鶴鳴九皋 聲聞于野

張俊

自1996年美國國家研究理事會（National Research Council，簡稱NRC）頒布第一部科學課程標準至今的十多年以來，科學教育研究一直是美國基礎教育研究的熱點。正所謂：“鶴鳴于九皋，聲聞于野。”美國每次頒布關于科學教育的文件或者推行科學教育的改革，都會波及歐亞各國，并引起連鎖反應。1996年，美國第一次頒布《國家科學教育標準》，就確立了探究在世界科學教育中的核心地位，歐亞各國在本國《標準》修訂中也紛紛植入了這一理念。我國在2001年頒布的第一份《義務教育科學課程標準（3-6年級）》中，也明確地提出將科學探究作為科學教育核心的理念。美國推行的“做中學”科學教育理念及模式在法國、日本、新加坡、新西蘭以及我國臺灣地區得到了廣泛推廣。2011年7月，美國頒布了《K-12年級科學教育的框架：實踐、交叉概念和核心概念》（簡稱《框架》），再一次引起了世界范圍內的科學教育變革，我國在2011年頒布的《3-6歲兒童學習與發展指南》也是以該文件作為參考的，提出了在幼兒科學教育領域里應該知道什么、做什么的問題。2013年春，美國又頒布了《下一代科學教育標準》（NGSS）。這個新標準是在什么背景下出臺的？它和17年前的科學標準有什么不同？它對我們今后的科學教育又有什么樣的指引意義呢？

一、對美國《下一代科學教育標準》的解讀

1.美國《下一代科學教育標準》出臺的背景。

背景一：科技迅猛發展促使人們考慮如何使科學教育的內容能夠緊跟科技發展的步伐。

當今世界，科學技術突飛猛進，新的科學發現與技術創新不斷涌現，并對社會和經濟發展起著越來越重要的作用。科學技術促進了生產力的發展，為人類在更大范圍、更深層次上認識并合理利用自然提供了可能，同時推動了社會和經濟的快速發展和繁榮，促進了人們的生產方式、生活方式和思維方式的變革。科學技術的快速發展在推動人類社會生產力發展、生活方式轉變和思維方式變革的同時，對每一位公民的科學素養提出了新的要求。

背景二：近年來的科學研究取得了重大的進展。

科學學習研究領域有大量的研究文獻向人們揭示兒童是如何學習的，如美國2007年出版的一份研究報告中就提到：“兒童進入學校的時候已經有了對自然世界的認識，也就是說兒童不是一張白紙，等待教師去教他；我們對于兒童學習的年齡特點也有了新的認識，兒童早期的學習經驗不僅會改變他的認識、行為，甚至會改變他的大腦結構……”

2.美國《下一代科學教育標準》的內容。

基于以上背景，美國一批專家共同研制了《下一代科學教育標準》（NGSS）。在目前公布的NGSS的內容中，強調了科學教育中的3個維度，即實踐（practices）、跨領域概念（crosscutting concepts）和學科核心概念（disciplinary core ideas，即內容）。

（1）實踐

實踐描述了科學家在研究和建構有關自然世界的模型及理論時的行為，以及工程師們在使用設計搭建模型和系統時一系列關鍵的工程實踐。NRC在《框架》和《標準》中使用“實踐”代替“技能”，以強調參與科學研究不僅需要技能，而且需要有針對性的知識。使用“實踐”能更好地解釋和拓展“探究”在科學上的意義。

實踐更加拓展了工程領域中的科學教育，盡管工程設計很類似于科學探究，但兩者仍然存在較大的區別。例如：科學探究涉及的是通過研究可以回答的具體問題，而工程設計包含的是可以通過設計來解決的問題。在NGSS中強調工程方面的內容將幫助學生了解在日常生活中科學、技術、工程和數學方面的聯系。

（2）跨領域概念

跨領域概念在所有科學領域中均可運用。其本身就表明和體現了在不同科學領域中統一的思維方式。《框架》中強調在科學教育中需要明晰這些概念，是因為它們能幫助學生將不同科學領域中相互關聯的知識組織成連貫的、條理清晰的基于科學的對客觀世界的認知。

（3）學科核心概念（學習內容）

學科的核心概念具有聚焦K-12年級在科學方面最重要的課程、教學和評測內容的功能。至少具有以下條件中的2條，最好是都滿足的概念可被認為是核心概念。

能跨越多門學科或工程領域的具有明顯重要性的概念，或是一個具體學科知識組織中的關鍵概念。

能提供對于理解和研究更復雜概念和解決問題的關鍵工具。

能與學生的興趣和生活經驗相關，或能連接需要科學和技術知識的社會或個人問題。

通過增加深度和復雜性，能在持續的多個年級中教和學。

學科概念涉及4個領域：物質科學，生命科學，地球與空間科學，工程、技術和科學運用。

以上三個維度就像一根繩索中纏結在一起的三股，應將其看作是一個有機結合的系統。實踐是建構和使用核心概念的過程，可以幫助學生實現對自然和現實世界的認識，三者之間呈現出相輔相成的關系。

