美國核心素養對我國中小學教育的啟示

沙原 張曉順

摘要：近年來世界各國教育界開始研討適應21世紀發展需求的核心素養，美國的“21世紀技能”探索了未來21世紀學生適應社會發展所必備的關鍵能力，而“新一代科學標準”則制定了發展學生核心素養的科學學科的課程標準。美國的這兩個項目不僅在理論設計上更加適應了時代發展要求，也在教育教學實踐中發揮了重要作用。文章在評介二者的基礎上，從強調科學本質在教學實踐中的滲透、重視科學與工程實踐、遵循認知規律體現整合與進階、側重創新意識與合作精神的培養等幾方面提出了對中國基礎教育的借鑒意義。

關鍵詞：21世紀技能;新一代科學標準;學習進階;科學與工程實踐

doi：10.16083/j .cnki.16 71-15 80.2019.08.008

中圖分類號：G639.3

文獻標識碼：A

文章編號：1671-1580（2019）08-0031-06

隨著2016年9月“中國學生發展核心素養總體框架”的正式發布、2018年《普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017年版）》的頒布，基于核心素養的新一輪教育改革正式拉開帷幕。美國與核心素養對應的項目是P21，與課程標準對應的項目是CCSS.NGSS，但提法均早于中國，對中國核心素養和課程標準的研制都起到了重要的借鑒作用。本文基于對P21和NGSS的分析，結合實地考察，提出了對中國基礎教育改革的幾項建議。

一、P21：美國21世紀技能

1.P21項目背景

從1958年《國防教育法》的頒布與實施之日起，美國以“能力為本”的教育改革就一直處于現在進行時。1990年，美國勞T部（U.S.Department of La-bor）成立了職場基本技能達成秘書委員會（Secre-tary's Commission on Achieving Necessary Skills，簡稱SCANS），以探尋年輕人要在職場中獲得成功所必需的技能。SCANS于1991年發表了《職場對學校教育的要求》（What Work Requires of School），提出了學校教育應該為學習者培養21世紀職場必備的五項能力和三種技能基礎。五項能力包括資源管理能力、人際關系能力、信息能力、系統化能力和技術能力;三種技能基礎包括讀寫算聽說等基本技能、思維技能及個人特質。[l]1994年，美國國家素養研究院（ the National Institute for Literacy）啟動了“為未來而準備”（Equipped for the Future，簡稱EFF）項目，并于1996年提出了成人的核心素養指標體系。SCANS的職場基本素養研究和EFF成人核心素養研究項目的成功運作，直接推動了美國21世紀核心素養研究項目的啟動。2002年，由美國教育部、頂尖企業和社會團體等共同創建了美國“21世紀技能合作組織”（Partnership for 21st Century Skills，后來更名為“21世紀學習合作組織”-Partnership for 21stCentury Learning，簡稱：P21），旨在探尋那些可以讓學生在21世紀獲得成功的技能。P21建立的“21世紀學習框架”（Framework for 21st Century Learn-ing），不僅對美國教育起到了巨大的指導與促進作用，而且在世界范圍內產生了深遠影響。

2.P21教育框架

圖1是P21以“彩虹圖”的形式呈現的“21世紀學習框架”，[2]“彩虹圖”由21世紀學習結果（又包括學習結果指標和學習內容兩部分，分別由上面的內外兩道彩虹表示）和21世紀學習支持系統（由下面的四個水池表示）兩部分組成，前者是對21世紀“學什么”的概括，后者則要解決“怎么學”的問題。圖中外環彩虹呈現的是學生學習結果的核心素養指標，主要包括“學習與創新素養”、“信息、媒體與技術素養”、“生活與職業素養”（包括靈活性與適應性、主動性與白我導向、社會與跨文化素養、效率與責任、領導與負責）三個方面。這三個方面主要描述的是學生在未來生活和職業生涯中所必須掌握的內容知識、具體技能、專業智能等“核心素養”。每一項核心素養的落實都要依賴于“核心課程與21世紀主題”的學習，即內環彩虹部分，這是實現外環彩虹核心素養指標的有效載體。核心課程主要包括英語、閱讀和語言藝術、外語、藝術、數學、經濟、科學、地理、歷史、政府與公民等。為切實提高學生應對現實生活中具體問題的能力，在保留以上傳統科目的基礎上，增設了5個融人核心課程之中的跨學科的21世紀主題，分別是全球意識、理財素養、公民素養、健康素養和環保素養，每個主題下設3-5個二級指標。圖中底座的4個水池代表的是4個支持系統，包括21世紀核心素養的“標準與評價”、“課程與指導”、“教師專業發展”以及“學習環境”，它們共同構成了保證21世紀核心素養實施的基礎。

