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基于科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)與教

2015-01-05 04:19:31周逸先陳鑫
中國(guó)教師 2015年21期
關(guān)鍵詞:科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)計(jì)劃

周逸先 陳鑫

“2061計(jì)劃”是美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)(AAAS)聯(lián)合美國(guó)科學(xué)院、聯(lián)邦教育部等12個(gè)機(jī)構(gòu),于1985年啟動(dòng)的一項(xiàng)面向21世紀(jì)人才培養(yǎng),致力于中小學(xué)科學(xué)教育改革的跨世紀(jì)計(jì)劃。1985年,恰逢哈雷彗星臨近地球,改革計(jì)劃又是為了讓美國(guó)當(dāng)今兒童—下世紀(jì)的主人,能適應(yīng)2061年哈雷彗星再次臨近地球那個(gè)時(shí)期的科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生活的急劇變化,故取名為“2061計(jì)劃”[1]。

“2061計(jì)劃”是一個(gè)長(zhǎng)期的、分階段計(jì)劃,旨在幫助所有美國(guó)人,特別是年輕人,提高他們的科學(xué)、數(shù)學(xué)及技術(shù)素養(yǎng),以適應(yīng)未來(lái)由科學(xué)和技術(shù)主導(dǎo)的世界,使美國(guó)的下一代在面臨巨大變革和考驗(yàn)時(shí),成為響應(yīng)變革、適應(yīng)變革、造就變革、影響變革的新一代。長(zhǎng)期的科學(xué)教育改革,必須始于學(xué)習(xí)目標(biāo),而清晰明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是必不可少的。1989年,美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)出版“2061計(jì)劃”的第一本書(shū)—《面向全體美國(guó)人的科學(xué)》,為學(xué)生如何成為具有科學(xué)素養(yǎng)的成年人,及在每個(gè)學(xué)習(xí)階段應(yīng)該具備什么素質(zhì)提供建議。1993年,《科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)》出版,明確陳述在二、五、八、十二年級(jí)結(jié)束后,學(xué)生應(yīng)該掌握并能夠使用的科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)知識(shí)。1996年,美國(guó)推出第一部《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》。整體而言,“2061計(jì)劃”旨在提高人們?cè)诳茖W(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)方面的素養(yǎng),從而更加獨(dú)立、負(fù)責(zé)任和富有成效地面對(duì)明日之生活。

為了達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)中確定的科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo),“2061計(jì)劃”在K-12(幼兒園至高中畢業(yè))階段采取一系列有針對(duì)性的措施,促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)課程的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué),并為此提出明確而具體的要求。

一、寧簡(jiǎn)勿繁:課程“瘦身”計(jì)劃

在學(xué)校,教師講課和學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間有一定的限制,但許多教科書(shū)和學(xué)科教學(xué)大綱并不是這樣認(rèn)識(shí)的,它們列入大量?jī)?nèi)容,其中不少是有著膚淺細(xì)節(jié)和遠(yuǎn)超多數(shù)學(xué)生能理解的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。學(xué)習(xí)范圍總是超過(guò)學(xué)生的理解能力,重視數(shù)量而忽視質(zhì)量[2]。譬如,小學(xué)科學(xué)課程年復(fù)一年地教授恐龍、植物等主題,若要拓展其他主題,教師通常要自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和展品。到四五年級(jí),科學(xué)學(xué)習(xí)變成對(duì)術(shù)語(yǔ)的記憶和對(duì)課文的梳理,這一重科學(xué)術(shù)語(yǔ)而輕科學(xué)實(shí)質(zhì)的學(xué)習(xí)方法一直延續(xù)到高中??偟膩?lái)說(shuō),科學(xué)教育的現(xiàn)狀是:教學(xué)內(nèi)容有廣度沒(méi)深度,信息過(guò)多卻缺乏精髓。這樣的課程和教學(xué)方式很難培養(yǎng)出人們的科學(xué)素養(yǎng)。對(duì)此,有關(guān)專家指出,不要從小到大強(qiáng)迫學(xué)生消化隨科學(xué)進(jìn)步不斷涌現(xiàn)的科學(xué)內(nèi)容和詞匯,而應(yīng)進(jìn)行科學(xué)課程“瘦身”,為緩解國(guó)家在科學(xué)教育上的困境出一己之力。這便是寧簡(jiǎn)勿繁的理念。

