美國“動手做科學”課程模式的形成及傳播

胡彩云

（唐山師范學院 教育學院，河北 唐山 063000）

20世紀80年代中后期，美國掀起了第二輪科學課程改革，眾多科學家、教育家開發設計了新的科學課程——“動手做科學”課程模式。這種課程模式以建構主義、情境認知學習理論為基礎，強調在科學學習中以學生的動手操作為基本的探究方式，通過科學探究的過程培養學生的科學素養?！皠邮肿隹茖W”課程模式雖然從其產生到現在只有30多年的歷程，但卻有著厚重的歷史積淀，有著科學的理論基礎，經過了實踐的檢驗和磨煉，得到了廣泛的應用和發展。

一、“動手做科學”課程模式的歷史淵源

從19世紀中后期科學教育在美國產生到20世紀80年代“2061計劃”的推行，美國科學教育已經走過一百多年的歷史。

19世紀下半葉，歐洲科學教育思想逐步傳入美國，對美國的科學教育產生了重要影響。首先，歐洲的“實物教學”（Object Teaching）法傳入美國，這種方法注重“觀察”在學生學習中的作用，強調教學應當讓兒童詳細描述各種動物、植物和礦物，讓兒童觀察和學習自然現象。70年代后，以美國教育家E.G豪（E.G.Howe）為代表設計了最早的小學科學課程大綱，該大綱強調了“兒童中心”活動的重要性，強調感官知覺對于學習的重要性，強調必須用豐富多彩的例子來增進對于科學課題的理解。①90年代，美國掀起了“自然研究運動”（Nature Study Movement），該運動強調以興趣作為激發兒童學習的動力，教學模式重在指導兒童探究與他們有關系的周圍環境。這些科學教育思想為“動手做科學”提供了最初的思想積淀。

20世紀20-30年代，杜威“做中學”（leaning by doing）的主張開始在美國得到廣泛推行，這一思想是“動手做科學”最直接的啟蒙思想?！白鲋袑W”的基本思想是讓學生親自動手，通過實踐操作，獲得直接經驗。在杜威看來，“做中學”就是一個讓學生獲得科學方法、思維與態度乃至價值觀的綜合學習過程。杜威的這些思想為“動手做科學”課程的形成提供了最直接的啟示。

20世紀60年代，美國掀起了二戰后的第一輪科學課程改革，“動手做”（hands-on）這一術語隨即誕生，而在這一輪課程改革中產生的典型的科學課程模式則成為“動手做科學”課程模式的前身。這些課程模式主要有：小學科學教育大綱《科學——一個加工的過程》（Science-A Process Approach Program，SAPA），《側重科學概念的小學科學教育大綱》（Conceptually Oriented Program in Elementary Science，COPES），《小學科學教育方案》（Elementary School Science Project，ESSP）等。這些課程“絕大多數都推崇動手實踐活動，認為動手實踐是愉快而有效的學習形式?！薄皬?0年代課程改革以來，對實驗室活動的強調轉變為學生的動手做經驗?！雹凇皠邮肿觥保╤ands-on）這個詞匯最初的意思是指在學習使用電腦時如何用動手操作鍵盤，③當時還沒有成為科學教育方法的標志語。但隨著人們對動手操作問題的重視，這一思想開始向教育和教學方法上滲透。這一時期，各種描述新的科學教學的詞匯如“探究”（inquiry）、“問題解決”（problemsolving）、“發現教學”（discovery）、“科學的過程”（processes of science）等大量產生。當然，美國60年代的科學課程改革由于過分強調科學原理、科學原則在教育中的作用，因而遭到批評，使得科學教育改革在70年代進入低潮。但這一輪科學課程改革，促成了以學生主動探究、親自動手為主要方法的科學課程的產生。這些課程的開發與實踐為20世紀80年代新一輪課程改革提供了啟發與借鑒，是“動手做科學”課程模式的前身。

二、“動手做科學”課程模式的形成

隨著1989年《2061計劃》的頒布，美國教育界掀起了如火如荼的科學教育改革，美國中小學科學課程開始了繼20世紀60年代之后的第二次變革，開發了新的課程。這次改革主要由美國國家科學基金會資助，開發的課程項目有：“面向孩子們的科學與技術”（Science and Technology for Children，STC）、“提供豐富選擇的科學教育體系”（Full Option Science System，FOSS）、“為了孩子們的科學與技術洞察力”（Insights）等，這些課程項目的探索與開發為“動手做科學”課程模式的形成奠定了基礎。

20世紀90年代中后期，“動手做科學”課程項目經過長期的研發與設計陸續完成，建立了完整的理論與實踐體系，逐漸形成了“動手做科學”的課程模式。這種課程模式具有共同的理論基礎，一致的基本目標和價值取向，有相近的課程內容和“動手做”的方法。

