美国核心素养对我国中小学教育的启示

沙原 张晓顺

摘要：近年来世界各国教育界开始研讨适应21世纪发展需求的核心素养，美国的“21世纪技能”探索了未来21世纪学生适应社会发展所必备的关键能力，而“新一代科学标准”则制定了发展学生核心素养的科学学科的课程标准。美国的这两个项目不仅在理论设计上更加适应了时代发展要求，也在教育教学实践中发挥了重要作用。文章在评介二者的基础上，从强调科学本质在教学实践中的渗透、重视科学与工程实践、遵循认知规律体现整合与进阶、侧重创新意识与合作精神的培养等几方面提出了对中国基础教育的借鉴意义。

关键词：21世纪技能;新一代科学标准;学习进阶;科学与工程实践

doi：10.16083/j .cnki.16 71-15 80.2019.08.008

中图分类号：G639.3

文献标识码：A

文章编号：1671-1580（2019）08-0031-06

随着2016年9月“中国学生发展核心素养总体框架”的正式发布、2018年《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）》的颁布，基于核心素养的新一轮教育改革正式拉开帷幕。美国与核心素养对应的项目是P21，与课程标准对应的项目是CCSS.NGSS，但提法均早于中国，对中国核心素养和课程标准的研制都起到了重要的借鉴作用。本文基于对P21和NGSS的分析，结合实地考察，提出了对中国基础教育改革的几项建议。

一、P21：美国21世纪技能

1.P21项目背景

从1958年《国防教育法》的颁布与实施之日起，美国以“能力为本”的教育改革就一直处于现在进行时。1990年，美国劳T部（U.S.Department of La-bor）成立了职场基本技能达成秘书委员会（Secre-tary's Commission on Achieving Necessary Skills，简称SCANS），以探寻年轻人要在职场中获得成功所必需的技能。SCANS于1991年发表了《职场对学校教育的要求》（What Work Requires of School），提出了学校教育应该为学习者培养21世纪职场必备的五项能力和三种技能基础。五项能力包括资源管理能力、人际关系能力、信息能力、系统化能力和技术能力;三种技能基础包括读写算听说等基本技能、思维技能及个人特质。[l]1994年，美国国家素养研究院（ the National Institute for Literacy）启动了“为未来而准备”（Equipped for the Future，简称EFF）项目，并于1996年提出了成人的核心素养指标体系。SCANS的职场基本素养研究和EFF成人核心素养研究项目的成功运作，直接推动了美国21世纪核心素养研究项目的启动。2002年，由美国教育部、顶尖企业和社会团体等共同创建了美国“21世纪技能合作组织”（Partnership for 21st Century Skills，后来更名为“21世纪学习合作组织”-Partnership for 21stCentury Learning，简称：P21），旨在探寻那些可以让学生在21世纪获得成功的技能。P21建立的“21世纪学习框架”（Framework for 21st Century Learn-ing），不仅对美国教育起到了巨大的指导与促进作用，而且在世界范围内产生了深远影响。

2.P21教育框架

图1是P21以“彩虹图”的形式呈现的“21世纪学习框架”，[2]“彩虹图”由21世纪学习结果（又包括学习结果指标和学习内容两部分，分别由上面的内外两道彩虹表示）和21世纪学习支持系统（由下面的四个水池表示）两部分组成，前者是对21世纪“学什么”的概括，后者则要解决“怎么学”的问题。图中外环彩虹呈现的是学生学习结果的核心素养指标，主要包括“学习与创新素养”、“信息、媒体与技术素养”、“生活与职业素养”（包括灵活性与适应性、主动性与白我导向、社会与跨文化素养、效率与责任、领导与负责）三个方面。这三个方面主要描述的是学生在未来生活和职业生涯中所必须掌握的内容知识、具体技能、专业智能等“核心素养”。每一项核心素养的落实都要依赖于“核心课程与21世纪主题”的学习，即内环彩虹部分，这是实现外环彩虹核心素养指标的有效载体。核心课程主要包括英语、阅读和语言艺术、外语、艺术、数学、经济、科学、地理、历史、政府与公民等。为切实提高学生应对现实生活中具体问题的能力，在保留以上传统科目的基础上，增设了5个融人核心课程之中的跨学科的21世纪主题，分别是全球意识、理财素养、公民素养、健康素养和环保素养，每个主题下设3-5个二级指标。图中底座的4个水池代表的是4个支持系统，包括21世纪核心素养的“标准与评价”、“课程与指导”、“教师专业发展”以及“学习环境”，它们共同构成了保证21世纪核心素养实施的基础。

