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国际小学科学课程改革的历史与现状


作者:张红霞 郁波 (南京大学高等教育研究所,南京210093;中央教育科学研究所,北京100088)

内容提要:
  
通过对现代国际小学科学课程改革的历史回顾,可以看出,60年代课程改革失败的主要原因首先是未能充分考虑将教学内容与孩子们的认知特点相联系,其次是教师素质问题。然而,当时提出的课程编制的“探究”和“过程”思想,今天得到了重视和发展,它们被重新定义为以科学家的观念为基础的“科学的探究”和“科学的过程”。目前国际上对小学科学课程的性质、探究过程与课程内容的关系、教学目标和教学内容的细化程度以及教师培训的内容与方法等微观问题也都进行了较深入的研究和讨论,它们对我国目前的改革具有重要的借鉴意义。

关键词:科学教育;课程改革;探究;过程;教师培训

中图分类号:G622.0 文献标识码:A 文章编号:1003-7667(2003)08-0055-59

一、20世纪科学课程历史发展的回顾

  从国际范围看,现代基础科学教育改革起始于20世纪50年代末,其直接起因,一般认为与1957年苏联人造卫星的发射成功有关,因为它造成了对资本主义世界在科技和人才领域的严峻挑战。但也有不少学者认为,政治因素只是催化剂,科学教育改革是科学发展、教育发展的必然产物。{1}但无论怎样解释,事实上,当代科学教学中广泛运用的“发现法”,在19世纪后期斯宾塞就曾明确提出过;“从做中学”则是杜威的教学理论的核心。不过,尽管人类对科学教育的认识是逐步发展的渐变过程,但从教育改革的活动特点上,大致可以将从50年代末至今的改革历程划分为4个阶段:

  1.60年代初期的以学科为中心的改革阶段
  20世纪60年代之前发达国家的科学课程的性质,相当于我国90年代末之前的“自然”课程性质,即以科学知识的传授为主要目的。而当时其他国家根本没有任何形式的科学教育课程。即便有几节与科学知识有关的课,也都是由教师对学生诵读教材而已。[2]从50年代末开始,西方发达国家对小学科学课程进行了全面的审查,其结论是必须将其以“自然”知识为主题的性质进行彻底的改造,使之具有“科学教育”的性质。因此,在理论上开展了对科学的性质(the nature of science)在教育中的意义的研究热潮,并在斯宾塞和杜威等前人思想的基础上,将“探究”和“过程”的概念与科学性质的教学实践联系起来。[3]
  在实践上,这个时期改革的主要工作是组织科学研究专家和科学教育专家学者开发课程与编写教材,包括学生用书和教师用书。其中著名的课程项目有:美国的“小学科学研究”(ESS)、“改进科学课程研究”(SCIS)和“科学:过程的研究”(SAPA);英国的“牛津初等科学”(OPSP)、“纳菲尔德初等科学”(NPSP)和“科学:5-13岁”。然而,虽然新课程开发的哲学基础是“探究”和“过程”,但由于无限扩大了布鲁纳的学科结构理论的适用范围到所有年龄阶段、所有能力层次的学生,导致了许多新课程在实践上的失败。这些新课程的知识结构虽然具有前所未有的科学性,但从教学上讲,在很大程度上只是将从前传授知识的模式转化为传授结构的模式而已,对怎样将科学“探究”和“过程”与特定年龄和能力的孩子的教学实现相联系的问题未能顾及。当然,更没有像今天这样重视科学与社会的关系,以及伦理学上的教育意义的问题。导致新课程失败的另一个致命的因素是没有针对新课程及时、有效地进行教师培训。[4]当时除了极少数特别优秀的教师外,大多数教师对新课程的态度就是照本宣科。[5]

