经验现象出发，一步步逼近抽象的概念和原理。充分利用日常鲜活实例启发诱导儿童，培养他们独立思考的能力。
4.探究式教学具有鲜明的教学特点和优势。它不仅是一种儿童主动的学习，更重要的是它体现着建构主义指导思想。这种“探究—交流”的教学方法，使得儿童能把自己和他人探究的成果，通过交流讨论消化吸收，建构成自己的经验体系，获得更加丰富的知识。
（五）以公共多元为宗旨的教学资源
美国的图书馆、博物馆及网络等公共教育资源丰富多样，这是其他国家无法比拟的。当然，这与美国对公共、开放、多元的教学资源的重视和积累密切相关。
1.大量开放免费的图书馆、博物馆、科技馆。美国公共图书馆和名目众多的博物馆随处可见，构成了规模巨大的社会支持系统。1999年，美国就有122347家图书馆，其中公共图书馆就有9046家，而且完全免费，一般居民都可申办借书卡。图书馆、博物馆、科技馆还常常举办大型科普活动，传播最新科技信息。
2.多元完备的网络教学系统。美国网络信息很丰富，还定期出版网址簿，其中教育网、科普网占相当比例；这些网络有各州教育网、科学博物馆网、大学网、教材网等，几乎能查到每个州各科课程标准的详细内容、与科学教学相关的内容包括图片、动画及教案等。
3.力量强大的材料中心。美国为科学课建立了专门的材料中心，中心的一些教师还专职饲养动物、收集资料。中心每学期初把仪器材料装箱运到每个学校，教师只要按照《教师用书》组织学生体验科学过程、评价其学习状况，不需要对教材进行改编、创新或采用其他材料；材料使用完毕则打包还给材料中心，学校也设有专门实验室来摆放这些仪器。这就为科学教学的顺利开展提供了强有力的条件保障，极大地推动了科学教学的长足发展。
三、美国小学科学教学对我国的启示
（一）高度重视小学科学教学的立法保障
美国小学科学教学是当今世界最先进、最完善的，而这项殊荣是与美国高度重视小学科学教学法律保证紧密相关的。美国国会通过了一系列保障小学科学顺利实施的法案和报告，如1963年的《职业教育法》、1985年的“2061计划”、1993年的《2000年目标:美国教育法》、1996年的《国家科学教育标准》、2006年的《提高美国竞争力》、2011年的《K-12科学教育的新框架》等。这些法令都成为支持小学科学教学稳步发展的强大后盾。另外，美国很早就通过立法形式将科学教育正式纳入学校课程，科学教育占总课程的比例不断上升，已成为小学三门核心课程之一。由此可见，法律法规和政策报告足以体现国家对某一学科的重视。反观我国，小学科学课成绩不作为学校考评指标，因此造成小学科学课地位极端低下。此外，当今我国并没有制定相对完善的小学科学教学实施方案，相关法律法规零散薄弱，严重阻碍我国小学科学尤其是农村小学科学的正常教学。因此，我们必须改变现状，自上而下制定相应法律法规，及时更新文件方案，建立健全统一指标体系，引起整个社会对科学教学的高度关注和重视，逐步提升小学科学的地位。只有这样，才能从根本上确保小学科学教学健康发展。
（二）拓展深延小学科学教学的内容体系
美国小学科学教学经历了多次改革，教学内容充分体现出成熟性、灵活性、生活性和融合性。教材穿插主题、问题、故事，贴近生活、实用性强，装帧精美、生动活泼、内容宽泛，不仅能满足学生发展，还能适应现代社会对科学知识的需求。而我国小学科学教学内容零散，系统性、融合性、衔接性差，设计单调严肃，体系狭窄，重识记轻应用。要改变这一状况，首先要吸取他国先进经验。我国应该借鉴包括美国在内的发达国家科学教学的课程体系和内容框架，构建出适合我国小学科学系统连贯的课程和内容体系，及时更新教材内容和教学方式。其次，适度拓展教材广度与深度。如加入数学研究、社会技术、语言艺术、环境教育的内容，加强科学课与其他科目的渗透与联系，鼓励跨领域、跨学科学习。为学生提供宽泛的科学教育。同时，我们不能忽略科学教育内容的深度，这就要求我们在这两者之间适度拿捏，掌握分寸。再次，加强教学内容与活动的衔接。尽可能设计相关学习活动，在传达给儿童更多信息的同时，还要给学生一定的时间和机会，让他们体验准备材料、实验观察、管理仪器、报告总结等与科学有关的活动，培养学生获取知识的技巧、应用知识的技能、科学探究的意识以及科学学习的态度。
