美国科学教育改革领导援助项目：实现高标准科学教育的途径

郝瑞辉

项目概况

美国科学教育改革领导援助项目，英文全称为Leadership Assistance for Science Education Reform，简称LASER项目。LASER项目是一个美国针对K-12年级学生开展的科学教育改革项目，由史密森尼科学教育中心（前美国国家科学资源中心）于2010年8月发起并执行，为期5年。项目实验区为休斯敦、北卡罗来纳州和新墨西哥州，这些地区有相当数量生活在城市和农村地区的人依旧贫苦，而这里的学生更需要政府的支持和基础设施的建设以便完成学业。LASER项目组希望通过该项目的实施改变这些地区科学教育欠佳的现状。美国教育部为该项目拨款2500万美元，其中每个实验区分别获得超过500万美元的资金支持。

LASER项目通过制定可持续性的科学教育改革方案，系统性地实现科学教育的教与学。该项目执行的目的主要包括：（1）建立科学意识：史密森尼科学教育中心帮助实验区建立科学教育改革意识。（2）领导力发展/创建一个计划：实验区参加史密森尼科学教育中心制定的领导力发展计划，促进各学区与社区、当地企业和大学进行合作，以创建一个战略计划，改变当地的科学教育现状。（3）执行与评估：在项目执行期间，项目领导团队将持续地执行和评估该项目。（4）教师专业发展：来自实验区的超过3000名城市和农村教师获得教师专业发展机会。专业发展培训鼓励教师通过动手做的方式，参与学习探究式科学教育课程。（5）基于探究的科学课程：超过120所项目学校将执行STC计划。STC课程是美国的主流科学课程，该课程强调基于探究式的科学教育，并将数学和语言艺术进行有效结合。

项目执行与评估

LASER项目由独立的第三方机构——美国教育政策研究中心（CREP）进行研究评估。该项目于2015年7月结束。同时，该研究中心提交了项目总结报告等材料，呈现了对该项目的完整评估结果，主要涉及项目概要、评估方法、评估结果、案例研究、研究结论等内容。其中，对评估方法与评估结果作了详细论述。

评估方法

该项目评估利用配对、随机对照实验，以及案例研究等方法。3个实验区的中小学被配对后随机分配到第一阶段（立即执行）或第二阶段（延迟执行）。这种配对设计可以保证组间数量是相等的。数据的收集通过使用调查、结构化观察、访谈和小组讨论的方式进行。评估团队使用的是由维斯达特公司开发的基于标准的科学评估测试（简称PASS测试）。PASS测试作为该项目的主要评估方式，同时结合国家成绩测验结果进行分析。

评估对象

该项目的评估对象为3个实验区的学生，包括325000余名学生、20000余名教师，以及超过150多个地区的教学负责人。该项目的评估样本包括16个学区的125所研究学校，大约60000名学生、1900名教师和超过140名学区管理员和校长。

在项目执行前，根据对教师调查收集的数据显示，这3个实验区中大多数学生接受的科学指导多是从科学教师处获得，而非科学方面的专家。但这些教师的专业并不是科学教育或与科学相关的专业。休斯敦学校内的科学实验室比其他地区更多，近一半（49.8%）的教师称，他们的学生会去实验室接受科学教学。与之相比，北卡罗来纳州只有10.5%，而新墨西哥州只有1.5%。在休斯敦，花费在教授科学上的时间也要高很多，平均每周有3.3小时的科学教学时间。与之相比，在北卡罗来纳州略低于2.5小时，在新墨西哥州略超过2小时。

当被问及在中小学进行科学教学面临的挑战时，这3个实验区的教师反应是一致的。最大的挑战是科学教学时间非常有限，用于购买设备和用品的资金不足，同时很多学校强调英语/语言艺术和数学比科学教学更重要。

评估结论

和学生成绩有关的重要发现

虽然学生成绩可以通过传统测试获得，传统测试仅有1个正确答案，对于许多地区来说它的测试结果比较单一。为了获得更加有效的成绩数据，CREP的研究人员对3个学区内第一阶段（实验组）或第二阶段（对照组）的学生的PASS测试评估进行了分析。评估结果显示，与对照组相比，实验组在PASS测试，以及在阅读、数学和科学方面的许多国家级评测中均有良好的表现。而且，测试结果被确认有统计显著性。PASS评测中有开放性和表现性的评价任务，鼓励学生运用批判性思维和解决问题能力参与活动。需要重点指出的是那些落后的经济弱势群体、有特殊需要的学生们，以及英语为第二语言的学生，他们均从该项目中受益。既反映在PASS的成绩上，也反映在阅读、数学和科学的标准测试上。

学生对科学态度的重要发现

关于学生科学态度的定量数据搜集，是通过一个简短的问卷管理和PASS多项选择测试进行的。这个问卷包含普通统计项目和5个与学生态度相关的问题。结果显示，实验组和对照组的学生存在差异。从定性和定量数据看，以工具箱为基础的探究式科学教育对学生们产生了积极的影响，而这些并不能从调查问卷上获取，还需要对这个主题进行进一步的研究，这对确定该项目在学生对科学态度的变化上有重要影响。观察者在科学课堂上看到更多富有经验的动手做活动与合作学习，但这样的课堂需要教师花费更多的时间进行准备、教授学生设计，并引导他们进行实验。

执行因素的重要发现

管理者、教师和学生是影响K-12学校课程改革可持续性的主要因素。在项目执行过程中，执行效果直接受到一些情况的影响，包括学校和地区领导岗位的调整、领导能力及各项目的优先顺序调整等。

高质量的科学教师培训是该项目的主要部分。史密森尼科学教育中心为实验区学校的所有科学教师提供2次暑期教师培训。第1次培训中，让教师提前熟悉每个年级每个单元的基本概念，介绍工具箱的使用。第2次培训中，对每个单元内容进行“深层挖掘”。同时，为无法参加培训的教师提供压缩版的工具箱培训内容。所有参加培训的教师认为该项目增加了他们的信心和能力，以及使用工具箱和探究策略教授科学的热情。

尽管当前持续强调要在K-12年级进行STEM（科学、技术、工程和数学）教育，但在标准化考试的压力下，许多公立学校的科学教学时间被大大缩减。参与该项目的一些实验区学校，可以为各年级分配足够的时间进行教学，但有一些实验区学校，科学课仅在部分年级开展。尽管如此，我们还是看到了许多积极的成果。通过该项目的潜在影响，学生们还是上了许多科学课，尤其是在中小学课堂上，基于探究策略的使用为学生的成功打下了良好的基础。

结语

美国的科学教育一直是国际科学教育的标杆，即便如此，在美国很多地区开展的科学教育仍旧存在诸多问题。可喜的是，美国的教育部门，以及诸多类似史密森尼学会这样的机构及组织在关注科学教育的开展，并努力改善现状。着眼我国的科学教育，虽然暂时无法与美国的科学教育比肩，但仍旧有从上至下的各级部门和组织在努力改善科学教育的土壤。2001年开始，由教育部和中国科协共同发起的“做中学”科学教育改革实验项目就是一个很好的尝试，该项目与LASER项目有诸多相似之处，强调在K12年级开展基于探究的科学教育，辅以工具箱、教材等资料，以及完善的科学教师培训等。科学教育的重要性毋庸置疑，如何借鉴发达国家科学教育改革的经验，并为之所用，以改善我国的科学教育现状，才是根本。