基于科学素养的课程设计改革——以美国“2061计划”为例

蔡群青

基于科学素养的课程设计改革——以美国“2061计划”为例

蔡群青

（华东师范大学 教育学部，上海 200062）

基于科学素养的课程改革要求课程设计的现代化，与其相适应的课程设计理念、目标和方法应具有预期的内在特色，包括同具体学习目标的联结，有效的教学方法、文化多样性的要求，为学生的科学素养发展提供机遇和有益的评估方式。“2061计划”将课程设计作为培养科学素养的方法，强调革新课程设计框架，包括课程价值取向的建构、课程内容的统整、课程时间安排和类别设置、课程实施的多重变量的关注以及课程板块的组合等描述，旨在为研究者、实践者在基于科学素养的课程系统内提供借鉴和新思路，对面向新时代我国创新型人才培养的科学素质课程创新改革提供参考。

科学素养；课程设计；科学课程；“2061计划”

《人类简史》曾提及认知革命、农业革命、科学革命，用以概括人类历史发展进程。科学革命的实质，并非某一项科学技术的突破或某一关键技术的发明，而是一整套认识世界的科学的价值观和方法论：在观察和实验中通过科学的逻辑思考和科学的方法生成、验证、检验和修正理论，再利用理论积极地预测和改变世界。诚如莱布尼兹所说“数学的本质不在于它的对象，而在于它的方法”。延续这般语境，采用海德格尔式“现象学释义学”的方法来思考科学的理式，可以说，科学的本源不在于它的对象，而在于它是（解蔽或呈现）的方法或途径，科学素养作为“本质因素”式的存在起着支配作用，它既不是由科学本身而来，也不能由科学构成，而是先于科学、决定科学并促使科学如此这般呈现的东西。由美国科学促进协会于1985年启动的“2061计划：面向全体美国人的科学”认为科学素养应涵盖自然和社会科学、数学和统计学、技术的知识和技能以及它们之间的相互作用，以及科学的思维习惯和对科学的本质、科学对个人的影响、科学的社会作用的理解。

钟启泉将课程政策研究、课程设计研究和每个教师的课程实施问题研究这三个不可分割的层面的问题作为当代课程研究的最重要内容。[1]可以说，课程设计问题在课程改革中具有举足轻重的作用。美国“2061计划”将科学素养视为“对当今儿童进行未来世界教育的必要条件”，提出了将以培养学生的科学素养为宗旨的课程目标作为努力的方向，并力求通过革新课程设计理念、目标、内容和结构等方面实现这一课程目标。本文遂以此做分析以期为面向新时代我国创新型人才培养的科学素质课程创新改革作抛砖引玉之用。

