美国马萨诸塞州科学课程框架述评及启示

龚 伟 钱 瑶 汪芳芳

(1.浙江师范大学教师教育学院，浙江 金华 321004； 2.浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江 金华 321004)

位于美国东北部地区的马萨诸塞州(Massachusetts)是美国诸州中历史和文化底蕴较为深厚的一个州，在美国早期殖民地开发时期就以重视教育而闻名。该州非常重视科学教育，关注学习者科学技术知识的学习和科学技术人才的培养，为适应日新月异的社会发展而不断完善其科学课程设置及实施，是美国诸州中对科学教育课程标准修改最多的州之一。

马萨诸塞州科学课程框架的研制可追溯到20世纪90年代，1995年确定的初步课程框架的基本思想来源于1993年马萨诸塞州颁布的教育改革法(the Education ReformAct of 1993)和共同推进数学和科学学习(Partnerships Advancing the Learning of Mathematics and Science，PALMS)，该框架包括内容和探究的标准，并已初步注意到了低年级与高年级间的纵向联系，这为以后的科学课程框架的完善奠定了基础。2001年，由教育委员会和董事会(Commissioner and the Board of Education)任命的修订小组对1995年的课程框架进行了全面修订，此版本的框架首次将高中阶段全科知识进行了融通，重点反映了社会日益需求的技术与工程学(Engineering and the Technological Systems)，并明确了各学科的核心要求(Core Standards)。2006年，修订小组侧重将高中部分科学框架完善，将科学和技术/工程(STE)内容纳入能力测定范围，并提供了一个每门课内容标准的简单列表，该列表中不再区分核心和非核心内容，使得各地区与学校在评估过程中拥有更多的自主权；本次修订对指导性原则和附录内容进行了修改和扩充，以便于作为框架使用者的科学教师灵活使用，同时还将9、10年级开展的综合科学课程摒弃。2016年，马萨诸塞州根据本州的实际情况，借鉴全美的K-12科学教育框架(NRC，2012)和新一代科学标准(NGSS)以及继承了传统留存的经验，颁布了最新的科学课程框架。

一、马萨诸塞州科学课程框架微观探析

最新的马萨诸塞州科学课程框架包括七个部分，即前言(Commissioner’s Foreword)、鸣谢(Acknowledgments)、愿景(A Vision of Science and Technology/Engineering Education)、学习标准(Science and Technology/Engineering Learning Standards)、相关标准的附录(Standards-Related Appendices)、相关课程的附录(Curriculum-Related Appendices)、课程框架发展历史(The Development of Massachusetts’ Science and Technology/Engineering Frameworks Since 1995)，各部分具体内容详见表1。

表1 马萨诸塞州科学课程框架基本构成

1.课程性质

马萨诸塞州的科学和技术/工程学课程作为7个主要的学习领域之一[2]，承担了培养国民科学和技术素养的重要职责。科学和技术/工程学课程标准具有以下几个性质特点：

(1) 关注观念的理解与应用(Focus on conceptual understanding and application of concepts)。

(2) 整合的学科核心概念和反映科学与工程相互关联性质的实践(Integrate disciplinary core ideas and practices to reflect the discipline of science)。

(3) 为了高等教育的准备，为了社交、大学及职业的成功(Contribute to preparation for post-secondary success in college and careers)。

(4) 科学和技术/工程的核心概念和实践过程在整个Pre-K-Grade 12阶段是连贯的(Present coherent progressions of STE core ideas and practices from pre-K to high school)。

(5) Pre-K-Grade 8阶段每个年级要求涉及所有科学学科内容(Include each discipline in grade-level standards for pre-K to grade 8)，进而促进学生科学本质理解。

(6) 与其他学科相联系，如英语语言艺术、数学(Coordinate with the english language arts and mathematics standards)。

2.课程理念

总体而言，马萨诸塞州非常重视学习者接受科学教育，不论学习者未来的教育计划和职业生涯如何，他们都应该拥有一个参与其中的、具有相关性、严谨性和连贯性的Pre-K-Grade 12的科学教育，为其将来的公民身份、继续教育和职业生涯作准备。