3.P21主要支撑

支持系统与学生学习结果、学习内容之间是相辅相成、不可分割的：没有以核心课程与21世纪主题为载体，核心素养的培养便会沦为镜月水花，支持系统也就没有存在的价值;没有支持系统的保证，各种核心素养的形成与落实也将流于形式。 2012年，P21为推动21世纪技能框架有效实施，发布了21世纪技能地图（21st Century SkillsMap），2015年P21联合美国教育科技指导者协会（ State Educational Technology Directors Association）和美國有线通讯教育基金会（ Cable Impacts Founda-tion）研制了《21世纪学习环境路线图》（Roadmap to21st Century Learning Environments），这些措施都是为了帮助教育领导者制定学校教育的整体规划。

二、NGSS：美国新一代科学标准

1.NGSS实施背景

1996年美国国家研究委员会（National Re-search Council，简称NRC）颁布了《国家科学教育标准》（National Science Education Standards，简称《96标准》），这是美国第一个全国性基础教育科学课程标准，在一段时间内对美国的科学教育起到了积极促进作用。但是20世纪90年代后期及21世纪初，美国的基础科学教育质量呈下降趋势，如2009年国际经合组织开展的PISA项目中，美国排第17名，远落后于芬兰、日本、中国上海等国家和地区。[3]另外，《96标准》无法体现最新科学的研究成果和互联网技术的变化，缺乏明确的科学教育思想和教学过程主线，所依赖的理论依据和观念滞后，为了解决相应的不足，适应未来经济社会的发展需求和提高国际竞争力，美国政府觉得有必要重新制定一套适用于全国的面向未来一代的科学教育标准。[4]2010年6月美国颁布了首部全国统一的关于数学和英语学科的课程标准《共同核心州立标准》（Common CoreState Standards，简称CCSS），CCSS比较成功地体现了21世纪技能的要求标准，这也从侧面对新的科学课程标准的制定起到了催化作用。

2.NGSS教育框架

对科学学科教育标准的研制分两步，首先，由NRC研发并于2011年正式发布了《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》（A Framework forK-12 Science Education：Practices， Crosscutting Con-cepts.and Core Ideas，简称《框架》），旨在实现科学和T程领域的教育愿景，学生能在多年的学习中积极参与科学与T程实践，并应用跨学科概念来加深对这些学科核心概念的理解。[5]《框架》明晰了所有学生在高中毕业时应达到的知识和实践能力标准。第二步由美国成就公司（ Achieve，Inc.）主导，由NRC、美国国家科学教师协会（National Science TeachersAssociation，NSTA）、美国科学促进会（American As-sociation for the Advancement of Science，AAAS）及26个参与州相关专业人员在《框架》的基础上共同制定，并于2013年4月最终颁布了《新一代（下一代）科学教育标准》（Next Generation Science Standards，简称NGSS）。NGSS是美国科学教育史上具有里程碑意义的一部教育标准，它集中体现了美国科学教育研究理论与实践的最新成果，对美国未来科学教育的长足发展具有非常重要的意义，并对其他国家的科学教育改革产生了借鉴和推动作用。

NGSS将《框架》的三大维度“科学与T程实践”（ Science and Engineering Practices， SEP）、“跨学科概念”（ Crosscutting Concepts，CCC）和“学科核心概念”（ Disciplinary Core Ideas，DCI），比喻成一条绳索中紧密缠绕在一起的3股，它们共同组成了一个相互作用、不可分割的系统。三个维度包含的内容如表1所示，每个维度分别发挥不同的作用：“科学与T程实践”解决学生需要“做什么”和“怎么做”的问题，即要以极度逼近真实世界中科学家、工程师的工作方式去进行“实践”;“跨学科概念”解决学生“思考什么”的问题，是学生在各个科学学科里都会碰到的“共同”概念，需要用这些概念去引导自己思考、探索未知和解决问题;“学科核心概念”解决学生需要“知道什么”的问题，在K-12（从幼儿园到12年级）教育阶段，美国的科学教育是四大学科以学习进阶的形式同时进行的。NGSS三个维度之间的关系可以概括为：让学生通过8项科学和T程实践，用7个跨学科共同概念引导思考，建立对4个学科领域的基本认知;在这个过程中，逐步掌握科学探索、解决问题和创造发明的方法。