“動手做科學”課程模式建立在最新的教育與心理學研究成果的基礎上，以建構主義關于學習的理論與情境認知理論為其理論基礎，認為學生通過主動建構獲取知識，并在不同的認知發展階段具有不同的認知水平和特點，由此為學生提供了具有階梯性課程習內容和指導方式。

“動手做科學”的課程模式的本目標與價值取向同《2061計劃》和《國家科學標準》相互一致，基本目標為：培養學生的科學素養、幫助老師提高科學教學質量、推動科學教育的普及與提高。價值取向上強調科學素養的培養有利于學生個體的心智發展，既有助于當前的生活，又為將來的生活做好準備。

“動手做科學”的課程模式是在《2061計劃》和《國家科學教育標準》的基礎上確定其課程內容的?！秶铱茖W教育標準》當中將科學教育內容分為八個類別：統一概念和過程、作為探究的科學、物質科學、生命科學、地球和空間科學、科學與技術、個人和社會視角中的科學、科學的歷史和本質。以STC的小學課程設置為例，可以看出“動手做科學”課程的內容范圍從屬于《國家科學教育標準》。

表格STC小學課程設置④

“動手做科學”課程模式的核心方法就是動手探究和操作。“動手做科學”課程模式中的動手操作包含了多個科學學習活動，如觀察、提問題、查閱書刊及其他信息源、設計方案、運用各種手段來搜集、分析和解讀數據、提出預測做出解釋、將研究結果與人分享等。從另一個角度理解，“動手做”整個過程類似于科學家進行探究的過程。它不是“只動手不動腦”，也不是“只操作不讀書”，更不是“學生動手老師休息”。

與傳統學科課程相比，“動手科學”更強調通過學生的動手操作培養學生的探究能力，因而這一課程已經不再是傳統的對科學知識、科學原理進行學習和記憶的課程，而是以生活、社會問題為研究對象、以動手操作和探究為學習方法和過程、以獲取科學知識和習得科學方法，提高科學素養為結果的新的課程模式。

四、“動手做科學”課程模式的推廣與傳播

“動手做科學”作為美國中小學科學教育中的重要課程模式，得到了各地的大力支持，目前在美國已經建立起很多“動手做科學”的研究機構、專業網站，這些機構在很大程度上促成了“動手做科學”課程模式的推廣與傳播。

美國當前主要的研究機構有，美國國家科學資源中心（The National Science Resources Center，NSRC）下屬的STC項目研究組、加州大學貝克萊分校的勞倫斯科學館（Lawrence Hall of Science）下屬的FOSS項目研究組、美國教育發展中心（Center for Science Education，CSE）下屬的Insights項目研究組等。這些研究機構匯集了科學家、大學教授及社會相關人士進行討論研究，負責“動手做科學”的課程設計與開發和項目推廣與教師培訓工作。這些機構有各自的出版發行商，其中STC項目的出版商為美國拉羅來納州生物供給公司（Carolina Biological Supply Company），FOSS項目的出版商為德爾塔教育公司（Delta Education Company），Insights項目的出版商為肯德爾亨特出版社（Kendall/Hunt Publishing Company），這些出版商從事教材和相關器材工具的出版、生產與發行工作，并建立網站進行宣傳。據STC項目負責人之一薩利德魯（Sally Deroo）女士所說，STC的教材在美國覆蓋率已經達到15%至20%，全美國有20%的學校使用STC教材中的某些課程，有15%的學校使用STC的全部教材。

除了出版教材以外，“動手做科學”的專業網站的建立，為使用者查閱相關科學資料提供了有利的條件。如FOSS的網站為教師、學生和家長們在教室里或家庭中學習科學開辟了新途徑。三年級到六年級各個水平都有自己的交互式網站。在這里，學生和家長們可以利用教學游戲和教學模擬，練習自己的科學技能。那些有興趣訪問FOSS相關網站的人們，只要選擇一個鏈接，就可以深入地研究某個專題。在網站里，教師們也會有興趣與同行進行交流，可以在此比較各自的教學，甚至交流有關自己教學的數據資料和教學效果等。除此之外，每一個“動手做”的課程項目，都會幫助實施項目的學校建立教師培訓俱樂部，聘請有關專家進行三到五年甚至更長時間的教師培訓，幫助教師提升專業知識與技能，交流“動手做”課程的心得。這些措施和手段促進了“動手做科學”課程模式的推廣。

