從方法入手 建構科學素養培育體系

[摘 要] 本文在對俄羅斯普通教育階段學制與升學考試制度進行簡要描述的基礎上，通過介紹與闡釋俄羅斯中小學校當前自然課程教學與考評過程中注重使學生掌握、運用探索自然所必要的基本科研方法，發展、維持學生的自然研究興趣，開設可選修的自然課程，設計與采用結構化能力取向的測評考卷，以建構自然科學素養培育體系的新思路，力圖使我國基礎教育工作者能從一個新的側面了解當前俄羅斯基礎教育（特別是科學教育）的基本發展狀況，并對轉變我國自然學科課程教學與考評方式有所借鑒。

[關鍵詞] 方法；科學素養；俄羅斯；初等學校；自然課程；教學；考評

[中圖分類號] G511.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-1128（2008）05-0024-06

俄羅斯作為一個有著輝煌歷史的大國，曾在眾多自然科學領域中獲得比較豐碩的成果。俄羅斯與我國建立并保持著多年的睦鄰友好關系，它在經濟、文化、教育、醫療衛生、科技與軍事等各項事業中所取得的經驗都是值得我國思考與借鑒的。俄羅斯所經歷的漫長社會轉型對教育領域產生了一定的消極影響，曾一度顯現出忽視對學生進行基本科學研究方法培養，只注重傳授科學理論和進行驗證性科學實驗等問題。這在一定程度上妨害了俄羅斯人科技創新能力和綜合科學素養的提升，因而在俄羅斯國內受到了強烈的批評。

俄羅斯的教育工作者發現，十幾歲的學生常常難以勝任自然科學的探究工作。缺乏對自然科學基本研究方法的了解和掌握，往往導致學生不能出色地完成探究任務。一些非常簡單的問題，就能檢驗出解題者的自然科學知識儲備及其獲取知識的技能。更令人擔憂的是，解答這些問題對于那些十分優秀的教師來說，有時都很困難。因此，俄羅斯教育界的一些專家和學者正在為建構一個適合俄羅斯本土的自然學科課程教學與考評體系而努力探索著，并在一定程度上獲得了政府的支持。

一、俄羅斯普通教育階段學制、升學考試制度的變化

俄羅斯政府及教育主管部門為改變當前所面臨的教育領域比較混亂的局面，力圖實行大刀闊斧的改革。其中的兩項重要內容就是基礎教育階段的學制改革和升學考試制度改革。這些改革措施給初、中等學校的教學帶來了一定的影響。俄羅斯自然學科課程教學與考評方式的新變化在一定程度上也是由這些改革引起的。

1.嘗試將普通教育階段的11年學制過渡到12年

俄羅斯普通教育階段學制原為11年，學生6歲入學。多數中小學實行11年一貫制，1-4年級為普通初等教育階段（小學），5-9年級為普通基礎教育階段（初中），10-11年級為普通完全教育階段（高中）。除普通學校外，還有側重某些學科教學的專門學校和不設小學的重點中學與不設初中的高級重點中學。2001年，俄羅斯政府制定并通過的教育改革方案決定將普通教育階段學制過渡到12年，由于受到激烈爭論而改革緩慢。在政府主張實行的12年制中，前10年為初、中等義務教育，學習俄語、語言文化、數學、社會科學、自然科學等基本知識，后兩年實行分科教育，根據學生的意愿和才能進行分科，對一部分學生進行以就業為導向的職業技能培訓，對另一部分學生進行針對升學考試的文化教育。

2.用國家統一考試取代大學自主招生

從前蘇聯開始，高校自主招生政策就被頒布并施行，雖然表面上招生的規模是在國家的計劃之內，但實際上自20世紀90年代初俄羅斯的經濟體制由國有制轉變為私有制，國家曾一度放棄對教育的集中管理權開始，國家已經不具備調控、管理高校招生的能力。高校招生“自主”政策在實施過程中暴露出了諸多問題。各高校主要領導在招生過程中普遍存在貪污腐敗現象，許多貧困學生由于沒有能力負擔到名牌大學所在城市參加考試的各種費用，而失去了進入名牌大學學習的機會。另外，由于俄羅斯普通教育原本實行的是獨特的“4—5—2”11年學制，而且與該學制配套的畢業證書是通過由講授每門功課的老師出題進行考試而獲得的（主要采取口試與５分制），評分隨意性很大，其結果往往不能顯示出有關教育質量管理的客觀數量指標信息，其證書往往也不能完真實地反映學生的水平。因而，目前世界上許多國家不承認俄羅斯的中學畢業文憑。

