郝京华:当代国际中小学科学教育发展的趋势

郝圣先

我们正处在世纪之交。
回眸20世纪中小学的科学教育，不难发现，它大体经历了如下发展轨迹：
科学知识──科学方法──科学素养
20世纪初的科学教育等同于科学知识的教育，它关注科学事实、科学概念、科学定律、科学原理的传递，因为这些知识符合斯宾塞“为完满生活作准备”的价值标准。教师讲授、实物演示、学生读书是科学知识教学的主要方法，考核也是以知识记忆的多寡为评分标准的。美国斯坦福大学的赫德曾提到的20世纪初美国的一个小学科学大纲就是这样一个典型：“大纲所列的内容绝大部分是研究周围自然界的生物，植物和动物的特性和生活史……。儿童们的学习几乎全是读或者听故事和寓言，看图画，描图样和制作模型。”（注：（美）赫德等《小学科学教育的新方向》，文化教育出版社(1980.)）在一个相对无变化的社会里，科学知识可以为学生提供未来生产、生活所需要的一切，因此斯宾塞的“科学知识最有价值”可以视为这一时期科学教育的最高理念。
科学教育等同于科学知识教育的情况到了20世纪60年代以后有了很大的改变──对科学方法的重视日益凸现，出现这一变化的背景首先是科学方法在科学知识形成中的重要意义日益被认识。很多有识之士意识到，从某种意义上讲，一部自然科学史就是自然科学研究方法的发展史。“任何一门学科走向科学的过程都是形式化、符号化、建立数学模型和实验模型的过程。不同学科构建符合自身研究对象特性的形式、符号和数学模型的方法，就是这门学科特有的思想方法和工作方法”（注：袁振国《反思科学教育》（《中小学管理》1999.12.））其次是科学知识的陈旧率加速，与其掌握各种具体知识勿宁掌握生命力更持久的科学方法。
出现了一批新的科学教育课程和新的教学方法。其特征是：科学课程、教材的编制较少采用定论的方式，而改为将问题史和解决问题的方法结合在一起的课程编制方式。正如BSCS课程设计者施瓦布所言：“不要把科学当作证明或证实某些概念、原理的过程，而要把它当作一个发现的过程，一个揭示自然事物的过程和一种提高我们理解力的方式来发现这此事实之间如何联系起来的过程。”在小学出现了侧重于科学加工过程的课程方案，这种课程方案，十分重视科学探索的一般程序技能的概括与传授，这些程序技能是：(1)观察；(2)认识并使用数字关系；(3)测量；(4)认识并使用时空关系；(5)分类；(6)交流；(7)推理；(8)预测；(9)给概念下工作定义；(10)形成假设；(11)解释资料；(12)控制变量；(13)实验。（注：丁邦平《国际小学科学教育的发展趋势》（《教育研究与实验》1998.3.））在教学方法上，则采取类似于科学家探究事物过程的发现法。“方法比知识更重要”成为科学教育中的新格言。
20世纪最后的二十多年里，科学教育又出现了以科学素养的培养为科学教育最高宗旨的发展趋势。科学素养概念的内涵远比科学知识、科学方法丰富，尽管后者仍是科学素养的重要组成部分。根据克劳普法（L·E·Klopfer）的解释，科学素养是指“每个人所应具备的对科学的基本理解。它有五个方面：(1)了解重要的科学事实、概念原则和理论；(2)把有关科学知识应用于日常生活情境中的能力；(3)具有利用科学探究过程的能力；(4)理解科学性质的一般原理和关于科学、技术与社会的相互作用；(5)具有明智的对待科学的态度以及具有与科学有关的事物的兴趣”（注：丁邦平《国际小学科学教育的发展趋势》（《教育研究与实验》1998.3.））很显然，科学素养是一个融科学知识、科学方法、科学态度、科学价值观等多种因素为一体的复合概念。
科学素养概念的提出是基于科学技术高速发展及其给人类生产生活带来的巨大影响。高科技时代，科学素养不再是少数科学家的专利，“在科学探究的产物触目皆是的世界，具有良好的科学素养是每个人必不可少的需要。每个人每一天都有不少事情需要运用科学知识作出适当决策；每个人都需要有能力有见地参加就涉及科学技术的重大问题而举行的公共讨论和辩论；每个人都应该有机会去领略一番因领悟和探明自然界事物而可能产生的那种兴奋之情和自我满足感。”（注：《美国国家科学教育标准》，科学技术文献出版社(1999.1)）科学素养概念的提出还缘于人类日益增长的征服自然的能力和欲望使人类居住的地球环境日益恶化所敲响的警钟。与科学知识，科学方法相比，科学素养的人文色彩明显加强，科学教育不再是“无情无义”的了，教育的新格言──“还教育的另一半”，为世纪之交的科学教育开辟了新的视野。
二、以科学素养为宗旨的科学教育的基本特征