“2061計(jì)劃”系列報(bào)告之一—《科學(xué)素養(yǎng)的設(shè)計(jì)》中明確提出科學(xué)課程減負(fù)的具體措施,包括削減主要學(xué)科、刪減主要學(xué)科的分支學(xué)科、減少技術(shù)詞匯、減少無(wú)用的重復(fù)[3]。但真正實(shí)行起來(lái),卻并不是容易之事。為此,它提出參考性建議:如果與學(xué)習(xí)上的收獲比較,“學(xué)科”的真實(shí)成本過(guò)高,就停止該學(xué)科并考慮刪掉。例如,電路是一個(gè)物理學(xué)基本概念,有研究數(shù)據(jù)顯示:在理解串聯(lián)電路和并聯(lián)電路運(yùn)行差別的知識(shí)上,從小學(xué)到大學(xué),學(xué)生都存在很多困難。教師經(jīng)常需要花費(fèi)大量課外時(shí)間幫助學(xué)生理解這一概念,且不論收效怎樣,學(xué)懂電路概念對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有多大重要性呢?從知識(shí)本身看,除了對(duì)攻讀物理學(xué)或工程學(xué)的學(xué)生有一定的價(jià)值外,電路學(xué)本身對(duì)科學(xué)素養(yǎng)并沒(méi)有多大作用。因此,“2061計(jì)劃”得出結(jié)論:串聯(lián)和并聯(lián)電路作為一種科目,最好不列為科學(xué)核心課程目標(biāo),因?yàn)樗枰芨叩慕虒W(xué)成本,但只能獲得很低的收益[4]。

為了避免被指責(zé)削減后的課程過(guò)于簡(jiǎn)化,教師應(yīng)考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)的本意—什么是學(xué)生最應(yīng)該了解的核心科學(xué)知識(shí)。課程“瘦身”的目的不僅是表面上刪減課程現(xiàn)有內(nèi)容,背后的深意是為了贏得時(shí)間學(xué)習(xí)和理解重要事實(shí)、原理及其在科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)上的應(yīng)用。精簡(jiǎn)課程的過(guò)程需要長(zhǎng)期的堅(jiān)持和付出,可能很痛苦,但相信結(jié)果會(huì)證明,一切努力都是值得的。

二、“重軟輕硬”:有效教學(xué)的新理念

進(jìn)入21世紀(jì),技術(shù)已成為非常有價(jià)值和強(qiáng)有力的教學(xué)工具,尤其在美國(guó),技術(shù)一直被吹捧為教育的奠基石。然而,由“硬件”推動(dòng)的教育改革,由于過(guò)于強(qiáng)調(diào)技術(shù)魅力,過(guò)分夸大對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)所起的作用,往往忽視課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)所起的作用,這注定會(huì)失敗。學(xué)校過(guò)于匆忙地引進(jìn)這些技術(shù),很少花費(fèi)精力核查它們的技術(shù)內(nèi)容,未能適當(dāng)?shù)卮_定其所能起的作用,也很少培訓(xùn)教師學(xué)會(huì)如何使用它們。一旦學(xué)生、教師和家長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)這些新技術(shù)的缺陷,就可能把它們?nèi)釉谝慌?,永遠(yuǎn)束之高閣[5]。

值得注意的是,新技術(shù)對(duì)提供新的教學(xué)方式很重要,但所取得的效果應(yīng)主動(dòng)歸功于課程內(nèi)容和教學(xué)工作能夠與新技術(shù)完美配合。教學(xué)是人類古老的手藝,如何將教學(xué)法現(xiàn)代化,讓教師提高教學(xué)效率、學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力,是目前學(xué)校教育的重中之重?;诖耍?061計(jì)劃”提出有效教與學(xué)的方法和原則,有些在科學(xué)、數(shù)學(xué)與技術(shù)教育中尤其重要。

1.“學(xué)”不一定是“教”的成果

心理學(xué)研究表明,學(xué)習(xí)現(xiàn)象極其復(fù)雜,既涉及學(xué)習(xí)者內(nèi)部過(guò)程又涉及外部影響,既有內(nèi)容問(wèn)題又有形式問(wèn)題,既有簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)形式又有復(fù)雜的高級(jí)學(xué)習(xí)形式[6]。一堂講得很好的課,許多學(xué)生,包括學(xué)習(xí)天分很高的學(xué)生,實(shí)際理解的東西比教師預(yù)計(jì)的要少。因?yàn)椴还芙處熀蜁?shū)本傳播的知識(shí)多么清晰,學(xué)生都需要靠自己來(lái)體會(huì)它們的含義。因此,學(xué)校應(yīng)選擇和強(qiáng)調(diào)最重要的概念和技能,使學(xué)生能夠把注意力集中在理解的質(zhì)量上,而不是所教信息的數(shù)量上。

