中美基礎(chǔ)科學教育的差異

1、中美根底科學教育的差異摘要：通過赴美考察和比擬研究發(fā)現(xiàn)，中美兩國學校在科學教育的觀念及其體制、科學課堂教學方式、科學課程與教學資源、科學教科書及其使用等方面都存在明顯差異。認識和理解中美兩國科學教育上存在的這些差異，并通過科學教育改革力求到達和而不同，對普及和開展我國根底科學教育、進步科學教育質(zhì)量不無啟發(fā)與借鑒作用。關(guān)鍵詞：科學教育；中美根底教育Abstrat:BythevisittseAerianshls，thebservatinnsienelassrsandaparativestudynthehineseandAerianeduatinalsyste,efindsnebigdifferen

2、esinshlsieneeduatinbeteenttheuntries,thatisthedifferenesfideasandsystefsieneeduatin,lassrteahingethdsfsiene,sieneurriuluandteahingresures,sieneteahingaterialsanditsusage.Kningandunderstandingthesedifferenesillbehelpfulfrtheppularixatinanddevelpentfbasisieneeduatinandtheiprveentfsieneteahingquality.K

3、eyrds:sieneeduatin;hinaandtheUS;basieduatininhinaandtheUSA一、科學教育觀念及其體制上的差異近幾年，雖然科學教育的觀念在我國隨著新一輪根底教育課程改革開場流行起來，但由于長期實行分科教學，人們的意識里缺少整體的科學教育的觀念。有些人認為，只有如今小學和初中設(shè)立的綜合科學課才算是科學教育，這種認識在我國幾乎是一個普遍的誤解。美國從19世紀開場，科學就成為中小學課程的重要組成局部。20世紀初期以來，小學和初中或中間學校大都采用綜合科學課程，高中雖分生物、物理、化學和地球科學等學科，但也有一些主題是跨學科的，因此人們的意識里都具有科學教育的觀念

4、。進步教育運動時期，美國初中和高中一年級普遍開設(shè)“普通科學generalsiene課，內(nèi)容涉及學生日常生活中常見的科技現(xiàn)象及其原理。該門課程尤其重視科學方法的訓練，目的是使中學生受到根本的科學教育。1為推進普通科學的教學，美國早在1916年就創(chuàng)辦了世界上第一個科學教育學術(shù)?普通科學教育?現(xiàn)更名為?科學教育?。20世紀50年代末期至60年代是美國科學教育課程現(xiàn)代化時期，當時流行的學科構(gòu)造課程理論倡導分科教學，反對綜合科學教育，但分科的科學課程仍然保存了一些跨學科的性質(zhì)。例如，生物學統(tǒng)合了動物學、植物學和生理學；物質(zhì)科學在很大程度上整合了物理與化學；生命科學那么在更高的程度上整合了生物學、環(huán)境科學

5、與生態(tài)學。20世紀70年代以后，美國科學教育改革的鐘擺再次偏向綜合科學課程，一些高中在9年級或10年級開設(shè)綜合科學integratedsiene，至今亦然。綜合科學反映了當代科技開展的跨學科性，表達了科學本質(zhì)的一個重要方面，因為無論是物質(zhì)科學理、化等還是生命科學，都要強調(diào)科學素質(zhì)、科學探究及科學技術(shù)與社會的聯(lián)絡(luò)。美國1996年公布的?國家科學教育標準?，從幼兒園到高中13年義務教育期間，科學教育的內(nèi)容標準涉及生命科學、物質(zhì)科學和地球科學等不同學科，是把科學教育當做一個整體來對待。美國中小學每個學校建立一個科學組sienedepartent。盡管美國高中的科學教學一般也是分科的，但是物理、化學、

6、生物、地球科學等學科的老師都在同一個科學組里，其教研活動和老師專業(yè)開展活動也都在一起進展。2022年3月2022日，筆者有幸參加了美國科學促進協(xié)會AAAS“2061方案舉辦的“使用科學素養(yǎng)導航圖的科學教育工作者專業(yè)開展工作坊rkshp。在除我之外的45名學員中，有3名大學科學教育副教授，17名中小學科學老師，其余的人或者是科學課程開發(fā)人員和教科書作者，或者是學區(qū)的科學教育協(xié)調(diào)人員，或者是科學測驗考試的編制人員。這些來自各州、身份各異的科學教育工作者聚集一堂，進展為期3天的研討?科學素養(yǎng)導航圖?2001年出版的專業(yè)開展活動。這里，既沒有不同學科的分野，也不存在大學科學教育教授與中小學科學老師的分

