美国《新一代科学教育标准》中的生物学教育

王保艳 吕贝贝 王运贵 彭鑫鹤

(1 山东师范大学生命科学学院 济南 250014； 2 首都师范大学生命科学学院 北京 100048; 3 山东省教育科学研究院 济南 250000)

1 美国《新一代科学教育标准》简介

美国于1996年颁布《国家科学教育标准》(National Science Education Standards，即NSES，后文简称《前标准》)，之后十几年间，其自然科学领域迅猛发展，科学教育研究领域也取得一系列学术成果。科学教育要和前沿科学密切相连，教育研究成果也要及时应用到教育实践中去，加之美国中学生在国际水平测试中表现不佳，新一轮科学教育改革成为必然。

在此背景下，美国于2010年开始新一轮科学教育标准的研发工作，并于2011年7月颁布《K-12美国科学教育框架》(Framework for K-12 Science Education，后文简称《框架》)，《框架》的颁布是新一代科学教育标准出台的第一步。2013年4月，在《框架》的基础上，基于多年科学教育研究经验，美国颁布《新一代科学教育标准》(the Next Generation Science Standards，后文简称NGSS)。与《前标准》相比，NGSS的理念转变为以下七点： 强调科学教育应反映科学各学科相互联系的本质；NGSS是向学生提出的表现期望，而不是具体课程；注重K-12年级学习内容的连贯性；侧重对学习内容的深入理解和应用；把科学和工程实践整合到科学教育中；旨在帮助学生为大学、工作和公民生活做准备；注重和州际共同标准中英语语言艺术、数学的联系[1]。

2 美国《新一代科学教育标准》中生物部分的鲜明特色

2.1 实践性 NGSS注重学习过程的实践性，它删除《前标准》中“作为探究的科学”部分，加入“工程设计”部分。另外还在每条内容标准中都加入“科学与工程实践”。“NGSS强调‘科学与工程实践’不是一种教学策略，而是完成学习任务的向导，是很重要的学习目标。”针对生物学科的实践本质，NGSS在生物部分呈现了八种科学与工程实践，即“建立和使用模型，提出问题和明确问题所在，利用数学和计算思维，分析和解释数据，设计和实施调查研究，建构解释和设计解决方案，基于证据的论证以及获取、评估和交流信息[1]。”

2.2 连贯性 依据《框架》蓝图，NGSS突出了生物学科的4大核心概念，并围绕4个核心概念延伸出14个相关子概念(表1)。此外，NGSS还展示出不同学习阶段各子概念的相互关系及其表现期望，从而系统形成基于表现期望的概念体系。概念体系的设置不仅可简化学习内容，还可体现学习内容的连贯性。

表1 四个生物核心概念对应的子概念[1]

(注： 表格中LS表示life science， LS1、LS2、LS3、LS4分别表示生命科学部分的四个学科核心概念，A、B、C、D是每个核心概念中子概念的编号)

在幼儿园至12年级，每个核心概念都不仅出现一次，随着年级增高，核心概念所涉及的内容逐渐复杂深入(表2)。小学三年级、初中和高中阶段都涉及到全部核心概念，LS1只有在二年级没有出现，LS2出现5次，LS3和LS4均出现4次。这样以核心概念为主线，循序渐进地增加内容难度，有利于学生更加系统、深入地掌握生物学科内容。

2.3 整合性 在NGSS中的生物部分，每一个具体的内容标准中都包括“表现期望”“基础框”和“联系框”(表3)。“表现期望”规定了学生在该阶段学习结束后能够做到的；“基础框”包括“科学和工程实践”“学科核心概念”和“跨学科概念”三个维度；“联系框”阐述了该主题内容与本年级其他主题的联系、与跨年级内容的联系以及与《州共同核心标准(英语和数学)》的联系。

表2 生物核心概念的分布情况

表3 高中“遗传： 性状的遗传与变异”主题的内容呈现示意图[1]

[注： 表格中的HS表示高中(high school)，MS表示初中(middle school)]

NGSS通过“表现期望”将“基础框”的三个维度进行整合，促使学生在实践中获得和应用知识，有利于他们对知识的深入理解和科学实践能力的提高。另外，“跨学科概念”有利于教师延伸教学内容，有利于学生形成完整的科学概念，提高科学素养。

3 对我国生物学教学的启示

3.1 利用核心概念展开教学 NGSS提倡以4个核心概念为主线展开生物学教学，有效简化了学习内容，使学习目标更加明确，使学生对学习内容的理解更为深入，也为知识的灵活应用提供了空间。所以，设置学科核心概念，鼓励学生在此基础上自主学习更多的学科内容，是减轻学生负担、提高学习效率和深化知识理解度的有效策略。

3.2 增加科学实践的比重 用“实践”(practices)代替“技能”(skills)，是为了强调从事科学研究不仅需要技能，还需要关于每个实践的具体知识[2]。NGSS与《框架》都重视科学实践在科学知识获取中的作用，不过NGSS设置专门的“工程设计”主题，并在每个主题中加入“科学和工程实践”部分。生物学科是与生产、生活、自然等都息息相关的学科，需要学生在广泛的实践活动中获得和应用知识。所以，在生物学教学时，可加大科学实践的比重，促进学生实践性知识的习得。

3.3 注重学习内容的连贯性 NGSS把整个生物学科内容视作一个整体，它提倡“学习进阶”，即随着年级的增高，学习内容的复杂程度和深奥程度逐渐提高，这有利于学生各阶段学习的有效性。NGSS的连贯性特点加深了学生对学习内容的系统认识和理解，有助于学生对核心概念以及跨学科概念的深刻把握。所以，政策制定者、课程开发者等在制定课程标准、研发教材的过程中应该高度重视学习内容的连贯性。