（一）在科学教育课程的目标方面：许多国家既对中学教育结束时学生应具有的科学素养作了具体的描绘，也对终极性的目标进行分级分层，以便使终极性目标的实现能建立在起始性、次级性目标达成的基础上。例如英国的科学课大纲设有若干个目标，这些目标表明了在每一教育阶段的结束时对不同能力及成熟程度的学生所期望达到的知识、技能与理解力，每个目标又分为十级。第一阶段（5～7岁）为1～3级；第二阶段（7－11岁）为2－5级；第三阶段（11～14岁）为3～7级；第四阶段（14～16岁）为4～10级。

（二）在科学教育的内容方面：突破了以事实、概念和验证性实验为主的逻辑框架，增加了与培养科学素养有关的其它内容。例如美国国家科学教育标准将科学教育的内容分为八类，即：

(1)科学的统一概念和过程（具体包括：系统，秩序和组织：证据、模型和解释；变化、恒定性和测量；演变与平衡；形式和功能等。）

(2)作为探究过程之科学（该内容强调了进行探究的能力和对科学探究的理解力）

(3)物质科学

(4)生命科学

(5)地球与空间科学

(6)科学与技术

(7)从个人和社会视角所见的科学

(8)科学的历史与本质（注：《美国国家科学教育标准》，科学技术文献出版社(1999.1)）

该标准强调，八个方面的内容是一个完整的体系，不能任意取舍，否则会在期待学生们具备的那些科学素养上面造成空白。

在科学教育内容的选择上，许多国家都强调要饶有趣味，要跟学生生活相适应；在课程教材的编排上则强调要围绕探究加以组织，而且要同其它学科（如数学）相联系。

（三）在科学教育的方法方面：60年代兴起的探究、发现法继续受到青睐，但有所发展，反映在探究性思维和探究性活动的完善与规范。完整的探究性活动包括“提出问题、制定调查研究计划并付诸实践，利用有关工具和技术收集数据，对证据与解释之间的关系进行批判性和逻辑性的思考，构造和分析其它解释方法以及科学论点的交流等”。强调探究并不意味教师只能用这一种方式教科学，以科学素养为宗旨的课程目标是多元的，实现目标的教学方式、方法也应该是多样的。一个显而易见的事实是仅用诉诸理性的讲授、探究还难以形成坏境意识、科学道德等与情感相联系的科学素养。这些素养的形成与某种“体验”有关，只有经历一些学习体验才会使学生逐渐形成积极的、正确的价值观和态度。至于某些科学技能、能力的形成更是需要通过广泛的迁移和长期的练习方可形成。许多国家为此专门设计了专题作业这种练习形式，专题题目可由学生自己确定，学生们的题目可谓五花八门：“白老鼠和黑老鼠哪个更聪明”“音乐（古典音乐、流行音乐、摇滚音乐）对植物生长的影响”“食品色彩对食欲的影响”……。每个专题持续的时间可以从数周至数月，这种专题作业是综合培养学生科学素养的有效途径。

（四）在科学教育的评价方面：建构了与科学教育目标相匹配的评价体系。科学教育目标的达成离不开科学教育的评价，科学教育评价具有比科学教育目标更强的导向作用。为了实现科学素养培养的理想，许多国家都在努力探索建构与科学教育目标相匹配的科学评价指标体系与评价方法。