(1) 参与性(Engagement)：学习者需要更多的机会亲身去体验动态的、整合的科学和技术/工程实践过程。

(2) 相关性(Relevance)：学习者能够运用所学的知识去分析与解释生活中的科学相关问题。

(3) 严谨性(Rigor)：基于探究的学习需要学习者不断理解以及运用知识，以完成知识的动态建构。

(4) 连贯性(Coherence)：在科学教学中建立一个整合各学科、随时间推移的故事线索，让学习者去构建概念与体验实践。

3.课程内容

(1) 从宏观层面来看，马萨诸塞州Pre-K阶段科学课程内容涉及地球和空间科学(Earth and Space Sciences)、生命科学(Life Science)、物质科学(Physical Science)；1～8年级阶段的课程内容较之以前增加了技术/工程(Technology/Engineering)；9～12年级阶段的课程内容更加丰富，涉及了地球和空间科学(Earth and Space Science)、生物学(Biology)、化学(Chemistry)、基础物理(Introductory Physics)、技术/工程(Technology/Engineering)。这样Pre-K-Grade 12完成了课程一体化设计，充分体现了螺旋式课程的设计理念：不仅考虑到了学习者的心理发展顺序，而且尊重了由简单到复杂、由广泛到精深的学科逻辑顺序[3]。

表2 马萨诸塞州各年级科学课程开设情况

(2) 从中观层面来看，每个部分的课程内容均采用有助于“理性框架”形成的“核心概念”的形式来组织具体内容。一般而言，每个部分涉及2～4个核心概念，如“生命科学、生物”部分内容内化为4个核心概念，即“从分子到生命体：结构和进程”“生态系统：相互作用、能量和动力学”“遗传：遗传和特性的变异”“生物演化：统一性与多样性”(其他详见表3)。

表3 各科学课程内容的核心概念构成

同时，马萨诸塞州科学课程内容的具体选择采纳了学习进程(Learning Progressions)理论的启示——学习者关于某一核心知识及相关技能、能力的发展需要经历一段较长的时间[4]。因此，每一个核心概念在各年级阶段不断“螺旋”出现，如“地球和空间科学”所包括的3个核心概念“地球在宇宙中的位置”“地球的系统”“地球和人类活动”在Pre-K-Grade 12各个阶段均有涉及(如表4)，充分考虑到学习者每一个阶段的学习基础和发展潜能。

表4 “地球和空间科学”所含核心概念在各年级的分布

(3) 从微观层面来看，以8年级技术/工程部分的核心概念“材料、工具和制造”统摄下的某一具体知识条目为例来介绍马萨诸塞州科学课程框架是如何表述具体科学知识点的。该知识条目主要包括以下几个部分：一是英文字母组成的编号，如“8.MS-ETS2-4(MA)”中，“8”表示年级，“MS”表示学段(这里的“MS”表示初中)，“ETS2”中的“ETS”表示学科、“2”表示第二个核心概念，“4(MA)”中的“4”表示核心概念下的第四条、“(MA)”表示该条由马萨诸塞州自行添加，这样的表述方法既方便科学教师查找，也准确厘清了“学科”“核心概念”“知识点”三者之间的逻辑关系；二是知识条目说明，即用陈述语句来表示具体知识点的内涵和要求，以便科学教师准确把握；必要时会增加澄清说明(Clarification Statement)，对具体知识点中科学教师可能产生模糊理解的部分作出进一步阐释；三是评估界限(State Assessment Boundary)，这是评估标准操作化要求的体现，便于科学教师更好地把握评估的重点；四是在知识条目的最后，还会指出框架先前业已提到过的同一核心概念体系中的知识条目，但不会赘述，这样的提示便于高年级的科学教师对学习者的知识基础进行充分预估。

4.课程评价

马萨诸塞州科学课程框架中并没有单独一部分来阐述课程评价的相关内容，但可以从马萨诸塞州综合评估体系(Massachusetts Comprehensive Assessment System)[5]和马萨诸塞州科学框架中课程内容具体知识点的“评估界限”等方面来推测马萨诸塞州科学课程评价的要求。总体而言，马萨诸塞州科学课程要求学习者学完Pre-K-Grade 12阶段的科学和技术/工程学课程后，对科学存有敬畏、感激之心，拥有丰富的科学和工程知识去对现实问题展开探究，面对生活中有关科技的信息和产品有较强的甄别能力。

表5列出了Pre-K-Grade 8阶段的各年级评价主题，由此可以看出，该学段课程评价的主要特点：一是情境性。即将评价置于一定的真实情境中，着眼于学习者是否能够在相对真实的情境下识别与分析所要解决的问题，进而提出合理的解决方案，最终顺利地解决科学相关问题。二是整合性。即评价并没有对各学科逐一进行评价，而是从整体上在某一个具体主题之中考查学习者综合运用知识的能力，如四年级的主题“物质和能量”贯穿于地球和空间科学、生命科学、物质科学和技术/工程等分科之中，这不仅促进了学习者认知水平的提高，而且也为学习者迎接未来生活挑战作准备。三是进阶性。即课程评价充分考虑到学习者的心理发展序列，随着年级的递增而不断地加深所要考查的课程内容，每一个具体主题也从低到高对科学与技术/工程的学习及教学提供评价的依据。