（三）鼓励加强小学科学教学的活动探究
科学本身就是一个发现、探究的过程，美国《国家科学教育标准》规定科学教学应当强调活动探究，因此在美国课堂上，科学探究是最核心的教学方法。“探究式教学”的本质是让儿童亲自体验科学发现过程，培养他们观察现象、处理信息、解决问题的能力。相比之下，我国小学科学教学存在重理论轻实践的弊病。小学科学课与其他理论课的教学模式基本相同，都是注重科学知识的记忆，探究教学极度缺乏。因此我们必须作出相应努力：首先，引导儿童积极参加科学探究活动。给学生提供更多的时间和机会参与搜集数据、观察现象、撰写概述、使用仪器等活动。其次，注重培养学生的探究精神。小学科学教学与学习的核心在于探究精神的培养，这也是近年来我国科学教学改革越来越关心的话题。因此，有必要通过活动探究来重点培养儿童的科学探究精神、探究态度和探究价值观。第三，在探究中重视对话和反思。对话和反思，既是儿童认知的重要方式，也是促进儿童对科学理解的基本途径，它依附于人们的思维又促进人类思维的发展；反思是对行为的重新构建，对得到的意义的重新考察。只有在探究的过程中不断交流、反思，才能真正提高学生的科学素养和科学能力。
（四）合理进行小学科学教学的有效管理
美国小学科学教学十分重视教学方面的有效管理问题，这也正是美国科学教学一直领先于世界各国的重要原因之一。我国小学科学教学不受重视，其管理研究更是严重不足，美国的做法启示我们：首先，要提高课堂教学效率。美国小学科学课教学时间约为75分钟，而且教学效率惊人——学生互助合作、快速操作、客观记录、高度投入。其次，要科学实施教学行为。美国教师的行为可以分为以下几个阶段：先组织学生针对教学主题交换原有观点并明确可行的探究问题或任务；然后让学生对客观事物和科学现象进行积极的调查研究；再鼓励学生讨论观察结果，调整他们先前的观点；最后帮助学生在新的情况下讨论和应用他们的新观点。这就启发我们，教师与儿童的探究活动要保持一致，行为应当简明清晰且要有一定技巧性。第三，要适时作出教学决策。在整个教学过程中教师要与学生时刻保持对话，展开充分交流；积极组织学生协作探究；充分发挥教材的基础性作用。总之，整个教学活动要构建师生学习共同体，一起进行科学探究活动，在真实的情境性中促进儿童的创造性学习。
（五）全力提供小学科学教学的公共资源
如前所述，美国高度重视图书馆、博物馆、科技馆、互联网络以及材料中心等大量公共、开放的教学资源，整个社会和国家在制度上、经济上提供了巨大的力量支撑。而我国由于经济实力不足、教学资源缺乏、学生数目庞大、农村小学较多等客观因素的限制，再加上小学科学历来不受重视，在小学科学教学的公共资源配置这方面相当薄弱。虽然要像美国一样提供大量免费开放的公用教学资源并不现实，但我们应该高度重视，循序渐进，逐步改善当前并不乐观的现状。比如，我们可以建立健全地方博物馆、科技馆，适度开放定量公共图书馆，鼓励他们积极支持学校教学，聘请地方专家学者定期开展科普活动和教育服务活动；密切联系地方学校周边相关部门，建立参观、教学与学习基地；地方或学校可以建立小学科学教学服务系统，如科学角、资料角、仪器角、动物角、植物角等；尽可能提供科学课程需要的工具、设备和器材；进一步建立并完善科学实验室等专业化教室，丰富各种与科学教学有关的工具、书籍、模型；制定相关优惠政策和制度，引导学校带领学生利用校外公共资源开展教学，充分利用现有教学资源来开展丰富的教学活动，开阔学生眼界，提高教学质量。