2.重視學(xué)生的現(xiàn)存觀念

有效地學(xué)習(xí)不僅要求新舊概念知識(shí)建立多重聯(lián)系,還要求人們徹底地重建思維方式。學(xué)生入學(xué)前,對(duì)可能遇到的每個(gè)論題都帶著或多或少的前概念,有些是正確的,有些是錯(cuò)誤的。他們最初形成的信念會(huì)占據(jù)統(tǒng)治地位,有些錯(cuò)覺(jué)會(huì)長(zhǎng)期跟隨,影響后面知識(shí)的學(xué)習(xí)。教師必須考慮學(xué)生的現(xiàn)存觀念,幫助他們轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),理解并接受新觀點(diǎn)。

3.課程應(yīng)與科學(xué)探索性質(zhì)吻合,反映科學(xué)價(jià)值觀

科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),既要通過(guò)已取得的研究成果,更要通過(guò)做什么和怎么做獲得定義。教師在教學(xué)中,可以考慮采取下列步驟培養(yǎng)學(xué)生在科技領(lǐng)域的典型行動(dòng)和思維經(jīng)驗(yàn):從自然界的問(wèn)題開(kāi)始—讓學(xué)生積極地參與—把注意力放在收集和使用證據(jù)上—提供歷史背景—堅(jiān)持清晰地表達(dá)思想—采取小組學(xué)習(xí)方式—不要把求知和發(fā)現(xiàn)割裂開(kāi)—淡化記憶技術(shù)詞匯的重要性??茖W(xué)不只是大量知識(shí)的凝聚,也不是一種累積知識(shí)和驗(yàn)證知識(shí)的方法,而是一種融入人類價(jià)值觀的社會(huì)活動(dòng)。教師要重視學(xué)生的好奇心,獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)造性,鼓勵(lì)健康的質(zhì)疑精神,同時(shí)避免教條主義[7]。

4.教學(xué)要消除學(xué)生學(xué)習(xí)上的顧慮

教師應(yīng)特別注意,學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和科學(xué)時(shí),容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的顧慮和失敗恐懼感。例如,化學(xué)科目中,實(shí)驗(yàn)是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié),而許多學(xué)生懼怕使用實(shí)驗(yàn)儀器或其他工具,因此會(huì)失去動(dòng)手操作的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。教師應(yīng)消除學(xué)生的這種恐懼心理,告知安全注意事項(xiàng),提供使用儀器工具的豐富經(jīng)驗(yàn)。此外,由于從事科學(xué)研究工作的大多數(shù)是男性,女性往往會(huì)形成在這方面不如人或不適合從事該工作的刻板印象。因此,教師要積極采取行動(dòng),扭轉(zhuǎn)這種令人沮喪的局面,改變觀念,選用一些學(xué)習(xí)材料,介紹女性做出的貢獻(xiàn),鼓勵(lì)女學(xué)生樹(shù)立自信。

三、科學(xué)無(wú)處不在:正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)的融合

現(xiàn)今社會(huì)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變化,學(xué)校對(duì)社會(huì)文化的應(yīng)變和數(shù)字技術(shù)的使用,往往滯后于社會(huì)發(fā)展,學(xué)生在學(xué)校教育系統(tǒng)內(nèi)獲得的知識(shí)脫離社會(huì)實(shí)踐,難以適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展變化,這使得除學(xué)校之外的家庭、博物館、社區(qū)等非正式環(huán)境下的教育越來(lái)越受到追捧。作為科學(xué)教育的重要途徑之一,非正式學(xué)習(xí)對(duì)激發(fā)和維持中小學(xué)生終身學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和習(xí)慣具有深遠(yuǎn)影響。作為一種探索和嘗試,以科技博物館為代表的校外非正式教育場(chǎng)所,正以獨(dú)特的科學(xué)教育價(jià)值,吸引著各國(guó)教育研究者和實(shí)踐者的關(guān)注。

