美国小学科学教育标准修订的内容、特点及启示

摘要美国的《新一代科学教育标准》代表了科学教育的创新进步，整合了前沿科研，并修正了旧标准的问题。通过分析《新一代科学教育标准》在教学素养、课程内容、教学方法和评估方面的创新，以及凸显科学学科的基础作用、学科工具的运用、学科理念的革新和教育目标的重新定位等新特征，从科学教育理念、内容与方法方面为我国科学教育的发展提出建议。

关"键"词美国小学；科学教育；科学课程；教育标准

引用格式张绍清，付超然.美国小学科学教育标准修订的内容、特点及启示[J].教学与管理，2025（02）：73-76.

在全球科技与经济的迅猛浪潮中，科学教育的核心地位愈发凸显，成为驱动社会进步与创新的关键力量。美国作为这一变革潮流的引领者与积极实践者，其小学科学教育标准的修订历程与成就，不仅彰显了科学教育理念的现代化转型，也为全球科学教育体系的优化升级树立了典范。鉴于此，本文深入剖析美国小学科学教育标准修订的内容和特点，旨在提炼其成功经验，为我国科学教育改革的深化与拓展提供借鉴和参考。

一、美国小学科学教育标准修订的内容分析

美国的《新一代科学教育标准》（以下简称“新标准”）在内容方面主要可以采用两个维度划分：以学科核心划分和以呈现模式划分。以学科核心划分，可分为物质科学、生命科学、地球与空间科学以及工程与技术四个学科领域[1]。其中小学应该掌握的基本知识点，集中分布于地球与空间科学、物质科学和生命科学三大领域。以呈现模式划分，可以分为题目、单元目标、三个维度的具体目标、联系框[2]。新标准将小学科学的学习阶段归类为K-2、3-5年级两个学习阶段。这两个阶段共涉及12个主题，平均每个年级涉及3～4个主题。在这两个维度的基础上对新标准内容进行分析，主要变化有以下四点。

1.重新定义素养：突出科学思维与实践

新标准重新定义了小学生的科学素养目标，着重培养其科学思维与实践能力。新标准将旧概念“科学探究”修改为“科学工程与实践”，将“实践practice”与“技能skill”予以区分。这样不仅强调了学生相较于拥有技能，更应该将技能应用于实践；而且“实践”一词更好地解释了“探究”在科学中的立意：探究方法本就应该是灵活多元的，能够让学生手脑并用且理论联系实际的[3]。

新标准更加注重培养学生理解、运用和解释科学现象的能力，创建和评价科学论据和解释的能力，理解科学知识的发展及其本质的能力，以及富有成效参与科学实践和交流的能力[4]。虽然并未提及“科学素养”的词汇概念，但不难看出新标准对学生的科学思维的建构与实践素质的培养做出了一定的规划。

2.内容更新：反映现代科学与跨学科融合

新标准的内容不仅仅注重学生科学教育水平的发展与培养，更对学生的跨学科融合培养有独特的要求，将“同一概念”变更为“交叉概念”，即在科学、数学与技术等不同领域中反复出现一些重要的概念，这些概念在帮助学生理解并改进现实世界时发挥着重要的作用。新标准将跨学科概念、科学工程与实践和学科核心概念联系，三个维度互相联结、相辅相成，如图1所示[5]。

不仅如此，新标准中的“联系框”部分也阐述了科学教育与其他学科核心概念的联系，向教师展示了如何将现代科学与各个学科进行跨学科融合。虽然在小学阶段，大多数的概念只涉及一个或者几个核心概念，但是跨学科概念在小学的不同阶段、不同学科中都可以予以应用。跨学科概念也能够提供一种科学思维与模型建构的方向，帮助学生更深刻地认识现实世界。

3.教法引导：推动主动探究与合作学习

为适应“以探究活动为核心，以合作学习为主体”的世界科学教育潮流，新标准对教师的教育教学方法提出了更高的要求。倡导教师教学过程中采用“5E”教学方式，即专注（Engage）、探索（Explore）、解释（Explain）、具体化（Elaborate）、评价（Evaluate），以改变传统低效的授课模式，在课堂互动与合作学习的轻松氛围中，提高学生的学习兴趣，培养学生的科学思维、创新能力等。也就是说，新标准提倡教师摒弃以知识为导向，以结果为最终评价的教学，转为用更多时间进行如合作学习、自主探究等以学生发展为中心的教学活动。