在這種情況下，社會各界尤其是中下層民眾紛紛表現出強烈的不滿情緒。為了調和社會矛盾，追求教育的相對公平，提升基礎教育和高等教育的教育、教學質量，俄羅斯教育主管部門不得不改變實行多年的中學畢業考試和高校自主招生辦法，回到國家統一考試的老路上來。現在統一國家考試包含了除車臣共和國、波羅的海周邊地區、下諾夫哥羅德地區、克里亞克周邊以外的俄羅斯聯邦各地區。

3.改革對普通學校教學、考評方式產生了一定的影響

在實行國家統考的新形勢下，俄羅斯的教育管理者也在為如何改變基礎教育階段各學校教學力量不均衡的狀況，實現職業教育現代化，避免“應試教育”等問題而頭疼。許多地區微薄的教育經費，難以保證為中小學提供必需的教學硬件。就拿俄羅斯的科斯特洛姆地區來說，這里的學校已經有近10年沒有經費去更新地理、物理、化學科目所用的直觀教具和其他一系列教學用具了①。新學制卻延長了義務教育的時間，在不利的經濟條件下，為切實保證教學質量的有效提高，提高學校的高考升學率，教育界的專家學者、一線教育工作者只能從教學與評價等軟件入手來促進基礎教育的現代化，并在對各學科教學與考評方式進行變革的過程中作出嘗試。因此，改進自然學科課程的教學、考評機制在當今的俄羅斯受到了格外的關注。

二、俄羅斯普通教育階段自然學科課程教學方式的變化

在我國，初中階段所開設的自然課程主要是物理、化學、生物、地理四門，它們也是俄羅斯普通基礎教育階段開設的主要自然學科課程。俄羅斯普通學校從7年級開始正式開設物理、化學、生物、地理等自然學科課程，這些課程的基本內容基本屬于國家統考的命題范圍。但是，在參加國家統考時學生卻可以根據自己的興趣與能力在這些自然科目中進行一定的選擇。

學生在解答自然課程題目的過程中，既要展示其描述、解釋和預測自然科學現象并闡釋科學數據與結論的能力，更要體現他們對科學探究、解決科學問題和任務的方式與方法的理解。因此，掌握探索自然所必須的基本方式與方法對學生來說是非常重要的。

1.更加重視使學生掌握探索自然的基本方法

以前俄羅斯的教育專家和學者們在聽課時經常發現，一些教師經常會選擇那些最直觀、最簡便的認識方式來為學生介紹自然科學的認識方法，并力圖通過最精細化的操作步驟來展現教學內容。學生有時只能在一邊觀摩并隨著教師的指示來記憶操作步驟，卻很少有獨立嘗試動手實驗、測量的機會，也很難獲得教師有針對性的指導。像過去一樣，教師仍習慣于進行大班教學，追求整個教學行為序列的標準化與高效率，教學步驟繁雜，使學生難以很好地掌握每種方法。因此，當教師指導學生實際觀察時，就不得不以詳細的說明來規范學生觀察的各個步驟。結果，雖然自然科學課程中的實驗量很大，卻未能很好地培養學生進行觀察時的自主能力與操作技能。這些實驗只能是為所要研究的事實或現象提供例證而已。

這種自然課程教學實際上是與各種科學認知方法相脫離的。各種科學認知方法的相關性、有效性的邊界、運用它們的合理順序以及它們在通常認知過程中的作用并未受到應有的關注，致使學生習慣按照工作細則（操作規程）來完成非常復雜的實驗或測算，卻不能選擇靈活的方式來應對簡單的獨立研究。課堂上的實驗也往往成為了證實某個科學結論的驗證性實驗，而喪失了科學探究的意味。觀察、實驗和測量等各種經驗性方法都應該經常在自然課程教學中獲得應用，進行科學實驗不只是為了讓學生獲得科學知識與相應的實驗技能，更是為了讓學生掌握科學認識與探究的方法。教師要保證學生的安全和教學任務的完成，但絕不應該剝奪學生自主探究和進行科學實驗的權利，而應該為學生搭建科學探究的“腳手架”，并根據學生所達到的認知、技能層次，引發學生思考的興趣、探究的意愿，并給予學生方向性和方法上的引導。從科學事實、經驗得來的概念、法則和規律對于兒童是非常重要的。直觀經驗及科學事實對學生（尤其是低年級學生）具有重要的價值。隨著學生年齡的增長，在仔細研究過感性認識和理性認識的階段特點之后，教師則要根據學生已有的認知基礎進行與各年齡階段學生發展特點相適應的教學設計。

