自主对话式学习： 日本《学习指导要领》中的理科教育改革

邓晴

摘 要：日本十分重视理科教育对“科技立国”的推动作用。为了更好地发展理科教育、解决社会面临的问题和挑战，日本政府在2017年修订《学习指导要领》，对日本现有理科教育的课程实施重点及教育内容进行了创新性改革。本次改革特别强调开展自主对话式学习、开设高中理数探究科目，课程内容和实施方式联系学生实际生活，体现了学习过程深入化、课程内容融合化以及课程理念实用化的改革特点。

关键词：日本；《学习指导要领》；理科教育改革

“科技立国”是日本的基本国策。自1945年战败投降后的70多年间，日本共进行了7次《学习指导要领》改革，每一次改革都为解决理科教育存在的问题、更好地适应社会发展需求提供了强劲的动力。近年来，日本出现了“文盛理衰”、学生理科学习兴趣不足等现实问题。与此同时，随着以智能、信息和大数据为特征的“超智能社会”的到来，理科教育所强调的思考力、判断力和表现力成为了公民在知识经济时代必备的素质，理科教育变得越发重要，其适应性改革也势在必行。为解决现行理科教育问题、更好地培养“超智能社会”人才，文部科学省于2017年3月正式公布了新修订的《学习指导要领》（以下简称《要领》），明确了未来15年的理科课程发展方向，并对现行理科教育进行了一系列创新性改革。

一、理科教育改革背景

（一）“文盛理衰”的升学现状

近年来，日本出现了明显的“文盛理衰”现象，即文科专业日益升温而理科专业人气降低甚至逐渐变为冷门专业。即便在国立大学削减文科招生数量、扩大理科招生规模的情况下，这种现象依然存在。据《东洋经济》报道，滋贺大学经济学部拟招生人数由2016年的200人减少到2017年的150人，新设数据科学学部①拟招收60人。但现实情况是，报考经济学部的学生从2016年的566人增加至2017年的637人，而报考新设数据科学学部的学生只有61人，与拟招收人数几乎等额。[1]

“文盛理衰”现象并非偶然，究其原因，可归纳为以下两点。一是20世纪90年代宽松教育带来的学生学习能力低下问题依然存在，且相比于其他学科，理科对于学生的思考力、判断力的要求更高。在自身学习能力不足以应对理科学习要求的情况下，学生对其“敬而远之”也就不难理解。二是如今日本理科课程涉及的知识面越来越广泛[2]，对学生知识积累的要求更高，学生有可能避难就易，选择较为容易的文科专业。可见，宽松教育带来的理科学习能力不足与现行理科课程内容复杂是日本出现“文盛理衰”现象的主要原因。因此，理科教育有必要在学习方式上进行“自主性”改革，加强对学生独立思考能力、判断能力的训练。同时，在课程内容上还要有的放矢，精选学生感兴趣、有实用性的学习内容，科学减轻学生的学习负担，使课程内容深度及广度合理化。

（二）理科学习兴趣不足

尽管2015年日本学生在国际学生评估项目（PISA）中科学素养的平均得分在35个经合组织成员中排名第一[3]，在国际数学与科学趋势研究（TIMSS）中也取得了较好的成绩。但是，日本中学生对于理科的学习兴趣依旧不高，普遍认为理科习得的知识在日常生活中的应用性低，也并不认为未来职业与理科学习之间存在很强的相关性。[4]

正如东京大学角屋重树教授所说：“让学生对理科课程产生兴趣实在是太过麻烦的一件事[5]。”首先，兴趣来源于生活，学生的成长环境和个人经历不同自然兴趣不同，理科课程很难兼顾所有学生的兴趣点；其次，兴趣来源于动手操作，而实验器材的准备、实验过程的辅导以及对新问题的探索都需要耗费教师和学生大量时间和精力；再次，兴趣来源于应用，可如今的理科课程既没有有效促进学生将理科知识运用于现实生活，也没有将其与学生的未来生活和职业选择建立明确联系。因此，为了提高学生理科学习兴趣，日本理科教育有必要加强理科学习内容吸引力、强调探究实验过程，并从日常生活与就业方向两个维度拓展其实用性。

