國際科學教育發展趨勢及其對我國科學教育的啟示

陳光軍

（四川民族學院，四川康定626001）

美國促進科學協會聯合美國科學院、聯邦教育部等12個機構，于1985年啟動了一項面向21世紀、致力于科學知識普及的中小學課程改革工程。當年恰逢哈雷彗星臨近地球，而這項改革計劃的目的又是為了使美國的兒童能適應2061年彗星再次臨近地球的那個時期科學技術和社會生活的急劇變化，所以取名“2061計劃”。無獨有偶，2002年4月，中國國務院批復了中國科學技術協會提交的《關于實施<全民科學素質行動計劃>的建議》。《全民科學素質行動計劃》的目的是到2049年中華人民共和國成立100周年時，全體公民都能達到該計劃所制定的科學素質標準，即“2049年，人人具備科學素養”，這一計劃簡稱為“2049計劃”。還有很多國家都相繼對本國的課程標準或者教材內容進行了修改，更突出地強調公民科學素養的培養。可見，如何通過科學教育提高學生的科學素養，使他們肩負起國家和民族未來發展的重任，成了各國都必須面臨的一個嚴峻問題。受到國際經濟發展和教育改革大潮的影響，各國正在以空前的熱忱關注著本國的科學教育。因此，了解國際科學教育的趨勢，對中國的基礎教育改革有著重要的意義。

一、科學教育目標的界定

由于對科學本質的看法在科學界一直沒有得到統一的觀點，因此，對科學教育的目標也有著多種的認識：鮑威斯曾經倡導運用科學檢測的真理來消除世間偏見的蔓延，最終達成維護社會和諧秩序的目標；杜威主張科學教育不只是讓學生學習知識，更是要重視科學方法的掌握；布魯納強調以掌握學科基本結構為基礎的科學知識，也同樣倡導以發現法進行教學，重視科學教育的方法；愛因斯坦曾把體會簡單統一的科學精神當作科學教育的目標等。

英國科學教育改革家赫胥黎的看法代表大多數科學教育者逐漸聚焦的觀點，他認為，科學教育并不是指應當把一切科學知識都教給每一個學生，而是使學生在離開學校之前，都牢固地掌握科學的一般特點，并且在所有的科學方法上多少受一點訓練，最終形成科學素養。[1]“培養具有科學素養的人是科學課程的宗旨”[2]，目前也已成為國內外科學教育的共識。

科學素養在結構上包含了科學知識、科學探究、情感態度與價值觀三個方面，而這也正是科學教育課程的分目標。[3]

（1）科學知識目標。使學生能夠掌握基本的科學知識，從而更進一步地認識客觀世界，具有運用科技知識解決日常生活及社會中一些問題的能力。知識目標中也包含科學觀念的內容。

（2）科學探究過程與方法目標。通過科學探究過程的訓練，培養學生的科學思維，清晰準確地表達觀點、提出問題和描述科學現象的語言能力[4]，以及了解科學研究方法的特點等，并掌握具體的科學方法，如科學地提出問題、假設與預測、數據的分析與解釋等，從而具有獨立獲取知識的本領。

（3）情感態度與價值觀目標。使學生具有在社會生產實踐中能夠產生構想的科學意識，以及謙虛謹慎的科學精神，并且在面臨諸如能源、環境、發展等重大社會問題時能具有自覺以之為己任的科學道德。

概括地說，科學教育包括科學知識與科學信念、科學探究過程與方法、科學情感態度與社會價值實踐等方面的內容。[5]

二、科學教育發展趨勢

基于上述對科學教育目標的認識和重新界定，我們通過文獻整理發現，國際科學教育的發展呈現一些典型的發展趨勢：

1.課程內容綜合化，由注重知識體系轉向注重能力培養

從學校科學教育興起之初到20世紀60年代，經典自然科學的學科門類結構一直是學校科學課程設置的重要參照，追求的是學生知識的系統性、完整性，其中，傳統科學教育的功利性較強，比如，有的問題學生感興趣，教師也覺得值得探究，可是高考不考，就不去探究。科學教育教學中教材內容缺乏思維創新，對科學著作只是處于一知半解狀態,教學方法沒有突破,學生很難獲得開放的思想、創新的思維，科學知識與學生生活實際缺乏聯系。同時，科學知識本身也是不斷修正和完善的，它會因為新的現象、新的問題和新的理解而不斷改變和擴增。因此，傳統的科學教育使得學生在面對生活實際時表現為缺乏問題意識和創造性解決問題的能力。