3.NGSS主题内容框架

如表2所示，NGSS教学设计的主题内容框架以“表现预期（ Performance Expectations，PE）+基础框（ Foundation Boxes）+联系框（Connection Boxes）"的模式建构，在结构上充分体现了培养目标、三维内容以及与跨年级、跨学科之间关系的整合。最上方的是表现预期，用以阐明学生在完成该学期或学年学习后应该知道什么和应该做到什么;[6]中间的基础框为NGSS的三维内容，它是达成表现预期的基础;最下面的是联系框，主要包括在同一年级内与其他核心概念的联系、跨年级阶段的学科核心概念的联系以及与CCSS的联系。

三、美国核心素养教学对我国教育的启示

除P21、NGSS之外，如STEAM（科学Science、技术Technology、T程Engineering、艺术ART和数学Mathematics的合称）、项目引路（Project LeadThe Way，简称PLTW）、大学先修课（AdvancedPlacement，简称AP）、多元智能理论（Multiple Intel-ligences Theory）、教育目标分类（Taxonomy of Edu-cational Objectives）等项目或教育理论也都对美国K-12教育产生了重大影响。美国关于核心素养的教学不是停留在理论层面，而是在教学实践中得以贯彻落实，其教育理念及教育实践的很多特征对我国的教育改革实践具有很强的借鉴作用。

1.强调科学本质在教学实践中的渗透

要加强将科学本质的相关教育内容融人到课程与教学之中。科学本质是科学素养的重要组成部分，科学教师不仅要理解科学本质的内容知识，还应该具备科学本质的教学知识，并具备开发科学本质教学资源的能力，实现教师对科学本质的理解向科学本质课堂教学实践的转化。[8]NGSS将科学本质梳理为以下8大主题内容[9]：科学调查使用多样方法;科学知识基于经验证据;科学知识接受新证据的修订;用科学的模型、原理、机制和理论解释白然现象;科学是认知的一种方式;科学知识假定自然系统内的秩序与一致性;科学是一种人类活动;科学提出关于自然和物质世界的问题。真实世界中的科学实践是各个学科领域综合出现的，科技的发展是循序渐进的。从认知学角度看，学生个体科学素养的形成过程与科技社会的发展进程具有自相似结构，也是循序漸进的。历史进程中学者们可能会犯错误，或是其理论被更先进的理论代替，社会便在这种矛盾运动中得以进步;学生们也是在不断地修正自己的迷思概念，进而使个体得到发展。为了能在科学教育中还原科学的本来面貌[10]，抓住科学本质，促进学生科学素养的良性发展，NGSS的主题内容框架设计注重加强了各个维度、各个学科领域之间的横向整合，同时建构了K-12各个阶段科学概念学习进阶的纵向整合。整合、实践、进阶、创新等都是科学本质的重要特征。

在我国，对孩子行为评价的一个重要指标是“听话”，对学生结果评价的主要指标是“成绩”，对教师教学能力的评价是“班级成绩”，而提高成绩最“高效”的方法是“讲授法+巩固练习”。“学生学习的主要形式就是听讲，他们每一次接触新知识都是从教师讲授得来，其他各种学习形式，如复习、练习、实验、实习等，都是在听讲的基础上进行的。”“这就是我们的学生越到高年级，越容易出现集体失语现象、越对问题失去好奇心的原因。试想，缺少了个人的情感体验、意义建构、思维抽象、方法总结，怎么可能引起学习的兴趣，进而形成终身学习的愿望和能力呢？还原科学的本质，就是要求我们要鼓励学生大胆地去“试错”，科学研究就是在观察、认知、假设、实践、发现问题、纠正、调整、完善的过程中不断层层深入的，科学的研究过程同时也是不断纠错的过程。在科学的发展过程中，只要研究的过程是正确的，“错误”的结论就是暂时的，结论会在不断的研究过程中逐步接近科学的真相。