4.评估调整：评价标准统一与多元化评估科学素养

在将新标准投入使用后，为了探查与评价教育改革的效果，美国又发布了《开发新一代科学标准测评》，其对全美师生开放，对全学段、全课程内容的测评实现了对师生的评价与引导，与新标准形成更加牢固的结合体。新标准区别于旧标准中重视“学生在学习本节课后应该知道、懂得某方面的科学知识”，而更加关注“学完本节科学课程后，学生能够做到什么”[6]。新测评也希冀改变科学教育的评价模式较为单一的问题，对学生予以多元化的评价，评价的首要标准不再是学生对科学知识的掌握程度，而是通过项目作业、实验报告、口头陈述等形式，多维度、多方面地对学生的科学思维、动手实践能力等进行综合评价[7]。

二、美国小学科学教育标准修订的特征分析

1.以学生为基点：注重公平性与个性化需求

新标准以学生为根基、以最新的群体差异研究为指引，在各方面都十分注重公平性与个性化需求。美国各地学校的学生有不同的性别、年龄、肤色、受教育水平、家庭情况等，针对这一情况，新标准规定：任何背景的孩子都能够，或者说必须平等地参与到各类正规或非正规教育的科学实践中。

新标准的跨学科概念、学科核心概念、科学工程与实践三个维度高度融合，对每个阶段的要求层层递进，不仅能够为高智商的天才儿童提供更丰富多样的实践选项和学习内容，促使他们在学习过后举一反三，实现高于本节课内设的学习预期，同时也适用于智力存在缺憾的、学习兴趣不高的孩子[8]。新标准还通过扩大科学课程覆盖面为学生提供差异性学习机会，并给予教师很大的发挥空间，使教师能够在完成对学生的学习期望的前提下，根据学生的学习兴趣与需求，自由能动地调整科学实践活动。

2.以学习进阶为手段：围绕核心连贯展开概念序列

新标准以学习进阶理论为根基，并衍生出进阶矩阵，作为各州教师撰写教学设计的依据与参考。学习进阶理论认为，学生在学习的过程中，要想对科学知识有深入的了解，就必须持续学习相关理论知识，了解各概念间的相互联系。如果说科学教育的最终目的是教会学生认识真实的世界，那么学习进阶就可以作为达到最终目标的“指南针”。

新标准根据学习进阶理论确定了小学阶段的贯通标准，在对各学段概念重叠之处进行删减的基础上，结合大量调查与反馈，要求教师在教授学生时应层层递进，将同一概念进行连续的、典型的、阶梯式的教学。课堂上应该呈现围绕一个或几个核心概念展开由简单到复杂、相互关联的概念序列，能让学生在知识建构中加深对真实世界的理解，将科学概念根植于认知结构中。

3.以开放性教育为指引：鼓励教师发挥主观能动性

美国在教育理念上十分注重开放性。新标准作为美国第一个具有科学教育性质的全国性文本，囊括了整个基础教育阶段。然而，新标准本身只对学生学习科学课程后的表现期望有具体要求。也就是说，虽然新标准的适用范围广，但是各个州与地区的教师仍可以在学生理解其学段内相关学科的核心概念的内容，达到实践能力的要求后，结合本地的情况，发挥主观能动性，对教学顺序与内容灵活变通，将科学教育与不同学科应用相结合，如将农学、医学、计算机科学等与科学教育相联系，让学生明白教育标准中描述的科学原理在现实中是如何应用的。

对小学科学教育来说，新标准对其具体实践与课程设计均没有要求，鼓励教师以“大科学”概念思考科学教育的方式，教师也不必拘泥于知识点的教授与联系框中给予的知识联系，可以充分发挥其主观能动性，结合本身擅长的教学手段、本地的教育环境、学校的课程要求与学生的社会背景，自主设计适合学生的科学教育课程。

4.以面向未来为最终目标：培养适应性与创新力

作为美国教育研究的重要成果之一，新标准的最终目的是为本国培养科技创新人才，以面向未来为目标，提升本国的科学实力与国际竞争力。新标准从工程学思想出发，旨在通过真实的工程设计与实践环境，提升学生对科学中新事物的适应性和创新力。

小学生更有创造力与活力，并能对现代科学有更高的适应度。因此，新标准对小学生的科学表现期望不追求科学知识的逻辑难度与考试成绩的提升，而是鼓励学生在“做中学”“学中做”，在项目中发现问题，在动手实践时遇到困难，然后再将知识应用在解决这些问题与困难的过程中获得新的知识与经验，并在这种反复应用中培育创新的火花和合作意识，最终形成创新能力与合作能力。

三、美国小学科学教育标准修订对我国的启示

1.更新科学教育理念

（1）强调学生主体性与实践能力

美国的新标准设计之初旨在解决美国学生学习过程中操作时间较少，知识学习浮于表面、宽泛零散，知识与生活脱节等问题。在新标准中，将“科学探究”转变为“科学实践”，倡导小学科学教育以学生为主体，以学生学习兴趣作为重要参考，以“科学与工程实践”为教学指南，科学不再是孤立的知识点堆积，而是被视为一个动态的、互动的探索过程。学生被鼓励参与到自己的科学和工程实践中，通过观察、提问、实践、分析和交流，构建和深化对科学概念的理解。这种转变强调了学习的主动性，让学生成为知识的创造者和探索者，培养了学生在知识的应用过程中发现问题、应用知识解决问题的能力。