當我們看到這個文件的時候感覺很難同化它所給出的三個維度，這三個維度分別是：學科內容、橫向概念和交叉概念或是跨學科的概念、科學與工程實踐。這三個維度和過去相比有一些什么樣的變化？我想其實這三個維度中每一個維度都有一個變化。

第一個維度是關于學科內容的，最大的變化就是強調精選核心概念。在《下一代科學教育標準》中根據生命科學、物理科學、地球與空間科學、工程與技術這4個領域列出了13個大概念。有些教師看了這些核心概念感覺難，就認為學生也不能理解，其實每個概念在幼兒園和小學階段只是一個開端，最重要的是相關經驗的獲得。

第二個變化是在第二個維度中，這也是近10年來非常強調的跨學科概念。我們在教這些學科概念的同時，也要考慮怎樣滲透一些橫向的跨學科概念，而這些概念實際上給學生的是一種看待周圍世界的方式，而不是一個具體的知識。

第三個變化是強調科學與工程實踐，這是一個非常大的變化，同時也是一個比較容易引起困惑的變化。在這個領域中過去我們講的是科學探究技能，而在新的標準中提到的是科學與工程實踐。用實踐這個詞取代了探究，但不等于否認了探究。因為實踐應該是以探究為基礎，但更強調用它所得到的概念去解釋現象、解決問題。

二、《下一代科學教育標準》對我國的啟示

前面是我對美國《下一代科學教育標準》三個維度的介紹和解讀，實際上每一個維度都蘊含著和過去標準不一樣的地方。下面我想還是立足于我國科學教育的實踐，去反思我們科學教育是不是也應該做出一些改變。本文重點討論學生要學什么和教師應該怎么樣教。

首先，我想談的是學習內容。

從剛才介紹的《下一代科學教育標準》來看，我想它對我們最大的沖擊就是學生究竟要學多少科學知識。我們要去反思究竟哪些知識對學生來說是必要的。大概念是一個科學領域中的核心思想，是人們認識世界、改造世界的核心思想和觀念。它是領域內每個事實、知識、主題的高度概括，而不是具體的知識。引導學生建構核心概念是一項復雜的工作，它不是簡單地把核心概念講解告知，而是應在教學活動每一個環節上都進行細致的設計，并能巧妙的滲入學生心中。在實踐當中有一些做法我是不太贊同的，如總想找一些標新立異的課題，為什么我們不去深入地探討如何教好大的科學概念，而非要找一些標新立異的東西？

根據我的經驗，凡是一些稀奇古怪的課題，多多少少都不太合適。選擇內容有兩個標準，第一是從學科的標準來說，第二是從生活的標準來說。如果不符合這兩條標準，我覺得這個內容就要再深思一下。我想問大家的一個問題是難道我們真的是為了讓學生知道這些東西才把它作為教育的內容嗎？不是！而是這些東西背后所蘊含的學科的核心概念，或者我們所講的大概念。比如說認識常見的動植物，你不要問我要認識哪些，這對學生來說不重要，他身邊的動植物都可以去認識。如果他家里養了貓，他就可以去觀察貓，教室里的種植角種了蘿卜，他就可以去觀察蘿卜。

其次，來談一下教學方法。

在課堂實踐中經常發現這樣的情況，教師只給學生材料，讓他去探索，至于學生的探究是解決問題還是在瞎玩、瘋玩，教師也不管。可能教師對于探究的理解有一個誤區，以為動手了就是探究了，其實不是，探究的本質是動腦，是解決問題。且絕不是僅僅通過學生動手做的經驗就可以獲得這個答案的，一定是需要語言的互動介入。科學探究是科學家探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法。以證據為基礎，運用各種信息分析和邏輯推理得出結論，公開研究結果，接受質疑，不斷更新和深入，是科學探究的主要特點。

小學科學學習的方式是多種多樣的，探究式學習是學生學習科學的重要方式之一。探究式學習是指在教師的指導、組織和支持下，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究的過程，以獲取科學知識、領悟科學思想、學習科學方法的學習方式。小學科學課程倡導探究式學習，并為學生提供充分的探究式學習機會，強調做中學，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析問題和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，形成尊重事實、善于質疑的科學態度，突出學習能力、創新精神、實踐能力，以及批判性思維和創造性思維能力的培養。

不管你是在一個自然的情境中，還是在一個有設計的情境中，關鍵是你如何關注問題并引導學生去探究問題。說到底是我們有沒有用開放的心態去接納學生的想法，這更多的是基本觀念的問題。我覺得這個觀念的轉變是需要過程的，我相信隨著教育改革的不斷深入，新舊觀念的不斷沖擊，教師的反思、研討都能帶來更多新的認識和行為上的轉變。

（作者系幼教專家、南京師范大學教授、國家小學科學課程標準研制組成員）