2.重视科学与T程实践

作为实践的学科，美国的科学学科教学经历了早期约翰·杜威（John Dewey）的“做中学”（learningby doing），21世纪初的“作为过程的科学”（scienceas process），“作为探究的科学”（science as inquiry），再到现在的“作为实践的科学”（ science as prac-tice），每一次进步都不仅仅是提法上的改变，更是教育思想的飞跃和对科学教育本质理解的不断深入。[12]我国在上一轮课程改革中大力提倡科学探究，其本意就是要塑造学生“在教室里做的事情和科学家在实验室里所做的事情只有程度的不同，没有本质的区别。”[3]但在实际教学层面上却造成了师生理解上的偏差：将探究技能解释为机械地从事某项活动或掌握程序步骤;或者将“探究”窄化为特指学生参与实验。其结果是直接导致了课堂教学的模式化和简单化，演化为学生只需执行教师已经设计好的探究方案。

NGSS教育是在建构主义和认知科学理论的基础上发展成熟起来的教育模式，它率先用“实践”（practices）替代“探究”（inquiry），强调知识与技能是学习者通过与学习环境互动建构的产物，而非来自于外部的灌输，只有当学习镶嵌在运用该知识的情境之中，有意义的学习才可能真正发生。[14]“作为实践的科学”的教育观价值取向是理论与实践相结合，既重视理论性论证在科学教育中的重要地位，也不抛弃集动手、动脑、动嘴、动笔于一体的社会性实践活动，力求在“科学与工程实践”过程中达到理论与实践的合理结合，它的三个主要特征是社会交互性、运用科学语言、科学代表物和工具的使用。教师应从科学过程、社会交互性、概念模型、表达与反思等方面支持学生学习“作为实践的科学”。[15]

3.遵循认知规律体现整合与进阶

NGSS的整合可以分为横向与纵向两个方面。它以表现期望为目标引领，围绕核心概念组织教学内容，以三维目标的有机整合以及与STEAM、STSE（Science， Technology， Society and Environment）的跨领域整合等横向整合为保障基础，循序渐进地实现了P21所期望的21世纪核心素养目标。其中，表现期望是NGSS实现三维整合的关键，三维整合是达成表现期望的基础，核心概念是组织教学的时间线索，也是实现纵向整合的保障。现代信息社会，单一的知识结构很难再适应社会的飞速变化，不同学科的互育融合是各領域发明创造实现进步的发展趋势，在教学实践中也要体现出这种“融合”或“整合”能力的培养。

在课程实施过程中要强调教学情境中的学习进阶（Learning Progressions，简称LPs），人类认识科学的过程是渐进性的，对科学的学习也同样应该具有渐进性。学习进阶的内涵为：学生关于某一核心知识及相关技能、能力、实践活动在一段时间内进步、发展的历程，表现为特定知识、技能和能力的潜在发展序列。[16]学习进阶的设计更符合学生学习科学和认识科学的过程，也更加能够使学生感受到人们认识科学的真实历程。教学中体现学习进阶，对于某一个核心概念，学生会在原有的认知基础之上，一步步加深对核心概念的理解，从而一层层拨开科学本质的面纱。”[17]

4.侧重创新意识与合作精神的培养

创新意识和创新能力是一个国家和民族未来发展的核心竞争力，美国前总统奥巴马说，“要让每个学生不仅成为知识的消费者，更要成为知识的创造者”。培养创新能力并不是要把每个学生都培养成科学家，而是让学生时刻具有一种创新意识，正是这种创新意识和创新能力使美国在近现代一直保持着科技与经济领域的领先地位。

交流与合作是P21、NGSS等美国教育非常看重的一项核心素养。所有学生和教师所进行的教育教学活动，其根本属性就是“与他人分享”的一种客观存在，合作分享的方式有利于学生开展主体性、能动式的学习。在教育教学过程中教师着重培养学生敢于质疑专家学者、挑战权威的精神，鼓励拓展式、创造式的学习方式，允许学生随时发表自己的观点及方法，引导学生进行独立的、个性化的思维活动，教师不能代替学生思维。总之，让每个学生逐渐发现自己的潜能、建立起白信、以审辩式思维和创新意识来认识世界，以综合创新的形式来改造世界，在不同领域中为社会作出自己创造性的贡献，同时实现自我价值，这才是教育的真谛。[18]

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