美國科學教育的環境素養評述

高新越 陳凱

摘要： 美國教育改革關注的環境素養包含四個要素： 環境議題的提問、分析和解釋能力;對環境問題的認知;理解和解決環境問題的能力;個人和公民的責任。環境素養教育常用議題中心教學法，國際評價多為量化測評。對我國環境素養教育的啟示在于，應關注跨學科課程融入，目標和內容需要與時俱進，教學方式兼具人文情感和理性思維，過程性評價亟待深入研究。

關鍵詞： 環境素養; 科學教育; 議題教學; 教學評價

文章編號： 10056629（2022）01009305

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 研究背景

聯合國教科文組織在2021年5月的世界可持續發展教育大會前發布《為地球學習》的報告[1]中指出，目前的教育未能充分培養學生適應氣候變化以及環境危機。報告還設定了新目標——到2025年環境教育成為世界各國教學課程的核心組成部分。關注環境教育的宗旨是讓所有學習者都能夠參與應對氣候危機、生物多樣性喪失以及可持續發展面臨的所有挑戰。

“環境素養”一詞最早出現在1968年的馬薩諸塞州奧杜邦案中“我們如何了解有環境素養的公民”[2]。我國在環境素養主題的教育研究文獻數量不多，主要從中學生環境素養評價體系構建[3]、初中生環境素養調查[4]、高中生環境素養評價體系的設計[5]、跨年級跨學科的“環境素養培育”特色主題與課程的設計[6]等方面展開，均為本土化的教學或學習研究，主要從化學、地理、綜合實踐等課程入手。環境素養的研究，如果能從更加廣闊的視野汲取國際政策和研究成果，對我國環境素養課程建設和教學設計必定能提供新元素和新視角。本文綜合美國科學教育多項政策文本對環境素養進行評述。

2 環境素養內涵剖析

環境素養的概念源遠流長。1970年美國新澤西州環境教育委員會制定了新澤西州環境教育整體規劃。該規劃認為具有環境素養的公民應了解環境之間相互依賴的關系和相應的責任，具有解決已有環境問題和預防可能發生環境問題的知識和技能[7]。

《卓越環境教育學習指南（K12）》（以下簡稱“學習指南”）由北美環境教育協會（NAAEE）出版，為環境教育提供了詳細的課程、教學框架和愿景。“學習指南”認為，具有環境素養的公民能制定最佳方案來解決環境問題，并將環境素養具化為四個關鍵要素： 提問、分析和解釋技巧;環境過程和系統知識;理解和解決環境問題的技巧;個人和公民的責任[8]。這四個要素體現了知識、技能、行為三個層面的要求。

《下一代科學教育標準》（The Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）不但加入氣候變化和人類可持續性等議題，還明確了科學與工程在環境議題的多個聯系點。但僅僅提供環境教育的知識內容還是不夠，更需要讓環境教育體現積極性、過程性、實踐性，還有對自然環境的審美、管理和宣傳，旨在培養對地球及生活環境的欣賞、認知、保護意識和管理能力，以便公民能夠對自己生活中的行為做出明智的選擇[9]。NGSS的發布，促使美國各州對環境素養進行界定，融入傳統的科學教育之中。

例如，哥倫比亞特區的環境素養框架認為具有環境素養的人需要做到[10]： 討論和描述生態和環境系統以及人類對生態和環境系統的影響;親自體驗戶外發現，探究和解決問題的學習;質疑和分析與環境有關的信息;采取能尊重、恢復、保護、維持人類社區和環境系統健康與福祉的行動。德克薩斯州定義環境素養[11]為理解、分析和應對重大自然資源機遇和挑戰的知識和能力。加州科學教師協會將環境素養[12]界定為有目的的學習計劃和理解環境問題的直接經驗相結合的結果。一個有環境素養的人應該： （1）認識自然系統和人類系統是如何作用在一起以產生共同適應的生態系統的知識并采取行動。（2）根據環境科學知識作出決定，形成為下一代維持自然環境的習慣性思維。（3）認識到為每個學生提供高質量、與文化相關的環境學習機會是一個社會公正問題，通過集體行動和融入傳統K12知識體系以消除環境學習的障礙。（4）理解并愿意采取公民參與的想法、原則和行為來解決問題。（5）理解人們作為個人和群體時，他們的行動會產生影響。