因此，讓學生掌握研究自然科學的基本方法在俄羅斯顯現出了一定的緊迫性。在俄羅斯政府教育規范性文件中多次強調了科學探究與基本研究方法的重要價值。在所有自然科學的課程標準中，研究性課程的目標之一就是令學生們掌握學習內容或某些方法。而在對必要的教育內容進行說明的教學指南中也有訓練科學認知方式方法的專門部分，如：“以生物學為例來了解科學認識的方法”，“物理與科學認識方法”，“化學中的認識方法”等。俄羅斯教育界的一些學者也在極力呼吁并推動自然學科課程教學與考評方式的變革。教育工作者們為促進學生科學認知能力的提高專門思考并提出了一些新的辦法。

（1）為高年級學生設計各類自然探索題

俄羅斯初等學校為7-9年級學生設計了各類自然探索題，以促進其對基本科學探究方法的理解與掌握，并加強學生對這些基本方法的實際運用能力。以下是俄羅斯初等學校為學生設計的兩道自然探索題。

例一：動物學證明，南半球的地殼結構是在“貢達瓦納大陸”古老巖石遭到破壞的情況下形成的。用什么術語能夠更好地描述貢達瓦納遭到破壞的想法？

（1）理論；（2）試驗；（3）發現；（4）事實

例二：海豚面臨的主要危險就是被魚網纏住。科學家設計了專門的預警儀器，以驅走海豚。這些儀器每經過一定的時間間隔就會發出超聲波信號。但是，第一周人們沒有在魚網上安裝預警儀，第二周、第三周才把它們安裝到魚網上。那么，第一周的研究目的是什么呢？

（1）考察海豚的超聲波能否被運用

（2）觀察海豚的行為

（3）為進一步比較搜集基本數據

（4）為了搜集有關海豚食魚量的數據

這些題目都是需要學生在查找相關資料的基礎上作出分析與判斷的，如果學生沒有一定的科學知識儲備，不了解相應的科學事實，不能判斷出各選項內容之間的差異，是很難作出正確選擇的。

（2）對學生掌握基本研究方法進行必要的訓練

在經驗性方法體系中可以區分出一些基本研究方法，它們是研究性活動中所運用的各種方法的基礎。為了確定和理解客體特性而進行的感官觀察，選擇合理的測量方法，挑選或設計必要的測量儀器，在日常生活概念和合理實驗②基礎上提出猜想都屬于基本研究方法。它們在研究活動中具有基礎性作用，必須制定出專門的教學法，獨立研究課題和檢測材料以促進學生對知識的掌握。

其實在研究許多課題時，這些猜想技能訓練的方法都可以被采用。比如，研究液體中的物體所受的浮力；研究瘦果的生長條件；研究蔥的根和葉的生長速度等。

雖然學生在學習物理、生物、化學、地理課程時，通過運用各種物質材料并進行實驗就能夠了解到那些自然科學認知的基本方法。但是，需要強調的是：方法性技能的形成并不僅限于課堂教學與實驗，那些學校在教學時間內所組織的研究活動與選修課程也具有非常重要的價值。

2.開設可選修的自然綜合探究課程

物理、生物、化學、地理等各種的自然專門課程中信息量的超載，導致了學生們對這些課程的研究和活動設計不能在必要的課堂時間內進行。為了保證學生在獨立安排觀察、實驗、測量等方面的能力達到必要的水平，俄羅斯的大多數初等學校都為學生開設了廣泛的可選擇的教學課程。在有關聯邦基礎教學計劃的說明書中表明，可選擇的教學課程能夠達到三項基本目標：（1）在自然專門課程（物理、生物、化學、物理地理等）的基礎上進一步提升學生的技能層次；（2）延展某科基礎自然課程的內容；（3）滿足學生對自然科學問題的不同認知興趣。在政府頒布的正式文件中對所涉及的有關自然選修課程的主要論述在于它們作為學科教學重要補充內容的價值。因此，現在教師們在制訂課程計劃時經常試圖用那些對學生來說是新奇的、有趣的概念和事實來補充它們的學習內容，以根本上擴充先前為其開設的專門自然學科課程的信息。設置可選修的自然科學綜合課程（如物理數學、物理化學、化學生物、生物地理等等），能夠很好地完成培養學生科研綜合技能的任務。

（1）可選修的自然綜合探究課程

學生應該學會獨立自主地借助觀察、試驗、測量等等來組織自己的學習研究活動。利用各種獲取自然科學信息的渠道，準備好所要提交的報告（摘要）或者在PPT（電腦幻燈片）的支持下作主題呈現，在小組內工作并恰當地評價自己對小組的貢獻。可選修的綜合科學課程為孩子們了解大自然的整體性提供了更大的可能，更為孩子們提供了在掌握各種基本概念基礎上研究自然的方法。