7、別，大家在研討中從彼此不同的視角和經(jīng)歷中互相學習，取長補短。同樣，在大學教育學院里，從培養(yǎng)學前與小學老師這個階段美國沒有專門的科學教育專業(yè)到培養(yǎng)中學各階段的科學老師，全部由課程與教學系或老師教育系負責。如我所訪問的威斯康星麥迪遜大學教育學院，其課程與教學系既培養(yǎng)學前和小學的老師，也培養(yǎng)中學科學老師。不僅如此，科學老師的在職教育和專業(yè)開展同樣由大學教育學院承當。美國許多州的教育法規(guī)定，在職老師每5年必須在大學教育學院修滿6個學分的課程即兩門3個學分的課程，以保證他們的知識更新和專業(yè)開展。美國科學老師教育的高起點和一體化為科學教育改革的成功提供了必要的師資保障。美國科學教育在教學體制和科學老師培養(yǎng)

8、上這種制度安排，是與其科學教育觀念一致的。從20世紀60年代開場，美國科學教育開場從整體上考慮中小學科學課程與教學的統(tǒng)一性問題。無論是小學和初中或中間學校的綜合課程還是高中的分科課程，雖然內(nèi)容有別，但都具有內(nèi)在的統(tǒng)一性和連接性，即都注重科學素質(zhì)、科學探究、科學本質(zhì)、科學的思維方式、科學與技術(shù)及社會的關(guān)系。二、科學課堂教學方式上的差異在美國中小學科學課堂里聽課，給我印象最為深化的是美國科學課堂的教學方式。概括地說，美國中小學科學教學的總體特征是強調(diào)師生之間及學生互相之間的合作探究，這與我國科學課堂注重科學知識的傳授形成了宏大差異。長期以來，我國中小學科學教學根本上是傳統(tǒng)的授受式教學方式，老師注重

9、備教材和面向全班講解，強調(diào)按部就班地學習和通過做習題反復訓練；學生那么主要是聽老師講解，注重個人領(lǐng)悟和記憶，缺乏學生之間的互動、合作與交流。新課程改革雖然強調(diào)學習方式的變革，倡導探究、合作與互動的教學方式，但短期內(nèi)傳統(tǒng)的教學方式恐怕難以從根本上有所改變。美國無論在幼兒園、小學的科學課堂上，還是在中學科學課堂上，小組合作探究學習是普遍采用的教學方式。我所參觀和聽課的學校中，只有一所教會學校的科學教學方式顯得比擬傳統(tǒng)，即根本上仍是老師講授、學生靜聽，其他學校普遍采用小組合作探究的學習方式。2022年12月21日星期三上午，我和另外兩位中國訪問學者到麥迪遜市著名的威斯特高中estHighShl聽了兩

10、節(jié)科學課。一節(jié)是開設(shè)一個學期的跨年級的生物技術(shù)課bitehnlgy，有20多名11年級和12年級的學生選修；另一節(jié)是9年級的必修課生物。在生物技術(shù)課堂上，授課老師貝翠巴納德BetsyBarnard女士首先進展簡要的陳述，提出任務與要求，并給每個學生三頁的實驗操作指南，然后就讓學生自由組合分4人一組進展實驗。實驗的任務是找出實驗的樣本DNA來自哪種動物。詳細的實驗過程是，學生先提出假設(shè)，進展探究，記錄實驗數(shù)據(jù)，最后寫出簡要的實驗報告。在此過程中，老師不斷為學生提供需要的材料和儀器，在各個小組之間穿梭進展個別指導和答疑。整個一節(jié)課老師講授的時間大約不到10分鐘，大局部時間留給學生進展合作探究。從另

11、外一個角度看，這堂課也可以說是基于工程的探究學習，因為學生始終是圍繞一個核心問題而進展開放式探究。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.在9年級的生物課上，我們發(fā)現(xiàn)20多名學生分4人一組圍桌而坐。年輕的授課老師克里斯黑格hrisHager首先檢查了前一次上課星期一留的作業(yè)，其內(nèi)容是關(guān)于細胞及其環(huán)境的一項練習，一共17題，印在一張作業(yè)紙上，要求學生把右邊每一個描繪與左邊的術(shù)語一一對應起來。在檢查作業(yè)時，學生的答復時有出錯，但老師并不批評或直接糾正，而是解釋錯在哪里，然后從學生中引出正確答案。接著老師使用投影儀講解了動、植物細胞不同的特點和構(gòu)造。這是一個大約5分鐘的簡短講授。我們注意到，老師在講解時很強調(diào)與學生的

