国际小学科学教育的发展趋势

1 国际小学科学教育的发展趋势 丁邦平作者工作单位 北京师大国际与比较教育研究所 兼谈我国小学自然课的若干问题 一 小学科学教育的发展历程 在西方 19 世纪初 裴士泰洛齐就倡导在小学进行实物教学 obje ct teaching 随着裴 士泰洛齐教育思 想 19 世纪中期在欧美各国逐渐传播 以及初等义务教育在这些国家的实 施 实物教学形态的科学启蒙教育开始 在工业化国家得到推广 例如 19 世纪 50 年代 实物教学的思想传到美国后 在全国教育协会发起和支持的 澳滋威格计划 Oswego Pian 推动下 美国小学也盛行实物教学 实物教学的主要作法是教 儿童详细描述各种动物 植物和矿物 使其 观察和学习自然现象 通过实物教学 希望儿 童学会观察和交流 两种 研究 科学的基本能力 但在当时 的实际教学过程中 由于 绝大多数小学教师缺乏科学训练 实物教学多为对实物的机械描述和记忆 到 19 世纪 末 期 这种实物教学法在美国便不再流行了 19 世纪 90 年代至 20 世纪头 10 年期间 美国教育开始摆脱欧洲教育传统的影响 进 入教育理论和实践的创新 时期 当时 美国著名心理学家霍尔 S Hall 的儿童研究和杜威 的实用主义教育思想开始对美国教育产生影响 此后小学科学教育发生了较大的变化 首 先是学科名称上的改变 即以 自然学习 nature study 取代了 实物教学 其次是教学内 容上的变化 这个时期科学启蒙教育注重儿童自身的需要 因而健康和卫生加入到小 学科 学教育内容中 第三 强调科学方法的训练 杜威认为 科学方法的训练与获得实际科学 知识至少同样重 要 在奉行杜威实用主义教育哲学的学校里 科学教学还注重解决实际问 题 第四 这一时期美国科学教育研 究工作在一些大学里开展起来 如 1927 年哥伦比亚 大学克雷格 Gerald S Craig 的博士论文被公认为小学科学 教育发展中里程碑式著作 注 Esler W K et al 1993 Teaching Elementary Science Belmont Califor nia Wadsworth Publishing Company pp 9 10 克雷格指出了科学在卫生和安全等方面的实用价值 并认为科 学对于 一个公民的普通教育是至关重要的 60 年代 在当时冷战的国际竞争氛围下 美国政府花了几百万美元改革中小学科学课 程 这次科学课程现 代化运动产生了十多种至今仍有影响的实验性小学科学课程 其中影 响较大的有以下三种 一 SCIS 课程 这个实验课程的全称是 科学课程改进研究 The Science Curriculum Improvement Study SCIS 课程编写于 1962 年 由美国全国科学基金会提供启 动资金 SCIS 课程的内容分两大部分 一部分 是 6 个单元的自然科学 另一部分是 6 个 单元的生命科学 每个单元包括自由探索和教师指导的探索课 发明课 和扩展课三种课型 SCIS 课程是根据皮亚杰和布鲁纳的认知发展理论编写的 其目标是通过理解基本概念发展 学生的科学素质和科学态度 以及解决问题的能力 当时美国大约有 8 的学区使用 SCIS 课程 二 SAPA 课程 这个实验课程由美国促进科学协会 AAAS 的科学教育委员会编写 其全称是 科学 一种过程方式 Science A Process Approach 它也是一个完整的 初等学校科学课程 供幼儿园至 6 年级 学生学习 SAPA 课程正如其名称所示是注重科 学过程的课程 其基本假设是 1 科学是一种智力活动 2 探索知识带来欢乐 3 看到 自然世界和生命世界的奥秘给儿童带来兴奋 4 学习科学家解决问题的方法可以 使儿童 得到智慧 5 科学教育的主要目的在于激发儿童的欢乐感 兴奋感和科学的理智感 SAPA 课程的目标是 培养儿童从事科学研究的过程技能 即进行科学研究的能力 它们是 2 1 观察 2 认识并使用数字关系 3 测量 4 认识并使用时空关系 5 分类 6 交流 7 推理 8 预测 9 给概念下工作定义 10 形成假 设 11 解释资料 12 控制变量 13 实验 前 8 种过程技能为基本技能 一般在低年级学习 后 5 种技能较 为复杂 供小 学高年级学生学习 SAPA 课程是根据美国著名心理学家加涅 Robert Gagne 的学习理论编 写的 强调目标教学和目标的递进性 当时美国大约有 9 的学区使用这一课程 三 ESS 课程 这个课程名为 小学科学学习 The ElementaryScience Study 是一 种综合性小学科 学课程 整个课程由 56 个单元组成 与上述两种小学科学课程不同的是 ESS 课程只提供一个范围 没有一个固 定的顺序 学校可以根据自己的教学目标 学生的 水平等实际情况挑选一些单元按顺序组成自己的课程 此外 ESS 课程的 56 个单元各有 