3.P21主要支撐

支持系統與學生學習結果、學習內容之間是相輔相成、不可分割的：沒有以核心課程與21世紀主題為載體，核心素養的培養便會淪為鏡月水花，支持系統也就沒有存在的價值;沒有支持系統的保證，各種核心素養的形成與落實也將流于形式。 2012年，P21為推動21世紀技能框架有效實施，發布了21世紀技能地圖（21st Century SkillsMap），2015年P21聯合美國教育科技指導者協會（ State Educational Technology Directors Association）和美國有線通訊教育基金會（ Cable Impacts Founda-tion）研制了《21世紀學習環境路線圖》（Roadmap to21st Century Learning Environments），這些措施都是為了幫助教育領導者制定學校教育的整體規劃。

二、NGSS：美國新一代科學標準

1.NGSS實施背景

1996年美國國家研究委員會（National Re-search Council，簡稱NRC）頒布了《國家科學教育標準》（National Science Education Standards，簡稱《96標準》），這是美國第一個全國性基礎教育科學課程標準，在一段時間內對美國的科學教育起到了積極促進作用。但是20世紀90年代后期及21世紀初，美國的基礎科學教育質量呈下降趨勢，如2009年國際經合組織開展的PISA項目中，美國排第17名，遠落后于芬蘭、日本、中國上海等國家和地區。[3]另外，《96標準》無法體現最新科學的研究成果和互聯網技術的變化，缺乏明確的科學教育思想和教學過程主線，所依賴的理論依據和觀念滯后，為了解決相應的不足，適應未來經濟社會的發展需求和提高國際競爭力，美國政府覺得有必要重新制定一套適用于全國的面向未來一代的科學教育標準。[4]2010年6月美國頒布了首部全國統一的關于數學和英語學科的課程標準《共同核心州立標準》（Common CoreState Standards，簡稱CCSS），CCSS比較成功地體現了21世紀技能的要求標準，這也從側面對新的科學課程標準的制定起到了催化作用。

2.NGSS教育框架

對科學學科教育標準的研制分兩步，首先，由NRC研發并于2011年正式發布了《K-12科學教育框架：實踐、跨學科概念和核心概念》（A Framework forK-12 Science Education：Practices， Crosscutting Con-cepts.and Core Ideas，簡稱《框架》），旨在實現科學和T程領域的教育愿景，學生能在多年的學習中積極參與科學與T程實踐，并應用跨學科概念來加深對這些學科核心概念的理解。[5]《框架》明晰了所有學生在高中畢業時應達到的知識和實踐能力標準。第二步由美國成就公司（ Achieve，Inc.）主導，由NRC、美國國家科學教師協會（National Science TeachersAssociation，NSTA）、美國科學促進會（American As-sociation for the Advancement of Science，AAAS）及26個參與州相關專業人員在《框架》的基礎上共同制定，并于2013年4月最終頒布了《新一代（下一代）科學教育標準》（Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）。NGSS是美國科學教育史上具有里程碑意義的一部教育標準，它集中體現了美國科學教育研究理論與實踐的最新成果，對美國未來科學教育的長足發展具有非常重要的意義，并對其他國家的科學教育改革產生了借鑒和推動作用。

NGSS將《框架》的三大維度“科學與T程實踐”（ Science and Engineering Practices， SEP）、“跨學科概念”（ Crosscutting Concepts，CCC）和“學科核心概念”（ Disciplinary Core Ideas，DCI），比喻成一條繩索中緊密纏繞在一起的3股，它們共同組成了一個相互作用、不可分割的系統。三個維度包含的內容如表1所示，每個維度分別發揮不同的作用：“科學與T程實踐”解決學生需要“做什么”和“怎么做”的問題，即要以極度逼近真實世界中科學家、工程師的工作方式去進行“實踐”;“跨學科概念”解決學生“思考什么”的問題，是學生在各個科學學科里都會碰到的“共同”概念，需要用這些概念去引導自己思考、探索未知和解決問題;“學科核心概念”解決學生需要“知道什么”的問題，在K-12（從幼兒園到12年級）教育階段，美國的科學教育是四大學科以學習進階的形式同時進行的。NGSS三個維度之間的關系可以概括為：讓學生通過8項科學和T程實踐，用7個跨學科共同概念引導思考，建立對4個學科領域的基本認知;在這個過程中，逐步掌握科學探索、解決問題和創造發明的方法。