二维测验蓝图的提出为科学素养的评价提供了框架。测验蓝图摒弃了仅从知识点的覆盖面、记忆程度考虑评估思路，增加了科学方法、科学价值观、科学态度、科学精神的评价指标。而新的体系又离不开新的评价方法，一些新的评价科学过程、科学态度，科学价值观的方法正逐步形成。例如为了综合考核学生科学方法的掌握情况，设计了这样的题目：给学生一个命题──“堆肥是有机物腐烂的结果”。然后让学生提一个问题，再建立一个问题的假设并设计一个实验检验自己的假设；最后还要将实验的结果科学地表达出来，教师则对提出问题、形成假设、实验设计、结果表达等水平逐项打分。学生若能提出“我感兴趣堆肥制作的快慢和什么因素有关”这样的问题，能建立“可能和加水的多少有关”的假设，能设计“用两个塑料口袋分别放入香蕉皮，一个口袋加水，一个口袋不加水”的实验，最后还能用一定的方法将实验的过程、结果科学地表达出来，就可以被认为较好地掌握了科学探究的方法。和情意态度有关的科学素养的评估被认为是比较困难的，但也不是毫无办法，例如为了测试学生是否形成了关心环境意识，一可以要求学生从一份发给的日报中挑两条他认为最重要的消息，该报纸登有该国附近海面发现赤潮的消息，学生若能挑出这条消息就可以被认为具有了关心环境的意识。

总之，为了形成学生的科学素养，世界各国在科学课程的目标、内容、方法、评价上都作了很大的改革。

三、国际中小学科学教育发展趋势对我国科学教育改革的启示

从国际中小学科学教育发展的趋势中考察我国中小学科学教育，我们不难发现，较为突出的问题在以下几个方面：

（一）科学教育的课时过少。和国际上许多发达国家相比，我国的科学课程所占的课时比例偏少，若加上专题作业、非正规科学教育的时间，我国中小学生接受科学教育的时间就更少，这与科教兴国的国策和国际上普遍重视中小学科学教育的趋势是很不相符的。

（二）缺乏全面的有层次的科学教育目标体系。和国际科学教育课程相比，我国的目标明显偏向知识领域，较少触及科学方法、科学态度、科学价值观、科学史等对科学素养来说十分重要的领域，即便有所涉及，也因表达过于抽象、笼统，缺乏层次性而只能停留在一般口号水平。过于抽象的目标（如爱科学）使教师难以把握，（怎样才算爱科学）也使教师难以形成任务意识（如不知道某个年级要达到什么目标），这样，许多目标就难以落实。

（三）小学与中学的科学教育缺乏衔接。我国中小学科学课程的设计各自为政，缺乏沟通，这就难免出现交叉重复的现象，学生从幼儿园起就学根茎叶花果实种子，到了小学、初中又要再学一遍。所谓的螺旋上升，不过是多了一些名词术语，并没有质的改变。

（四）过于强调经典的知识内容及学科体系的完整，致使内容过多，学生难有探索的时间空间，难与现实生活形成联系，因此也难以对生活产生真正的影响。例如，学生在小学就知道人体的生长发育需要七大营养要素，但绝少有学生关心他自己的营养卫生更甭说关心家人的营养卫生了。科学知识以“纯粹”的形式出现，也以“纯粹”的形式保留在学生的脑袋里，科学知识变成了与学生生活无关的东西。

（五）教学方法单一。尽管探究—研讨等科学教育方法在我国（主要在小学）已产生一定影响，但勿庸置疑，因教学的重心仍在科学知识上，讲授加实验验证的科学教育模式在课堂教学中仍占据绝对的统治地位。单一的教学方法很难引起学生学习科学的兴趣和产生探究的欲望，理应是中小学生最喜欢的课程之一的科学在全国九省市大样本的调查（1997年）中并未显示出优势，甚至还不如语文、数学，这一情况十分令人担忧。因为有研究表明，人在早期确立起的对科学的兴趣、态度，对其成年时在科学素养方面所能达到的境界会产生决定性的影响。对科学方法、科学态度、科学价值观的教育我们尚缺乏有效的教学方法与教学策略。

