国际科学教育发展趋势及其对我国科学教育的启示

陈光军

（四川民族学院，四川康定626001）

美国促进科学协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，于1985年启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程。当年恰逢哈雷彗星临近地球，而这项改革计划的目的又是为了使美国的儿童能适应2061年彗星再次临近地球的那个时期科学技术和社会生活的急剧变化，所以取名“2061计划”。无独有偶，2002年4月，中国国务院批复了中国科学技术协会提交的《关于实施<全民科学素质行动计划>的建议》。《全民科学素质行动计划》的目的是到2049年中华人民共和国成立100周年时，全体公民都能达到该计划所制定的科学素质标准，即“2049年，人人具备科学素养”，这一计划简称为“2049计划”。还有很多国家都相继对本国的课程标准或者教材内容进行了修改，更突出地强调公民科学素养的培养。可见，如何通过科学教育提高学生的科学素养，使他们肩负起国家和民族未来发展的重任，成了各国都必须面临的一个严峻问题。受到国际经济发展和教育改革大潮的影响，各国正在以空前的热忱关注着本国的科学教育。因此，了解国际科学教育的趋势，对中国的基础教育改革有着重要的意义。

一、科学教育目标的界定

由于对科学本质的看法在科学界一直没有得到统一的观点，因此，对科学教育的目标也有着多种的认识：鲍威斯曾经倡导运用科学检测的真理来消除世间偏见的蔓延，最终达成维护社会和谐秩序的目标；杜威主张科学教育不只是让学生学习知识，更是要重视科学方法的掌握；布鲁纳强调以掌握学科基本结构为基础的科学知识，也同样倡导以发现法进行教学，重视科学教育的方法；爱因斯坦曾把体会简单统一的科学精神当作科学教育的目标等。

英国科学教育改革家赫胥黎的看法代表大多数科学教育者逐渐聚焦的观点，他认为，科学教育并不是指应当把一切科学知识都教给每一个学生，而是使学生在离开学校之前，都牢固地掌握科学的一般特点，并且在所有的科学方法上多少受一点训练，最终形成科学素养。[1]“培养具有科学素养的人是科学课程的宗旨”[2]，目前也已成为国内外科学教育的共识。

科学素养在结构上包含了科学知识、科学探究、情感态度与价值观三个方面，而这也正是科学教育课程的分目标。[3]

（1）科学知识目标。使学生能够掌握基本的科学知识，从而更进一步地认识客观世界，具有运用科技知识解决日常生活及社会中一些问题的能力。知识目标中也包含科学观念的内容。

（2）科学探究过程与方法目标。通过科学探究过程的训练，培养学生的科学思维，清晰准确地表达观点、提出问题和描述科学现象的语言能力[4]，以及了解科学研究方法的特点等，并掌握具体的科学方法，如科学地提出问题、假设与预测、数据的分析与解释等，从而具有独立获取知识的本领。

（3）情感态度与价值观目标。使学生具有在社会生产实践中能够产生构想的科学意识，以及谦虚谨慎的科学精神，并且在面临诸如能源、环境、发展等重大社会问题时能具有自觉以之为己任的科学道德。

概括地说，科学教育包括科学知识与科学信念、科学探究过程与方法、科学情感态度与社会价值实践等方面的内容。[5]

二、科学教育发展趋势

基于上述对科学教育目标的认识和重新界定，我们通过文献整理发现，国际科学教育的发展呈现一些典型的发展趋势：

1.课程内容综合化，由注重知识体系转向注重能力培养

从学校科学教育兴起之初到20世纪60年代，经典自然科学的学科门类结构一直是学校科学课程设置的重要参照，追求的是学生知识的系统性、完整性，其中，传统科学教育的功利性较强，比如，有的问题学生感兴趣，教师也觉得值得探究，可是高考不考，就不去探究。科学教育教学中教材内容缺乏思维创新，对科学著作只是处于一知半解状态,教学方法没有突破,学生很难获得开放的思想、创新的思维，科学知识与学生生活实际缺乏联系。同时，科学知识本身也是不断修正和完善的，它会因为新的现象、新的问题和新的理解而不断改变和扩增。因此，传统的科学教育使得学生在面对生活实际时表现为缺乏问题意识和创造性解决问题的能力。