直到20世紀50年代末，科學課程現代化改革運動帶來了科學課程設置方式的重大變革，打破了按經典自然科學機構設置學校科學課程的傳統。以學科設置為主體的模式轉向多學科、多類型課程混合設置的模式，綜合型、跨學科型科學課程開始進入學校課程設置機構之中。科學課程教師也開始淡化傳統學科的分界，強調掌握學科獨特的學習方法及研究方法，并逐漸意識到，只有把握學科的本質，才能不斷更新知識結構，擁有運用科學解決實際問題的能力。

2.適應學生的發展水平，教學突出學生的體驗與探究

“傳統教學中，學生所讀的書本描述的是他們不熟悉的事物或他們不關心的事物。一些抽象的概念對他們來說都是無意義的，因為這些概念超出了他們所經歷的世界，學生根本不想對它們進行進一步的探索”。[6]然而，“學生對周圍世界本來是具有強烈的好奇心理和積極探究欲望的”[7]，科學學習應是帶領學生在他們原來的位置上啟程去主動參與和探究的過程。例如，一堂美國小學三年級的科學課，課程的主要觀點為地球是一個“充滿水的行星”。在整個教學過程中，教師會隨時提供學生所需的知識背景并促進學生學習，學生首先分組討論、做出假設，接著每個小組得到一個上面標明陸地和海洋分布的地球模型，學生投擲這個“地球”并觀察著陸點是陸地還是海洋。最后全班同學根據各個小組的數據檢驗小組的假設，了解到地球有多少部分是由水組成的，進而描繪出水與陸地的比例關系。教師利用這樣一個地球模型來強調學生的體驗，不僅幫助學生理解為什么地球被稱為“水球”，而且使學生了解到科學家如何利用比例模型來判斷地球上某一物質的相對比例關系。

3.重視與生活相連，強調科學、技術和社會的相互作用

隨著科學教育的價值目標與社會化功能日漸突出，學生參與科學活動已經不是簡單的個人行為，而是通過群體活動發展個性并向社會化轉變。因此，科學教育內容要來源于社會、貼近于生活，強調科學、技術、社會的互相聯系，重視科學技術在社會生產、生活和發展中的應用，將中小學科技教育與當前社會的發展與生產密切結合起來，適應當今社會現代化的需要。[8]這就要求科學教育課程既重視科學知識和技術層面，同時也關注科學技術與社會中各種關系的影響；內容既面向社會和職業，同時也注意給學生足夠的空間充分表達和論證自己對問題的觀點。

4.更關注公民的科學素養，從精英教育轉向大眾教育

隨著中等教育的普及，國際上許多國家的基礎教育從精英教育向大眾教育轉化。科學教育的主要目的也不再是培養科學家，而是培養有科學素養的公民，科學更多地被看作是改善個人和社會生活的工具。這種轉化要求科學課程既能滿足社會發展和國家的需要，又能滿足各種層次學生的需要，這也是當今科學課程發展的一個重要因素。[9]《為了全體美國人的科學》（Science for All Americans）曾經指出，“科學教育應該是適合所有學生發展的，無論他們所處的環境或他們的職業理想如何”[10]，尤其是要適合那些長久以來被科學教育所忽視的數學基礎薄弱的女學生。使所有學生在離開學校時都能夠熟悉自然界；了解一些重要的科學概念和原則；具備用科學的思維方式思考問題的能力；能夠利用科學知識和方法來考慮個人與社會問題。

