美國科學教育改革領導援助項目：實現高標準科學教育的途徑

郝瑞輝

項目概況

美國科學教育改革領導援助項目，英文全稱為Leadership Assistance for Science Education Reform，簡稱LASER項目。LASER項目是一個美國針對K-12年級學生開展的科學教育改革項目，由史密森尼科學教育中心（前美國國家科學資源中心）于2010年8月發起并執行，為期5年。項目實驗區為休斯敦、北卡羅來納州和新墨西哥州，這些地區有相當數量生活在城市和農村地區的人依舊貧苦，而這里的學生更需要政府的支持和基礎設施的建設以便完成學業。LASER項目組希望通過該項目的實施改變這些地區科學教育欠佳的現狀。美國教育部為該項目撥款2500萬美元，其中每個實驗區分別獲得超過500萬美元的資金支持。

LASER項目通過制定可持續性的科學教育改革方案，系統性地實現科學教育的教與學。該項目執行的目的主要包括：（1）建立科學意識：史密森尼科學教育中心幫助實驗區建立科學教育改革意識。（2）領導力發展/創建一個計劃：實驗區參加史密森尼科學教育中心制定的領導力發展計劃，促進各學區與社區、當地企業和大學進行合作，以創建一個戰略計劃，改變當地的科學教育現狀。（3）執行與評估：在項目執行期間，項目領導團隊將持續地執行和評估該項目。（4）教師專業發展：來自實驗區的超過3000名城市和農村教師獲得教師專業發展機會。專業發展培訓鼓勵教師通過動手做的方式，參與學習探究式科學教育課程。（5）基于探究的科學課程：超過120所項目學校將執行STC計劃。STC課程是美國的主流科學課程，該課程強調基于探究式的科學教育，并將數學和語言藝術進行有效結合。

項目執行與評估

LASER項目由獨立的第三方機構——美國教育政策研究中心（CREP）進行研究評估。該項目于2015年7月結束。同時，該研究中心提交了項目總結報告等材料，呈現了對該項目的完整評估結果，主要涉及項目概要、評估方法、評估結果、案例研究、研究結論等內容。其中，對評估方法與評估結果作了詳細論述。

評估方法

該項目評估利用配對、隨機對照實驗，以及案例研究等方法。3個實驗區的中小學被配對后隨機分配到第一階段（立即執行）或第二階段（延遲執行）。這種配對設計可以保證組間數量是相等的。數據的收集通過使用調查、結構化觀察、訪談和小組討論的方式進行。評估團隊使用的是由維斯達特公司開發的基于標準的科學評估測試（簡稱PASS測試）。PASS測試作為該項目的主要評估方式，同時結合國家成績測驗結果進行分析。

評估對象

該項目的評估對象為3個實驗區的學生，包括325000余名學生、20000余名教師，以及超過150多個地區的教學負責人。該項目的評估樣本包括16個學區的125所研究學校，大約60000名學生、1900名教師和超過140名學區管理員和校長。

在項目執行前，根據對教師調查收集的數據顯示，這3個實驗區中大多數學生接受的科學指導多是從科學教師處獲得，而非科學方面的專家。但這些教師的專業并不是科學教育或與科學相關的專業。休斯敦學校內的科學實驗室比其他地區更多，近一半（49.8%）的教師稱，他們的學生會去實驗室接受科學教學。與之相比，北卡羅來納州只有10.5%，而新墨西哥州只有1.5%。在休斯敦，花費在教授科學上的時間也要高很多，平均每周有3.3小時的科學教學時間。與之相比，在北卡羅來納州略低于2.5小時，在新墨西哥州略超過2小時。

當被問及在中小學進行科學教學面臨的挑戰時，這3個實驗區的教師反應是一致的。最大的挑戰是科學教學時間非常有限，用于購買設備和用品的資金不足，同時很多學校強調英語/語言藝術和數學比科學教學更重要。

評估結論

和學生成績有關的重要發現

雖然學生成績可以通過傳統測試獲得，傳統測試僅有1個正確答案，對于許多地區來說它的測試結果比較單一。為了獲得更加有效的成績數據，CREP的研究人員對3個學區內第一階段（實驗組）或第二階段（對照組）的學生的PASS測試評估進行了分析。評估結果顯示，與對照組相比，實驗組在PASS測試，以及在閱讀、數學和科學方面的許多國家級評測中均有良好的表現。而且，測試結果被確認有統計顯著性。PASS評測中有開放性和表現性的評價任務，鼓勵學生運用批判性思維和解決問題能力參與活動。需要重點指出的是那些落后的經濟弱勢群體、有特殊需要的學生們，以及英語為第二語言的學生，他們均從該項目中受益。既反映在PASS的成績上，也反映在閱讀、數學和科學的標準測試上。

學生對科學態度的重要發現

關于學生科學態度的定量數據搜集，是通過一個簡短的問卷管理和PASS多項選擇測試進行的。這個問卷包含普通統計項目和5個與學生態度相關的問題。結果顯示，實驗組和對照組的學生存在差異。從定性和定量數據看，以工具箱為基礎的探究式科學教育對學生們產生了積極的影響，而這些并不能從調查問卷上獲取，還需要對這個主題進行進一步的研究，這對確定該項目在學生對科學態度的變化上有重要影響。觀察者在科學課堂上看到更多富有經驗的動手做活動與合作學習，但這樣的課堂需要教師花費更多的時間進行準備、教授學生設計，并引導他們進行實驗。

執行因素的重要發現

管理者、教師和學生是影響K-12學校課程改革可持續性的主要因素。在項目執行過程中，執行效果直接受到一些情況的影響，包括學校和地區領導崗位的調整、領導能力及各項目的優先順序調整等。

高質量的科學教師培訓是該項目的主要部分。史密森尼科學教育中心為實驗區學校的所有科學教師提供2次暑期教師培訓。第1次培訓中，讓教師提前熟悉每個年級每個單元的基本概念，介紹工具箱的使用。第2次培訓中，對每個單元內容進行“深層挖掘”。同時，為無法參加培訓的教師提供壓縮版的工具箱培訓內容。所有參加培訓的教師認為該項目增加了他們的信心和能力，以及使用工具箱和探究策略教授科學的熱情。

盡管當前持續強調要在K-12年級進行STEM（科學、技術、工程和數學）教育，但在標準化考試的壓力下，許多公立學校的科學教學時間被大大縮減。參與該項目的一些實驗區學校，可以為各年級分配足夠的時間進行教學，但有一些實驗區學校，科學課僅在部分年級開展。盡管如此，我們還是看到了許多積極的成果。通過該項目的潛在影響，學生們還是上了許多科學課，尤其是在中小學課堂上，基于探究策略的使用為學生的成功打下了良好的基礎。

結語

美國的科學教育一直是國際科學教育的標桿，即便如此，在美國很多地區開展的科學教育仍舊存在諸多問題?？上驳氖?，美國的教育部門，以及諸多類似史密森尼學會這樣的機構及組織在關注科學教育的開展，并努力改善現狀。著眼我國的科學教育，雖然暫時無法與美國的科學教育比肩，但仍舊有從上至下的各級部門和組織在努力改善科學教育的土壤。2001年開始，由教育部和中國科協共同發起的“做中學”科學教育改革實驗項目就是一個很好的嘗試，該項目與LASER項目有諸多相似之處，強調在K12年級開展基于探究的科學教育，輔以工具箱、教材等資料，以及完善的科學教師培訓等?？茖W教育的重要性毋庸置疑，如何借鑒發達國家科學教育改革的經驗，并為之所用，以改善我國的科學教育現狀，才是根本。