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1、持续改革科学教育的战略行动为何发生在美国教师的视角2013-07-22 教育能见度文沈祖芸1996年的一份“美国的数学和科学教育调查报告”发现，教学有时会使科学平庸化：低年级的科学活动通常更注重趣味性，而忽视科学的观察和判断；中学的科学则以另一种方式平庸化，即几乎所有的学生都在学习科学方法和步骤，却很少学生有机会将科学探究的原则应用到真实情境中进行问题解决，即便是实验也是为了得到教师所需要的结果。这种菜谱式的科学教学让大部分女生被实验边缘，他们可能顺从于男生更“权威”的行为，而男生则可能失去对科学实验本身的深刻反思。因此，对于科学教育的改革，无论是第几次，美国都把教师的改变与提升放在至关重要的
2、位置，我对大量的文献资料所做梳理后发现几个有借鉴意义的经验初任教师：确保基于标准的教学国家科学标准明确，科学的内容不能置于科学的概念与过程统一之外；参与探究是科学的内容，而不只是过程；科学的知识与社会的挑战密不可分；科学史是科学的内容，科学是一项人类和社会的事业。每一条标准都规定了核心技能和概念。对标准的把握和在课堂教学中的实施是评价初任教师的教学水平的重点，这里摘录两个教师在单元教学中把握标准精神的案例。案例一：中学科学初任教师珍妮我的科学科体现了综合性和协调性，课程围绕的是“幸存者”这一主题。我和学生被困在加州海岸附近的较大海峡岛圣玫瑰岛。第一天上课，我介绍了相关背景、让学生看地图，问他们
3、想学习什么。学生们自由讨论并提出了很多学习主题，这些主题将帮助我们岛上逃生。最后，他们决定研究三个主题：水、食物和住所。我们一起得出结论：为了养活自己，我们必须耕种，而成为出色的农民，我们必须是植物学方面的专家。学生还提出想研究药用植物，学习如何制药。之后每一课的内容都与我们如何在岛上逃生相关。我让学生解释人与植物的依赖关系，植物的光合作用需要哪些条件等。学生必须思考植物以外的水分子如何转化成葡萄糖；学生必须知道，在圣玫瑰岛，我们有二氧化碳和水，而太阳则提供能量。如果我们能懂得植物的工作原理，我们就能成为出色的农民。我的目标符合学区的标准。单元学习第一天，我让学生告诉我，他们了解有关植物的哪些
4、知识；我让他们记录最初的植物概念和自己先前的知识；做课堂实验之前，我让学生预测将要发生的情况。我会导入他们的先前知识，把学生的生活融入课程，这有助于我去发现学生相关知识的缺陷并给予更多特别关注。培养学生的科学素养这一目标指导我开展各种活动。我要求学生运用相关术语表达植物结构以及各部分在光合作用中的功能。学生在做中学，并在运用材料检验假设中获得知识。实验使学生从被动听课变为主动参与。由于课程是由学生自己选择的，所以它与学生生活紧密相关，学生有了学习动力。围绕“幸存者”这一关键主体的教学有助于学生理解科学的原则。学生所获的事实知识并非孤立的知识板块，而是一些相互支持的相关原则。学习总是有一定目的的
5、，以主题为中心的学习帮助我更注重科学概念的深度而不是广度。案例二：小学一年级教师罗莎琳达在关于昆虫的单元，我向学生介绍大量昆虫的生长过程。学生连续地观察黑甲虫、乳草臭虫、瓢虫等生物。他们在观察中比较昆虫的结构及其不同的生命周期活动。他们开展讨论、做记录，并提出需要解决的问题。我决定在春季教这一单元，以便学生在暑假中可以继续学习，而且，学生到春夏之交时会观察到更多，写得更丰富。春天来了，昆虫开始了新的生命周期，教这一单元的时候到了。尽管部分学生写作能力已有很大提高，但尚不能表达自己的发现。如果我不给他们一定的方法，他们可能写不好日记。我决定把关键词、概念、词汇和科学名词写在黑板上，供学生写日记时
6、选用。整个单元学习中，学生们画瓢虫、蚂蚁、毛虫等，最后的项目作业时学生必须根据模型画出自己心中的昆虫。作业的唯一要求时，所画的昆虫必须具备真昆虫的基本特征：一对触角、两只眼睛、六条腿、身体分三段，必要时加上翅膀。学生按异质分组进行合作。在小组合作中，学生建造并保护昆虫的栖息地尊重对方作为合作学习者的角色，学会负责任地关心和尊重昆虫。通过本单元学习，学生不仅认识了科学概念，发展了一定的科学能力，还初步感受了尊重生命并接纳死亡。成熟教师：成为重要项目的领衔人在美国，推行科学教育改革过程中有一个很有意思的导向性策略，就是“科学教育改革从哪里开始”。标准制定者认为，需要从对于学校为学科学做出的努力早就
