主要發達國家的校外科學教育實踐

　　摘要：隨著科學技術的進步，社會也在發生急劇變化。科學教育目標的演化也促使國外科學課程內容的變化和校外科學教育機構的興起。西方發達國家在校外科學教育方面走在世界前列，美國的各類科學教育中心、英國的博物館以及澳大利亞的科技館的建設都各具特色。本文通過分析這三個國家的主要做法，取其優點，從新的視角為中國中小學校外科學教育發展提供薄鑒。
　　
　　源于文藝復興時期，理性是科學教育的宗旨和目標；19世紀，科學教育進而強調了兩個方面：一是強調科學知識本身對人類心智發展的作用，二是重視科學知識的實用功能。從20世紀開始，科學教育開始出現了這樣一個軌跡：從“學科學”到“做科學”，亦即從科學知識到科學方法，再到科學素養的培養。科學教育注重知識的傳授、概念的掌握、科學定律和科學原理的理解。教師講授、實物演示、學生讀書是科學知識教學的主要方法，考核也是以知識記憶的多寡為評分標準。20世紀60年代，人們開始意識到只掌握既定的科學知識是不夠的，還需要教會學生掌握科學方法。科學探索的一般程序技能被提到了一個重要的位置，隨著教育的不斷發展以及教育改革的縱深發展，“探索”成為教育的一個主要內容。探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式。讓學生親身經歷以科學探究為核心的學習過程，讓學生自己動手“做科學”，讓他們模仿科學家一樣進行行動探究，掌握基本探究方法，體會科學探究的樂趣，增長科學探究的能力，獲取科學知識，形成尊重事實、勇于探索的科學態度和科學精神。正是由于科學教育目標的不斷演化，一些主要發達國家的科學教育理論和實踐也在不斷演化。除了修改科學課的課程設置之外，還加強了學生的校外科學教育。美國、英國、澳大利亞等主要發達國家的校外科學教育是根據自身國情提出的，各具特色，有很多值得我國借鑒和學習的方面。
　　
　　一、美國重視實際生活體驗，提倡科學探究
　　
　　1985年，美國開始實施在美國國內外引起巨大反響的“2061計劃”。該計劃認為，“美國下一代必須面臨巨大的變革，而科學、數學和技術位居變革的核心，它導致變革，塑造變革，并且對變革做出反應，它們對今日的兒童適應明日的世界十分重要。”這一計劃還提出：“未來兒童和青少年從學校到高中應掌握的科學、數學和技術領域的基礎知識的框架，包括重要學科的基本內容、基本概念、基本技能及學科間的有機聯系，以及掌握這些內容、概念和聯系的基本態度、方法和手段。”這一計劃強調：學生要學習科學的基本結構，而“學科學的中心環節是探究”，只有通過研究才能取得最好的學習效果；教師不應把注意力放在充滿科學術語的教科書上，而應鼓勵學生進行科學探究。實施“2061計劃”以來，美國已經出版發行了一系列的指導參考書：《科學素養的基準》(1993年)、《科學素養的資源》(3卷)、《國家科學教育標準》(1995年)等。美國國家教育經濟中心于1998年制訂了英語語言藝術、數學、科學和應用學習四個領域，4年級、8年級和12年級三個層次的國家標準，除規定了所有中小學生在四個領域學習的內容和所要達到的結果要求外，還特別強調了以“探究”為特征的教學策略、方法。研究性學習在美國的大學、中小學正成為一種積極、有效的教與學的策略與手段。其中以“基于問題的學習(Problem-Based Learning)”與“基于項目的學習(Project-Based Learning)”兩種模式最為普遍。
　　另外，美國從杜威等人開始就十分注重學生的實際生活體驗。美國校外科學教育機構大體分為三種類型。第一種是設備完善、綜合性的機構，如亞特蘭大弗班克(Ferbank)科學教育中心，有電子顯微鏡、超薄切片機、天象廳、植物保護區等。不僅中小學生。有些大學生也到這兒來上課。又如加州大學柏克利分校勞倫斯科學館，有專為中小學學生學習的微型電子計算機、物理、化學、生物、地學的學習室。第二種是側重某一門或幾門學科學習的機構，設備因陋就簡，逐步充實，如三藩市的探索館，偏重物理，建館12年來，從3件展品起家，現在已經有500多件展品。展品一般都花錢不多但能引起學生興趣而且富有教育意義。又如三藩市電子計算機城，通過游戲使學生使用電子計算機；華盛頓國家動物園，專設有教育部和學習室，給予學生關于動物的知識；紐約救火船環境中心，利用一艘廢棄了的救火船，向中小學生進行太陽能和海洋動物的教育，并分批組織學生到野外進行環境保護的考察。第三種是有特定目的的，如黑人集中的佐治亞州亞特蘭大市，有為培養黑人青少年而設立的亞特蘭大學科學和工程資源中心。這個中心的工作是辦星期六學校、暑期學校。組織一部分高中學生同大學教授一起進行研究。