直到20世纪50年代末，科学课程现代化改革运动带来了科学课程设置方式的重大变革，打破了按经典自然科学机构设置学校科学课程的传统。以学科设置为主体的模式转向多学科、多类型课程混合设置的模式，综合型、跨学科型科学课程开始进入学校课程设置机构之中。科学课程教师也开始淡化传统学科的分界，强调掌握学科独特的学习方法及研究方法，并逐渐意识到，只有把握学科的本质，才能不断更新知识结构，拥有运用科学解决实际问题的能力。

2.适应学生的发展水平，教学突出学生的体验与探究

“传统教学中，学生所读的书本描述的是他们不熟悉的事物或他们不关心的事物。一些抽象的概念对他们来说都是无意义的，因为这些概念超出了他们所经历的世界，学生根本不想对它们进行进一步的探索”。[6]然而，“学生对周围世界本来是具有强烈的好奇心理和积极探究欲望的”[7]，科学学习应是带领学生在他们原来的位置上启程去主动参与和探究的过程。例如，一堂美国小学三年级的科学课，课程的主要观点为地球是一个“充满水的行星”。在整个教学过程中，教师会随时提供学生所需的知识背景并促进学生学习，学生首先分组讨论、做出假设，接着每个小组得到一个上面标明陆地和海洋分布的地球模型，学生投掷这个“地球”并观察着陆点是陆地还是海洋。最后全班同学根据各个小组的数据检验小组的假设，了解到地球有多少部分是由水组成的，进而描绘出水与陆地的比例关系。教师利用这样一个地球模型来强调学生的体验，不仅帮助学生理解为什么地球被称为“水球”，而且使学生了解到科学家如何利用比例模型来判断地球上某一物质的相对比例关系。

3.重视与生活相连，强调科学、技术和社会的相互作用

随着科学教育的价值目标与社会化功能日渐突出，学生参与科学活动已经不是简单的个人行为，而是通过群体活动发展个性并向社会化转变。因此，科学教育内容要来源于社会、贴近于生活，强调科学、技术、社会的互相联系，重视科学技术在社会生产、生活和发展中的应用，将中小学科技教育与当前社会的发展与生产密切结合起来，适应当今社会现代化的需要。[8]这就要求科学教育课程既重视科学知识和技术层面，同时也关注科学技术与社会中各种关系的影响；内容既面向社会和职业，同时也注意给学生足够的空间充分表达和论证自己对问题的观点。

4.更关注公民的科学素养，从精英教育转向大众教育

随着中等教育的普及，国际上许多国家的基础教育从精英教育向大众教育转化。科学教育的主要目的也不再是培养科学家，而是培养有科学素养的公民，科学更多地被看作是改善个人和社会生活的工具。这种转化要求科学课程既能满足社会发展和国家的需要，又能满足各种层次学生的需要，这也是当今科学课程发展的一个重要因素。[9]《为了全体美国人的科学》（Science for All Americans）曾经指出，“科学教育应该是适合所有学生发展的，无论他们所处的环境或他们的职业理想如何”[10]，尤其是要适合那些长久以来被科学教育所忽视的数学基础薄弱的女学生。使所有学生在离开学校时都能够熟悉自然界；了解一些重要的科学概念和原则；具备用科学的思维方式思考问题的能力；能够利用科学知识和方法来考虑个人与社会问题。