7、心存抵触的那些学生开始，他们或讨厌、或害怕、或常怀有挫败感，但这些学生很可能就是改革是否正确或者成功的最佳试金石：课程的设置考虑到学生的理解能力了吗？课程与外部世界的联系方式同掌握科学的目标类似吗？教学真正建立在学生已经知道和理解的内容上了吗？科学课是所有学生生活的一部分了吗？谁能展开教学有效性的实践，并对宝贵的经验和大量的实证做深入的分析？这样的任务往往成为成熟教师使命中的应然。这就不难解释，为什么在2003年到2013年的11届11位美国年度教师中有5位是科学（或小学全科）教师。他们都围绕着一个主题“如何充分挖掘每一个学生的潜能”，用大量的实证案例和自身行之有效的教学方式回答如何把一个个边
8、缘的学生带入科学的殿堂，无论他们先前是喜欢还是不喜欢、擅长还是不擅长，因为有这样的教师和创造的教学方式，全纳地将孩子领入了自己的学习之中。比如2011年度教师谢尔。从教14年来，谢尔最突出的成就是将各种远离科学的边缘弱势学生带入科学世界。她能用手语教授最抽象的化学概念，让马里兰聋哑学校建校135年来首次开设进阶先修化学课程；她能让公立学校中选择进阶先修课程的人数从8人迅速提高到92人；她让传统的白人、男性、精英学生占优势的化学课上，出现大量“非主流”学生的身影，聋哑人、英语学习者、少数民族和声称不喜欢科学的女生；她所教授的进阶先修化学课出勤率100%，考试通过率高达90%以上。 “我的秘诀是，
9、让所有学生从进入课堂的那一刻起，就觉得是在学自己最喜欢的学科，不管你擅长还是不擅长。”谢尔说，“我现在教3个班92名学生，每个人一进实验室都觉得自己是化学家，我让学生做的就是挽起袖子，戴上护目镜，按照自己的想法去尝试。当学生实验失败的时候，一脸茫然地问我该怎么办，我从不直接去演示正确做法，而是告诉他们现在你需要做的是解决问题，我相信你能做到。”不仅在教学上的突破，更重要的是这些科学教师还承担了大量的先行项目的探索，并成为领衔人。比如，今年的年度教师杰夫，他在一所农村高中担任9至12年级学生的STEM课程，他不仅让每个走进他课堂的学生感受到原来量子力学并不难，而且让世人相信农村的孩子都可以获得令
10、人惊叹的高标准。他还是学区“教育进步”项目的重要参与者，科学俱乐部、戏剧俱乐部和生态考察组的创建者，全美科学教师协会的评审员。在这么多的工作角色中，杰夫充满激情、富于创新，同时还把数字技术与STEM课程进行创造性的嵌合，点燃了更多学生的思维火焰和研究热情。师资培训：多方力量的支持与贡献2012年3月，美国科学教师协会（National Science Teacher Association，简称NSTA）年会在美国印第安纳波利斯举行，超过1万名的科学教育专家、研究者、教师、教育管理人员以及课程资源研发团队参与，共同聚焦下一代科学教育标准的实施，并为不同的课程研发团队搭建平台提供在课程设计、教学
11、资源开发、教师培训和教育评价等方面所积累的丰富资源和研发经验。 比如，作为全美最具影响力的课程设计机构之一的生物科学课程研究所具有研发“基于标准的课程”的多年经验，其旗帜性人物更是全面参与了NGSS及其框架中生物学科相应标准的开发。在NSTA年会上，研究所设有多个教师研修班，如“创造基于探究的课堂教学”和“使用科学手册发展K-8年级学生的概念理解”等，与科学教师、教学管理人员等一起分享其课程设计意图，并协助一线教师解决实际教学中所面临的挑战。 在教学资源展览中，与会的科学教师、管理人员可以发现大量指向标准的教学资源。例如，可促进工程学教育的教学资源供应商“Science Kits（缩写为SK）
12、”，在其展台上为与会者提供亲自动手的机会，试用该公司的元件（按照说明书或自由创意）制作多种工程学产品以达成各种不同需求。这些元件本身都是取材于非常简单的原料（例如短木棒、塑料元件、橡皮筋、胶管、针管等），但通过创意组装在一起后就可以模拟“液压千斤顶”等日常生活中常见的工程学产品。而SK仅仅是参展的众多教学资源供应商之一。由此可见，虽然大力提倡科学、工程、技术教育是此次NGSS及其框架的重要变革之一，但实际上，在美国科学教育体系中早已自下而上地逐渐孕育出一批可支持中小学工程学教育的教学资源设计人员和厂商，并转化为师资培训的课程。与此同时，随着非正式科学教育的发展及其与学校教育的逐渐融合，“探索频道”“国家地理杂志”以及一些博物馆/科技馆等知名机构均在NSTA年会上设立了展台，极大地开拓了教育从业者发掘与选取教学资源的视野和范围。除教具供应商外，美国各大教材出版商，如皮尔森出版集团、麦格劳希尔出版集团等也都积极参与布展，向与会者呈现其教材并开设教师研讨会，协助一线教师更好地应用其教材达成标准的要求,如“与科学内容标准相一致的题目设计”和“促进课堂探究：K-12年级学生的表现性评价”研讨班等。