美國各州對環境素養的界定有一些相同點，都要求具有環境素養的人能夠了解或掌握環境系統、生態系統和人類系統相互作用的方式、原理、結果等有關知識;具備面臨環境危機時分析、解釋、質疑信息的能力;面對地方或全球的自然環境挑戰，能以多重身份做出決定;用批判性、創造性思維看待環境問題;具有尊重和保護環境的態度、信念、價值觀以及社會責任感。綜上所述，環境素養包含了四大要素： 環境議題的提問、分析和解釋能力;對環境問題的認知;理解和解決環境問題能力;個人和公民的責任。

3 環境素養要素解釋

環境素養的建構并不拘泥于某一學科，而依賴于多學科視角和整合思維。例如生命科學中的環境議題和化學主題聯系緊密，包括植物的光合作用的化學方程式表示、二氧化碳的循環過程的化學變化、食物提供能量過程中的分子轉變等。環境素養涉及物質科學、生命科學、地球和空間科學、工程技術和科學應用[13]四大領域，屬于超越知識的綜合層面素養，具體體現在以下四個方面。

3.1 環境議題的提問、分析和解釋能力

這是環境教育的基本構成要素，主要基于技能層面的考慮，包括兩個方面： 提出、辨認和鑒定環境問題的技能;科學分析環境問題的能力，并能夠利用各種資源開展研究。具體體現在：

能夠就自己提出的環境問題作出推測和假設，聯系周圍世界尋求信息，獲取問題答案;能較好地運用所學環境相關學科知識，用辯證的眼光評估環境問題的解決方案，并且說明原因;學習者必須熟悉探究流程，掌握收集、組織、解釋和綜合信息的基本技能，以發展科學解釋能力并開展交流[14]。

3.2 對環境問題的認知

對環境問題的認知是環境素養的基礎，需要認識“地球的整體性”“生活環境”“人類及其社會”和“環境與社會”四個維度的內容[15]。

對于“地球的整體性”，學習者應了解地球特征的形成過程長期性和廣泛聯系性，運用物質的變化如化學反應來解釋日常現象，運用能量和物質的科學知識理解周圍的現象。

認識“生活環境”需要了解人口動態變化和生物系統多樣性的重要性，理解生物進化背后的基本思想和經典機制，以此理解生活環境是由相互關聯的各個動態系統共同組成。

認識“人類及其社會”需要了解不同的政治和經濟制度影響自然資源和環境質量的機制，并能分析全球社會、文化、政治、經濟和環境的聯系。

針對“環境與社會”維度要理解人類能夠改變物理環境以滿足其需求的能力有限，還需要研究各種技術對社會和環境的影響。

此素養需要知識但又超越知識，還取決于對人類系統的深刻理解。具有較高認知水平的學習者，能用整體的眼光看待環境問題，更加科學地分析地球表面各種環境要素或環境結構及其相互關系，并能夠選擇環境問題開展科學探究。

3.3 理解和解決環境問題的能力

理解和解決環境問題的能力是環境議題的提問、分析和解釋能力基礎上的更進一步的表現。包括分析和調研環境問題的技能、基于環境議題的決策技能[16]。

分析和調研環境問題，要能識別有價值的問題并預估調查的后果，確定和評估針對該問題可能的替代解決方案和行動計劃。整個調研過程兼具靈活性、創造性和開放性，每一個成員能以開放的精神參與同行評議。

基于環境議題的決策技能指的是能夠在交流和評價時建構個人觀點，根據計劃采取針對性的行動，并以社會公民身份評估行動結果。

整體來說具有該素養的人具備以下幾種特點： 思維靈活具有創造力、基于證據合理決策并開展多角度評估、在調研環境問題中善于建構個人觀念。

3.4 個人和公民的責任

Hines（1987）[17]認為具有環保意識本身就是一種責任和態度的體現。面對環境問題，公民愿意根據自己的認知結論采取行動，確保環境質量;在進行環保活動時，明白他們的行為可能會產生各種后果，愿意為自己所產生的個體影響承擔責任，并在必要時加以改變。具備該素養的人對自然和社會保持一定的欣賞和敏感性，關心環境且能夠對有損環境的行為進行自我控制和管理，愿意參與環境問題解決，表達對自然與社會的尊重。