5.重視科學教師觀念對科學教育的影響

根據現有研究，各國已越來越重視科學教師觀念對科學教育的影響。其中，比較有代表性的研究如泰拉伯（Hassan H.Tairad）指出，“如果科學教師不能認識科學事業的本質，那么他們將難以幫助學生獲得對科學概念的健全理解。探知教師如何形成關于科學技術本質的概念具有特別重要的意義，這是因為教師的觀念、概念和哲學對課堂的影響遠大于學校的課程計劃，科學教師帶入課堂的知識對學生具有關鍵性的影響”[11]。麥克德維特（T.M.McDe?vitt）等指出，教師對待科學的態度將對他們在某些特定的教學方法上所花的時間造成影響；瑪麗亞·凱萊麗（Maria Kallery）認為，教師對科學的態度不僅會影響他們傳授給學生的知識內容，還會影響他們將知識呈現出來的方式。[12]因此，各國在科學教師的教育中都很重視對科學教師觀念的重建。

三、科學教育發展趨勢對中國基礎教育的借鑒

1.科學學科綜合化，扭轉教材內容增多的趨勢

中國長期沿用分科課程，學科分割，學生難以形成對世界的完整認識，而且，課程更多強調知識體系的嚴密完整，缺少聯系實際的內容，學生主動學習的愿望沒有充分調動起來，這些都不利于科學素養和科學能力的提高。綜合課程可以通過統籌安排、合理設計，使各門學科通過相互聯系、滲透和整合形成一個統一的整體。

現在中國已有三套科學新課標的試用教材，但還需要開發更多更符合學生學習心理和知識建構特點的綜合化教材，值得我們注意的是，單純的學科“組合”并不是實際意義上的“綜合”教材，只有以現實生活為背景由近及遠、由淺入深地呈現問題，以學科基本概念的掌握為前提，以培養學生綜合運用科學知識理解現實問題的能力為目標，才能實現真正意義上的學科融合。如廣東省中山市紀中三鑫雙語學校在2014年編寫的融合教材，圍繞同一個主題，從不同的方面切入，進行融合式教學。所有學科的學習內容相互關聯、相互滲透、相互補充，讓知識不再斷裂、思維不再斷層。“全學科融合”的學習，讓學生在相同的情境中、趣味的活動中，輕松、深入地學習到各方面的知識。與此同時，學生還將形成全方位分析問題和解決問題的能力，為未來儲備能量。

另外一個亟待解決的問題就是教材內容的偏多、偏繁，這也是長期以來的分科課程導致的結果。學習所有的分科課程似乎需要傾盡人一生的時間，而學生在校學習的時間卻是有限的。這就意味著需要對目前的課程內容進行刪減，排除掉那些過時的科學焦點和所涉及知識領域非常狹小的專題，保留那些無論在當前或是多年后都具有重要意義的科學知識，以及能夠為學生今后的學習奠定基礎的重要科學概念與科學原理。

2.突出學生探究，注重科學方法的培養

“對于孩子們而言，學會如何做科學比學習別人已經總結的事實、概念、原理、理論和法則好得多——學會做科學要優于學習科學本身。”[13]科學方法可以創造更多的科學知識，科學思維方式的形成對智力發展也有重要的影響。我們的科學教育應提供給學生大量探究的機會，以使學生在學習科學知識的同時，學習一般的科學探究方法，進而形成科學的思維方式。[14]在教材中適當加入科學探究方法的專題內容，并以掌握科學探究方法為核心設計實驗活動，從理論、實踐兩方面培養學生科學探究的能力，使科學方法以隱性和顯性相結合的方式穿插于知識學習的全過程。

科學教育不僅僅通過綜合的科學課程來實現，還需要通過物理、化學、生物、地理等學科的教育來共同實現。如新的課程標準把物理教學目標定位在“進一步提高科學素養，滿足全體學生的終身發展要求”，在過程與方法中要求“經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題、驗證物理規律”。[15]