不同的特点 如有些单元强调过程技能 有些则注重有意思的问题 美国当时有 15 的 学区使用 ESS 课程 80 年代以来美国 第二代 科学课程正是在 60 年代 第一代 科学课程的基础上形 成的 它们的共同特点 是 1 强调儿童动手实验寻找答案 而不是由教师提供现成的答案让他们接受 2 所有的实验课程都以探究作为科学的过程 3 给儿童提供机会理解学科的结构 4 所有的实验课程都有助于儿童拓宽对环境的理解 5 期望通过科学教育改革儿童的行为 综上所述 从 19 世纪下半叶欧美国家开始普及初等义务教育开始 小学科学教育的发 展经历了一百多年的 历程 它由最初的实物教学形态演变为自然学习形态 至 20 世纪 60 年代发生了科学教育革命 从而终于走向真 正的科学教育形态 英美等发达国家小学课程 中 自然学习 的名称不再沿用 它被各种各样的小学科学课程 取代了 二 小学科学教育改革的国际趋势 80 年代以来 国际科学教育改革的浪潮再次激荡 1985 年 美国促进科学协会 AAAS 提 出了一跨世纪的科 学教育改革计划 2061 计划 该协会组织了由 26 名杰出的科学 家和教育家组成的专家组 研究从幼儿园 至高中的学生应该掌握的科学技术 知识 能力 和思维习惯 1989 年专家们提出了一份研究报告 即 普及 科学 美国 2061 计划 在此基础上 1994 年他们提出了 科学素质的基准 1996 年又进一步制定了 全 国科学 教育标准 这一系列的科学教育改革文件指明了美国科学教育的改革方向 并在国际上产 生了极大的 影响 1988 年 英国的 教育改革法 明确规定 11 年义务教育中 科学是 与语文和数学并列的 3 门国家核心课 程 从小学一年级起开设 同时 还突出了技术教育 的地位 把它列为 10 门国家课程之一 综观国际科学教育的改革趋势 主要有以下几点值得我们注意 一 提高小学科学教育的地位 重新认识小学科学教育的作用 把中小学科学教育 统一起来 进入 90 年代以来 小学科学教育尤为引人注目 英国学者歌特 Ri chard Gott 认为 英国国家课程最主 要和最令人兴奋的地方 是它对小学科学教学的影响 注 3 Gott R et al 1996 Primary Scie nce in t he Mid 1990s Grounds for Optimism in Rita ChawlaDugganet al eds Reshaping Education in the 199 0s Perspectives onPrimary School ing London the Falmer Press p 33 因为小学科学教育不再像以前那样 可有可无了 科学 已经成为英国每一所小学课程中稳固的一部分 并且被它们普遍接受 注 Gott R e t al 1996 Primary Science in the Mid 1990s Grounds for Optimism in RitaChawlaDuggan et al eds Reshaping Education in the 1990s Pe rspectives on Primary School ing London the Falmer Press p 33 英国 11 年义务教育中 各个年级都进行科学教育 中小学科学教育完 全统一起来 在美国 虽然没有全国 统一的科学课程 但 1996 年出台了具有深远意义的 全国科学教育标准 它规定了从幼儿园到高中 K 12 各 个年级科学教育的教学目标 教学内容和评价标准等等 英美两国科学教育改革的一个共同点是 彻底改变了 以前小学 科学教育与中学科学教育互不衔接的局面 现在它们已把小学科学教育作为整个科学教育 的一个组成 部分 因此 中小学科学教育变成了一个有机的整体 这在学制上 科学教育 的目标上 科学课程和内容上都 得到了充分的反映 二 既注重科学教育的普及 又强调科学教育质量的提高 一位加拿大科学教育专家坦率地写道 自从 60 年代初期以来 发达国家科学教育的 主要目标是培养未来 的科学家 虽然表面上对每个学生进行科学教育 但内在的目标不过 是培养科学家而已 这种状况事实上是否 已经改变是有争议的 注 Krugly Smolska E T 1990 Sc ienific literacy in developed and develo ping countries Intern ational Journal of Science Education Vol 12 No 5 p 273 如美国 60 年代的科 学教育课程改革 新 编写的现代化科学课程只适合约 20 的尖子学生学习 具有明显的精英性质 美国 80 年 代的 调查表明 90 的美国人都是科盲 可见 学校的科学教育尽管培养出成千上万的科 学家和工程师 但绝大多数 人仍然缺乏科学素质 然而 