表5 马萨诸塞州学前至8年级科学课程评价主题

马萨诸塞州高中部分的科学课程评价，具体有如下特点：一是理论与实践相统一，课程评价不仅仅局限于学习者知识理解的考查，而是进一步关注学习者的实践能力，以期学习者在完成高中阶段学习时有能力去进行科学和工程实践；二是基础与提高相统一，课程评价强调高中科学学习需建立在先前经验基础上的同时，又要对有关问题进行更广泛、更深入的探索；三是精深与整合相统一，与先前相比高中阶段的科学教学与评价较为注重学科的逻辑体系，且该州的科学课程评价依然关注学习者对核心概念的理解而不是碎片化的知识点。

二、马萨诸塞州科学课程框架特色分析

1.统整科学教育

纵向上看，马萨诸塞州科学课程框架涵盖了学前至高中的课程内容要求，具有较强的连贯性；横向上看，作为科学领域的生命科学、地球和空间科学、物理、化学、技术/工程学科在框架中交融呈现，具有一定的整合性。马萨诸塞州科学课程框架统整科学教育的做法反映了当代科技发展的跨学科性，体现了科学本质对教学的重要诉求，各年级、各学科的科学课程内容均强调注重学习者科学素养的提高，能够自行进行科学探究以及深刻理解科学/技术与社会之间的联系，经过统整的科学课程有助于培养学习者整体的科学精神与态度，以及实际应用的能力。

2.聚焦核心概念

微观上看，马萨诸塞州科学课程框架在统整科学课程内容的形式上采用“核心概念”，将各学科的知识进行合理的归纳聚焦，体现各学科核心内涵的核心概念跨越整个Pre-K-Grade 12阶段，每个年级都要求学习者学习新知识，从而丰富学习者对核心概念的重新思考或更精确的理解。同时，核心概念的设置又给各学科知识的具体内容提供了交叉、渗透的可能。例如，高中阶段的基础物理与化学均含有“物质及其相互作用”“运动和稳定：力及相互作用”“能量”等核心概念，这将引领学习者从物理与化学两个视角来诠释这些核心概念。更重要的是，核心概念的提出也将有助于学习者更好地学习“生物科技”“环境素养/可持续发展”等综合领域。

3.重视实践参与

马萨诸塞州科学课程框架在附录中将“实践的要求、过程”单独列出，足见该州科学课程对实践的重视。该框架中以K-12科学教育框架(NRC，2012)定义的8个实践内容[6]为纲领，各年级阶段的课程教学均将“实践”列为必不可少的内容，规定“实践”包括科学探究和工程设计的必备技能，融合了对学习者知识与技能要求，整个过程是一个动态、循环的综合过程，各阶段的具体任务与反馈既促使学习者不断地精深也使其乐在其中，区别于一般的“科学过程”或“探究技能”(如图1)。同时，该框架考虑到不同年龄学习者之间的差异，各方面的要求随着年级的升高而不断深入和复杂。

图1 马萨诸塞州科学课程框架中对“实践”内容的具体要求

4.提供教学参考

马萨诸塞州科学课程框架的附录部分占了整个框架的一半之多，附录包括相关标准的附录、相关课程的附录。特别是相关标准的附录中各阶段学科核心概念矩阵(Disciplinary Core Idea Progression Matix)、科学和技术/工程课程标准导航图(Strand Maps of Science and Technology/Engineering Standards)两个部分将各年级阶段的核心概念、学习内容以表格形式整合，是对课程标准主体的拓展与延伸，既为科学教师提供了教学参考，也给予了科学教师较大的选择权，使得课程的实施更具一定的“生成性”。

三、马萨诸塞州科学课程框架对我国科学课程的启示

1.建立综合的科学教育体系

《基础教育课程改革纲要》所确定的我国新世纪基础教育改革的课程理念之一是，“改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状，整体设置九年一贯的课程门类和课时比例，并设置综合课程，以适应不同地区和学习者发展的需求，体现课程结构的均衡性、综合性和选择性”[7]。虽有了改革的方向，但我国的科学课程内容实施并未收获显著成效，初中阶段只有浙江省将综合科学课程实施至今。浙江省于义务教育阶段3—9年级开设科学课程和综合实践活动，但这并非是完整的科学教育体系，教材、教学、评价仍旧分科显著；高中阶段科学课程则直接实行分科教学，各学科各施其政。为了改变目前分科的局面，从整体上提高学生的科学素养，我国可借鉴马萨诸塞州科学课程框架，将各科统一于核心概念，再从核心概念发散至各科具体内容；同时，可在实践中将各科内容融通，如高年级的实践工程设计要求学习者综合运用物理、化学等学科知识。

