科學教育發展的英國路徑

黃宇 陶琳琳

科學教育的質量關乎國家長遠發展。當前，世界百年未有之大變局正在加速演進，新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起，國際環境錯綜復雜，提升科技創新人才培養質量的需求尤為迫切。

英國是國際科學教育的發祥地。早在19世紀50年代，英國教育家斯賓塞便在著作《教育論》中明確表明“科學知識最有價值”，大力提倡科學教育。經過長期改革和發展，英國已形成在世界上處于較高水平的科學教育體系。

英國科學教育的發展歷程

萌芽階段：19世紀到20世紀中葉

相對于數學而言，科學作為課程在英國學校系統起步較晚，進程艱難。雖然19世紀50年代開始，斯賓塞就大力提倡科學教育。但直到19世紀末，除了少數公學的科學教育有較高聲譽之外，科學教育在學校教育中并沒有取得實質性的進展。到19世紀和20世紀之交，形勢才發生變化—由于軍事院校入學考試中增加了科學科目的內容，科學教育在公學中逐漸受到重視。

第二次世界大戰后，世界主要國家展開激烈的政治、軍事、科技和經濟競賽，社會對科技人才的需求激增，科學教育開始以培養英才為目的。從20世紀50年代末開始，西方發達國家全面審查小學科學課程，組織專業科學家和科學教育專家學者開發課程、編寫教材，以提升科學教育水平。當時英國著名的教科書有《牛津初等科學》《納菲爾德初等科學》等。但在20世紀60年代之前，英國盡管在學校中開設科學課程，開始注重科學過程和方法的教授，但科學學科地位不高。科學課主要以傳授科學知識為目的，幾乎不存在任何形式的科學教育課程，一些與科學知識有關的課也主要限于教師向學生誦讀教 材。

奠基階段：20世紀60年代到90年代

20世紀60年代以后，隨著工業化程度的快速提高和科學技術的迅速發展，整個社會迫切需求應用型人才與具備一定理論知識的技術工人，學校教育輸出的精英在數量上無法滿足市場需要，科學教育逐漸從精英教育向大眾教育轉向。1985年，英國學者博德默受英國皇家學會理事會委托撰寫了一份名為《公眾理解科學》的報告，提出科學的發展在很大程度上取決于公眾對科學的理解程度，由此拉開了提高公眾科學素養的序幕。同年，英國教育和科學部發布《5～16歲兒童科學教育政策》，要求對5～16歲兒童進行普遍的科學教育。但由于此時英國并沒有統一的國家課程，教育內容高度依賴地方和學校，科學教育的質量和水平差別很 大。

1988年7月，英國頒布《1988年教育改革法》，規定從1989年起在全國所有公立中小學實行統一的國家科學課程。根據法案的要求，隨后頒布首部科學課程標準《英國國家科學課程標準》，對義務教育的4個主要階段（KS1：5～7歲；KS2：7～11歲；KS3：11～14歲、KS4：14～16歲）提出了相應的成績目標和內容要求，并在每個學段結束時采用國家統一考試對學生科學學習的情況進行評定。從此，英國的科學教育得以規范開展。

提升階段：21世紀以來

進入21世紀以來，英國多次修訂科學教育國家課程標準并更新《16歲后技能教育改革T級行動計劃》，力圖保證公立學校系統科學教育的質量，為社會發展提供必要的有素質的勞動力資源。2002年4月，英國發布了《為了成功的科學工程技術（SET）：科學、技術、工程和數學技能人才的供應》報告，明確提出，作為國家戰略的一部分，在教育中應優先發展科學、技術、工程和數學技能學科。2004年，英國政府又頒布了《科學與創新投資框架（2004—2014）》，第一次在政府文件中引入STEM教育，并規劃了STEM的長期戰略目標。2006年，英國教育與科學部和貿易與產業部聯合發布了“STEM項目報告”，呼吁各方聯合起來推動STEM教育開展，并由此設立了“STEM凝聚力計劃”。2014年，英國皇家社會科學政策中心發布了一份報告《科學與數學教育愿景》，提出了英國未來科學與數學教育發展的藍圖。2017年1月，英國政府頒布《建立我們的工業戰略綠皮書》，指出英國現代工業戰略的核心是培育具有STEM技能的人才，從而把STEM教育提升到國家發展的戰略高度，形成了更高定位的科學教育格局。