在一个科学技术高度发达且迅猛发展的时代 科学技术的普及教育是绝对必需 的 鉴于此 近年来 国际上许多科学教育专家和有关国家的政府部门都提出了普及科学 和提高科学教育质量的主张和措施 如前 面提到的英国政府把科学作为义务教育期间三门 核心课程之一 美国提出了全国科学课程标准 等等 此外 近年来在国际上影响很大的 STS 科学教育模式也是注重普及科学教育和提高科学教育质量的一个重要举措 三 更新科学教学目标 提高小学生的科学素质 更新科学教育目标是与对科学素质 scientific literacy 的研究分不开的 什么是 科学素 质 呢 根据 克劳普法 L E Klopfer 的解释 科学素质是指 每个人所应具备的对科学的 基本理解 注 Klopf er L E 1985 Scientific Literacy in Husen T and Postlethwaite T N eds The International Encyclopedi a of Education Vol 8 p 4478 它有 5 个方面 1 了解重要的科 学事实 概念 原则和理论 2 把有关科学 知识应用于日常生活情境中的能力 3 具有 利用科学探究过程的能力 4 理解科学性质的一般原理和关于科 学 技术与社会的相互 作用 5 具有明智的对待科学的态度以及具有与科学有关的事物的兴趣 注 Klo pfer L E 1985 Scientific Literacy in Hu sen T and Postlethwaite T N eds The International Enc yclope dia of Education Vol 8 p 4478 很显然 科学素质是中小学科学教育的一个总目标 它在学校教育 的不同层次对学生有不同的要求 一个具有科学素质的人是什么样的人呢 雷卡德 D E Reichard 认为 这样的人 接受 的科学教育足以使 其理解基本的自然现象 具有科学素质的人是客观的 思想开放的和具 有怀疑精神的 他们的科学知识及其探 究的能力使其能够解释大众传媒 报纸 电视等 中出现的有关科学的信息 注 Reichard D E 1985 P olitics and Scientificliteracy Education Vol 106 pp 110 而萨特曼 Frank X Sutman 则认为 一个 有科 学素质的人是能够并愿意继续学习科学内容 独立地发展科学过程 并能够向他人交流学 习结果的人 注 Sutman F X 1996 Science Literacy A Functional Definition Journal of 4 Rese arch in Science Teaching Vol 33 No 5 p 459 上述关于科学素质和具有科学素质的人的探讨 虽然是针对整个中小学科学教育提出 的 但它对制定小学 科学教育的具体目标具有重要的指导作用 四 重视以科学教育理论指导小学科学教育改革 近几十年来 随着教育科学的发展 科学教育作为教育科学中一个研究领域已经在欧 美等发达国家建立起 来 其标志是 1 建立了综合性的科学教育研究会 如美国有全国 科学教学研究会 全国科学教师联合会 此 外 像许多教育研究领域一样 还有国际性组 织 如国际科学教育联合会 2 出版了多种科学教育杂志 如美 国的 科学教育 科 学教育研究杂志 和 科学教师 英国的 国际科学教育杂志 欧洲科学教育 杂志 科学教育研究 等等 这些国际性科学教育杂志除了美国的 科学教育 创刊较早外 其余的杂 志大都是 70 年代以后才创办的 3 出版了大量的科学教育专著 如 小学科学 教学的新方向 Hurd P D 19 69 科学的本质和科学教学 Robinson J T 1969 科学 教学的新发展 Lee E C 1969 通过科 学教学批判性思维 Troost C 1969 改进科 学教学 Fraser B J andet al 1995 学习科学 以研 究改革实践 Glynn S M and et al 1995 等等 以上所列的书刊涉及到科学教育理论与改革的方方面面 它们对当前的 科学教学改革具有一定的指导作用 国际科学教育理论研究已形成许多对科学教育改革有用的成果 如建构主义理论 constructivism 和概念 改变理论 80 年代以来已应用于科学教师的职前和在职培训 并对 中小学科学教学发挥着指导作用 另一方面 科学教育理论对科学教育政策的制定也发挥 了一定的作用 罗角盖兹 Alberto J Rodriguez 在评论 全国科 学教育标准 时指出 尽 管 全国科学教育标准 中一次也没有用到建构主义一词 然而 很显然 个人建 构主义 建构主义的一个分支理论 笔者注 是文件中的主导教学理论 注 Rodriguez A J 1997 Th e Dangerous D iscourse