12、互動，學生不僅在聽，也在老師講解過程中主動提問。顯然，這是為下面的實驗做準備。緊接著，學生分開座位到教室的另一端進展觀察實驗。學生4人一組圍著放著顯微鏡的實驗臺，從老師提供的放在清水中浸泡的植物細胞與在鹽水中浸泡的植物細胞標本中提取樣本，觀察它們的顏色、排列和構(gòu)造有何不同。課后老師克里斯黑格告訴我們，生物學每星期有一次實驗，實驗時間占這門課教學總課時的40%。這堂課實驗完畢后，我們發(fā)現(xiàn)老師給每個學生布置了課后的探究作業(yè)，作業(yè)的要求打印在兩張作業(yè)單上，上面的標題是“咸味的馬鈴薯。探究的任務是“找出浸泡在兩種不同的溶液里的馬鈴薯片對其質(zhì)量和硬度的影響。這個兩頁紙的作業(yè)單給我印象深化的是，老師對每個

13、學生的要求非常詳細，如要求寫出問題的情境、需要的材料、對探究的規(guī)劃、進展探究的步驟、交流的結(jié)果以及評價的規(guī)那么等等?？梢钥闯觯@項探究任務留給學生創(chuàng)造性探究的空間很大，比方，在學生對探究進展規(guī)劃時，要求他們“給它實驗一個標題，包括自變量和因變量作一個可以檢驗的假設(shè)，并與問題假如，那么相關(guān)聯(lián)。給出理由，解釋為什么認為你的假設(shè)是真的?？傊@是一項要求嚴謹而又需要學生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力的科學探究活動，而不是我印象中的那種刻板的、例行公事式的、按步驟完成任務的課后練習。與其他學科不同，科學學習尤其需要采用小組合作探究的方式來教學，因為科學探究不是學生一個人單獨就能有效進展的活動，而是需要小組成員共同

14、學習才能很好地完成教學任務。例如在進展一項實驗時，不可能也沒有必要讓每個學生都有一套實驗儀器和材料，因此小組合作探究學習成為必然的選擇。美國從20世紀60年代開場，一些教學理論學者如約翰霍普金斯大學的羅伯特斯萊文教授、明尼蘇達大學的羅杰約翰生教授等等大力倡導合作學習。經(jīng)過40多年的努力，合作學習成為從幼兒園到大學普遍采用的主要的學習方式。也是從20世紀60年代開場，科學課程與教學改革大力倡導探究學習。20世紀80年代以來，建構(gòu)式學習nstrutivistlearning、基于工程的學習prjet-basedlearning、概念圖neptap、學習環(huán)learningirle、情境學習situa

15、tedlearning、真實學習authentilearning、學習性評價assessentfrlearning等教學策略成為當今美國中小學科學課堂上的主要的探究式教與學的方法。在美國科學課堂上，合作探究學習如今已經(jīng)成為美國公立學校普遍的科學教學方式。合作探究學習的含義是多方面的，有不同的表現(xiàn)形式，并不是固定不變的形式。在美國中小學科學課堂上合作探究學習的根本特征是：小組成員之間克制不良競爭的心理，彼此尊重、友好；學生愿意與別人分享自己的經(jīng)歷與觀點，耐心傾聽同學的發(fā)言；老師在課堂上給學生比擬長的時間動手做實驗、做科學，并在動手做之后引導學生通過互動、交流、討論、甚至辯論，注重對科學概念或原理

16、的深度理解；重視學生在小組合作學習過程中建構(gòu)對重要科學概念的理解，促進學生的原有觀念向公認的科學概念轉(zhuǎn)化；重視課堂評價或?qū)W習性評價在教學中促進學生理解的作用；等等。合作探究學習是當代科學文化和科學精神在根底科學教育中的表達，其價值不僅表達在科學學習本身，亦有助于學生終身學習和終身開展。當前我國科學教育改革的一個重要目的是，改變教與學的方式，提倡合作學習、自主學習和探究學習。但是，在我國科學教育改革中由于老師教育和老師專業(yè)開展遠遠適應不了科學課程與教學改革的需求，合作、自主、探究的學習方式恐怕還需要相當長的時間才能成為普遍的教學方式。當前，我國師范院校在培養(yǎng)新科學老師過程中，傳統(tǒng)的科學教育觀念、