  2.60年代末到70年代末的反思阶段
  60年代改革的经验和教训揭示出课程、教材与课堂教学之间存在着一条鸿沟,而造成这个鸿沟的主要因素有两个,其一是对孩子们的学习特点研究不够,其二是教师科学素质的欠缺。因此,在70年代整个教育哲学的思潮转向“儿童中心主义”的大环境下,在对新课程进行评估、反思的同时,开展了许多科学教育心理学上的探索,提出了影响深远的建构主义学习理论。[6]其中重要的工作有杰亚夫(R.Drive)的发现:学生科学学习的成绩与其先前经验的相关性,要大于与其通常意义上的认知水平的相关性,而这个特点是与学生科学概念的形成与转变的机制紧密相关的。[7]因而紧随其后,深入研究学生科学概念、学习机制的报道呈指数式上升,[8]其中影响最大的是鄱斯纳等人的“概念转变理论”。他们要回答的是两个更加微观的问题,即原有的概念及其结构的什么特征,控制了对新概念的选择;一个核心概念在什么样的条件下会被另一个概念所取代。[9]建构主义学习理论为传统的“探究”和“过程”的概念找到了心理学上的意义,孩子们在“探究”过程中构建新概念或修正旧概念,这为科学教育改革的深入发展提供了坚实的理论根据。
  与此同时,对科学教师的科学素养的调查评估研究受到重视,而且在此基础上,开发出一批有针对性的教师培训材料。许多研究者使用不同的调查手段和测量工具,得出的共同结论是,教师的科学素养水平之缺欠令人吃惊。在1970年的一个关于教师对科学性质的理解方面的调查发现,68%的高中生在这个方面的测验结果高于25%的高中科学教师;而且,科学教师的科学素养与其大学教育时期的学习成绩和教龄没有显著的相关性。因此,普遍的结论是,在科学新课程开发过程中,教师培训必不可少,而且,科学方法、科学史和科学哲学的有关内容,应该成为教师职前教育和职后培训的重要内容。[10]
  从教育史上看,70年代前后,也是美国和英国等发达国家教师教育体制从封闭式的师范模式向开放式的以综合性大学为主体的模式转变基本完成的时期。这为培养较高科学素养的教师做好了体制上的准备。此外,70年代也是发达国家全面普及基础教育的时代,丰富的教育资源已有能力不仅仅考虑尖子学生,还可以关注较低学习能力的学生。这种普及科学教育的思想反过来又为建构主义的发展提供了用武之地。

  3.80年代到90年代中期的以建构主义占主导的多元阶段
  在总结了60年代的经验教训、并运用建构主义的理论进一步丰富了“探究”和“过程”的教学意义的基础上,提出了全新的科学教育的目标:发展全体民众的科学素养。其重要标志是美国1985年启动的“2061计划”。该计划及其有关的文献,如《面向全体美国人的科学》,集中体现了近半个世纪以来科学教育研究和实践的主要成果:
  (1)科学教育不仅要超越“知识”领域,还要超越“过程”领域,即“价值和态度”领域也应成为科学教育的目标;
  (2)科学教学必须与孩子们的生活经验相联系,要将孩子们的已有经验和认识作为教学的起点;
  (3)提出培养终身学科学的能力;
  (4)重视教师培训,建议不仅要为学生制定标准,还要为教师教育制定标准。[11]
  然而必须指出的是,在建构主义为科学教育带来福音的同时,也产生了极端的建构主义(又称激进的建构主义)的不良影响。它无限地扩大儿童建构的主观能动性、否认客观世界的可知性,这在根本上是违背科学精神的,[12]而且在实践上,也带来了科学教育质量的下降。[13]激进的建构主义在当时而且一直至今,不断地遭到学术界的批评。[14]

