如何教科學(xué)？動手還是不動手？

邢鴻飛/編譯

如何教科學(xué)？動手還是不動手？

邢鴻飛/編譯

美國馬薩諸塞州高中生參觀科學(xué)展覽

● 在最近的一次全美科學(xué)測試中，一些常常在科學(xué)課堂上搗鼓巖石或礦物的美國高中生的表現(xiàn)，遠不及那些從未有過動手操作活動的學(xué)生。

從未在課堂上混合各種化學(xué)試劑或者利用顯微鏡進行科學(xué)觀察的學(xué)生，在測試中與那些經(jīng)常參與此類科學(xué)活動的學(xué)生一樣表現(xiàn)出色。

這結(jié)果是不是讓人覺得吃驚？根據(jù)日前公開的2015年美國科學(xué)類國家教育進展評估（NAEP），這些引人注目的結(jié)果似乎與動手實踐學(xué)習(xí)是科學(xué)課程的最好方法這一傳統(tǒng)觀念背道而馳。例如，前不久，奧巴馬政府還在白宮舉行“活躍學(xué)習(xí)日”，表彰全美最佳科學(xué)和數(shù)學(xué)老師。

政府官員們將美國國家教育進展評估看成是美國的教育報告卡。科學(xué)測試定期對四年級、八年級和十二年級的學(xué)生代表進行測試，了解他們在生命、物理、太空、地球科學(xué)以及科學(xué)過程等方面的掌握情況。該測試是對閱讀、數(shù)學(xué)、公民教育和其他學(xué)科評估的一部分。對兩個較低年齡組測試的結(jié)果按州統(tǒng)計，因此媒體上的報道往往涉及為什么某一個州領(lǐng)先或落后于其他州。

2015年的科學(xué)測評中，美國小學(xué)生和中學(xué)生整體上比2009年接受測試的學(xué)生的表現(xiàn)略好，而兩個較低年齡組中的白人和少數(shù)民族學(xué)生在得分上的差距有所縮小。相反，十二年級學(xué)生的得分情況并未發(fā)生改變，種族差異未見縮小。

然而，NAEP遠非一場競賽。它還包括一項由23個問題組成的關(guān)于課堂上實際情況以及學(xué)生參與科學(xué)狀況的調(diào)查。例如，其中一個問題是讓學(xué)生回答他們在包括化學(xué)和地球科學(xué)在內(nèi)7個領(lǐng)域中參與實踐操作活動的頻率，是“從未”“很少”“有時”還是“經(jīng)常”。

只有在一種情況下，也就是涉及簡單機器操作的活動，那些有過實踐操作活動的學(xué)生獲得較高的NAEP成績。確切地說，從來沒有接觸過機器的學(xué)生得分155（十二年級學(xué)生的平均得分是150），而那些常常操作機器的學(xué)生得分171。

或許，更加讓人深思的是，很少有學(xué)生報告他們參與過實踐操作活動。例如：只有29%的學(xué)生“有時”或“經(jīng)常”操作簡單的機器；大約58%的學(xué)生“從未”做過；14%的學(xué)生“很少”做；那些表示自己從未或很少與“有生命的事物”打交道的學(xué)生達到62%；大多數(shù)學(xué)生對諸如顯微鏡和化學(xué)品非常陌生。只有17%和18%的學(xué)生報告稱他們“經(jīng)常”在科學(xué)課上使用兩者。

美國國家教育統(tǒng)計中心的官員表示，解釋NAEP的評價結(jié)果，包括像實踐操作活動和測試成績之間的負相關(guān)性在內(nèi)的與直覺相反的結(jié)果，并非他們的工作職責(zé)。然而，一位不愿意透露姓名的專家認為，詢問學(xué)生“今年”他們在科學(xué)課上做了什么可能會造成測評結(jié)果的偏差。

例如，成績優(yōu)秀的學(xué)生往往在高中最后一年參加物理或高等生物課程，為進入一流大學(xué)做準(zhǔn)備，因此他們不可能在十二年級的時候與巖石和礦物打交道。與此同時，需要補課的學(xué)生為了達到畢業(yè)所需學(xué)分可能會選擇物理科學(xué)課程，而巖石是課程的一部分。即便如此，這樣的解釋無法說明為什么報告說使用過顯微鏡的學(xué)生那么少，而對于參加高等生物課的學(xué)生來說，顯微鏡被認為是必不可少的工具。

結(jié)果讓人捉摸不透

NAEP測試者所描述的十二年級學(xué)生科學(xué)的低迷狀態(tài)如果告知科學(xué)教育工作者的話，可能會直接并大范圍地引發(fā)他們對此的氣憤。不過，評估結(jié)果幾乎不可能在NAEP的管理方國家教育統(tǒng)計中心（NCES）維護的網(wǎng)站上被搜索到。例如，邀請用戶查閱學(xué)生問卷的鏈接只提供了不同年級學(xué)生少部分回答的數(shù)據(jù)。真實的數(shù)據(jù)被一個叫作數(shù)據(jù)瀏覽器（Data Explorer）的搜索工具所隱藏，即使是有經(jīng)驗的研究人員想要查詢到數(shù)據(jù)也要費盡周折。