目前，我国在小学科学教育课程中更强调知识的教授，科学教材也更多地强调科学技术在世界上的地位与作用，在“做”这方面，更强调“动脑做”而非“动手做”，总体而言对学生以兴趣为基础进行的实践学习方面较为薄弱。因此，教师在进行小学科学教育的过程中，要尽量以学生为主体，给予学生更多地将知识与生活结合的实践操作机会。

（2）培养合作与创新精神

美国新标准中将“跨学科概念”作为重要维度，倡导教师在科学教育的过程中打破学科壁垒，将现代科学技术与其他科目相融合，紧跟世界科学教育“打破学科界限、连结思维模型，将科学知识与现实世界所联系”的潮流。而在学科知识融合实践的过程中，新标准推荐教师使用小组合作探究方式进行教学与实践，在学生讨论、使用知识解决问题的过程中，培养学生的合作与创新精神。

目前我国的小学科学课程不受重视、缺乏创新，课程内的学科壁垒较多，教学评价主要以学业成绩为参考。虽然一直在倡导改革，但是实际效果不佳。因此，我国应该加强对小学科学课程的重视程度与建设力度，将课程融合创新，缩短知识与生活的距离，在学生心中建立系统性的科学模型与应用方式思维的同时，培养学生合作解决问题的能力与多方位思考的创新理念。

2.优化科学教育内容

（1）加强科学与现实生活的联系，注重内容的实用性

美国新标准从知识的实用性出发，倡导在运用知识解决生活里真实出现的问题的过程中，巩固知识，提升动手能力，建立科学生活化意识，将科学教育课程由知识教学转变为以解决实际问题为最终目的的小组合作与探究，让科学不再与现实生活相脱离。

而我国目前的科学教育还处于发展中阶段，在教学内容方面更注重知识的联系性，教材中更注重培养学生认识世界的能力，对学生将知识“用出来”的能力培养不足。因此，我国应在内容方面重视学生更多地将知识应用于生活与将知识从“脑”到“手”转化的能力培养。

（2）引入前沿科学与技术，更新教材内容与教学方法

美国在制定新标准时，以认知科学为根基，从专家、教师、学生、家长的意见反馈与建议入手，结合最新的教育学、心理学知识体系，富有逻辑性，表述清晰，便于学生学习理解科学课程。虽然没有严格要求教师在课堂上需要教授的内容、使用的教学方法，但倡导教师在教学过程中使用如“5E”教学法、“问题探究”教学法、项目式学习法等目前国际上主流的教学手段来提升教学效果。

而我国的小学科学教材相对来讲更新不及时，以应用范围最广的人教版为例，还停留在2017年出版的版本。作为教师手中最重要的教学资源之一，我国的小学科学教材显然更加需要与时俱进，引入前沿科学与技术，更新教材内容。

3.改进科学教育方法

（1）推广探究式学习与实验教学，激发学生主动性

美国新标准倡导学生针对实际问题，合作式、探究式地学习，强调由教师引领学生在真实情景下，让学生在动手实践的过程中学习生活知识、增强科学认知。在遇到问题时，摒弃教师平铺直叙解决问题的方法，转变为引导学生自行合作探究，在探究中学习将知识运用于生活中，提高学生的学习积极性。

而我国虽然一直在进行课程创新，提倡使用合作式、探究式的教学方法，减轻小学课业压力的同时提升学生的动手能力。但目前大多数小学的科学课程不受重视，不能做到给予学生充足的时间探究学习，只能“匆匆忙忙”地动手操作，其效果往往不尽如人意。因此，要重视科学教育的实践性和探究性，调整课程结构，更新教学方法。

（2）提升教师教学方法与策略，促进有效教学

美国在科学教学中一直非常注重学生的学习体验，期望提升学生的学习积极性，在“快乐学习”中“高效学习”，由此美国的专家学者们研究、探讨出了一系列新的教师教学方法和策略，旨在保证教学质量的同时，让学生能更多地体会到学习中的快乐，从“需要学”转变为“想学”，发挥学生的主观能动性，提升教学效果，促进有效教学。

我国也十分注重教师教学方法的改进以提升教学效果，但由于目前以考试作为“指挥棒”，部分家长对成绩的重视等原因，教师的教学方法一直都被限制在一定范围内，教学效果的评价也更多地集中在成绩是否提升上。对于这种情况，我国应该更加重视将国际上新的教学方法与策略与我国教育实际相结合，创造或改进出适合我国教育的新教学方式以提升教学效率。

参考文献

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[责任编辑：郭振玲]