  4.90年代中期以来改革的成熟阶段
  经过60年代的初步尝试和失败、70年代的反思、80年代的多元探索和对科学教育质量的重新审视,90年代的改革进入了新的成熟的阶段。其中最显著的标志是发达国家为了控制科学教育质量而有史以来第一次推出全国统一的科学课程标准。英国90年代开始大范围推行《国家科学课程(英格兰和威尔士地区)》,对5-16岁孩子的科学教育明确提出了17个方面(分10个层次)的“学习目标”(Attainment Target's)。[15]美国于1996年颁布了《国家科学教育标准》。[16]此外,值得注意的是,美国1995年版的《国家科学教育标准》(下文简称《标准》)“已经完全抛弃”了1993年版中激进的建构主义的观点,采取“科学的探究”作为科学教育的基本理念和方法。[17]
  90年代中期以后美国一系列科学教育文献中所反映的思想,概括起来至少包括如下几个方面:(1)进一步明确科学素养成为科学教育的目标。(2)“探究”、“过程”等几十年前发展起来的经典概念被确定为科学教育的途径和手段,但特别强调以大多数科学家的观念为基础的“科学的探究”和“科学的过程”。如《国家科学教育标准》将“科学的探究”定义为“是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念,领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动”,[18]而不是80年代一度盛行的孩子们自己建构的过程。(3)科学史、科学哲学对科学教育的意义得到广泛重视。从已有文献看来,其意义主要有:第一,加深孩子们对科学概念、科学过程和社会背景的理解;第二,历史是将科学教育人性化、沟通科学与人文的一个途径。(4)就课程开发而言,国家课程文献只提出标准,不规定内容和程序。在统一“标准”或“学习目标”下,教师有权而且应该开发适合于自己学生情况的课程内容以及相应的活动。课程标准须同时明确课程评价的标准与方法。无论是对学生的评价,还是对教学的评估,都应注重过程性评价。(5)科学教育和课程开发须全社会共同参与。课程开发是长期性的、不断更新的动态的过程。(6)科学新课程建设必须与科学教师教育同步进行。科学教育标准应该同时规定教师培训的标准,并且明确培训的内容与方式。强调“把出发点放在教师当前的科学认识、科学能力和科学观念上”,而不是单纯的科学知识上的继续教育。科学教师的参与式培训被认为是有效的手段,提出教师教育也要像他们的学生那样,通过探究的活动,扩大教师对科学的认识。培训内容还要将教学技巧、科学性质和科学过程融为一体,[19]其目标是“科学教师就是科学界在课堂上的代表”。[20]

二、国际小学科学课程的基本问题

  上文从宏观上对近半个世纪的国际小学科学教育的历史经验和教训进行了简单的回顾,下面将针对我国目前正在进行的小学科学课程改革中所面临的困难和问题,对国际学术界在微观的课程编制和教学层面上的某些研究成果进行介绍。

  1.小学科学课程的性质问题
  小学科学课程性质的界定是进行教学改革的认识基础。目前国际科学教育界对小学科学教育性质一般持如下观点:
  (1)小学科学课程内容是简单的,但必须是正确的。科学课程中的知识、活动和过程首先要具有科学上的正确性。[21]
  (2)小学科学教育应该是综合的课程,而不适合划分为不同科学学科进行教学。
  (3)教学内容应取材于孩子们的直接的生活环境。“探究”是教学的核心。教学中要让孩子们直接接触、亲自动手对生物和非生物的物体和材料进行实际操作。
  (4)“过程”应成为组织教学内容和教学活动的基本框架,但“过程”要以“探究”为核心,要符合孩子们对科学概念学习的特点。学生在探究的过程中不仅可以学到各种思维技能,例如观察、推理和批判性思维,还要掌握正确的科学概念。[22]