5.重视科学教师观念对科学教育的影响

根据现有研究，各国已越来越重视科学教师观念对科学教育的影响。其中，比较有代表性的研究如泰拉伯（Hassan H.Tairad）指出，“如果科学教师不能认识科学事业的本质，那么他们将难以帮助学生获得对科学概念的健全理解。探知教师如何形成关于科学技术本质的概念具有特别重要的意义，这是因为教师的观念、概念和哲学对课堂的影响远大于学校的课程计划，科学教师带入课堂的知识对学生具有关键性的影响”[11]。麦克德维特（T.M.McDe⁃vitt）等指出，教师对待科学的态度将对他们在某些特定的教学方法上所花的时间造成影响；玛丽亚·凯莱丽（Maria Kallery）认为，教师对科学的态度不仅会影响他们传授给学生的知识内容，还会影响他们将知识呈现出来的方式。[12]因此，各国在科学教师的教育中都很重视对科学教师观念的重建。

三、科学教育发展趋势对中国基础教育的借鉴

1.科学学科综合化，扭转教材内容增多的趋势

中国长期沿用分科课程，学科分割，学生难以形成对世界的完整认识，而且，课程更多强调知识体系的严密完整，缺少联系实际的内容，学生主动学习的愿望没有充分调动起来，这些都不利于科学素养和科学能力的提高。综合课程可以通过统筹安排、合理设计，使各门学科通过相互联系、渗透和整合形成一个统一的整体。

现在中国已有三套科学新课标的试用教材，但还需要开发更多更符合学生学习心理和知识建构特点的综合化教材，值得我们注意的是，单纯的学科“组合”并不是实际意义上的“综合”教材，只有以现实生活为背景由近及远、由浅入深地呈现问题，以学科基本概念的掌握为前提，以培养学生综合运用科学知识理解现实问题的能力为目标，才能实现真正意义上的学科融合。如广东省中山市纪中三鑫双语学校在2014年编写的融合教材，围绕同一个主题，从不同的方面切入，进行融合式教学。所有学科的学习内容相互关联、相互渗透、相互补充，让知识不再断裂、思维不再断层。“全学科融合”的学习，让学生在相同的情境中、趣味的活动中，轻松、深入地学习到各方面的知识。与此同时，学生还将形成全方位分析问题和解决问题的能力，为未来储备能量。

另外一个亟待解决的问题就是教材内容的偏多、偏繁，这也是长期以来的分科课程导致的结果。学习所有的分科课程似乎需要倾尽人一生的时间，而学生在校学习的时间却是有限的。这就意味着需要对目前的课程内容进行删减，排除掉那些过时的科学焦点和所涉及知识领域非常狭小的专题，保留那些无论在当前或是多年后都具有重要意义的科学知识，以及能够为学生今后的学习奠定基础的重要科学概念与科学原理。

2.突出学生探究，注重科学方法的培养

“对于孩子们而言，学会如何做科学比学习别人已经总结的事实、概念、原理、理论和法则好得多——学会做科学要优于学习科学本身。”[13]科学方法可以创造更多的科学知识，科学思维方式的形成对智力发展也有重要的影响。我们的科学教育应提供给学生大量探究的机会，以使学生在学习科学知识的同时，学习一般的科学探究方法，进而形成科学的思维方式。[14]在教材中适当加入科学探究方法的专题内容，并以掌握科学探究方法为核心设计实验活动，从理论、实践两方面培养学生科学探究的能力，使科学方法以隐性和显性相结合的方式穿插于知识学习的全过程。

科学教育不仅仅通过综合的科学课程来实现，还需要通过物理、化学、生物、地理等学科的教育来共同实现。如新的课程标准把物理教学目标定位在“进一步提高科学素养，满足全体学生的终身发展要求”，在过程与方法中要求“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题、验证物理规律”。[15]