一、科学素养的概念审视和课程改革的发轫叩源

科学素养的内涵具有多元性、包容性、复杂性和可持续发展的时代性，需要置身于历史或时代的语境中，才能彰显其概念的存在价值和意义。美国在STS教育改革运动背景下，制定了“2061计划”和《美国国家科学教育标准》，提出为了自我实现和为未来生活做准备的科学素养学习的必要性。它是一个长期的、分阶段的计划项目，旨在培养全民的科学素养；也可以说，具有科学素养的人并不一定以此类相关领域为职业，他们可以运用科学、数学、理性批判和技术的思维习惯和知识进行思考和决策。20世纪60至80年代，佩拉（Pella）和沙瓦尔特（Showalter）以经验为基础的角度；[2]本杰明·申（Shen）以实践、公民、文化三个层面角度为基础；[3]以及布兰斯科姆（Branscomb）以功能的角度，先后分别对科学素养的界定。[4]乔恩·米勒（Miller）在综合分析上述学者的定义后，于1983年提出了关于科学素养的三种维度，包括理解科学的规范和方法（即，科学的性质）；理解关键的科学术语和概念（即，科学知识）；理解科学和技术对社会的影响。[5]随后，他于1989年将科学素养定义为“在某个社会中为满足一些角色功能所需要的基本可以接受的知识和技能水平”。并指出科学素养的目的取决于其将要发挥作用的社会语境，“其固有的特性与其应用的社会相一致”。1989年，美国“2061计划”提出的科学素养的概念包含：（1）了解自然界并能够认识到世界的多样性与统一性；（2）掌握科学的基本概念和原理，基本了解科学、数学和技术相互依赖的重要方面；（3）了解科学、数学和技术是人类的事业，了解科学、数学和技术的作用和局限性；（4）培养用科学方法进行思维的能力；（5）能够用科学知识和科学思维方法处理和解决个人以及社会的问题。笔者认为上述关于科学素养概念之内涵亦可作为其课程培养目标。[6]7-8值得注意的是，科学素养在现代科学教育中以引导学生全面性、实用性地理解科学，培养学生未来成为合格的公民为核心目标，而不是为培养专业的科学技术人员。[7]1993年美国科学促进会制定了《科学素养的基准》，它关涉到了具体历史时期对科学素养概念之外延的领域要求，提出了K-12各年级学生在科学、数学和技术等方面应达到的科学素养水平。它涉及12个领域：（1）科学的本质；（2）数学的本质；（3）技术的本质；（4）物质世界；（5）生态环境；（6）人类有机体；（7）人类社会；（8）设计出来的世界；（9）数学世界；（10）历史回顾；（11）一般主题；（12）思维习惯。特别是社会科学被纳入科学素养的概念维度是新颖的，譬如《面向全体美国人的科学》中关于“从个体和群体行为、社会组织和社会变迁过程看人类社会发展”的章节内容。那么，如何有效地保证科学课程设计的相关性问题则是贯穿本文的主线精神，大体包含科学素养发展目标的连续性以及主题概念、技能在不同课程板块层次上的关联性等方面，并将它们化为可操作性的课程理念、内容、组织结构、教学方法。

当前，大多数以科学素养为学习目标的课程设计是根据学生原已习得的众多分散性事实而削足适履，而不是引发他们深入探索与传统学科相融的系统性的综合概念和原理的兴趣，为终身学习做足准备。传统的学校科学课程的顽疾有以下主要几点：课程内容已不适合现代化浸透的人们的个人和社会需求；课程的科目混杂繁琐，科目内容之间与年级之间缺乏相互联系，各个科目与整体课程理念的关联度不足；知识本位下的课程严重充塞着各种肤浅且互不关联的课题内容，呈现“为知识而知识”的封闭式单学科发展取向；大学科学课程的教职员未能充分了解学生对学科知识的反应，具备设计从幼儿园到十二年级课程经验的人员缺乏。因此，美国“2061计划”将课程设计作为培养科学素养的方法，探赜为什么需要新的课程，阻碍制定新课程的是什么，而设计思维是推动科学课程改革的核心要素，在明确目标和制约因素之后，要确定可供选择的理念，便于重点思考设计课程的可能性，在制约条件范围内选择可行目标，权衡协调地创生理想的理念并进行精细扩展，开发适合编制科学课程的多样性课程板块，设计课程规范。