綜合探究課程的課程大綱主要由五個板塊組成：《水——地球上最神奇的物質》、《大自然、樂曲、工藝中的符號》、《光與視覺》、《我們周圍的空氣》、《地球上的生物圈》。在圍繞“水”、“空氣”、“土壤”、“光”和“聲音”這幾個基本概念展開的學習板塊中，綜合了生物、物理、化學、地理和生態學等多種自然科學知識。

（2）小組研究是探究課程的主要學習方式

在參與“物理+生物+化學+地理”綜合課程的過程中，學生需要選擇某一個綜合板塊（或者其中的某個內容）。然后，由選擇了相同板塊或內容的人組成小組（一般4~6人）。學生以組為單位開展自主研究、探究并共同準備小組（書面）報告或者借助計算機進行小組呈現。小組呈現則能夠比較完整地展現研究資料和探究過程。學生會被分成小組，以便于他們對其感興趣的綜合課程內容展開更深入的研究。每個小組都會得到預計能夠在8~10小時內被完成的任務。

（3）探究課程的主要目標與活動舉例

在籌備活動時最關注的不是材料的內容，而是要培養的技能：觀察、簡單的研究統計、組織實驗、撰寫論文摘要，等等。活動內容是開放性的，可隨時按照學生的興趣與能力水平進行調整。

例如，如果有一組學生選擇了在“光與視覺”板塊中研究人類視覺的特殊性，老師可能會向他們提出以下問題：“白天和夜間的視覺、適應性、視覺閾限、視覺的慣性”，“眼睛正在退化的能力、立體視覺、視覺錯覺和大腦的調節功能”，“視桿和視錐細胞的結構與功能的特殊性”，“視紫紅質——視覺色素，感光體的機能，彩色視覺的原理，色盲”等。教師還可能讓學生嘗試重復著名的埃·馬里歐塔（盲點）實驗。

教師們通過組織一些非常簡單而又有趣的實驗（在實驗中盡可能讓更多學生參與），讓學生從中發現了許多有趣的現象。比如：

研究發光物體的亮度在超過人的視覺閾限時他為什么再也看不見它們了？

復合顏色會給人帶來什么樣的視覺感受？

人朝太陽望望再把視線移開，就會有一小會兒什么都看不到，綠色的光圈閃現在人的眼前，妨礙著他的視覺。為什么呢？

對與視覺慣性、立體形象組成的相關問題進行研究，開拓了新的研究領域。當然，未必所有學生都能在學校研究室里成功研究出獲得（被運用到電影中的）三維形象的偏光手段，但只要是感興趣的學生都有可能通過反復的實驗制造出奇特的三維紅綠光過濾眼鏡與自己的三維立體圖。也就是說，在這種可選修的自然探究課程中了解科學原理并不是最受關注的，掌握將科學原理運用于現實生活的技能才是更為被看重的。

這樣的可選修的自然綜合探究課程既有利于滿足每個學生的興趣愛好，又能培養學生在小組中進行工作所需的各種品質和能力。某些低年級自然研究小組的指導者并不是老師而是本校高年級的學生，這使得各年級學生之間的情感聯系變得更為緊密。因此，自然綜合探究課程對于營造和諧的校園，培養學生們的集體歸屬感也具有積極的意義。

三、俄羅斯普通教育階段

自然學科課程考卷的變化

設計并采用結構化的自然學科課程考卷是俄羅斯普通教育階段自然學科課程考評方式的一個變化。

在俄羅斯的自然課程教學中由于以往過分強調科學知識傳授，使得科學探究活動占據的課堂時間非常有限。因此，為給解決現實問題提供必要的教學時間，教材上許多重要的識記性學習內容都被壓縮了，一些公式和定律也被刪減了。在俄羅斯基礎教育階段新課程標準中也很少提及并闡釋培養學生理論思維的必要性，卻提出了對形成“改進建基于科學理論的預測，在實驗資料基礎上得出結論，能夠舉出例子來證明觀察和試驗是推進理論和預測的基礎，能夠檢驗理論結論的真實性”等技能上的要求。這些都說明了自然學科課程的教學重點從理論向實踐轉變的趨勢。針對這種教學重點的調整與轉換，俄羅斯許多學校紛紛設計并采用了結構化的自然學科課程考卷。