（三）“超智能社会”的到来

文部科学省颁布的《2015年度科学技术白皮书》[6]指出，随着互联网的普及、大数据分析技术及人工智能的发展，虚拟与现实空间高度融合，日本将迎来产业结构急速变化的 “超智能社会”。根据野村综合研究所的调查，日本将有49%的职业被人工智能所替代[7]。同时，以知识和技能带来的附加价值为中心的知识集约型经济也会成为日本的主导型经济。在以大数据和人工智能为特征的“超智能社会”中，人力资本理论日渐受到重视：劳动力多少不再是国家发展的关键因素，更核心的力量是拥有领导力、创新意识、挑战精神和自主学习能力的综合性人才。

理科教育以培养观察力、洞察力以及逻辑思维能力为目标，强调在观察和信息搜集的基础之上发现问题，通过自主学习和思考产生初步判断，之后与他人讨论，反复验证结论。这种学习方式能够有效启发学生的创新意识、激发挑战精神，并有助于探究式學习习惯的养成。现行《要领》也多次强调以观察、提问、思考、讨论和反思贯穿始终的理科教育过程是养成“生存能力”的重要途径之一。为了更好地构筑以信息、创新、智能为特征的“超智能社会”，理科教育应扬其所长，进一步着眼于学生探究精神、信息整合及沟通协作能力的培养，使其学会用“超智能”的思维方式和视角看待世界的变化，迎接“超智能社会”的到来。

二、理科教育改革内容

（一）转变理科课程实施重点

《要领》明确指出，2020年起实施的理科教育要通过发现问题、探究问题、解决问题的探究过程培养学生的“知识与技能”“思考力、判断力和表现力”以及“自主学习能力、人文情怀”。鼓励学生在好奇心的驱使下接触、观察身边事物并形成自己的想法，进而开展自主性对话式学习，对问题和各种观点进行讨论和交流。《关于幼儿园、小学、初中、高中及特别支援学校学习要领的改善及必要举措（答申）》进一步指出，即使是高中理科课程，也应该积极引导学生通过自己观察及动手操作掌握相关理科知识与技能，以对话式探究学习贯穿理科教育始终。[8]

《要领》明确了理科课程的实施方式，将关注点从教师教学法的改善转向了学生学习方式的更新，力求将课程重点放在探究式学习过程。既强调基于好奇心的对自然事物和现象相关概念的理解，又要求掌握科学探究和解决问题所必需的观察和实验技能；既重视提升学生信息整合和解决问题的能力，又关注培养学生自主探究、解决问题的意识和热爱自然的态度。此外，学习也并非单向流动的过程，对于猜想和结论的反复探讨是探究性学习成功的关键，学生通过交换意见、交流想法可以更好地检验或明确自己的观点，充分提升沟通与交流的能力。

此外，对学生学习过程的强调和优化能够有效改善现有理科教育的不足，实现文理平衡。日本如今“文盛理衰”现象产生的原因之一是理科课程内容太过繁杂、难度高[9]。在学生的参与过程中，认知参与和情感参与有着密切的联系，而探究式学习模式能够激发学生对身边自然事物的好奇心，产生求知欲。“知”和“情”的密切结合是教学过程的基本规律之一，好奇心是学习中最稳定的动力。这样一来，理科課程独特的吸引力得到了体现，学生也就不会因为课程内容繁杂而放弃理科学习。同时，探究式学习的模式强调学生对同一问题各抒己见、不断试错的对话过程。教师不再是正确答案的唯一持有者，学生可以拓宽思维、提出所有可能解决问题的设想，这种“主体性”的体现可以有效提升学生理科学习的信心，体会自己对问题解决作出的贡献，实现从寻找答案到参与问题解决过程的跨越式转变。

（二）改善和充实教育内容

《要领》对高中理科科目进行了改革，在现有的《理科课题探究》《数学活用》及《理数课题研究》三门科目的基础上进行延伸和拓展，开设集理科思维和数学训练为一体的《理数探究》及《理数探究基础》[10]。探究性学习始于对学习内容的兴趣，其目标是通过探究过程切实提高学生的思考能力、判断能力以及表达能力，而理科特有的逻辑性和数学特有的思维方式决定了其培养自主学习习惯和探究精神的核心地位。