17、課程觀念、教學觀念和評價觀念等還在根深蒂固地影響著老師教育理論，合作、探究、反思、建構(gòu)的科學教學思想和方法還沒有得到普遍認同與制度化；另一方面，在職科學老師的專業(yè)開展主要限于少數(shù)骨干老師，多數(shù)科學老師仍然受傳統(tǒng)的授受式教學觀念和考試指揮棒的影響，缺乏主動改革科學教學方式的制度環(huán)境、經(jīng)歷和才能。由于我國缺少科學教育專家和研究人員，中小學科學老師在課程與教學改革中也很少像美國科學老師那樣得到必要的專業(yè)支持。這種狀況應當引起我國教育決策部門及科學教育界的高度重視，應當重視科學教育研究和培養(yǎng)高層次的科學教育研究、開發(fā)與教學人才。三、科學課程與教學資源上的差異我國學校也包括社會和家庭為學生提供了大量以應

18、試為目的的練習資料：試題匯編，教研員及重點中學骨干老師編寫的課外輔導材料，與課程標準和教材配套的同步練習，等等。相反，美國學校首先是為科學老師提供大量的科學教學參考書籍包括科學教學理論與方法的書籍、科學教科書的老師用書、科學課堂探究的實用手冊等和可用于課堂的科學探究活動的材料和資料，為學生提供了科學探究的儀器和設(shè)備、科學探究的材料、科學普及的圖書，等等。例如，在威斯特高中克里斯黑格老師9年級生物課堂上，我們看到了學生在課外自己進展探究的活頁指導材料。在林肯小學，我們看到課堂上幾乎每節(jié)課都有供學生實驗使用的儀器和材料。克萊爾瑟坤老師告訴我，這些器材是由學校提供需求單報給學區(qū)，由學區(qū)統(tǒng)一購置免費提

19、供應每所學校的。在威斯康星麥迪遜大學教育學院的圖書館的書架上，關(guān)于科學老師專業(yè)開展的圖書資料和音像資料比比皆是。近年來，隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的開展，美國社會和學校提供的網(wǎng)絡(luò)課程與教學資源給人留下深化的印象。在這方面，中美兩國學校存在的差異也非常突出。筆者在北京幾個名牌中學網(wǎng)站上搜索過，幾乎找不到關(guān)于科學課程與教學的網(wǎng)絡(luò)資源，而我國成千上萬的縣級中小學和農(nóng)村中小學連校園網(wǎng)都沒有建立起來。而在美國威斯康星州麥迪遜市著名的威斯特高中網(wǎng)站.adisn.k12.i.us/est/siene/index.ht上，有包括科學在內(nèi)的各學科豐富的課程與教學網(wǎng)絡(luò)資源為師生效勞。如該?？茖W組的網(wǎng)上資源有：麥迪遜南部

20、地區(qū)物理教學資源共享網(wǎng)頁，上面有該地區(qū)物理老師1990年以來專業(yè)開展會議的簡報，許多物理學的網(wǎng)絡(luò)鏈接，物理教學活動的通知，等等。在科學組的生物學網(wǎng)頁上，有關(guān)于生物老師的詳細資料，有給學生提供的非常詳細的網(wǎng)絡(luò)鏈接，以及其他引起學生學習興趣的資源。在科學組生物技術(shù)學科的網(wǎng)頁上，有該門課程的概述、實驗記錄的要求、期末考試的不同選擇形式、科學論文報告表、研究工程和作業(yè)要求、生物技術(shù)的專門術(shù)語、上課演示時常用的動畫、提供應學生的生物技術(shù)的大量網(wǎng)絡(luò)鏈接、老師情況介紹、實驗規(guī)那么等10項內(nèi)容。此外，科學組網(wǎng)頁上還有對各門科學課程的詳細介紹，以及所有科學老師的簡介等信息。我所訪問的其他中小學，如詹姆斯麥迪遜高

21、中、詹姆斯賴特中間學校和林肯小學等，都為學生提供了許多學習科學的網(wǎng)絡(luò)鏈接。而麥迪遜都市學區(qū)的網(wǎng)站上.sd.rg提供的科學課程與教學資源更是豐富多采。無論是學校校園網(wǎng)還是學區(qū)網(wǎng)站，它們提供的科學課程與教學資源為激發(fā)學生學習科學的興趣，進展自主學習和獨立探究，培養(yǎng)從事科學研究的才能，創(chuàng)造了良好的資源條件。特別值得一提的是，美國從20世紀90年代以來，不僅政府與教育界推動科學教育改革，民間機構(gòu)與科學教育界的親密合作也為科學課程與教學改革提供了大量豐富有用的資源。例如，愛林伯格基金會AnnenbergFundatin與史密桑寧研究院SithsnianInstitutin及許多著名大學的科學教育教授以及