1.旨在提高學生科學素養卻不忽視知識傳授

早在19世紀末，俄羅斯自然教學法創始人阿·雅·格爾德就提出了不僅應該讓學生了解自然科學知識，更要讓學生獲得獨立獲取這些知識的方法的積極主張。他指出：“所有人類現有的知識都是通過觀察、比較和實驗，在逐步擴展的總結與概括基礎上獲得的。”但是，這種經驗性的直觀學習方法并不能讓孩子們不用讀文章就可以順利地掌握科學知識。事實上，學生應該在教師的指導下，在掌握一定科學知識的基礎上進行觀察、比較、描述、討論他們所觀察到的事實和現象，作出結論和概括并能用簡單易行的實驗檢驗所作的結論與概括。因此，俄羅斯中小學在進行自然學科教學時仍然將掌握科學概念、科學原理，培養學生的理論思維，養成學生思維的嚴謹性與邏輯性作為教學目標的一個重要方面。

2.考察重點由理論向實踐的略微傾斜

這種自然學科課程的新考卷，是用來測試學生的科學知識與技能水平的，同時也是在為提高學生相應自然學科的高考成績打基礎。以物理科目的考卷為例，以往的物理考卷往往只包括理論題和實踐題兩部分，實踐題部分考察的重點在于解決實際問題或完成標準試驗的能力。新的考卷則有所不同，它是按照新的課程標準中所要求的考題結構被設計出來的，因此更加規范。

在新物理考卷中，第一個問題一般是檢驗學生對基本物理定律與原理、物理領域內比較重要的發現等內容的了解情況及其對自然科學中基本研究方法的掌握情況。第二個問題或者是實驗題或者是主觀分析題。實驗題的目的在于對各種實踐技能進行過程性的評價，主要考察學生在進行觀察、計劃，完成簡單的實驗，測量物理量，在分析實驗數據的基礎上得出結論等技能的發展水平。主觀分析題則主要檢查以下技能，比如對物理現象、觀察和試驗的解釋能力，對所要研究的物理量和物理定律的理解能力，對生活中出現的物理現象以及對現實運用物理知識的一些典型事例的解釋。而最后一個問題是材料分析題，是針對某段物理方面的文獻材料提出的三四個問題。這些材料中，有記錄觀察或實驗過程的短文及設置的相關問題，以檢驗學生根據觀察或實驗記錄進行猜想、描述試驗條件、形成研究結論的水平。

某張考卷中針對一篇有關“發現生物電”的短文③ 所提出的問題：

卡爾瓦尼于1786年開始新一輪的青蛙腳掌實驗試圖檢驗什么假設？卡爾瓦尼在自己實驗基礎上得出了什么結論？卡爾瓦尼實驗由哪些基本組成部分構成？他結論的錯誤之處在于什么？如果你做類似于卡爾瓦尼實驗的實驗，那么你覺得還要進行哪些必要的補充？

從這道題中就可以感覺到，在自然學科課程的考試中學科基礎知識、科學研究方法和實驗操作能力的培養得到了重要的強調。

四、總結與期待

促進學生對基本科學認識與研究方法的掌握，開設可供學生選擇的綜合自然課程，設計并采用結構化的以能力為取向的自然課程考卷，把教師角色從知識的傳授者變為學生學習的幫助者與引導者，為學生提供更廣闊的思考與探索的空間，把科學知識的學習與科學探究能力的形成結合起來，根據不同學生年齡特點相應地為其提供不同難度的研究任務，讓學生們在小組中學習并進行主題研究與討論，為學生提供展示成果的機會，指派有專長的高年級學生作為指導者帶領低年級學生進行科學探究活動的教學與考評思路對于我國中小學自然學科課程的教學與考評機制的改革，應該說是具有著非常重要的借鑒意義的。

因此，筆者樂觀地期待，在不久的將來，我們中國教法界能夠最終不止是在自然知識的內容上積極地看到科學事實、知識與獲得它們的科學方法相結合的重要價值，更能在借鑒國外經驗與成果的基礎上，在整個自然課程教學體系中摸索出新發展道路。

注釋

①張男星：《試析俄羅斯課程內容和評價手段的變化》，《俄羅斯研究》，2006年第1期

②所謂合理實驗，就是只有一個自變量能導致因變量變化的控制實驗。

③意大利醫生、學者卡爾瓦尼的實驗記錄

參考文獻

[1]См.:Ковалёва Г. РISA-2003：результаты международного исследования//надодное образование НО.2005.№2.

[2]См.：Марина Демидова:научные факты или способы их получить：где “золотая середина”？//надодное образование НО.2006.№4.

[3]卡娃廖娃.國際研究動態[J].人民教育，2005（2）.

[4]瑪麗娜·捷米多娃：黃金中心在于科學事實還是獲得它的方法？[J].人民教育，2006（4）.

作者單位 北京師范大學教育學院

（責任編輯 王永康）