“理科思维”强调捕捉事物之间的关系、认知事物的多样性和共同性以及从时间和空间的维度看待万事万物。“数学思维”通过灵活运用数、式、图、表等工具解决问题，在分析事物之间的数量关系的基础上综合性地思考问题[11]。因此，理科和数学的融合课程将最大化地提升学生的综合性探究思维能力。该课程既鼓励学生在探究过程中将数学作为工具搜集并分析数据，计算出研究问题的数量关系，也为学生逻辑关系分析能力以及多维度思考问题能力的提升提供了实践平台。同时，将理科思维和数学思维应用于探究过程的探究性学习必定是深入、高质量的学习，这样一种跨学科的横向融合也为培养能适应“超智能社会”、具有“生存能力”的21世纪新一代日本人打下坚实的基础。

此外，《要领》明确提出课程内容要提升学生对理科的兴趣度、增强对理科实用性的理解，使他们意识到理科探究学习与日后工作和生活息息相关。首先，基于以身边事物为对象的自主、对话式的深入学习可以有效地调动学生尤其是小学生的学习兴趣。根据皮亚杰的认知发展阶段理论，处于具体运算阶段的小学生（7～11岁）虽然已经能用简单的逻辑思考问题，开始关心外界环境，但在认知方面依旧对具体的事物和日常生活中的经验有极大的依赖性。而皮亚杰所说的可以脱离具体事物思考的中学生，也需要通过运用所学知识切实解决身边问题这一过程获得成就感。因此，这种从生活中透视问题的方式，能够有效地激发学生的好奇心和学习兴趣，使他们在自己和所处环境之间建立密切联系，进而体会到所学即所用，有学必有用。其次，现代社会越来越重视如何创新地解决问题，这种能力是“超智能社会”不可或缺的。倘若在理科教学过程中有意识地让学生探究学习能力和沟通交流能力与当前社会对人才的要求和未来社会需要的能力之间的联系，那么，学生对于理科学习的兴趣可能大大提升，对理科实用性的理解也会更加深入。

三、理科教育改革特点

（一）学习过程深入化

《要领》将理科教育课程实施重点由教师如何教的知识传授过程转变为学生怎样学的深入学习过程，这样的深入学习是自主性、对话式的学习，是不同于简单知识记忆和背诵的学习。

首先，从自主性学习的角度来看，《要领》强调理科教育要引导学生从自然事物和现象中发现问题、提出假说并构思解决方案，继而在验证假说的过程中不断改进自己的观点，基于已有知识技能进一步发现和解决问题。自主性学习要求学生不仅要掌握课本中的知识，而且要自己观察并动手操作，发现事物之间的联系，从而养成不断探究的意识和态度，这是从“是什么”向“为什么”的飞跃。例如，小学三年级学生在学习理科课程“光与电”这一部分时，既要知道光与电的基本原理、了解实验技能，更要掌握光和电都能带来热量的相同点以及其发热原理的不同。以上这些都是学生自主学习的结果，教师仅起引导作用。[12]

其次，从对话式学习的角度看，《要领》反复提到学生要在对问题提出、计划制定、观察和实验结果处理、推理判断形成自己观点的基础上，与他人交换意见，进一步明确自身观点的适切性。现代社会需要能够与他人交流、接受他人意见进而改进自己观点的沟通型人才，在机械化劳动力需求大量减少、服务行业不断扩张的“超智能社会”更是如此。学生在理科学习的过程中提出自己的观点，并通过与他人交流不断修正自己的观点亦或是为自己的观点辩驳，一方面能够加深对所学知识的巩固，使学习更高效；另一方面，也能提高自己的协调合作、沟通交流的能力，为长远发展打下坚实的基础。因此，集自主性和对话式一体的学习是深入的学习，是能有效培养学生探究精神和能力的学习。

（二）课程内容综合化

在高中课程中新设《理数探究》科目是本次改革的重点及亮点。该课程将理科和数学两个学科整合在一起，用理科特有的逻辑性和数学特有的工具性作为培养探究性学习精神和态度的“脚手架”，能够给学生提供综合运用数学和理科思维解决问题的平台。因此，这样的科目融合能够最大化地锻炼学生的探究性学习能力，促进学生探究性思维习惯的养成。但是，正如《要领》指出，仅仅融合理科和数学两门学科是远远不够的。[13]