NCES一位幫助處理數(shù)據(jù)并公開發(fā)布評價結(jié)果的統(tǒng)計學(xué)家格雷迪·威爾伯恩（Grady Wilburn）承認，“一些菜單標(biāo)簽很不直觀。”他表示，目前使用的格式是十年前開始采用的，“在如何設(shè)計網(wǎng)絡(luò)工具這方面我們現(xiàn)在已經(jīng)獲知很多。”NCES希望在2018年發(fā)布2017年閱讀和數(shù)學(xué)評估報告時能使用更好的版本。

2015年科學(xué)評估結(jié)果還有另一個變化。在學(xué)生問卷篩選結(jié)果的下拉菜單中，每一條名目都描述了看起來對NAEP得分起到正面影響的活動。

例如，菜單包括關(guān)于學(xué)生“在試驗中可以確認哪些問題得到解決”的頻率的回答，但該問題是涉及學(xué)生對科學(xué)方法熟悉程度的7個問題中的1個。有一半學(xué)生表示他們每周可以有1次確認可驗證性假設(shè)，這部分學(xué)生的得分比其他在這個問題上回答“從不”或“很少”的學(xué)生得分要高得多。相反，下拉菜單中顯示的數(shù)據(jù)并未顯示在實踐操作活動和NAEP得分之間存在負相關(guān)性。

另一個有關(guān)搜索網(wǎng)絡(luò)獲得科學(xué)內(nèi)容的問題，也出現(xiàn)了同樣的情況。那些從未上網(wǎng)搜索信息的學(xué)生獲得的平均分是144，而每周上網(wǎng)2到3次的學(xué)生們測試中的平均分達到165。然而，菜單忽略了一項結(jié)果，即很少閱讀科學(xué)類書籍雜志的學(xué)生們比喜歡閱讀的學(xué)生在NAEP的評估中得分更高。

NCES的官員表示，他們在選擇問題的時候主要基于他們認為能令公眾感興趣的內(nèi)容，并且在現(xiàn)有的新聞報道中出現(xiàn)的主題，但這些選擇似乎與政客們喜歡傳遞好消息的說法相吻合。

美國教育部長約翰·金（John King）和總統(tǒng)科學(xué)顧問約翰·霍爾德倫（John Holdren）很快將最新結(jié)果當(dāng)成證據(jù)，吹捧奧巴馬政府在推動科學(xué)教育方面所作出的努力開始取得了成效，包括培訓(xùn)更多更優(yōu)秀的科學(xué)教師以及越來越重視主動學(xué)習(xí)。NCES代理司長佩吉·凱爾（Peggy Carr）給出了更加樂觀的評價，她告訴記者，該評估結(jié)果表明：在科學(xué)方面，我們處在領(lǐng)先地位。

有人認為，美國學(xué)生在將近80個國家和地區(qū)的15歲學(xué)生參加的國際學(xué)生評估項目這樣的國際性測試中排名中等，加上參加測試的美國高年級學(xué)生中有40%沒有顯示出對科學(xué)的“基本”了解，因此他們對上述觀點表示質(zhì)疑。

全美科學(xué)教師協(xié)會會長戴維·埃文斯（David Evans）表示，40%這個數(shù)字實在“讓人覺得可怕”。他說：“今天這個世界人們需要了解的東西遠不止在‘基本’上。我覺得我們應(yīng)該追求的是‘精通’。”他指出只有22%的高中畢業(yè)生目前能夠達到這一水平。

值得注意的是，2015年高年級學(xué)生是整個學(xué)校生涯均在2002年《不讓一個孩子掉隊》(NCLB)教育法案框架下完成的首批NAEP的科學(xué)測試接受者。該教育框架要求每年對三到八年級的學(xué)生進行閱讀和數(shù)學(xué)測試。但是，很多美國教育者認為NCLB并未將科學(xué)及其他課程納入此范圍，因為那些學(xué)科并非法案對學(xué)校表現(xiàn)進行評估的要求。埃文斯說：“我們在關(guān)注長期不注重科學(xué)的結(jié)果。”去年新頒布的法案保留了每年的測試，但提高學(xué)生表現(xiàn)的監(jiān)管者是州政府而不是聯(lián)邦政府。

霍爾德倫對于十二年級的學(xué)生得分不高并未覺得吃驚，但他有自己的見解。他在關(guān)于NAEP結(jié)果的電話會議上告訴記者，NAEP分?jǐn)?shù)反映出很多因素，包括教師素質(zhì)、家庭支持以及學(xué)生對科學(xué)學(xué)科的總體興趣。他說：“我們很早就知道讓孩子們早點接觸科學(xué)很重要，要讓孩子們覺得科學(xué)很有趣，并將課程置于解決重要社會問題的情境下。”

[資料來源：Science][責(zé)任編輯：彥 隱]