3.NGSS主題內容框架

如表2所示，NGSS教學設計的主題內容框架以“表現預期（ Performance Expectations，PE）+基礎框（ Foundation Boxes）+聯系框（Connection Boxes）"的模式建構，在結構上充分體現了培養目標、三維內容以及與跨年級、跨學科之間關系的整合。最上方的是表現預期，用以闡明學生在完成該學期或學年學習后應該知道什么和應該做到什么;[6]中間的基礎框為NGSS的三維內容，它是達成表現預期的基礎;最下面的是聯系框，主要包括在同一年級內與其他核心概念的聯系、跨年級階段的學科核心概念的聯系以及與CCSS的聯系。

三、美國核心素養教學對我國教育的啟示

除P21、NGSS之外，如STEAM（科學Science、技術Technology、T程Engineering、藝術ART和數學Mathematics的合稱）、項目引路（Project LeadThe Way，簡稱PLTW）、大學先修課（AdvancedPlacement，簡稱AP）、多元智能理論（Multiple Intel-ligences Theory）、教育目標分類（Taxonomy of Edu-cational Objectives）等項目或教育理論也都對美國K-12教育產生了重大影響。美國關于核心素養的教學不是停留在理論層面，而是在教學實踐中得以貫徹落實，其教育理念及教育實踐的很多特征對我國的教育改革實踐具有很強的借鑒作用。

1.強調科學本質在教學實踐中的滲透

要加強將科學本質的相關教育內容融人到課程與教學之中。科學本質是科學素養的重要組成部分，科學教師不僅要理解科學本質的內容知識，還應該具備科學本質的教學知識，并具備開發科學本質教學資源的能力，實現教師對科學本質的理解向科學本質課堂教學實踐的轉化。[8]NGSS將科學本質梳理為以下8大主題內容[9]：科學調查使用多樣方法;科學知識基于經驗證據;科學知識接受新證據的修訂;用科學的模型、原理、機制和理論解釋白然現象;科學是認知的一種方式;科學知識假定自然系統內的秩序與一致性;科學是一種人類活動;科學提出關于自然和物質世界的問題。真實世界中的科學實踐是各個學科領域綜合出現的，科技的發展是循序漸進的。從認知學角度看，學生個體科學素養的形成過程與科技社會的發展進程具有自相似結構，也是循序漸進的。歷史進程中學者們可能會犯錯誤，或是其理論被更先進的理論代替，社會便在這種矛盾運動中得以進步;學生們也是在不斷地修正自己的迷思概念，進而使個體得到發展。為了能在科學教育中還原科學的本來面貌[10]，抓住科學本質，促進學生科學素養的良性發展，NGSS的主題內容框架設計注重加強了各個維度、各個學科領域之間的橫向整合，同時建構了K-12各個階段科學概念學習進階的縱向整合。整合、實踐、進階、創新等都是科學本質的重要特征。

在我國，對孩子行為評價的一個重要指標是“聽話”，對學生結果評價的主要指標是“成績”，對教師教學能力的評價是“班級成績”，而提高成績最“高效”的方法是“講授法+鞏固練習”。“學生學習的主要形式就是聽講，他們每一次接觸新知識都是從教師講授得來，其他各種學習形式，如復習、練習、實驗、實習等，都是在聽講的基礎上進行的。”“這就是我們的學生越到高年級，越容易出現集體失語現象、越對問題失去好奇心的原因。試想，缺少了個人的情感體驗、意義建構、思維抽象、方法總結，怎么可能引起學習的興趣，進而形成終身學習的愿望和能力呢？還原科學的本質，就是要求我們要鼓勵學生大膽地去“試錯”，科學研究就是在觀察、認知、假設、實踐、發現問題、糾正、調整、完善的過程中不斷層層深入的，科學的研究過程同時也是不斷糾錯的過程。在科學的發展過程中，只要研究的過程是正確的，“錯誤”的結論就是暫時的，結論會在不斷的研究過程中逐步接近科學的真相。