二、课程设计的特性和理念

课程设计蕴含着设计一门课程和一项课程的设计这一动一静的和谐共振图景，具有前者的过程性和后者的多样性，而多样性离不开过程性的承载。课程设计的多样性体现在理念思想、教学方法、课时计划、教材、学科和学科序列等方面。此外，课程设计还具有目的性、有效性、创造性、全面协调性、系统性以及权衡性等特性。课程设计是一个选择和组合板块的计划，其理念包括诉求的教学内容条件、使用的教学方法和可利用的资源。在“2061计划”指导下的6个学区中心，由教师、行政主管和课程专家组成的小组制定的理想的课程理念，旨在满足当地要求的同时，也达到全国科学素养的目标。他们提出几个了各具特点、风格迥异的课程理念：（1）圣·安东尼中心。其理念十分适合城市或近郊的学区以及大部分外国的和少数民族学生。该理念的目标是为全体学生提供以学校为基础的经验，构建围绕农业领域技术、材料和制造、能源、健康卫生技术以及通讯和信息处理等方面学习的课程项目。课程板块至少为学生提供16次机会参加设计解决这些内容范围令人关注问题的方案或制造一件产品。（2）圣地亚哥中心。其理念是利用城市丰富的自然和公共资源以及本社区的经济、文化和语言的多样性创造提供平等享用学区资源的有利条件。该理念要求建立8个地区资料中心，平等地对社区学生开放，且每个中心依据自身地域的独特性和优势均有独特的主体和重点。每年级段的课程板块强调的是渐进的、不同类别的先进技能和概念：K至二年级注重探索和发现精神；三年级至五年级注重观念的发展和研究技能的培养；六年级至八年级注重个人与社会问题的学习；九至十二年级注重观察问题的观点的延展性和迁移性，将之用于审视全球性的问题。（3）费城中心。其理念是为大城市的学区而设计的，它的多数学生来自贫困阶级。该理念把学习目标组织为4个主要内容，即以《面向全体美国人的科学》的“自然环境”“生存环境”“人类社会”“被改造了的世界”为基础，它的主要特点是便于描述用来选择课程板块的标准。在每个年级段，学生探索不同的学习重点：小学阶段强调主题；中学阶段注重问题研究；高中阶段重视个案研究。随着学生从小学升入初中再升入高中，以职业经验为特色的板块在课程中的比例不断增大。（4）旧金山中心。其理念围绕有关联的学习经验有目的地组织计划课程，它是为了回应学生提出的“为什么我们一定要学习你现在讲授的内容”这一发人深省的问题。该课程设计为学生提供了融会贯通学习各学科的机会，全体学生要思考他们在调研中遇到的环境和社会问题，进行以解决问题为基础的学习。

总之，美国“2061计划”关于科学素养课程的设计理念可以从这三个必要性方面来思虑其成熟度：第一，从共同的目标愿景来看，学生通过一个系统连贯的课程学习能够平衡核心共同目标和个人特殊兴趣需要的重心；第二，从教师专业发展来看，由于教师决定课程可能实现的程度，课程改革所确定的科学素养的具体要求需要具备丰富的科学知识和多样的教学技能的高质专业化教师，有助于提高课程理念的适切性；第三，从教育政策的可行性来看，课程设计的理念应在目标和限制条件之间寻求创造性的协调，在课程设计、学习目标、板块组合、课程实施与评估等方面发挥充分的自由空间。

三、课程设计的框架构筑

《面向所有美国人的科学》提供了对K-12科学课程改革应该聚焦的领域以及原因，提供了一个清晰的科学素养的视野，包括国家研究委员会的K-12科学教育框架（2012）和下一代科学教育标准（2013）。据此，“2061计划”对以科学素养为核心的课程体系的设计规范可以表征为这样一种描述性框架。该框架包括课程价值取向的建构、课程内容的统整、课程时间安排和类别设置、课程实施的多重变量的关注，旨在为研究者、实践者等在基于科学素养的美国K-12年级课程系统内提供借鉴。

（一）课程价值取向：从单一的知识本位转向多元的思维发散

“2061计划”指导下的科学课程设计汲取了科学教育、脑科学、学习科学等多方面的研究成果，提炼出如下课程价值取向，它们是凝聚课程设计理念的文化、思维与能力基源。

1. 见微知著：注重培养复杂性、批判性学习思维的能力

因为复杂性和批判性作为学习的显著特点之一，“2061计划”在新的课程改革背景下将理论的学习目标和实践的学习目标相结合，进而培养学生基于理论与实践融合共生的复杂性、批判性学习思维。有研究表明，循环往复、相互交叉的探究性课堂教学更能促进学生分辨、独立思考、高水平科学思维、复杂性思维和批判性思维的发展。[8]课程设计将科学探究作为学生学习的主要方式，鼓励教师为学生提供科学探究的机会，创设基于多种真实复杂的科学探究情境，激发学生对科学实践兴趣和动力，学会收集资料，运用证据，作出解释，审视概念，反思知识，攻克问题。