　　根據美國教育當局提出的“提高全體公民的科學素養和增加學生的科學探究能力”的口號，美國于1999年在哈佛教育研究院建立了校外教育計劃和研究組織。每年學術界、大眾輿論和政界都對該計劃和研究組織給予極大的支持。因為許多研究表明，這種有組織的校外活動對兒童和青少年的成長和發展起到了積極的作用。到2003年，美國對校外活動投入達到15億美元，大大促進了校外科學教育機構的發展。
　　溝通學校教育與校外教育并不意味著所有的校外教育計劃必須變成以學校教育為基礎，或者變得像學校教育一樣。而是在校外教育計劃中，通過學習獲得持續的創造性，整合不同的學習目標，深化兒童的探索能力與技巧；同時重視學習環境的多樣性，關注不同的學習類型。在美國，目前越來越多的校外教育計劃正在建構作為非正規的學習環境，即每天用3個小時的時間創造豐富多彩的學習氛圍來啟發和教育孩子。
　　美國的任何一所博物館、天文館、動物園、植物園以及自然保護區，都具有任何一門學科所無法比擬的完善設施和專門人才，有計劃地開展科學教育工作。遂成為一個地區的科學教育中心。
　　美國的做法值得我們借鑒的幾點是：在生活中尋找科學，激發學生學習和探究的興趣：校外科學教育不是漫無目的的“私人教育”，而是與課內教學緊密結合。不僅有詳細的教育目的和教學目標，教育手段也非常先進，自成系統；校外科學教育機構的設立不是為了培養精英，而是為了提高廣大民眾的科學素養；機構和設備分散在各個地區，利用效率和效果都非常高。而且往往成為當地社會教育的主要場所。
　　
　　二、英國科學學習中心和各類免費博物館
　　
　　英國在《卓越與機遇：21世紀的科學和創新政策》白皮書中指出，21世紀的國際競爭將十分激烈，只有保持優秀的科學水平才能給國家帶來發展機遇。同時，只有善于抓住機遇，對科學的投資才能給經濟和社會帶來豐厚的回報。
　　英國是一個極為重視科技、重視積累的國家。英國學校科學課程的特點在于改革傳統刻板的教學模式，環保科學、基因科學等富有時代特色的科技前沿成果被引入課堂。在考核教學活動時，將培養學生科學思考、科學探索的精神放到與學習科技知識同等重要的地位。科學教育在學校中的核心地位也對任課教師的知識水平和教學能力要求較高，因此特別設立了科學師資隊伍的培養和定期培訓的專門組織——科學學習中心。科學學習中心主要目標在于通過組織各種專業培訓和交流，幫助英國科學教育專業人員提高職業技能，并逐漸拓展跨國科技教師培養與合作。英國科學學習中心的主要工作是為從小學到高中從事科學教育的教師、技術人員等提供繼續職業教育的專業課程；目的是幫助教師們學習最前沿的職業知識和教學技術提供資源和幫助，為學生提供更有吸引力和啟發性的科學教育，不僅為培養未來市民的科技素養打好基礎，并從中選擇優秀者作為未來科學家的培育對象。英國科技社團通過整合政府、企業和社會等各種力量，形成了成熟靈活的科技傳播和科學教育網絡。
　　在英國普遍認為，博物館與觀眾的關系不應該是施教者與受教者的關系。而應該是一種平等互動的關系。在這種理論和觀點影響下，許多英國博物館正向激發觀眾學習興趣、引導觀眾進行學習的角色轉換，即博物館教育由教育(Educa，tion)向學習(Learning)轉變。如大英博物館教育部(Education Team)已改名為學習部(Learn，ing Team)。在英國的博物館里常常會看到老師帶著學生置身其中，或參觀，或臨摹，或動手仿制文物……據統計，每年以班組為單位參觀大英博物館的幼兒園兒童和中小學生將近20萬人次。
　　另外。針對不同觀眾群體，英國的博物館會提供不同的教育服務：
　　一是學校和學生：博物館配合學校的教學計劃為教師提供有關教學資料和培訓。組2FzSTkJXQ+mQGoHfy5rUqxeF4GeW3NGtf8M8sArnpKQ=織學生集體參觀并提供多形式的教育活動，如講解、講座、視頻影像播放、動手觸摸(hands on)和制作展品(workshop)等項目。除了提供設備服務外，有些博物館甚至還為高校提供藏品出借服務，如桑德蘭博物館有一個專門以出借藏品為目的的文物庫房，學校可以在該庫房內親手挑選所需文物，在與博物館簽訂協議后，即可在規定期限內將藏品借出，用作授課的輔助教具。