2.重視科學與T程實踐

作為實踐的學科，美國的科學學科教學經歷了早期約翰·杜威（John Dewey）的“做中學”（learningby doing），21世紀初的“作為過程的科學”（scienceas process），“作為探究的科學”（science as inquiry），再到現在的“作為實踐的科學”（ science as prac-tice），每一次進步都不僅僅是提法上的改變，更是教育思想的飛躍和對科學教育本質理解的不斷深入。[12]我國在上一輪課程改革中大力提倡科學探究，其本意就是要塑造學生“在教室里做的事情和科學家在實驗室里所做的事情只有程度的不同，沒有本質的區別。”[3]但在實際教學層面上卻造成了師生理解上的偏差：將探究技能解釋為機械地從事某項活動或掌握程序步驟;或者將“探究”窄化為特指學生參與實驗。其結果是直接導致了課堂教學的模式化和簡單化，演化為學生只需執行教師已經設計好的探究方案。

NGSS教育是在建構主義和認知科學理論的基礎上發展成熟起來的教育模式，它率先用“實踐”（practices）替代“探究”（inquiry），強調知識與技能是學習者通過與學習環境互動建構的產物，而非來自于外部的灌輸，只有當學習鑲嵌在運用該知識的情境之中，有意義的學習才可能真正發生。[14]“作為實踐的科學”的教育觀價值取向是理論與實踐相結合，既重視理論性論證在科學教育中的重要地位，也不拋棄集動手、動腦、動嘴、動筆于一體的社會性實踐活動，力求在“科學與工程實踐”過程中達到理論與實踐的合理結合，它的三個主要特征是社會交互性、運用科學語言、科學代表物和工具的使用。教師應從科學過程、社會交互性、概念模型、表達與反思等方面支持學生學習“作為實踐的科學”。[15]

3.遵循認知規律體現整合與進階

NGSS的整合可以分為橫向與縱向兩個方面。它以表現期望為目標引領，圍繞核心概念組織教學內容，以三維目標的有機整合以及與STEAM、STSE（Science， Technology， Society and Environment）的跨領域整合等橫向整合為保障基礎，循序漸進地實現了P21所期望的21世紀核心素養目標。其中，表現期望是NGSS實現三維整合的關鍵，三維整合是達成表現期望的基礎，核心概念是組織教學的時間線索，也是實現縱向整合的保障。現代信息社會，單一的知識結構很難再適應社會的飛速變化，不同學科的互育融合是各領域發明創造實現進步的發展趨勢，在教學實踐中也要體現出這種“融合”或“整合”能力的培養。

在課程實施過程中要強調教學情境中的學習進階（Learning Progressions，簡稱LPs），人類認識科學的過程是漸進性的，對科學的學習也同樣應該具有漸進性。學習進階的內涵為：學生關于某一核心知識及相關技能、能力、實踐活動在一段時間內進步、發展的歷程，表現為特定知識、技能和能力的潛在發展序列。[16]學習進階的設計更符合學生學習科學和認識科學的過程，也更加能夠使學生感受到人們認識科學的真實歷程。教學中體現學習進階，對于某一個核心概念，學生會在原有的認知基礎之上，一步步加深對核心概念的理解，從而一層層撥開科學本質的面紗。”[17]

4.側重創新意識與合作精神的培養

創新意識和創新能力是一個國家和民族未來發展的核心競爭力，美國前總統奧巴馬說，“要讓每個學生不僅成為知識的消費者，更要成為知識的創造者”。培養創新能力并不是要把每個學生都培養成科學家，而是讓學生時刻具有一種創新意識，正是這種創新意識和創新能力使美國在近現代一直保持著科技與經濟領域的領先地位。

交流與合作是P21、NGSS等美國教育非常看重的一項核心素養。所有學生和教師所進行的教育教學活動，其根本屬性就是“與他人分享”的一種客觀存在，合作分享的方式有利于學生開展主體性、能動式的學習。在教育教學過程中教師著重培養學生敢于質疑專家學者、挑戰權威的精神，鼓勵拓展式、創造式的學習方式，允許學生隨時發表自己的觀點及方法，引導學生進行獨立的、個性化的思維活動，教師不能代替學生思維。總之，讓每個學生逐漸發現自己的潛能、建立起白信、以審辯式思維和創新意識來認識世界，以綜合創新的形式來改造世界，在不同領域中為社會作出自己創造性的貢獻，同時實現自我價值，這才是教育的真諦。[18]

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