2. 由博返约：贯穿对核心概念、跨领域概念、知识和实践的理解

核心概念、跨领域概念、知识和实践之于科学学习具有同等的重要性。基于科学素养的课程设计不仅要重视对知识、核心和跨领域概念的理解，还要理解它们是如何创生、延续、精制和修正的，逐渐帮助学生建立对科学本质既深入又质朴的连贯理解。同时，实践性作为科学课程的重要特性之一，科学探究和实践是发展学生科学素养的重要途径和方式，通过科学实践更有效地促进学生对科学知识、核心和跨领域概念的理解，自觉地将它们更深入和更有意义地嵌入自己的世界观，[9]43化为质朴的对科学素养的生命自觉意识。

3. 溯本求源：理解主题背后科学历史和科学哲学的生命文化

美国的2061高中科学建议规划将科学历史和科学哲学的内容纳入学校科学课程之中，增强学生对科学观念改变时代的知识的理解，充分了解社会、道德、精神、文化背景对这些科学观念及其它们的使用的影响作用和方式。[6]170-175在课程中探寻科学的历史性强调用历史意蕴去阐明和诠释科学探究、社会中的科学各方面的差异，通过追溯科学的发展与修正可以对科学概念、科学精神与态度、文化史上各种具有内在价值和重要性的科学事件有更深的理解，[10]并发现科学相对性，树立辩证的科学观，培养以科学的价值观和方法对社会问题进行判断、决策和解决能力。

4. 移花接木：构架发展可持续理解力的思维导航图

获得可持续的理解力不单单是合理的课程结构，更需要教师把教学内容和学生已有的知识（框架）及将要学习的内容移花接木，同时注重联结学生的兴趣与经验。在科学素养的导航图基架上构架发展可持续理解力的思维导航图（理解发展图）能够醒目概念在跨科目领域中的关系，明晰各概念在不同阶段的善后发展与融合，深化它们之间的相关性。

5. 历阶而上：连贯以核心概念为主线的课程内容的学习进阶

美国“2061计划”要求学生学习得更加深入、更加贯通、更有关联性，以“学习进阶”统整的科学课程学习尽可能地减少记忆那些孤立的事实和概念，而应该把重点放在核心概念上。[9]10-11学生对整个核心概念的学习进阶就像爬楼梯的过程，起点是指学生在未接受教学之前，目标是学生对核心科学概念的理解和科学操作技能达到了支撑接受教育所要达到的水平。学习进阶的中间过程类似于楼梯逐级上升的台阶，各个台阶象征着学生在不同的年龄阶段能达到的不同水平。[11]在不同年龄段的不同课程内容横向联系，纵向连续，由简单到复杂，由具体到抽象，由现象到本质，由宏观到微观，但始终围绕某些相互联系的核心概念。

（二）课程内容：从分散的游离转向统整的网络

“2061计划”的一个基本前提是要意识到课程内容的设计和讲授不是越多越好，而是对科学素养中最根本内容的组织的科学性和教授的有效性。课程内容的设计应兼顾题材的组成和安排，权衡更适宜可取的组织题材的原则，促进学生将游离状的经验和事实积累与传统的多学科的概念和原理系统地融合、编织成一张具有知识吸附力的学习网络。一方面是课程内容的配置。课程的内容可按其特性的不同层次进行安排。在最一般的层次上，应重视其主要领域：科学、数学和技术，艺术和人文学科及其他普通科目。然后在其每一类的细节的更深层次上进一步进行探讨和决策，逐步选择和决定内容配置，并进行时间分配,[12]78-79详见图1。

另一方面是课程内容的组织。课程的相关性意味着课程在内容组织的各层次上，各部分从整体来看都是有内在的相关性和意义。传统观念认为其相关性是由单独的学科或领域内部的组合形成的。然而，学科不是固定的，它们有时重叠和相互渗透，有时会形成新的学科。可以在具有通识性的高层次上（如科学和艺术），通过对跨领域内（如科学、数学、技术）或在跨学科（如物理和生物、代数和几何）之间横向组合，各年级间相关主题纵向关联，将课程内容整合为一个整体。但是，这并非意味着以学科为基础的课程就会忽视环境等问题，亦非谓综合课程就会轻视学科的知识和方法。由于经验性是区分自然科学与其他学科的最显著特征，加之经验问题本身具有相当的复杂性，以线性的思维来界定科学课程必然会轻视学生理解与进行联结的能力。区别综合课程的不是学科本身，而是如何组织课程的内容，尤其是在于组织形式是否引人注目，能否以综合的方式统整分科课程内容。在以学科为基础的课程中，引人注目的是特别的学术科目或领域及各种应用；在综合课程中，引人注目的是富有学科意蕴表象性的现象、问题或主题。