　　二是兒童和青少年：這是相對于在校學生這類團體觀眾而言的個體觀眾類別。在周末和節假日為對博物館及其藏品有興趣愛好的青少年提供學習機會。對于兒童觀眾群體，大英博物館每年會舉辦一次“博物館之夜”主題活動，主要針對15歲以下的青少年觀眾，他們可以在博物館展廳內度過難忘的一晚，從而獲得與眾不同的博物館體驗。
　　三是成年人：為成年人提供終身教育服務，安排文化藝術休閑活動和自身發展與提高的機會，包括各類課程、學歷，舉辦學術講座與研討會，結合展覽內容安排文藝演出等，如大英博物館與維多利亞和阿爾伯特博物館、教育學院合辦的“博物館和美術館教育”碩士課程班。
　　四是家庭觀眾：建立專門的家庭活動日，專門為家庭觀眾設計展覽服務項目。家長和孩子一起參觀博物館，共同體驗各種教育活動，一方面父母和孩子在博物館都得到了學習的機會。另一方面。無疑增加了觀眾的數量。
　　英國的這種免費的、自由的、多選擇的博物館正是展現了英國“以人為本”的教育理念。英國科技的發展和科學教育的普及與政府的大力支持和財政投入不無聯系，同時更考慮到科學教師的能力培養，并把科技轉化成生產力的做法，很值得我們借鑒。
　　
　　三、澳大利亞科技館的建設
　　
　　澳大利亞從20世紀50至70年代中期進入有史以來經濟發展最快的時期。為使教育適應形勢的發展，澳大利亞開始進一步改革教育體制，出現了公認的教育事業發展最為迅速的階段。50年代，澳大利亞政府在新南威爾士等州創設地方教育辦事處。努力使教育行政分權化。中小學科學教育也逐漸傾向于重視指導與建議。60年代，受到皮亞杰認知發展理論的影響，進行小學課程改革。70年代，又進行初等、中等學校教育的改革。改革后的小學以授予兒童學習的基本技能。并培養兒童成為社會的優秀成員為目的。學校教育的目標也由知識的傳遞轉為培養學生獨立解決問題的能力。
　　到上世紀70年代末，澳大利亞學校里設有范圍廣泛的科學課程，其中許多被認為是不合適的。1985年，澳大利亞科學教師協會曾召開全國座談會，討論科學在12年學校課程中的地位問題。此后的一項調查報告發現了下列問題：科學教育缺乏公眾的支持，缺乏聯邦政府的認可；人們認為現行的科學課程滿足不了學生需要，尤其是“不適當地強調內容的教學，而忽視培養科學方法、操作技能、科學態度，或者提高對人文、環境和科學應用問題的認識”。有學者指出，澳大利亞的科學教育把優先目標放在科學知識及其發展以及對科學方法和技能的認識上，而不太考慮學生應用科學知識對日常生活中遇到的問題作出判斷的能力。由于片面強調科學的方法學，忽視個人和社會的聯系，科學教育的結果并不令人滿意，有些專家甚至認為其結果“十分之差”，并且提出要解決這一問題，可行的辦法是在義務教育階段側重科學素養教育，在后義務教育階段提供多樣課程，來滿足不同學生的需要。
　　科學教育目標的轉變促進了校外教育機構的發展。澳大利亞是一個非常重視提高全民科學素質的國家，公民的科學素質普遍較高。其中澳大利亞的科技場館在普及科學知識和提高公民科學素質方面起到了積極作用，成為全民尤其是兒童學習科學知識的搖籃。父母陪同兒童到科技館之前先將科技館的展覽品做足“功課”，到了展覽館之后與展覽館工作人員交流，在交流的過程中將知識無形地傳授給兒童。參觀科技館的經歷加深了兒童對已有知識的理解程度，豐富了他們對各種展品的認識。參觀結束后，很多澳大利亞父母還會做后續工作。他們會鼓勵孩子回憶今天都參觀了什么展品，讓孩子用他們自己的語言描述參觀經歷，講述什么是他們最喜歡的展品，什么活動給他們留下的印象最深刻。父母們發現孩子們很容易記住并經常討論那些包含在故事氛圍中的科技場館參觀經歷，因此家長會盡量讓孩子把他們的故事講述出來。講故事的過程。也是孩子對學到的知識進一步梳理和深化的過程。除了讓孩子通過口頭語言表達來加深印象，還有些家長讓孩子回到家里把他們的參觀經歷用繪畫的形式表達出來。在這種情況下，很多兒童表現出極大的想象力和創造力，而這也正是科技館最初的設計和教育理念所在。
　　澳大利亞利用科技館的體驗式學習，利用情景體驗為學生提供多維度、多方面、多角度的教學情景，不同的情境會產生不同的體驗，這種來自生活中的體驗遠遠超出學生在課堂上所能獲取的。另外，在參觀科技館的過程中，學生不僅體驗了科技的現實性，而且參與其中，這種與學校常規科學教育迥異的科學教育方式使學生成為學習的真正主人。