3.創建利于所有學生發展的學習氛圍，和諧寬松卻不失嚴謹

“衡量教學是否成功，就是看他是否能啟發學生進行思維，而和諧寬松的教學環境是思維活躍的關鍵。”[16]目前，中國大多數的科學課堂都可稱之為氣氛和諧、討論熱烈、互相尊重，但是卻常常缺乏建設性的批判意見和富有挑戰性的想法。很多探究活動流于形式，許多學生是為活動而活動，一堂科學課后依然無法理解核心概念。一些科學教師在課上提出一連串簡單的問題，側重于答案正確與否，而不側重學生的理解。例如，當學生對教師提出的問題進行回答時，教師不顧學生的理解程度，而是繼續依照自己的教學思路進行講解。

4.重塑科學教師的觀念，重視教學策略的應用效果

教師是實施科學教育的關鍵，而且教師觀念對于科學教育的效果有著至關重要的影響。對科學教師的培養應該使教師形成自身對科學本質的認識。雖然關于科學本質是什么在科學界至今無法取得共識，但科學教師首先應樹立自己的科學觀。近年來，人們對強調“科學是唯一的知識、永恒的真理”，是“客觀實在的正確表象”等觀點表示質疑，以科學哲學、科學社會學、科學知識社會學、科學史等為代表的“科學元勛學科”從多角度、多層面認為“科學是人類與自然進行交流的特殊文化活動，具有明顯的動態性、情景性、主體性和有限性”[17]。另外，也需要使教師明確科學的發展性，了解科學理論的多元性，以及體會科學美與和諧美等科學特點，只有這樣具備更高科學素養的教師才有可能實現學生科學素養的整體提高。

教師也需要具備相應的教學技能，以幫助學生理解重要的科學概念，而一堂使用了大量教學策略的科學課不一定是富有成效的，除非這些策略的實施都能夠促進學生對重要科學概念的理解。因此，無論教師采用哪種教學策略都應注意目標是否適應學生發展，活動是否吸引了學生的興趣。

雖然我們國家已經開始重視科學教育，也進行了一系列改革，但我們科學教育具體工作中存在的問題也日漸突出，因此，借鑒國際科學教育發展趨勢，指導我們在基礎教育中協調科學相關學科的教材內容、學生科學學習情況、教學方法以及科學教師培養等多方面因素，以實現科學教育培養具有科學素養的人才，是所有科學教育工作者共同努力的研究課題。▲

[1] 孫宏安.現代科學教育的形成和發展[J].大連教育學院學報,2002，18（3）：7-11．

[2] 科學課程標準研制組.科學（3-6年級）課程標準（實驗稿）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2002：16-30.

[3] [7]中華人民共和國教育部.科學（3-6年級）課程標準（實驗稿）[S].北京：北京師范大學出版社，2001．

[4] 朱卉.化學教學中科學史、科學探究和STS內容的教學價值再認識[D]：[碩士學位論文].長春：東北師范大學,2010：17-19.

[5] [17]何永紅，王祖浩.我國科學教育急需厘清的幾個關系[J].教育科學,2006，22（1）：41-44．

[6] 國家科學資源中心，國家科學院.面向全體兒童的科學：改進小學科學教育的指南[M].李勇，譯.北京：科學普及出版社，2005：5-8．

[8] 趙清福.關于中小學科學技術教育的思考[J].中國科技信息,2005（20）：116．

[9] 郭玉英，曲亮生.世界范圍內綜合科學課程的發展[J].課程·教材·教法，2001（1）：71-75．

[10] Rutherford F，James Floyd James.Science for all Americans[M].New York:Oxford University Press,1990.

[11] 郭勉成.20世紀90年代以來歐美教師科學觀研究綜述[J].比較教育研究,2004（5）：7-12.

[12] 趙麗萍.粗糙集理論在高中物理教學研究中應用的探索[D]：[碩士學位論文].長春：東北師范大學，2006：21-23．

[13] 大衛·杰納，馬丁.走進中小學科學課——建構主義教學方法[M].長春：長春出版社，2003：55-56.

[14] 郝京華.走進小學科學教育新境界[J].科學課,2003(5)：9．

[15] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[16] 田彥兵.活躍物理課堂氣氛，培養學生創新能力[J].寧夏教育,2007（1）：53-55.