图1 课程内容配置图

（三）课程结构：从僵化、失衡转向灵活、平衡

由于课程是时间结构的配置，课程设计要处理的是分钟和年月。课程的时钟的时间和校历上的时间这两种时间范畴共同决定了整个教学时间的总和，即可占用的“课程空间”。对K-12无论是从整体上抑或是分年级来制定课程设计，都可能导致实际规划的偏宽泛或者产生一个不连贯的、零碎的课程。基于此，课程设计结构需进一步解决所面临的核心课与选修课的平衡，课程板块时间的统一和变动，以及有效教学模式的扩展。首先，根据课程设置形式的角度来看，核心课程是全体学生都要参加的学科，但它未必是基于基本素养的学习目标达成的充分条件，选修课也并未必就是基本素养之外的知识。根据课程设置的内容分布的角度来看，明确的是课程的核心内容部分是全体学生均须以类似同步的速度学习的学科，须达到同样的要求和目标。而不明确的是学科各班级使用的教材和开设的科目（如物理中的电学和力学）的差别，导致了在实践中课程的核心部分和选修部分的结构模糊。其次，美国教育部发布的《时间的俘虏》报告声称，时间的滥用，特别是统一和僵死的教学时间板块，是课程改革的最大障碍。在实践中，由某学科本身的需要来决定该学科的时间长度和安排是很少的，大体是先决定了时间长度，每个学科必须尽量去适应可利用的时间。[12]71

（四）课程实施：从顾此失彼转向至纤至悉

学生的学习路径选择、教师人员配备、教学资源的选择和使用及课程有效性的监督和评估是影响课程实施的关键因素。明确适应学生进步发展的课程实施设计方案需要分析学生学习路径的可能性，选择或改变某一学习路径的需求和时机；分析各年级段具有多种教学模式经验的教师特点以及教师应该具备的适宜题材学习的技能；确定选择符合课程目标的具有实用性和准确性的课本或教材的标准及方法，考虑先进教学技术对教师配备和学校条件的要求；更新学生成绩的评价标准，把脉课程预期效果的达成程度和未预料的副作用以及评估的频次等具体程序，明确评估结果之意义判断的责任主体，确保应急措施的筹备。

（五）课程评估：从生搬硬套转向以人为本

评估项目应以学生对各种系统、模型、变化模式、事物的进展和规模等熟悉程度和复杂程度的认识为重心，关注对主题的聚焦、学生的反应思考能力和学生学习的心理习惯，例如对新事物的接受能力、对事物的好奇心和质疑心等。教师和学生依据学校、学区、州、国家的科学课程评估准则，提出自己预期目标，共同研究和创新切合自己课程目标、内容和教学方法的评估方法，提高评估的公平性和灵活性，强调学生对科学和世界本质的理解程度以及学习的进步程度。同时，在制定评估方法时应重视所需的数据类型；数据的收集方式；数据的使用主体；数据的实际用途。[13]尤其是重视对学生评估的各种技巧，破除州和学区为代表的依靠大量的简短回答问题的考试形式的评估方式，因为高层次的科学思考能力和推理能力无法通过这种僵化的考试形式来衡量。