英國開展科學教育的主要做法

學前教育中的“法定框架”

英國學前教育在教學特點和教育途徑上無不體現對科學素養的重視。2008年5月，英國兒童、學校和家庭事務部為0～5歲幼兒頒布了《早期基礎階段法定框架》，要求學前教育機構依據框架開展教育，確保幼兒在結束幼兒園教育時實現規定的發展目標。2021年最新版本的框架確定七個領域的早期學習目標：交流和語言，個人、社會和情感發展，身體發展，讀寫能力，數學，理解自然世界，表達藝術與設計。其中，理解自然世界目標包括三個子目標：探索周圍的自然世界，觀察和繪制動物與植物；了解周圍的自然世界，利用經驗和課堂所學對比環境之間的相似和不同之處；了解周圍自然世界的一些重要過程和變化，包括季節和物質狀態的變化。為了利用家庭和社區獨特的教育資源拓展學前教育空間，保教人員和家長經常有目的、有計劃地帶領兒童去博物館、動物園、公園、兒童游戲場、書店、農場等地方參觀游覽。這些活動區的設置和游覽活動的安排，對于培養學齡前兒童的科學素養有著重要意義。此外，在學前教育階段，掌握計算機被視為幼兒必備的一種生存技能。幾乎每個班上都會配備計算機及與機型相匹配的學習軟件，既有與各科教學相關聯的教育軟件，也有娛樂軟件，幼兒可自由地上機操 作。

中小學教育中的“教育標準”

2013年9月11日，英國教育部發布《國家課程標準：科學學習計劃》，明確了學習目的、學習目標、各階段法定達成目標、各階段教學內容及教學指導（非法定）。上述標準指出，所有學生都應該學習科學知識、方法、過程和應用的基本方面，通過建立一個關鍵的基礎知識和概念體系，認識到理性解釋的力量、培養對自然現象的興奮感和好奇心、理解如何用科學來解釋正在發生的事情及預測事情發生并分析原因。學習目標指向所有學生，確保所有學生能夠通過生物、化學和物理等具體學科來發展科學知識和概念理解；通過不同類型的科學探究幫助學生回答關于周圍世界的科學問題，從而發展對科學本質、過程和方法的理解；掌握科學對今天和未來世界意義及用途的相關知識。2014年12月2日新修訂的《國家課程標準：科學學習計劃》中增加了KS4階段的科學學習計劃，該階段要求通過科學教育發展學生在科學思維、實驗技巧與策略、分析和評價等方面的理解和一手經 驗。

本科教育中的“教育愿景”和“行動計 劃”

為了保持在科學與工程領域的世界領先地位，英國于2014年發布了題為《科學與數學教育愿景》的政策咨詢報告，為未來20年英國教育體系改革繪制了路線圖。其主要內容包括：將對數學與科學的學習延長到18歲；培養學生STEM職業意識，加強就業指導；進行持久穩定的課程改革；改革現有教育評價機制；提升教師地位，促進學科專家型教師發展。

