美国中学科学教育掠影

文军庆

笔者曾有幸走进美国中小学校课堂，对美国的基础教育情况进行实地考察。考察归来，细细品味，我们发现：从表面上看，美国的基础教育是轻松愉悦的，充满了人文精神关怀;但从深层次探究，美国的基础教育更加关注学生综合素质的发展，关注学生创新能力的培养，而这一点在美国的中学科学教育上体现得尤为突出。本文通过笔者在美国考察期间的点滴见闻与思考，旨在梳理、概括出美国中学科学教育的特色与优势，与读者分享。

一、目标聚焦学生科学素养的发展

作为世界上科学教育开展得最为成功的国家之一，美国特别重视中小学生的科学教育，这一点从其将科学教育作为小学的核心课程便可见一斑。在美国的小学和初中阶段，科学课是以综合课的形式开展的，而在10～12年级的高中阶段则是以分科的形式进行的。美国《国家科学教育标准》规定的学校科学教育目标是：使学生由于对自然界有所了解和认识而产生充实感和兴奋感;在进行个人决策之时恰当地运用科学的方法和原理;理智地参与那些新的与科学教育有关的各种公众对话和辩论;在自己的本职工作中运用一个具有良好的科学素养的人所应有的知识、认识和各种技能，提高自己的经济生产效率。可见，美国的科学教育重在培养学生的科学素养以及利用科学方法创造性地解决实际问题的能力。这一目标并不是针对某一学段，而是贯穿于从幼儿园一直到大学的教育全过程。

美国中学的科学教育特别注重对学生学习方法及动手能力的训练和培养。在教学活动中，特别强调将所学的知识和技能与真实任务情境联结起来，让学生通过解决情境性任务中的问题，掌握相关的知识和技能;通过多次评价、反馈，达到学以致用的目的。在实验教学中，强调细致、全面地观察现象，真实、科学地收集数据，缜密、独到地分析结论，积极、平等地交流讨论。因此，教师在进行教学设计时，对学生所从事的科学探究活动的步骤、方法、问题、总结等诸多方面都有恰当的要求。

我们在Pin Oak中学参观时看到，物理课上，学生在小组实验结束后仅用10分钟的时间便能写出带有个人感受的完整的实验报告，这种能力绝不是从初中才开始培养的。在历史课上，当教师提出美国宪法中有关“人生而具有生命的权力”的论断时，学生立刻提出得克萨斯州死刑政策与宪法这一规定冲突的疑问。这种自觉地将所学知识与现实生活紧密联系的分析能力也不是一时半会儿就能够训练出来的。

二、内容综合，具有明显的跨学科、跨领域特点

美国初中的科学课基本上是理、化、生各学科的综合课程，这体现了美国科学课程逐步向综合性发展的趋势。高中阶段的科学课基本上是分科教学，学生可以分层选修。例如，生物学科分为生物基础课程和生物高级课程，学生可以根据自己的知识水平和兴趣需求进行选择性学习。

初中的综合课程注重学科之间知识、技能的融会贯通。我们所观摩的物理课中涉及了大量的工程技术内容，而化学课中涉及了大量物理和生物知识。教师所教授的内容绝不是单一的，而是综合性的。这一方面反映出美国基础教育的现状;另一方面也是美国教育培养成果的真实写照—美国的中学教师就是综合素养较高的复合型人才。

高中的综合课程更多地体现了跨学科、跨领域的特点。我们走访的一些优秀高中开设了大量的综合学科选修课供学生选修学习，如海洋生物科学、地球物理科学、生态环境科学、STEM集成、神经网络科学等。此外，美国高中还开设了大量科学教育AP课程，以满足各种不同层次学生的需要。学区对学校进行评价时，也会将学校开设AP课程的门数及选修AP课程的学生人数作为学校是否优秀及经费拨付的一个重要指标。