四、科学课程板块的组合方法设计

（一）课程板块的来源和类别

课程板块，即构建课程的板块。以促进学习为目的的课程板块，应反映板块编制人员设想的具体学习内容，意味着课程是通过选择和组合较少的主要组成部分构成的。然而，它并非各种混杂科目和单元的堆积，而是一项系统的、科学的学习计划，对学生和教师都有着概念上的意义。小学的科目和中学的学科（而不是教学单元和构成单元的课时）都可作为构成学习活动在管理上的课程板块，将这种课程板块作为课程结构的组成部分，且各板块须具有使之能够整合一体的相应特点，学生可通过对其学习获取学分，对学生的升级、毕业、大学入学和就业具有重大影响。而编制课程板块是由集聚了多方领域的学者、实际工作者和其他专门人员等所组成的专家组来完成的，尤其是专家组中的任课教师发挥着极其重要的作用。“2061计划”研究人员、学区中心的小组成员和顾问已经比较完整地研发出可作为全国统一指南一部分的多样化组合板块，详见表1。

表1 多样化的科学素养课程板块类别图

教育工作者需要根据板块不同特点做出合理的选择和组合。其中大多课程教学板块应是经过评估鉴定为有效的，且是匹配具体学习目标的。课程板块的特点表现为以下几点：第一，课程板块具有各自的教学顺序；第二，不同课程板块可有不同的时间范畴，它们不必限定在一学期或一年内固定某天某节课；第三，课程板块可涉及一门或多门科目，例如，物理、数学的学科多由其各科目组成，而社会学科则常围绕事件、事实或问题来组织课程；第四，课程板块应有翔实的描述，包括对有关板块所能达到的具体学习目标的描述和对已达到要求的结果的说明，依据此来判断具体的课程板块是否适用于课程。“2061计划”六个学区中心小组成员会同课程和教材专家，协力多年共同拟定了一套可作为全国标准的，针对课程课题和经验的概述，输入板块描述数据库的富有代表性的关于课程板块的描述样板，它包括各专题所要达到的目标基准清单；开展学习的方式和过程的建议；必要的资源配置；评估学生学习质量的基准分析等，详见图2。

图2 课程板块的描述样板图

（二）课程板块构架的意义

每个板块可以被教育者用来更好地理解基准和标准、设计课程、计划教学、开发和评估课程材料、构建和分析评估、准备教师和组织资源。然而，这些被研发的丰富的板块并非旨在倡导特定的教学策略或被综合的应用于每门课程之中，而是旨在提出一个框架，构架板块的多样性，激发在设计和组织课程方面的创造性，使之最适合任何学生、教师、学校、地区或州。研究人员和课程设计者也可以使用板块来确定具体的学习目标，[14]排除学生的误解或迷惑，通过基于项目的学习，将探究问题与学生自身的经验联系起来，并把学习单元放在实际问题中，为理解而教，为理解而学，促进学生在对事实性知识和概念性知识的理解基础上通过操作习得解决真实问题的科学思维和方法，实现更好的学习效果和更高的学习质量。

（三）计算机和导航图辅助的课程板块的组合式设计构架

1. 设计思想和理念

“2061计划”通过选择和组合课程主要组成部分的板块和计算机的辅助来设计课程。设计K-12科学课程最有效的策略是完全在板块预期能达到基准的基础上，逐个选择教学板块。但由于每个板块都有一定的资源和必要条件的要求，所以，每个板块的选择在一定程度上取决于已选择了什么板块，进而又将影响随后的选择和组合。而计算机依据庞大的信息库可以帮助辨析每一步选择的板块能否达到预期的具体学习目标，是否达到专业上的要求和具备实际的资源条件，以及能否最大限度地改进整个基准。

2. 计算机辅助的设计资源和程序过程

《科学素养的设计》中提出基于计算机辅助的组合式课程板块设计要求三种主要的具体资源。首先是建立一套系统完整的信息库。它包括有关学习目标和它们之间关联的数据库，大空间存储功能的课程板块数据库和课程设计理念的数据库。其次，研发以服务学习者为中心的跟踪、分析、决策软件。最后，培养合格的参与设计的人员。设计的程序过程表现为：（1）需要在K-12课程要达到的相互关联的具体目标上取得一致意见；（2）识别和记录制约因素，例如政策、资源、日程安排等；（3）提出设计理念，说明各个设计理念所构筑的课程意义、情境、目标和特点，以此为依据选择合适的板块；（4）检索已完成的课程设计数据库，寻找同选定的设计理念一致的已制定好的K-12课程设计或建议板块；（5）选择符合设计理念的课程板块，注意将各板块的预期目标与设计理念的预期目标和具体学习目标相统一，以及课程板块选择在设计初期和后期时的自由度的差异和把握。因为在后期阶段，课程空间逐渐缩小，需要关注后备板块对仍未达到的目标的预期效果，此时尤其能从计算机的检索匹配和修正建议中获益。[12]97