環境素養中的四個關鍵要素緊密關聯，對環境問題的認知是一切素養的基礎，沒有知識支持的探究都缺乏科學依據，不利于環境問題的科學論證。提問分析能力離不開對環境過程和環境問題的了解，同時也是理解和解決環境問題技巧的基本條件，是科學探究過程中的必要步驟。理解和解決環境問題既需要學科認知又需要思維和技巧，多方面素養相互作用，屬于較高層面的環境素養。個人和公民責任是所有素養的情感基礎、根本行動力以及支持其他環境素養不斷發展的根本因素。

4 發展環境素養的教學模式

根據上文所述，基于發展環境素養的教學不是單純的知識講授模式，而往往圍繞一定主題組織價值澄清、社會生活導向、以解決問題為核心的課程活動。環境素養教學實施需要綜合運用多種教學方法，充分重視學生的自主性，引導學生從“習以為常”的身邊環境中發現問題，從“可解決的問題”做起，且課堂上同樣也需要創造融洽和相互支持的人際環境。

目前國際上環境教育多采用議題中心教學法[18]，即以爭論性議題為課程核心，教師綜合有關的學科知識，運用多樣教學法，將議題的正反不同觀點呈現給學生的一種教學方式。議題中心教學法也有很多模式，包括決策制定模式、結構性爭論模式、反思探究模式[19]，其中以“結構性爭論模式”最能顯現議題的爭論點，最適合爭論性環境議題的教學[20]。具體包括以下階段：

（1） 引導教學階段。師生共同選擇一個環境議題，教師先闡明與議題有關的核心概念，并介紹討論活動的步驟;再將學生分組，每組均選定不同觀點的人數;教師提供學生閱讀材料或相關數據，提供有關實例，甚至編寫引導說明，引導學生根據證據組織觀點，加以論證。

（2） 討論議題階段。針對議題各自提出贊成或反對的觀點，另一方注意聆聽、做筆記，并提問、反駁，然后雙方互換立場，重復以上步驟，進行交鋒辯論。小組成員摒棄立場，嘗試達成共識也可以提出第三種觀點。每組成員將所達共識列于自己的意見板上，對全班宣布，并接受大家的質詢及進行答辯。

（3） 補充議題階段。教師針對以上學習討論進行點評，甚至對學生所持觀點進行“批判”或“反駁”，刺激學生深入思考。教師針對性地補充內容，對討論的問題作進一步澄清。

5 環境素養的評價經驗

正如環境素養的定義多年來不斷發展一樣，學者評價學生環境素養的方式也在不斷發展[21]。Leeming等（1995）開發CHEAKS量表來評估兒童對全球環境變化的態度和知識[22]。Morrone（2001）認為以前的評價關注層面缺少決策和解決問題的技能[23]。Culen等（2003）使用修改版的中學環境素養工具（MSELI）對佛羅里達州學生進行調研[24]，開始關注負責任的公民環境保護行為理念。Manoli等（2007）修訂基于社會情境的生態量表[25]，旨在了解兒童的環境觀點以及觀點隨著環境政策實施的變化。不過這些環境素養評價研究和大型測評只基于紙筆測驗或問卷量表，一般用于大量數據的量化評估，日常教學的過程性評價并不多見。

6 啟示

6.1 環境素養教育應以跨學科課程融入為典型特征

雖然環境素養教學依賴于學科課程，但環境議題本身具有跨學科的特點，而且知識的不確定性使得環境問題解決方案可能存在“不確定”或無法應對“復雜知識系統”的風險[26]，所以不能僅限于自然科學知識作為決策依據，需要多學科、多視角、多途徑、多方法地考慮問題，實現跨學科課程融合。跨學科課程的融合，不是簡單地提取、拼盤、拓展獨立學科中有關環境議題的知識，而要立足于環境素養的基本要求，串聯與整合科學教育的核心概念，提煉出各學科課程在環境議題上的聯系，依據這些聯系制定環境問題綜合解決方案。