在這方面,美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)創(chuàng)立的以“科學(xué)無(wú)處不在”為宣傳主題的“科學(xué)素養(yǎng)伙伴計(jì)劃”(Partnership for Science Literacy,縮寫(xiě)PSL)有較大的說(shuō)服力。PSL選取美國(guó)范圍內(nèi)的5所科普?qǐng)鲳^,作為主要合作伙伴,在許多社區(qū)開(kāi)展一系列的科學(xué)主題活動(dòng),發(fā)放“家庭科學(xué)指南”手冊(cè),最終目的就是讓家長(zhǎng)在日常生活中更多地接觸各種科學(xué)知識(shí),意識(shí)到它的重要性。PSL希望借此向大眾傳達(dá)這樣一種理念:“科學(xué),陪伴著您和您的孩子度過(guò)每一天;每一個(gè)孩子成長(zhǎng)的過(guò)程,都需要科學(xué)的營(yíng)養(yǎng);父母的正確引導(dǎo),對(duì)孩子的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用;而科學(xué)帶給你的不僅僅是知識(shí),也會(huì)是無(wú)限的快樂(lè)?!盵8]

這一以家庭和社區(qū)為主的科學(xué)素養(yǎng)活動(dòng),成為連接課外科學(xué)教育和課堂教學(xué)的紐帶,打通學(xué)校教育和社會(huì)教育的渠道,有效地貫徹終身學(xué)習(xí)理念,科技博物館在努力提高科學(xué)教育成效的工作中處于領(lǐng)導(dǎo)地位。“2061計(jì)劃”自與博物館合作以來(lái),一直積極尋求有效的教學(xué)策略,博物館也在嘗試采用新的方式為學(xué)生、教師、社區(qū)及學(xué)校系統(tǒng)服務(wù)。

學(xué)校是正式性學(xué)習(xí)的代表,一大特色是權(quán)威性和結(jié)構(gòu)化,而博物館等非正式學(xué)習(xí)情境則代表一種尊重、包容和平等[9]。非正式學(xué)習(xí)體現(xiàn)終身學(xué)習(xí)的理念,使人們具備適應(yīng)不斷變化發(fā)展的知識(shí)和技能,從容不迫地應(yīng)對(duì)社會(huì)變遷帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

四、通向未來(lái)的橋梁—教師培訓(xùn)

教師培訓(xùn)是邁向科學(xué)教育改革的第一步。用科學(xué)知識(shí)武裝教師,然后提高所有人的科學(xué)素養(yǎng)水平,這是具有重大社會(huì)意義的向智力和實(shí)踐的挑戰(zhàn)。為了使教師具有必需的知識(shí)和技能,完成根據(jù)“2061計(jì)劃”目標(biāo)和原則設(shè)置的課程任務(wù),必須進(jìn)行專業(yè)的教師培訓(xùn)。

教師培訓(xùn)的目的,首先是幫助教師理解科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)。“2061計(jì)劃”對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)做了清楚的解釋,即客觀反映出學(xué)生應(yīng)該能達(dá)到的難度水平,但人們經(jīng)常按照自身對(duì)科學(xué)的理解及各地區(qū)和學(xué)校的現(xiàn)行課程解釋基準(zhǔn)。例如,《科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)》中“地球”主題對(duì)二年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)的描述:“開(kāi)口容器中的水會(huì)消失,而封閉容器中的水不會(huì)消失?!眳⑴c“2061計(jì)劃”討論的部分專家看到這一表述時(shí),以為是要求K-2年級(jí)的學(xué)生理解蒸發(fā)原理,包括對(duì)分子、肉眼不可見(jiàn)的水蒸氣及“蒸發(fā)”概念的理解。正在教K-2年級(jí)學(xué)生“蒸發(fā)”概念的教師更是這樣理解的。然而,基準(zhǔn)中并沒(méi)有提到關(guān)于“蒸發(fā)”的內(nèi)容,只是描述一種可以觀察到的現(xiàn)象。這是某些基準(zhǔn)的表達(dá)方式。以后才會(huì)根據(jù)這一現(xiàn)象再設(shè)立進(jìn)一步的基準(zhǔn)描述空氣是氣體的概念,以及蒸發(fā)的概念。于是,可以驚奇地發(fā)現(xiàn),培訓(xùn)前后教師對(duì)這一學(xué)習(xí)目標(biāo)的理解會(huì)發(fā)生具體變化[10]。

開(kāi)口容器中的水會(huì)消失,而封閉容器中的水不會(huì)消失

深入研究學(xué)習(xí)目標(biāo)前,參與“2061計(jì)劃”研討的專家通常會(huì)這樣理解這一針對(duì)K-2年級(jí)學(xué)生的基準(zhǔn)要求:“了解蒸發(fā)作用”“理解物質(zhì)存在的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化”“對(duì)體積有量的認(rèn)識(shí)”“應(yīng)該了解水的特性。比如,水是一種無(wú)色的液體”。