3. 导航图引导的课程板块连贯性

《科学素养的导航图》是“2061计划”最新的科学教育改革工具，它以图谱的形式描绘并建立了基于科学素养的课程学习目标之间的关联，体现的课程的连贯性和顺序性。导航图中所包含的年级范围以及其中的基准可以作为选择课程板块或内容的依据。因为，设计课程是一个需要连贯和顺序性的活动，后继的课程板块必须以先前的板块为基础，帮助教育者从中获得了关于先教什么、后教什么的信息，以便建构适合不同年级和学习对象的科学课程，逐渐形成课程教学的累积效应，[15]促进学生科学素养的发展。

五、启示

（一）课程价值取向与教学方法共情共鸣

“2061计划”坚守这样一种教育和课程价值取向和基本原则，即把跨学科反思学习作为科学素养的一个主要组成部分的思想。它具有能知道和理解一个概念，并根据将它与其他概念进行意义联结的基础来做出决定和解释信息的能力。反思学习要求学习者和教师能够有更多的可以创生出他们自己的学与教的机会，因为不同学生的差异性会对不同教学方法产生不同的反应。教师必须创生出与自身的教学风格、学生的学习兴趣和方式相融合的一套灵活的、具有即兴性质的教学方法，以此来推广科学素养的跨学科反思学习。因为，教与学都是人的事业，而不是机械的程序。教师需要摆脱广泛使用的课本所提供的标准化的科学课程，转向生成生动、活泼而富有特色的科学教育，自主地适应并激发学生的主动性，采取互动式的教学方式，把学生的兴趣和视域引导向有价值的教育活动中。

（二）课程实践设计与理解反思合则两利

许多在科学教育共同体内外的人们把实践工作看作是学生进行科学教育的本质特征。然而，其作为教学和学习策略的有效性已受到一些科学教育者的质疑。大多科学课程的教师主要集中于发展学生的实质性科学知识，而不是发展对科学探究程序的理解。实际的工作通常对让学生做具体学习对象所希望做的事情是有效的，但对于让他们使用所希望的科学思想来指导他们的行动和对他们收集的数据进行反思，效果要差得多。几乎没有证据表明那些为科学课设计实践活动的人认识到了将观察物与想法联系起来的认知挑战。任务很少包含明确的策略来帮助学生建立这种联系，或者以反映学习需求的方式在课堂上呈现。[16]需要提供了一种评估实际任务学习需求的方法，并且识别那些对学生思维和学习具有支持性以和有效性的方法。

（三）评估鉴定与课程组织相得益彰

基于科学素养的跨学科课程所表现的学生学习的效果，需要多种尺度和不同的评估方法加以考察，此外，学生也应当有权参与制定评估方法及其评分方法，以提高他们对学习的责任心和自主性，教师也普遍希望深入了解此类跨学科课程是否产生效果、如何产生效果以及效果如何。同时，关于评估的研究必须与课程编制研究紧密相连，参考《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》《科学素养的基准》目标要求和科学课程板块的多样组合制定科学课程的评估方法，在关注学生心理状态的前提下，测试学生对各种系统、各种模型、各种变化模式、事物的规模和进展等的熟悉程度和复杂程度的认识和掌握，衡量学生对科学和世界本质的理解程度，以及运用高层次思维技巧的能力，而不是测验他们机械刻板地引用事实的能力，以此来进一步改进科学素养的课程设计，促进学生对科学素养的“厚”学习。

（四）超越学科界限与意义融合的美美与共

随着科学、数学、技术、艺术和人文，以及社会科学等学科之间的融合超越了传统的学科边界而更富有创生性和启发性，使得科学知识衍生出了额外美学反响。它们的融合与差异能够激发学生和教师的想象力和创造力，助力以学生的“为创新而学”和教师的“为学习而教”为本的科学课程构架，在有限性的无限性中体验科学课程的多样性与关联性的学习意义。

①“2061计划”是美国科学促进协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，于1985年启动的一项面向 21世纪人才培养、致力于中小学课程改革的跨世纪计划。

［1］ 钟启泉, 李雁冰. 课程设计基础[M]. 济南: 山东教育出版社, 2000: 8.