（六）过分关注课堂内的学习和单一的教科书课程资源的使用。显见的事实是，学生在课堂内学习的时间十分有限，他们在课内习得的知识、技能、态度若不向课外、校外、家庭迁移拓展，很难形成真正的科学素养；而课外、校外、家庭又存在着丰富的课程资源，它们可以为课内学习提供广阔的智力背景，充分利用这些资源，可以使课内外的学习相得益彰。在科学课程资源的开发利用上，我们的视野还很狭窄。

郝圣先

探寻国际中小学科学教育发展趋势及我国中小学科学教育现状之间的差距，有利于我们建构科学教育的改革思路。

笔者认为，我国小学科学教育改革的基本思路应该是──

1.在课程目标方面：

应构建既符合世界科学教育共同价值取向又符合中国国情及小学生年龄特点的小学科学课程目标体系。该目标体系将描述具有良好科学素养的小学毕业生该是什么样子，他需要知道什么、能做什么以及关心、偏爱什么或疏远、摒弃什么。

2.在课程内容方面：

小学科学课程内容的变化重点应如下：

不强调
更强调

1.知识的系统性。
1.关键概念的反复重申性，如能量、生态等关键概念。

2.单纯科学知识的学习。
2.科学知识、科学态度、科学价值等综合内容的学习。

3.验证性实验技能的学习。
3.探索性实验技能的学习。

4.科学方法和科学探索分开。
4.科学方法与科学探索过程的整合。（如将科学思维方法与形成科学解释结合在一起）

5.与学生的生活、社会生产实际毫无联系的“纯知识”学习。
5.知识与儿童生活经验、社会生产实际的联系。

6.分散的、无联系的知识。
6.用系统方法统合的知识网络。

7.概念一次形成。
7.概念的开放性和多次形成性。

8.经典科学知识的份量。
8.现代科技的比重。

9.科学与技术的分离。
9.科学与技术的结合。

10.学科的独立性。
10.科学与数学的结合。（如制作并运用表格、图形来描述状态）

11.知识的量。
11.给学生的探索活动留有更多的时间、空间。



3.在课程实施方面：

(1)课程设计

要提倡用多种逻辑框架构建小学科学课程，如可以以STS（科学·技术·社会）作为课程的逻辑主线；也可以以科学方法作为课程的逻辑主线；还可以以儿童身边的自然现象作为课程的逻辑主线等。

主线改变结论式（包括现行的填充式）加以验证性实验的教材编写方式，代之以学习材料加学习方式指导性的教材编写方式。

教材要给教师的创造和满足不同学生的学习兴趣留有余地。

(2)教学方法

应综合运用多种教学方法

科学素养的形成是多种教育方法的结果，仅靠单一的传递──接受式教学模式是难以奏效的。科学方法、科学态度、科学价值观，很大程度上要通过“做”、通过“体验”来养成。儿童只有通过探究才能认识并掌握科学研究的一般方法和过程；儿童只有在实际体验了科学技术给人类生产、生活带来的福祗和问题后才能领悟科学双刃剑的确切含义……

应特别重视探究学习在科学素养形成中的作用。

(3)课程资源的作用

应广泛开发，利用多种课程资源。

社会、家庭存在着丰富的教科书以外的科学课程资源：厨房、田野、植物园、图书馆、科研机构、博物馆、信息网……要充分重视这些课程资源在科学教育中的价值，应将这些课程资源作为整个科学教育课程资源的有机组成部分。要“拆除”教室的围墙，使学生在课堂上习得的科学知识、科学方法、科学态度、科学价值观有迁移运用的机会并使除教科书以外的课程资源成为学生课堂学习的重要智力背景。

4.在课程评价方面

要建立起与科学素养培养目标相匹配的评价体系。评价指标应包括多样化的科学教育成果，其中包括：探究的能力；运用科学知识、科学方法进行个人事务决策和形成对社会问题看法的意识和能力；好奇心、求知欲以及与浅显的日常生活、周围环境有关的科技基本知识。在评价方法上，应考虑除了纸笔测验以外的方法，如观察法、“档案夹”法、实际作业法等。评价的主体应从教师个体转移到教师、学生个人、学生集体及家长评价主体联合体。

5.课程衔接方面：

应考虑小学科学课程与幼儿科学教育及初中综合理科的衔接问题。要避免造成不必要的重复和虚假的螺旋上升，如仅是知识量的增加，而不是思维方式的拓宽加深。