22、中小學科學老師合作，10多年來制作和發(fā)行了34套科學課程與教學改革的錄像帶以及許多其他學科的錄像帶，并在其網(wǎng)站.learner.rg每天24小時不連續(xù)地免費播放。例如，有關(guān)于建構(gòu)探究式教學案例的錄像，有關(guān)于學習性評價案例的錄像，也有關(guān)于K12年級即幼兒園到高中科學老師專業(yè)開展的錄像。這些科學教育的錄像無論對進步中小學科學老師自身的科學素質(zhì)還是進步他們的科學教學程度，都發(fā)揮著較大的作用。中美兩國學校科學教育在課程教學資源上的差異，既有兩國科學教育人員觀念上的不同，也存在科學教育人員數(shù)量和素質(zhì)上的差異。在課程與教學觀上，我國科學教育界仍然受老師教學即是“教書教科學教材、學生上學即是“讀書讀科學教材

23、的傳統(tǒng)觀念影響。因此，科學教學實際上主要是讓學生學習書本上的科學知識，主要目的是為了應付升學考試。從學校、社會到老師、家長和學生都具有這種根深蒂固的意識。從科學教育人員科學教育研究者、教研員、老師、教材編輯、輔導材料編寫人員等的數(shù)量與素質(zhì)來看，我國近百年來師范院校培養(yǎng)出來的從事科學教育的人員除理、化、生各科老師外，鮮有輔助課程開發(fā)和提供科學教學器材研制的人員，尤其缺少進展科學教育研究的人才。而在美國，僅獲得科學教育博士學位的科學教育研究人員、科學老師教育者sieneteahereduatr就有數(shù)千人，近年來參與科學課程與教學網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)的公司不計其數(shù)。此外，中美兩國科學課程與教學資源上的差異也

24、反映了兩國學校科學教育不同的社會生態(tài)環(huán)境。我國學生從小學開場就面臨著嚴峻的競爭和升學壓力，因此，各種考試題匯編和輔導資料，以及各種課外強化班應運而生，并盲目地受到許多家長和學生的歡送。相反，在美國中小學，一般看不到這樣嚴峻的競爭和升學壓力，學生成長的社會生態(tài)環(huán)境要優(yōu)越得多。四、科學教科書及其使用上的差異我國中小學每個學生都有自己的科學教科書，科學教學實際上主要就是老師教教材、學生讀教材。而在美國課堂上，公立學校學生承受義務教育，教科書并非每個學生人手一冊，上科學課時，老師和學生也很少使用教科書。當然，教科書每個班級教室里都有，是學校的公共財產(chǎn)，每屆學生循環(huán)使用，既節(jié)省了資源，進步了使用效率，又

25、節(jié)約了經(jīng)費。在科學課堂上，教科書只是師生的參考書籍之一，或者說是可以利用的課程資源。老師在課堂上教學并不依賴某一本教材，他們可能參考幾種教材，以及各種各樣的其他資料。過去，美國小學老師上科學課時教科書也曾經(jīng)是老師使用的唯一的信息源。但這種狀況從20世紀60年代以來，尤其是從90年代以來已經(jīng)發(fā)生了根本的改變。根據(jù)1998年?科學與兒童?第5期的一項調(diào)查顯示，28%被調(diào)查的小學老師報告說，他們使用教科書只作為參考資料；33%的老師說他們很少使用或從來不用教科書；只有28%的老師說他們在使用一種教科書。2筆者在幾所中小學的觀察也發(fā)現(xiàn)：課堂上使用的書面資料很多，除了教科書以外，還有各種教學參考資料、活動資料、網(wǎng)絡(luò)上下載的資料、音像資料等等。由于美國科學教育為教學效勞的非教學機構(gòu)和人員很多，他們?yōu)閹熒峁┝舜罅靠捎糜谡n堂教學的科學器材和多種媒體資料。以小學和中間學校使用的FSS科學教材為例，這是由一系列配套的老師指導書與供學生閱讀的科學故事、DVD錄像、實驗器材和材料即工具箱、FSS網(wǎng)站等組成的系列科學課程，遠遠不是我們所想象的單一的科學教科書。中美科學教育課程上的這種差異，實際上反映了兩國科學教育工作者