目前，在美國的影響下，世界各國相繼開發實施了“動手做”科學的課程項目，如法國有“動手和面團”（LAMAP），中國有“做中學”（Learning By Doing），澳大利亞有原始調查（PI，Pri mary Investigations），瑞典有“面向大家的科學與技術”（NTA），巴西有“動手做”（Maonamassa），等等。這些課程項目的實施進一步推動了“動手做”科學思想的傳播和模式的推廣。

當然，“動手做科學”課程模式在其推行與運用的過程中也產生了一些問題，這些問題引起了項目實施方及家長的質疑。比如，動手操作的材料并不都是從廢舊物品中搜集來的，使用其他器材與工具所帶來的經費投入問題如何解決；“動手做科學”課程項目提高了對教師的要求，教師培訓的問題如何落實；當“動手做”在很大程度上代替了書本學習之后，學生的成績是否能夠得到提高，等等。另外，在采用“動手做”方法進行學習時，如何處理一些關系也成為教師們討論的焦點：如何處理“動手做”與“動腦想”的關系，教師在科學課堂上應該如何劃分學生動手操作和動腦思考的時間比例；如何處理“動手做”和“使用教材”的關系，哪些經驗應該由學生動手探索獲得，哪些經驗應該從教材書籍中間接獲得；如何處理“動手做”與“教師指導”的關系，在什么情況下應該讓學生自己操作，什么情況下應該由教師參與指導，等等。其實，任何課程的思想或模式在推廣和傳播過程中都是需要實踐檢驗的。目前所出現的對“動手做科學”課程模式的質疑，對于促進該模式繼續發展和完善是有一定意義的。

美國“動手做科學”課程模式從19世紀中后期思想的肇始到20世紀80年代以來的盛行，反映了人類對科學教育模式的不斷思考和探索，這一發展過程是有重要價值的。盡管這一模式目前還存有一些問題，引起了人們的質疑和爭論，但它對于深入思考現代科學教育的改革，推動科學教育的進一步發展具有重要的意義。目前，美國的科學課程模式已經有了比較成熟的理論基礎，并形成了一套較為完整的探究方法和系統的實踐課程內容，當然這一模式仍然需要不斷地探索和改進，需要與各國有更多聯系和實踐，從而使科學教育課程的發展更為完善。

注釋：

①Paul Dehart Hurd，James Joseph Gallagher，New Directions In Elementary Science Teaching［M］.Wadsworth Publishing，1969：23.

②David L.Haury&Peter Rillero，Perspectives of Hands-On Science Teaching［M］.The ERIC Clearinghouse for Science，Mathematics，and Environmental Education.http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/eric-1.htm.

③David L.Haury&Peter Rillero，Perspectives of Hands-On Science Teaching［M］.The ERIC Clearinghouse for Science，Mathematics，and Environmental Education.http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/eric-1.htm.

④Sally女士在中美小學科學教育座談會上的專題報告［EB］.http://data.sedu.org.cn/frgnews/1081237964.shtml.

［1］Allen Ruby，Hands-on Science and Student Achievements［Z］.http://www.rand.org/pubs/rgs_dissertations/RGSD159/#.

［2］David L.Haury & Peter Rillero，Perspectives of Hands-On Science Teaching［M］.The ERICClearinghouse for Science，Mathematics，and Environmental Education，http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/erictoc.htm.

［3］Full Option Science System FOSS（FOSS）homepage:http://www.fossworks.com.

［4］Paul Dehart Hurd，James Joseph Gallagher，New Directions In Elementary Science Teaching［M］.Wadsworth Publishing，1969.

［5］Paul Dehart Hurd，James Joseph Gallagher，New Directions In Elementary Science Teaching［M］.Wadsworth Publishing，1969.

［6］Paul Doherty Getting Hands-On Science Into the Classroom［EB］.http://www.exploratorium.edu/snacks/Hands-On_Science/Snacks_Explained.html.

［7］［美］國家科學資源中心，李勇譯.面向全體兒童的科學——改進小學科學教育的指南［S］.北京：科學普及出版社，2005.

［8］［美］國家研究理事會科學、數學及技術教育中心、《國家科學教育標準》科學探究附屬讀物編委會.羅興凱等譯.科學探究與國家科學教育標準——教育學的指南.［S］.北京：科學普及出版社，2004.

［9］［美］喬治·C.洛比爾（George C.Lorbeer）著.呂娜，張虹譯.美國小學科學活動設計與示范［M］.北京：華夏出版社，2004.

［10］丁邦平.國際小學科學教育的發展趨勢——兼談我國小學自然課的若干問題［J］.教育研究與實驗，1998，（3）：31-36.

［11］張璐，朱晨海.2061計劃與美國科學教育改革［J］.外國中小學教育，2000.（1）：29-31.

［12］趙駿.動手做科學，探究新世界——美國FOSS科學教材評述［J］.小學自然教學，2002，（9）：21-24.