［2］ SHOWALTER V M. What is united science education[J]. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 1974(3): 2-14.

［3］ SHEN B S P. Scientific Literacy and the Public Understanding of Science[M]//Day S B(Eds. ), Communication of Scientific Information, Basel: Karger, 1975: 44-52.

［4］ BRANSCOMB A W. Knowing how to know[J]. Science, Technology & Human Values, 1981(6): 5-9.

［5］ MILLER J D. Scientific literacy: A conceptual and empirical review[J]. Daedalus, 1983(2): 29-48.

［6］ AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE (AAAS). Science for all Americans: A project 2061 report on literacy goals in science, mathematics, and technology[M]. Washington, DC: AAAS, 1989.

［7］ DEBOER G E. Scientific literacy: Another look at its historical and contemporary meanings and its relationship to science education reform[J]．Journal of Research in Science Teaching, 2000(6): 582-601．

［8］ LEI B, TIANFAN C, KATHY K, et al. Learning and scientific reasoning[J]. SCIENCE, 2009(1): 586-587.

［9］ NATIONAL RESEARCH COUNCIL. A framework for K-12 science education: practices, crosscutting concept and core Idea[M]. Washington, D. C.: The National Academies Press, 2011.

［10］菲利普斯. 教育哲学[M]. 石中英, 译. 重庆: 西南师范大学出版社, 2011: 53.

［11］WILSON M. Measuring progressions: Assessment structures underlying a learning progression[J]. Journal of Research in Science Teaching, 2009, 46(6): 716-730.

［12］美国科学促进协会. 科学素养的设计[M]. 中国科学技术协会, 译. 北京: 科学普及出版社, 2005.

［13］美国科学促进协会. 科学教育改革的蓝本[M]. 中国科学技术协会译. 北京: 科学普及出版社, 2001: 184-191.

［14］KRAJCIK J, MCNEILL K L, REISER B J. Learning-goals-driven design model: Developing curriculum materials that align with national standards and incorporate project-based pedagogy[J]. Science Education, 2007(1): 1-32.

［15］美国国家科学基金会教育与人力资源部中小学及校外教育处. 探究—小学科学教学的思想、观点与策略[M]. 北京: 人民教育出版社, 2003: 29.

［16］LAUGKSCH R C. Scientific literacy: A conceptual overview[J]. Science Education, 2000(1): 71-94.

Curriculum Design Reform Based on Scientific Literacy: A Case Study of American “2061 Project”

CAI Qun-qing

（Department of Education, East China Normal University, Shanghai 200062, China）

The curriculum reform based on scientific literacy requires the modernization of curricular design with internal characteristics of design concepts, objectives and methods, including the connection with specific learning objectives, effective teaching methods and the requirements of cultural diversity, so as to provide opportunities and beneficial evaluation for the development of students’ scientific literacy. The “2061 Project” takes curriculum design as a method to cultivate scientific literacy, and emphasizes the innovation of design framework, including the construction of curricular value orientation, the integration of curriculum content, time arrangement and categorization, the multiple variables of curriculum implementation, and the combination of curriculum plates, to provide references and new ideas for researchers and practitioners in the curricular system based on scientific literacy, and for the innovation and reform of scientific literacy curriculum to cultivate innovative talents in the new era.

scientific literacy; curriculum design; science curriculum; “2061 Project”

国家社会科学基金“十三五”规划教育学重大招标课题“立德树人的落实机制研究”（VEA190002）

蔡群青（1991-），男，河南商丘人，博士研究生，研究方向：教育政策。E-mail：85019566@qq.com

G423.07

A

1008-0627（2022）02-0038-10

（责任编辑 周 密）