  2.探究过程与知识性内容的关系问题
  这个问题的处理实际上涉及到教师对科学课程性质的认识。传统上,对这个问题的回答有两种截然不同的观点。一种是“过程中心”观点,另一种是“概念中心”观点。前者认为探究过程应放在最重要的位置,着重发展学生的思维技巧和态度。思维技巧往往包括观察、假说、推理、分类、类比、控制变量、解释数据、预测、交流、以及综合运用各种技能而制定科学实验和调查计划;科学的态度则包括好奇心、质疑精神、尊重事实、独立思考、对新理论、新观点的接纳倾向、对新发现的成就感等。相应的“活动”设计虽然离不开具体的内容的选择,但主要围绕着发展学生的这些思维技能和态度上,而不是把构建连贯的知识放在首位,目的是帮助学生学会怎样学习。在这种模式下,最极端的情况是课与课之间内容的编排往往有目的地使之零星化、不连贯。[23]
  另一个相反的课程设计模式是“概念中心”,它注重课程内容的选择,而其选择的标准是有利于学生构建对目前理解周围环境和今后从事科学研究有基础性意义的科学概念。这些概念往往包括物质的性质与状态、能量的形式与转换、生命体的活动、结构、运动、电磁互动等。尽管这些概念的建立是在孩子们参与活动中完成的,也会涉及到一些“过程”的技巧,但重点放在对概念的理解上,而不是概念产生过程的理解上。因此,这种模式的优点往往是使孩子们的学习速度加快,基础知识系统、扎实; 但缺点是将实际上复杂的自然过程简单化。[24]
  今天已经认识到,这两种观点各自都不完善,应该相互补充。[25]从宏观科学史的角度上看,科学概念的发展过程往往与科学的发展过程相一致,概念的正确掌握,有利于科学思维的发展。这种过程与概念综合模式的原理是,通过实际观察以及解释所观察的现象,孩子们首先形成对某种事物的行为、运动或变化的初步印象或概念;这种初步的概念在孩子们进行下一个类似现象的观察中,常常被运用,并可能被证实、修正或发展。这样,过程与概念的关系是,过程是概念构建过程中的重要载体,概念通过过程而逐步发展、完善;[26]概念可以使过程更加精细化,以使更复杂的现象得到观察和理解,而过程可以使概念生动活泼起来。因此,在具体的教学设计中,要将活动的内容或主题,选在孩子们的周边环境中,并围绕着发展孩子们的“过程”技能进行实施。

  3.课程教学目标细化的问题
  20世纪70到80年代,在建构主义思潮中,课程研究对50年代兴盛的泰勒的目标模型进行了批判。一种激进的少数派认为,孩子们的探究结果不可预测,因此,教师不应该以事先设计好的结果去指导学生们的探究活动。而且,这种学派还进一步认为,一些重要的科学概念和技能的学习可能因为细化的目标与一定的活动相固定而受阻。其原理被解释为孩子们的活动体验具有第一位的重要性,而且这种体验对每个孩子都具有独特的意义。实际上这个问题是与人们对科学性质和科学教育性质的认识水平有关,随着认识水平的提高,目标的细化问题才有意义和可能;另一方面,如果一个教师对课程内容和活动充分理解和掌握的话,那么目标的细化对他/她而言将是自然而然的事。因此,对不同的教师,目标细化到什么程度是有着不同答案的。[27]
  英国的国家课程不仅包括教学目标的细化,还包括次一级的“学习程序”(Programme of Study)的一定程度的细化,即以简要的轮廓给出了每个学习目标在学生4 个关键发展阶段(key stages)的内容、过程和态度三大教学目标领域的建物元件(building blocks),要求教师们根据这些元件去构造自己的教案。当然,在英国,关于课程文献中“学习程序”的细化问题也有完全不同的两种观点,实际上这个问题与上面讨论的教学目标的细化问题一样,主要不是理论上的问题,而是实践问题。细化的程度取决于两点,一是教师的变通能力;二是所涉及的内容是否对教室里所有的学生都适用。当然,正如前面所提到的,困难主要在第一点。如果师资条件不够,就必须细化。但这同时意味着教师被架空,她不需要自己去构建教学中的活动,甚至不需要理解教学活动,这样带来的结果当然是学生学会的是模仿,而不是探究。这正是美国60年代SCIS 和SAPA 课程计划所走过的道路。[28]因此,只有灵活的学习目标和教师自己成功地组织的课程才能真正实现从孩子们的兴趣出发的教育思想。

三、结论

  20世纪的科学教育走过了不少弯路。其中主要的经验和教训有三条:第一,必须以科学家们所定义的科学为科学教育内容的标准;第二,必须以孩子们的认识背景和认知特点作为科学教育的起点,才能引导孩子们走向共同的标准。最后,科学教师的同步培训,尤其是对科学性质的真正理解,是科学教育取得成功的必要保证。


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《比较教育研究》 2003年第8期

 

网络地址:www.being.org.cn/sciedu/pppser.htm
发布时间:20071210日 最新更新:20071210

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