　　
　　四、科學教育新視角
　　
　　第二次世界大戰后。人類社會在經濟、社會制度、人口情況、生活方式、價值觀念、家庭結構等方面都發生了深刻的變化。這些變化將持續不斷地發展下去，并且有加速變化的趨勢。究其原因，我們會發現，科學發展是主要的推動力。社會的發展要求從小培養學生的科學素養。為社會準備具有科學素養的公民。
　　1　強調公民的科學素養
　　從國外主要發達國家的科學教育改革和校外科學教育機構的發展，我們不難看出，科學教育是面向大眾的教育，他們主要的科學教育目標是提高全體公民的科學素養。科學教育改革和校外科學教育機構的繁榮，面對的都是全民的素質。科學服務于大眾，以提高大眾的科學素養為最終目的。而不是少數精英和科學家的專利。
　　通過對主要發達國家校外科學教育的分析，我們可以看到西方主要發達國家的教育中心目標是“在社會進程中指導個人的成長”。學校教育目標趨于一致，圍繞科學素養提高為中心目標，并面對新的社會經濟發展狀況和激烈競爭的國際環境。其科學教育出現一些新的傾向——強調科學教育的大眾化而不是精英主義教育；科學教育是普及群眾科學技術、社會知識的教育，教育的培養目標已從培養少數“英才”轉變到著眼于提高全體學習者素質上來；科學教育要針對經濟建設和國際激烈競爭的需求，培養學生的科學素養，使之成為更具有競爭力的人才。
　　2　注重學生對科學、技術和社會的理解
　　“科學、技術、社會”即STS教育得到越來越廣泛的推廣，即從科學、技術、社會的相互關系出發，通過某種具體活動形式(如角色扮演、科學討論會、環境教育、科學實踐等)，使學生掌握科學知識與技能，并以模擬方式參與解決與科技有關的社會問題，培養學生的科學素養、正確的價值觀和社會責任感。近年來，國外對STS課程的重視程度與日俱增。
　　STS課程是體現STS教育理念的課程方案，STS課程以培養學生的科學素養為出發點，培養學生獲得科學知識，發展應用科學技術的能力，培養科學探究能力以及發展價值和觀念。STS課程綜合了科學、技術、社會三者相互結合的思想。將學生置于更廣闊的社會視角來重新詮釋學生的學習任務與未來責任。STS課程打破了知識中心和分科主義的課程開發傳統，將科學和技術還原到既有的社會情境中，圍繞一定的問題和主題組織課程，帶來科學課程的“概念重建”。STS課程與科學課程或分科課程相比，在內容上更關注社會問題。而且它站在整體與綜合的角度，審核學生的學習范圍及注意事項，兼顧個人需要、社會問題、職業意識、學術準備四大領域，擺脫課程惰性，彌補傳統課程體系中關于可持續發展的缺失和薄弱環節，劃定課程序列的種類，選擇學習材料和教學實施計劃，同時還需考慮到學生個人的發展以及課程的評估、完善與深化等問題。
　　3　注重學生科學能力的發展
　　科學能力的提高是科學素養的重要組成部分。像英國等國家的做法是進行科學的綜合性教育。即綜合了生物、物理和化學等科目的課程內容，一方面避免了各個學科課程內容的重復和分量過重：另一方面可以克服學科知識相互隔絕、彼此缺少溝通的弊端。同時這種綜合性還體現在學習計劃中。提供了科學課程與其他課程(尤其是核心課程)的關鍵聯系。通過科學的綜合性教育，可以拓寬學生的科學視野，提高學生綜合相關知識、有效解決問題的能力。
　　另外，學生在學校科學課程中學習到的科學知識并不等于科學能力的提高。學生不可能在學校學會所有的知識，教師也不可能會預見到學生在未來會遇到的一切問題。因此，校外科學教育成為課內的有益和必要的補充。校外科學教育機構的存在也有其無可取代的地位，博物館、科技館、自然公園等場所在日常生活中以學生喜歡的方式，使之在輕松而愉快的氛圍中潛移默化地接受科學知識，擴展學生的科學視野，提高學生的科學能力。
　　基礎教育培養的是未來的公民，未來公民的科學素養決定未來社會的質量。科技傳播的最終目的是提高公眾的科學素養，進而提高國家與城市的競爭力，實現面向未來的可持續發展。我國的科學教育一直處于邊緣學科，科學知識窄、難、偏和對科學能力培養的忽視，都導致我國學生普遍科學素養偏低的局面。主要發達國家的科學課程改革與校外科學教育機構的發展為我國科學教育提供了良好的借鑒，校外科學教育機構的做法也為我國的科學教育的發展提供了更廣闊的思