按照特定的研究程序分析后,他們通常會(huì)改變對(duì)這一基準(zhǔn)的看法:“這僅僅是對(duì)容器有蓋沒(méi)蓋時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)象的描述”“嚴(yán)格來(lái)說(shuō),這只是描述觀察到的現(xiàn)象,無(wú)須解釋”“概念線性圖中顯示,K-2年級(jí)學(xué)生不必理解蒸發(fā)的概念”“希望學(xué)生在二年級(jí)結(jié)束時(shí)能對(duì)這個(gè)現(xiàn)象有一定認(rèn)識(shí)”“研究顯示對(duì)該現(xiàn)象只需點(diǎn)到為止”。

如此“較真”有必要嗎?答案是肯定的?;鶞?zhǔn)和學(xué)習(xí)目標(biāo)是決定課程內(nèi)容的基礎(chǔ),教師只有在真正理解的前提下,才能保證傳遞給學(xué)生的是恰當(dāng)而準(zhǔn)確的知識(shí)。課程改革必須依賴于對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)即基準(zhǔn)、國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的基本概念或任何類似專一性標(biāo)準(zhǔn)的透徹理解。為此,“2061計(jì)劃”開(kāi)發(fā)出專門的教師培訓(xùn)光盤(pán)—《科學(xué)素養(yǎng)教育資源:職業(yè)培訓(xùn)》,供高校教師制訂職前教育計(jì)劃、各學(xué)區(qū)設(shè)計(jì)在職教師培訓(xùn)或教師自學(xué)教學(xué)目標(biāo)時(shí)使用。

其次,教師培訓(xùn)是為了更好地了解學(xué)生。傳統(tǒng)的教師培訓(xùn)計(jì)劃通常并不注重這一點(diǎn)。目前,科學(xué)課教師面對(duì)成分越來(lái)越復(fù)雜的學(xué)生,會(huì)遇到各式各樣的態(tài)度和行為的挑戰(zhàn),如欺騙、對(duì)教師權(quán)威的質(zhì)疑、對(duì)學(xué)習(xí)漠不關(guān)心等。教師培訓(xùn)教育通常只是概括性地介紹不同群體學(xué)生的特點(diǎn),很少涉及如何對(duì)這部分學(xué)生進(jìn)行有效教學(xué)的問(wèn)題,結(jié)果是大大加強(qiáng)而不是減少對(duì)某些學(xué)生的偏見(jiàn)。所以,應(yīng)當(dāng)向未來(lái)的教師介紹各種有關(guān)的文獻(xiàn)資料,讓他們了解,在面對(duì)女學(xué)生、少數(shù)民族學(xué)生、殘障學(xué)生和家庭低收入學(xué)生教授科學(xué)課時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生特殊的教學(xué)問(wèn)題。由于社會(huì)人口組成的日益復(fù)雜化,學(xué)校學(xué)生背景趨向復(fù)雜化,教師應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎教學(xué),學(xué)會(huì)對(duì)待各種背景的學(xué)生[11]。

最后,教師應(yīng)通過(guò)培訓(xùn)提升專業(yè)知識(shí),提高科學(xué)素養(yǎng)水平。所有的科學(xué)課教師,絕對(duì)要具備足夠的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)素養(yǎng),才能實(shí)現(xiàn)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》和《科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)》所要求的各種目標(biāo)。對(duì)此,中學(xué)科學(xué)教師至少要主修一門科學(xué)專業(yè)課。只有加強(qiáng)對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí),才能對(duì)科學(xué)有深入的了解,在重要概念、理論及應(yīng)用上顯現(xiàn)出自身的科學(xué)素養(yǎng)水平。

當(dāng)然,“2061計(jì)劃”是一個(gè)龐大的科學(xué)教育改革計(jì)劃,是全國(guó)性和系統(tǒng)性的。教師培訓(xùn)作為一個(gè)子系統(tǒng),發(fā)揮的作用畢竟有限,而且最終是為了落實(shí)到課堂教學(xué)中。課堂教學(xué)是學(xué)校教育的中心環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的捷徑。從課程“瘦身”到新教學(xué)理念的貫徹,從非正式學(xué)習(xí)的實(shí)踐到未來(lái)教師的培養(yǎng),傳遞著美國(guó)科學(xué)教育改革的信念和決心,值得科學(xué)教育工作者和研究者學(xué)習(xí)借鑒。

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(作者單位:北京師范大學(xué)教育學(xué)部課程與教學(xué)研究院)

(責(zé)任編輯:孫建輝)

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