2016年4月，英國發布了《關于技術教育的報告》，指出英國技術教育面臨現有工作系統無效、資格證書繁多且令人困惑和市場失靈等種種問題，并據此提出了34項建議。英國政府根據此報告的建議，于2016年7月發布《16歲后技能計劃》，支持年輕人和成年人獲得終身持續的就業技能，以滿足日益增長和迅速變化的經濟需要。該計劃自2017年起每年更新一次《16歲后技術教育改革—T級行動計劃》，成功引入了T-Level課程。T-Level課程是由英國政府與雇主、企業合作開發的一項面向16～19歲青年的涵蓋技術資格的第三級技術學習項目，是學生在普通中等教育資格考試后的主要選擇之一。T-Level與為學生提供在“工作中”特定職業學習的學徒制和提供繼續學術教育的A-Level并行，在規模上相當于3級A-Level課程。

非正規教育中的“社會支持體系”

英國社會各界積極助力科學教育，構成了多樣的科學教育社會支持體系。例如，非營利組織—國家STEM學習中心與英國政府、企業、組織和教育機構合作，為教師、年輕人和其他人提供積極的科學教育互動。作為英國最大的STEM教育和職業支持提供機構，其合作范圍覆蓋了英國幾乎所有的中小學校。根據其發表的《2018年度影響報告》，與中心合作的教師中有80%提高了STEM教學質量，更多的年輕人在其支持下以STEM為職業方向，弱勢學生群體在該中心的幫助下受益更大，科學教師在參加完其組織的持續職業發展項目后更有可能繼續從事科學教育。尤其值得關注的是中心對于家長參與科學教育的支持及在疫情防控期間迅速開發線上教育資源。2020年，該中心在三周內完成了創建家庭學習網頁、錄制相關視頻、研發適用于各關鍵階段的線上課程軟件、建設支持虛擬活動開展的基礎設施等任務，有力地推動了疫情防控期間科學教育的開 展。

“保證高質量學校科學教育”的挑戰和應對

盡管英國科學教育存在精英的“純粹科學探索”和大眾的“就業技能訓練”二元分化的情況，但“保證高質量的學校科學教育”一直是重要的核心。2021年4月，英國教育標準局在其發布的報告《研究與分析—研究綜述系列：科學》中指出，英國科學教育面臨著一些具體挑戰。例如，許多小學在其學校課程標準中去掉了科學課和科學考試、壓縮科學教學時間、學校領導不重視科學課程。2018年對8139名六年級學生的測試表明，僅有21.2%的學生達到了科學學習的要求水平（相較2014年下降了7個百分點），小學生體驗到了有趣的游戲但對于相關科學概念的理解水平沒有得到提升。七、八年級學生中僅有一半認為其小學階段的學習為中學階段的科學學習打下良好基礎。在中學階段，盡管有更多學生想要在16歲后學習科學，但總人數依舊很少。許多學生在離校時缺乏基本科學知識，對科學的興趣隨著在校學習降低。2019年，國際數學與科學趨勢研究（TIMSS）的發現表明，英國9年級學生的科學表現相比2015年顯著下降。報告同時表明，師資短缺是英國科學教育現階段面臨的主要挑戰，許多學校無法招聘并保留足量的專業科學教師。

報告強調，高質量的科學教育植根于對科學的真實理解，應該優先讓學生以一種有意義的方式構建關鍵概念的知識，同時，對科學課程的規劃應該考慮到知識在未來學習中的作用。據此，英國教育標準局提出了未來高質量科學教育的標準，鼓勵科學教育工作者和學校遵循這一標準開展科學教育。標準包括課程開發、知識組織、課程安排、課程資源、實踐活動、教學方法、教學評估、學科和學校等維度的具體指標和實施建議，以保證英國未來的科學教育能夠實現更高質量的發展。

同時，科學教育需要科學教師的數量和質量保證。英國在明確科學教師招聘和留存面臨的四大阻礙后，采取了四項針對性策略：改革問責體系，創建互相支持的學校文化；為新晉教師提供高質量支持，引入階段性獎學金；創建多種專業資格證書，支持教師職業發展；引進新數據系統，徹底簡化科學教師應聘過程等，力圖紓解師資方面的矛盾，改善科學教育質量。

（作者單位：北京師范大學國際與比較教育研究院 ）