創造跨學科的環境教育體系對教師專業發展提出更高要求，包括自然與人文的跨學科融合、解決環境問題的數學和技術工具應用、面對社會性科學議題的倫理思考。我國許多一線教師在職前教育中收獲了部分零散、淺層的環境議題知識，但可能只限于科普層面，而沒有進行深入理解，也缺乏系統的科學研究方法訓練，所以無法勝任真正的復雜環境問題的解決[27]。目前鮮有教師具備爭議性環境議題的學習經歷，缺乏對議題多維關系和價值的辯證認識，所以跨學科課程的環境素養教育急需配套師資。

6.2 環境素養培育目標需要融合國際視野與中國特色

我國2003年頒布的《中小學環境教育實施指南》（以下簡稱“指南”），將目標確定為“引導學生關注家庭、社區、國家和全球面臨的環境問題，正確認識個人、社會和自然之間相互依存的關系;幫助學生獲得人與環境和諧相處所需要的知識和技能，養成有益于環境的情感、態度和價值觀;鼓勵學生積極參與面向可持續發展的決策與行動，成為有社會實踐能力和責任感的公民”[28]。由于“指南”頒布較早，缺少對近年來全球熱點的關注，該目標更加側重于情感、態度與價值觀層面的熏陶，與國際環境素養要求相比，還是有一定差距，尤其欠缺具體的能力、思維視角，達不到素養層面的目標。恰逢我國倡導“努力爭取2060年前實現碳中和”，在此背景下中國特色的環境素養教育目標需要圍繞這一議題，體現時代需要。

近年來在自然科學和社會科學等學科課程標準的文本表述中，愈加關注環境教育。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》[29]在“科學態度與社會責任”素養要求中明確提出認識環境保護和資源合理開發的重要性，具有“綠色化學”觀念和可持續發展意識，并能運用已有知識和方法綜合分析化學過程對自然可能帶來的各種影響，權衡利弊，強化社會責任意識，積極參與有關化學問題的社會決策。綜合國際經驗和我國現行學科課程改革趨勢，筆者認為環境素養教育目標設計還需要補充環境問題解決技能和環境議題論證思維兩項。

6.3 環境素養教學應兼具人文情感和理性思維

環境素養教學不限于知識教學。學生在環境議題學習中，收獲的不止是知識與技能，更接受了環保、社會的情感熏陶。教師可以通過講故事、討論、對話、批判與反思社會時事培養學生正確的環境倫理價值觀，鼓勵學生依據興趣探索問題、自由選擇成果展示形式。校園環境也可以發揮不可替代的重要作用，學校可以充分利用空間設施，張貼相關作品、競賽成果、宣傳資料等。也可以借助相關制度發起實踐活動，產生潛移默化的效果。此外，傳統的環境教育局限在教室內，缺少充分的戶外教學體驗，顯然是不完善的。環境素養需要超越傳統的教學模式，鼓勵學生走出學校，關注探索當地社區和自然資源。如學校組織的社團活動、當地的社區、學生的活動場所。

環境素養需要強化理性思維教學。環境素養要求以更加復雜和包容的方式理解環境議題的復雜性，為環境問題評估和決策做好準備。教師可以選擇有風險、有爭議性的環境議題和多種可能性的解決方案，使學生認識到環境議題學習不是為了得到唯一正確的解決方案，而是要充分考慮科學的不確定性、影響因素的可能性，甚至是質疑、批判后再提供理性決策[30]。環境素養也需要論證思維，學習使用證據推理并做出有依據的判斷。教師要尊重學生的假設，因為這些假設是學生理解相關環境知識的真實想法;教師要教學生系統地獲取、評價環境問題事實來源和證明造成環境問題原因的證據，根據證據做出解釋性的判斷[31]。

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