2.归纳精炼的学科核心概念

在我国，公民的科学素养水平相对于西方国家还比较低，这与我国长期以来注重“碎片化科学知识”的识记有着莫大的关系。我国若在科学课程标准中将各学科的知识精炼成少数几条反映学科内容的“核心概念”，一方面凸显出学科特色，使学科知识更具条理、更富层次，如“波及其在技术领域中的应用——信息传递”是物理学的重要知识点；另一方面使学科间知识有相互交汇的机会，如高中阶段初级物理和化学两门学科含有“物质及其相互作用”“运动和稳定：力及相互作用”“能量”三个共同核心概念。这样的做法对学习者而言，从学科核心概念出发进行学习，可兼具专业性、发散性、整体性的思维特点，并最终着眼于综合科学素养的提升。

3.完善实用的技术课程标准

马萨诸塞州认为在早期能够批判思考、解决问题、以论据来进行思考的孩子会有一个坚实的基础来适应这个科学、技术和工程飞速发展的世界。因此，马萨诸塞州是美国第一个把“技术”“工程”纳入科学课程标准的州[8]。在其科学课程框架中可见其技术/工程课程的设置非常完整，每一年级阶段都提出了具体要求，并且从Pre-K阶段就开始进行技术/工程学教育。相对而言，我国技术教育开始时间晚、课程设置不完善：幼儿园到小学二年级阶段不涉及技术教育的内容，三年级开始在综合活动过程中进行劳动技术教育，高中将技术分为信息技术、通用技术两门课程。我国需借鉴马萨诸塞州科学课程框架的经验，改变这种已不适应社会发展要求的做法，依据我国经济结构、产业发展特点，制定符合国情的技术课程标准，提高技术课程的开设，实施连贯的技术教育，强化设计，增加工程教育，全面提高我国未来公民的技术素养。

4.发展灵活的科学实践活动

科学理论的形成急需有效、有益的科学实践活动，但我国现行的实践和探究活动或多或少具有机械化、形式化的弊端，在课程标准中缺乏理论的实践指导。马萨诸塞州科学课程框架将实践确立为以下方面：提出和定义问题，开发和使用模型，计划和开展调查，分析和解释数据，使用数学和运算思维，构建阐释和设计解决方案，以论据进行论证，获取、评估和交流信息；并明确指出实践是为了完善和交流科学知识，实践的过程是循环、反复、各步骤相互影响和结合的过程。这对我国科学课程标准如何将“实践”内容融于其中提供了很好的启示：我国的科学课程标准可完善科学实践的内容，包括科学实践的步骤、地点与器材、评价方式等，使学习者在实践中建构知识与技能，在辩论与交流中理解科学内涵。

综上分析，马萨诸塞州科学课程框架体系完整、内涵翔实、特色鲜明，在目标的制定、课程内容构建、课程实施与评价策略方面有许多值得我国学习和借鉴的地方。希望通过本文的述评能为我国科学课程实施与改革提供一些有价值的思路和有参考意义的课程理念。

[参考文献]

[1] MASSACHUSETTS DEPARTMENT OF ELEMENTARY & SECONDARY EDUCATION.2016 MassachusettsScience And Technology/Engineering Curriculum Framework[EB/OL].[2017-04-20].http：//www.doe.mass.edu/frameworks/scitech/2016-04.pdf，2016-04-25.

[2] 孙涛.美国马萨诸塞州高中的技术学习标准及其启示[J].天津师范大学学报(基础教育版)，2014，15(1)： 57-60.

[3] 钟启泉，张华.课程与教学论[M].沈阳： 辽宁大学出版社，2007.11： 245-246.

[4] CORCORAN T，MOSHER F A，ROGAT A.Learning progressions in science： an evidence-based approach to reform.consortium for policy research in education[R].Philadelphia，PA，2009： 1-82.

[5] MASSACHUSETTS DEPARTMENT OF ELEMENTARY &SECONDARY EDUCATION.Massachusetts Comprehensive Assessment System[EB/OL].[2017-04-20].http：//www.doe.mass.edu/mcas/tdd/sci.html，2016-09-14.

[6] NATIONAL RESEARCH COUNCIL (NRC).A framework for K-12 science education： Practices，crosscutting concepts，and core ideas[M].Washington，DC： The National Academies Press，2012： ES-3.

[7] 中华人民共和国教育部.基础教育课程改革纲要(试行)[EB/OL].[2017-04-20].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_309/200412/4672.html，2001-06-08.

[8] SNEIDER，CARY L.What Will It Take to Estabilsh Technology/Engineering Education for All Stcrdents? [J].The Technology Teacher，2008，67(6)： 16.