美国中学的科学教育非常鼓励学生在多个领域内交叉学习，科学教育可以成为探索其他课程的跳板。例如，学生可以通过“写”的方法记录观察或实验结果，而“写”是训练语言技巧的有效方法;学生也可以通过图画来描述他的发现，这样科学便与艺术建立了联系;学生还可以运用图表来呈现结论或通过运算来解释数据，这些活动表明了科学与数学之间的密切联系。这种跨界学习方式增添了科学探究活动的趣味性，同时也实现了学科之间知识与技能的融会贯通。

三、学习方式以问题探究为主

美国中学的科学课以科学探究为主要学习方式，将相关的科学知识渗透其中，使学生在“做”中“学”、“乐”中“知”、“组”中“感”、“探”中“悟”，注重学生动手实践能力和解决实际问题能力的培养。

我们在Bellaire高中观摩了一节化学课和一节物理课。在化学课上，当学生提出问题时，教师并不是直接给出答案，而是通过不断的追问，让学生在交流中碰撞出思维的火花，或者引导学生在教材中找到答案。课堂上，学生们全神贯注，热烈地交流讨论，积极地参与学习活动;学生们的思维也很活跃，不时有人提出独到的见解或新奇的想法。在这里，学生是课堂的主人，是学习的主人。课下，我们与授课教师进行了简单交流，她认为在教学中引导学生自己找到答案是至关重要的，这直接关系到学生学习习惯的养成和学习方法的掌握。孔子云：“不愤不启，不悱不发。”看来，美国的教师已经很好地掌握并实践了孔夫子的这一教育理念。

在学习动量守恒定律的物理课上，教师设计了实验探究活动。教师简单介绍实验操作步骤和注意事项后，便将实验报告单分发给学生，让学生自己拿着实验用具分组做实验，实验的具体设计、结论以及最后的定律都由学生自己做实验得出。由于该间教室的条件并不适合进行有效的分组实验，教师便将学生分成四组，两组学生在教室内，利用座位间的空地进行实验;另外两组学生则到楼道里去做实验。看着学生们兴高采烈地拿着实验用具三三两两地走出教室，我们不禁为课堂的学习效率而担心。可是学生们的表现完全出乎我们的意料，在没有教师组织和监督的情况下，他们非常自然地进行了分组并完成了实验。实验过程中学生们各司其职，一组实验结束后，每一个学生都在自己的实验报告单上认真记录。一个性格开朗的女生在实验间隙还主动和我们交流，而下课时，她交上来的不仅仅是完成的实验报告，还附有半页纸的总结反思。这只是美国一所普通公立高中的课堂剪影。

通过与美国教师交流，我们了解到，美国的科学课堂上穿插了种类繁多、内容丰富的实验，其中大部分是要求学生自己动手操作的，目的是通过科学、严谨的实验过程引导学生将知识的学习与科学探究能力的培养有机融合;引导学生在学习过程中，像科学家那样思考、观察、实验和推理。每一节科学课都有相关的实验来辅助知识的反复呈现，这些实验要么充分利用日常生活材料，拉近学习内容与学生的距离;要么在实验中增加趣味性，激发学生探究的乐趣;要么结合科学前沿动态，以满足学生的不同需求。教师精心设计的实验不仅能让学生准确地理解科学概念，更能让学生体会到科学对人类的影响，以及如何利用已掌握的知识和技能改善人类生活、保护人类环境、探求人类未来。

四、关注学习方法和学习习惯的培养

在参观过程中，美国中学生科学的学习方法和良好的学习习惯令我们赞叹不已。当教师讲到一个实验时，几乎所有学生都能很娴熟地画出表格，做好实验数据记录的准备;实验后，学生们又能流畅地写下结论、观点或者反思体会。从他们工整的笔记、完整的报告和规范的图表中，我们不难看出美国中学生所具备的科学的学习方法和良好的学习习惯，而这种良好的素养和习惯正是科学探究所必备的基本条件。