首先，探究性学习并不是目的，目的是要讓学生通过探究了解身边事物的本质，能够发现问题和解决问题，学会表达、搜集、整合信息。因此，理科教育还有必要融合国语等科目以激发学生兴趣，培养其表达能力和信息整合能力。其次，在“超智能社会”，仅依靠数理逻辑的工科思维已经不能满足发展的需要。产业界结构的变化意味着经济和社会发展的重心由机械化向服务化转变，如此一来，理科课程有必要融合社会等科目，在科学素养中注入人文情怀。理科教育的最终目标是培养学生热爱自然以及人类社会的态度，强调对地球上的一切生命给予尊重和热爱。

（三）课程理念实用化

本次改革更加重视理科课程与学生实际生活和未来发展的联系。无论是“文盛理衰”的升学现状、学生对理科学习兴趣不足，还是培养能够适应“超智能社会”的人才，其主要原因都在于学生对于自己所学和未来发展之间的联系不够清晰。《要领》明确了理科课程的实用性和应用性，强调从学生生活中提炼出理科问题，从探究学习回归到生活问题的解决。同时，还基于实用的课程理念，在理科教学中渗透课程内容与学生未来发展的紧密联系，让学生的理科学习更有动力也更有活力。

首先，日本中小学的理科教育主要是了解自然、地球、宇宙和人类。理科教育的起点和重点应该更贴近学生自身和身边事物。例如，从人体的新陈代谢入手引起学生的好奇心，进而激发学生的兴趣，引导他们探索动物和植物的新陈代谢，最后学会照顾身边小动物、了解植物的生长规律以及合理锻炼身体。其次，现代社会越来越重视如何创新地解决问题，越来越多的国家和地区关注STEM教育，问题解决型的学习能力是这个时代所需要的，更是“超智能社会”不可或缺的。[14]

综上所述，本次改革将理科课程的实施重点由教师如何上课转向了学生如何进行自主对话式学习，融合理数课程内容并开设《理数探究》科目，强调高质量的知识理解及其实用性。它既延续了现行《要领》的合理之处，又弥补了其课程内容繁杂、实施过程侧重知识传授的弊端。从而为更好地解决日本“文盛理衰”、理科学习兴趣不高等问题，迎接“超智能社会”带来的挑战奠定了扎实基础。人们期待本次改革能够切实为日本社会提供具备“生存能力”的21世纪新一代日本人。

注释：

①数据科学学部旨在指导学生运用数据科学知识和技能探索大数据背后的奥秘，以解决科学及社会问题，创造新的价值。

参考文献：

[1][2][5]平松さわみ. 2017年度大学入試、文系人気が復活する理由.東洋経済キャリア·教育/学校·受験[EB/OL].http：//toyokeizai.net/articles/-/151656，2017-01-03.

[3]国立教育政策研究所. OECD生徒の学習到達度調査（PISA2015）のポイント[EB/OL]. http：//www.nier.go.jp/kokusai/pisa/，2016-12-06.

[4]文部科学省. 国際数学·理科教育動向調査（TIMS2015）のポイント[R]. 东京：中央教育審議会，2016.

[6]文部科学省.平成28年版科学技術白書[R]. 东京：中央教育審議会，2016.

[7]野村総合研究所.NRI未来年表[EB/OL]. https：//www.nri.com/jp/opinion/nenpyo/index.html，2017-02-16.

[8][9][10]文部科学省. 幼稚園、小学校、中学校、高等学校及び特別支援学校の学習指導要領等の改善及び必要な方策等について（答申）[R]. 东京：中央教育審議会，2016.

[11][12][13]文部科学省.中学校学習指導要領[R]. 东京：中央教育審議会，2017.

[14]夏目凛.2020年、次期学習指導要領～理科、理数探究～STEM教育は実現可能か？[EB/OL].http：//edutmrrw.jp/2017/innovation/0213_2020education，2017-02-13.

编辑 朱婷婷 校对 许方舟