of Invisibility A Critique of the National Research Council s National Sc ience Education Standards Journal of Re search in Science Teaching Vol 34 No l p 30 五 强调探究式科学教学 提高小学生进行科学研究的能力 探究性教学是当代小学科学教育的一个最突出的特点 怎样培养小学生的探究能力呢 美国科学教育学者埃尔思乐 Will iam K Elsler 等人在 小学科学教学 一书中用一章的篇幅专门探讨了探究式科学教学 他们提出了三种主要 教学方法 一是理性探究法 二是发现 法 三是实验法 三种方法各有不同的特点和功能 如表 1 所示 附图 图 国际科学教育的改革还有一些特点 如重视对科学教师的职前和在职培训 注重消除 科学教育中的性别差 异 从多元文化主义的观点改善少数民族学生的科学学习 强调在科 学教育中进行技术教育等等 三 我国小学自然教学的若干问题 从小学科学教育发展和改革的国际背景中考察我国小学科学教育 我们不难发现 较 为突出的问题在以下 几个方面 5 一 对小学科学教育重要性的认识 从本世纪初 1903 年 我国建立现代学制以来 小学就开设科学启蒙教育课程 最初 叫做 格致 1910 年受日本影响易名为 博物 或 理科 1922 年学制改革后 受美 国影响再次易名为 自然 自那时起小 学科学教育的学科名称基本上就以 自然 沿用 至今 学科名称 70 多年来保持不变 多多少少说明了科学教育在我国小学里的地位基本上没 有变化 同时也说明 我国对小学科学教育的认识较为模糊 90 年代以来 虽然九年义务教育的科学课程和教材又进行了新的调整 小学从一年级 起就开设自然课 但 由于人们对这门课的认识不足 以及自然课教师普遍缺乏培训 自然 课在许多小学至多处在边缘地位上 这与 科教兴国的国策和国际上普遍重视小学科学教育 的趋势是很不相符的 二 科学观与科学教育观 科学观与科学教育观是两个密切联系的问题 有什么样的科学观就会有什么样的科学 教育观 五四 运 动以来 由于受唯科学主义思潮的影响 国人的科学观是封闭而又凝 固的 例如 在 50 年代发行百余万册而在 80 年代重版又发行数十万册的 自然四字经 里 开篇就是 自然规律 多已发现 学习科学 才能了然 掌握规律 改造自然 等等 这里暗含的科学观和科学教育观既不符合当代科学技术发展的实际状况 又容易使 学生养成唯科学主义的态度 还忽视了科学创新的精神 众所周知 现代科学技术日新月 异 发展 迅速 岂是 自然规律 多已发现 呢 如果学生从小就形成了这种科学观 即 科学仅仅是一种已经为人类所 基本发现的自然规律的知识体系 只要学习它就够了 哪来 新的科学发现和发明 科学岂不是停滞不前了吗 本世纪中期以来 随着当代科学技术的迅猛发展和科学哲学研究的深入 西方发达国 家的科学观和科学教 育观发生了深刻变化 新的科学观认为 科学知识不是绝对的 它 随着人们对更多事实的了解而发生变化 由于未来可能发现的信息 当前为人们所接受的 理论或许有一天被改变 甚至被放弃 科学规律不断被改变是 为了它们更真实地代表事 实 注 Hurd P D and Gallagher J J 1968 New Directionsin Elementary Science Teaching California Wadsworth Publishing Company Inc p 7 这种开放的科学观 对当代科学教 育产生了深刻的影响 三 小学科学教育目标 当今中小学科学教育目标是建立在 科学素质 这一重要理念上的 它不仅涉及到学 生应当掌握的科学知 识 而且更关注科学探究的能力 科学精神 兴趣 态度 以及科学 技术和社会的关系等等 科学教育的目 标通过课程 教材和教学方法的改革而得以实现 我国近年来小学自然课的教材内容的确进一步现代化了 但这主要是指内容的先进性 而言的 就小学自然 教学目标和教学方法来看 似乎仍像以往一样侧重于科学常识的掌握 上 例如 在 90 年代出版的小学自然教学 方法指导手册上 教学的基本要求首先是使学 生 了解一些事实 掌握一些规律 其次才是 学会一些 方法 注 参见九年义务 教育教材 人教版 教案系列丛书 自然第一册教案 人民教育出版社 东北 朝鲜民族 教育出版社 1993 年版 第 67 页 李默然先生在谈到改革小学科学教育时一针见血地指出 我们 用 的是读四书五经的办法 读 科学 书 背 科学 书 注 参见刘默耕 小学自然课改革研究 四川教育出版社 1988 年版 第 153 页 这种传统的教学观应 6 当改一改了 长期以来 我国小学科学教育目标之所以始终盯在 科学常识 上 自然课教学只注 重教书和读书 背书 除了传统因素之外 还同我国科学教育研究的落后状况分不开 迄