美国学生在学习与探究的过程中，非常注重随时记录。厚厚的笔记本、认真完成的作业和学案、规范整齐的实验记录和实验报告，都引起了我们极大的关注与兴趣。在学校听课过程中，我们发现从初中的低年级开始，教师在理科课堂中就有意引导学生自主学习，在学习过程中体会方法、养成习惯。例如，在实验课上，教师似乎并不太强调实验结果的准确性，而是关注学生的体验过程及获取信息、记录信息和分析信息的能力。整个实验过程学生们要全员参与，操作、计时、测量、记录，没有哪个学生游离在外，也没有哪个学生坐享别人的劳动成果。而在数学课堂上，教师淡化计算及记忆等细节问题，重点关注学生对问题的思考方式，强调学生动手、动脑、探索和观察。尽管学生的数学运算很多时候还需要依靠计算器，但他们的科学探究能力和科学素养是我们的学生所不能比拟的。

其他课堂也同样关注学科核心问题与学习习惯的培养。比如，在一节历史课上，教师边讲解边带领学生逐行书写笔记，一方面，加深学生对关键问题的记忆;另一方面，仍然强调学习方法和习惯的培养。在这样的教学引导下，学生也养成了积极主动参与学习的良好习惯。无论是初中还是高中，走进任何一间教室，我们都能看到学生人手一本甚至几本厚厚的笔记本或作业本，上面密密麻麻地写满了学生自己的学习心得和感悟。

五、校内外科学教育资源丰富，利用高效

美国的校内外科学教育资源非常丰富，每门学科的学生教科书都是厚厚的一大本，堪称图文并茂的大百科全书。学校图书馆有大量藏书可供学生自由借阅。科学教室的布置也具有鲜明的学科特色：墙上贴满了与本学科知识相关的挂图、符号、科学家介绍等，地上摆放着各种教具、模型。走进教室，就如同进入了一个知识的海洋。同时，在环境布置上也非常注重细节，如在科学教室放置了灭火器、洗眼器等器材，墙上张贴着实验注意事项、安全操作规则等，在强调体验性的同时也非常注重规范性与安全性。

海量的网络信息资源及各种信息平台，更是学生学习科学知识、了解前沿动态的重要渠道。美国教师布置的大量实践性作业也使得这些资源能够得到有效利用。

美国的公共科学教育资源也极为丰富，科技馆、博物馆、科学探索馆、科学历史博物馆等，种类齐全、数量繁多，并且免费开放，便于学生随时参观和学习。高校、科研单位和社区的社会责任感都很强，家长资源、社区资源随处可用，这些都为家庭和学校进行科学教育提供了有利的支持，为提高学生的科学素养提供了良好的条件。充分发掘和利用各种校外资源进行科学教育，这是目前我国的学校教育所欠缺的。

同时，美国社会所倡导的科学精神、批判思维、自主意识、多元价值等理念也与学校教育注重能力发展及综合素质培养的理念不谋而合，成为一种无形的社会文化资源，对学校教育而言是有益的补充。

美国的科学教育之所以如此有效，离不开一批富有创造力、责任心和工作热情的科学教师。科学课教师大多不会照本宣科，而是根据课程标准的要求，结合实际情况，开发出具有针对性的教学内容，从而高效地完成教学任务。从教师们设计的一篇篇“教案”“学案”中可以看出其中倾注的心血和汗水;亲临课堂，更能深刻感受到教师们严谨的教学态度、灵活多变的教学方式和孜孜不倦的工作

热情。

从幼儿园孩子随意而自由的涂鸦，到小学生提出如何解决粮食危机，到中学生研究探讨意识控制的智能轮椅，再到大学生研究开发无线电力传输技术;从课堂教学到活动设计，再到作业布置，美国教育过程的每一步都聚焦于学生科学素养和能力的发展。美国学生综合全面的素养和极强的动手操作能力与美国科学教育注重科学思维、科学态度和科学精神的培养，强调在问题解决中发展能力的教育理念有着密切的关系，而这些也正是我们需要学习和借鉴的地方。

（作者单位：北京市海淀区教育科学研究所）

（责任编辑：江丽莉）