3.创建利于所有学生发展的学习氛围，和谐宽松却不失严谨

“衡量教学是否成功，就是看他是否能启发学生进行思维，而和谐宽松的教学环境是思维活跃的关键。”[16]目前，中国大多数的科学课堂都可称之为气氛和谐、讨论热烈、互相尊重，但是却常常缺乏建设性的批判意见和富有挑战性的想法。很多探究活动流于形式，许多学生是为活动而活动，一堂科学课后依然无法理解核心概念。一些科学教师在课上提出一连串简单的问题，侧重于答案正确与否，而不侧重学生的理解。例如，当学生对教师提出的问题进行回答时，教师不顾学生的理解程度，而是继续依照自己的教学思路进行讲解。

4.重塑科学教师的观念，重视教学策略的应用效果

教师是实施科学教育的关键，而且教师观念对于科学教育的效果有着至关重要的影响。对科学教师的培养应该使教师形成自身对科学本质的认识。虽然关于科学本质是什么在科学界至今无法取得共识，但科学教师首先应树立自己的科学观。近年来，人们对强调“科学是唯一的知识、永恒的真理”，是“客观实在的正确表象”等观点表示质疑，以科学哲学、科学社会学、科学知识社会学、科学史等为代表的“科学元勋学科”从多角度、多层面认为“科学是人类与自然进行交流的特殊文化活动，具有明显的动态性、情景性、主体性和有限性”[17]。另外，也需要使教师明确科学的发展性，了解科学理论的多元性，以及体会科学美与和谐美等科学特点，只有这样具备更高科学素养的教师才有可能实现学生科学素养的整体提高。

教师也需要具备相应的教学技能，以帮助学生理解重要的科学概念，而一堂使用了大量教学策略的科学课不一定是富有成效的，除非这些策略的实施都能够促进学生对重要科学概念的理解。因此，无论教师采用哪种教学策略都应注意目标是否适应学生发展，活动是否吸引了学生的兴趣。

虽然我们国家已经开始重视科学教育，也进行了一系列改革，但我们科学教育具体工作中存在的问题也日渐突出，因此，借鉴国际科学教育发展趋势，指导我们在基础教育中协调科学相关学科的教材内容、学生科学学习情况、教学方法以及科学教师培养等多方面因素，以实现科学教育培养具有科学素养的人才，是所有科学教育工作者共同努力的研究课题。▲

[1] 孙宏安.现代科学教育的形成和发展[J].大连教育学院学报,2002，18（3）：7-11．

[2] 科学课程标准研制组.科学（3-6年级）课程标准（实验稿）解读[M].武汉：湖北教育出版社，2002：16-30.

[3] [7]中华人民共和国教育部.科学（3-6年级）课程标准（实验稿）[S].北京：北京师范大学出版社，2001．

[4] 朱卉.化学教学中科学史、科学探究和STS内容的教学价值再认识[D]：[硕士学位论文].长春：东北师范大学,2010：17-19.

[5] [17]何永红，王祖浩.我国科学教育急需厘清的几个关系[J].教育科学,2006，22（1）：41-44．

[6] 国家科学资源中心，国家科学院.面向全体儿童的科学：改进小学科学教育的指南[M].李勇，译.北京：科学普及出版社，2005：5-8．

[8] 赵清福.关于中小学科学技术教育的思考[J].中国科技信息,2005（20）：116．

[9] 郭玉英，曲亮生.世界范围内综合科学课程的发展[J].课程·教材·教法，2001（1）：71-75．

[10] Rutherford F，James Floyd James.Science for all Americans[M].New York:Oxford University Press,1990.

[11] 郭勉成.20世纪90年代以来欧美教师科学观研究综述[J].比较教育研究,2004（5）：7-12.

[12] 赵丽萍.粗糙集理论在高中物理教学研究中应用的探索[D]：[硕士学位论文].长春：东北师范大学，2006：21-23．

[13] 大卫·杰纳，马丁.走进中小学科学课——建构主义教学方法[M].长春：长春出版社，2003：55-56.

[14] 郝京华.走进小学科学教育新境界[J].科学课,2003(5)：9．

[15] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[16] 田彦兵.活跃物理课堂气氛，培养学生创新能力[J].宁夏教育,2007（1）：53-55.