●康 琪

將科學(xué)本質(zhì)教育落實(shí)到科學(xué)課堂實(shí)踐中*
——基于美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)本質(zhì)的啟示

●康 琪

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，科學(xué)本質(zhì)被認(rèn)為是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分；很多國(guó)家將科學(xué)本質(zhì)作為重要的科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教育。鑒于國(guó)際上對(duì)科學(xué)本質(zhì)的研究存在一定的分歧，本文介紹了美國(guó)最新頒布的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（NGSS）中有關(guān)科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容，以及基于NGSS的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)設(shè)計(jì)思路，提出對(duì)我國(guó)當(dāng)前科學(xué)教育改革中教師教育、課程標(biāo)準(zhǔn)修訂和科學(xué)教育提出建設(shè)性意見(jiàn)。

科學(xué)本質(zhì)；NGSS；美國(guó)科學(xué)教育；科學(xué)課堂實(shí)踐

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，科學(xué)本質(zhì)被認(rèn)為是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分；科學(xué)本質(zhì)成為科學(xué)教育的永恒話題[1]。美國(guó)自2013年頒布新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（NGSS），將科學(xué)本質(zhì)的教育內(nèi)容融入課程內(nèi)容中，建立了與“科學(xué)與工程實(shí)踐”和“跨領(lǐng)域概念”之間的聯(lián)系。如何對(duì)學(xué)生開(kāi)展基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教育？科學(xué)教育界需要有明確的科學(xué)本質(zhì)概念，科學(xué)教師不僅需要理解科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容知識(shí)，還需要具備科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)知識(shí)，并具備開(kāi)發(fā)科學(xué)本質(zhì)教學(xué)資源的能力，實(shí)現(xiàn)教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解向科學(xué)本質(zhì)課堂教學(xué)實(shí)踐的轉(zhuǎn)化。鑒于國(guó)際上對(duì)科學(xué)本質(zhì)的研究存在一定的分歧，本文介紹了美國(guó)最新頒布的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（NGSS）中有關(guān)科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容，以及基于NGSS的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)設(shè)計(jì)思路，提出對(duì)我國(guó)當(dāng)前科學(xué)教育改革中教師教育、課程標(biāo)準(zhǔn)修訂和科學(xué)教育提出建設(shè)性意見(jiàn)。

一、當(dāng)前科學(xué)本質(zhì)研究的現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題

我國(guó)新一輪科學(xué)改革中，將科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)本質(zhì)做為重要的科學(xué)教育目標(biāo)，但是科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中缺少對(duì)科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵界定、操作性定義；我國(guó)對(duì)于科學(xué)本質(zhì)教育的研究大多采用國(guó)外的理論框架[2]，而國(guó)際上從科學(xué)本質(zhì)的概念界定到科學(xué)本質(zhì)的測(cè)量，都存在一定分歧，甚至自相矛盾的觀點(diǎn)。要在新一輪科學(xué)改革中實(shí)施基于科學(xué)素養(yǎng)提高和科學(xué)本質(zhì)理解的科學(xué)教學(xué)，有必要明確科學(xué)教育中科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵界定、與學(xué)?？茖W(xué)教育相關(guān)的科學(xué)本質(zhì)的研究現(xiàn)狀及其存在的主要問(wèn)題。

（一）教師、學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)理解有待提高

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，科學(xué)本質(zhì)就被認(rèn)為是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分；上世紀(jì)90年代，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)、美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)頒布的科學(xué)教育政策、文件中提出：所有年級(jí)應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教學(xué)。

提升學(xué)生科學(xué)本質(zhì)理解的研究始于1950s；接著是對(duì)學(xué)生和教師科學(xué)本質(zhì)的研究，促進(jìn)學(xué)生和教師科學(xué)本質(zhì)理解的課程和教學(xué)方式的研究；以及教師科學(xué)本質(zhì)理解向課堂實(shí)踐轉(zhuǎn)化的研究，研究取得了一定進(jìn)展。然而，全球范圍的研究顯示：小學(xué)、初中、高中和大學(xué)的學(xué)生和教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)缺乏深刻理解。不僅如此，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)：教師和學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)理解是不夠充分的、不夠全面的、甚至混亂的。[3]

（二）科學(xué)本質(zhì)研究存在的問(wèn)題

McComas和Olson以美國(guó)、澳大利亞、英格蘭（威爾士）、新西蘭和加拿大等5個(gè)國(guó)家的8個(gè)課程標(biāo)準(zhǔn)為研究對(duì)象，從HPSS（科學(xué)史哲、科學(xué)社會(huì)學(xué)）和科學(xué)心理學(xué)的視角，分析其中有關(guān)科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容。結(jié)果顯示：上述4個(gè)學(xué)科都與科學(xué)本質(zhì)有關(guān)系，不同課程標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)本質(zhì)的某些觀點(diǎn)比較一致。[4]然而，科學(xué)史哲學(xué)家對(duì)科學(xué)本質(zhì)的某些重要方面仍然存在分歧。胡揚(yáng)洋通過(guò)比較科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)教育領(lǐng)域的研究，認(rèn)為“科學(xué)本質(zhì)”不是科學(xué)哲學(xué)家頻繁使用的術(shù)語(yǔ)，這一概念本身在科學(xué)哲學(xué)的意義上容易導(dǎo)致誤解。[5]

美國(guó)、加拿大、英國(guó)、丹麥等各個(gè)國(guó)家的課程文件中強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。[6]但是，盡管科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教學(xué)，教師在其課堂中不一定實(shí)施。國(guó)家政策、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)課程和科學(xué)課堂教學(xué)具有潛在影響，教師是課堂教學(xué)的實(shí)施者。教師如果缺乏對(duì)科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵理解，不具備開(kāi)發(fā)科學(xué)本質(zhì)教學(xué)資源的能力，基于科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)將無(wú)從談起。

如何實(shí)現(xiàn)教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解向科學(xué)本質(zhì)課堂教學(xué)實(shí)踐的轉(zhuǎn)化？需要有明確的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵界定，并為教師提供基于該科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施。

二、美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)本質(zhì)

（一）美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)

自2013年4月，美國(guó)頒布了新一代的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（Next Generation Science Standards，簡(jiǎn)稱“NGSS”[7]），開(kāi)始了國(guó)家、州和地區(qū)不同水平的教育改革。改革聚焦在教師專業(yè)發(fā)展、學(xué)校項(xiàng)目和評(píng)估等。Rodger W.Bybee[8]提出了理解NGSS中科學(xué)教育的5點(diǎn)變化：（1）理解“學(xué)科核心思想”、“科學(xué)和工程實(shí)踐”以及“跨領(lǐng)域概念”這三個(gè)維度的相互作用；（2）認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)進(jìn)階（Learning Progressions）；（3）包含工程實(shí)踐；（4）強(qiáng)調(diào)科學(xué)本質(zhì)（Nature of Science）；（5）協(xié)調(diào)科學(xué)與共同核心標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)學(xué)等其他學(xué)科的關(guān)系（Common Core State Standards for English Language Arts and Mathematics（CCSS））。

NGSS是基于美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)在2012年的發(fā)布的報(bào)告《A Framework for K-12 Science Education》（NRC，2012）（以下簡(jiǎn)稱《框架》）基礎(chǔ)上，描繪了課堂教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和未來(lái)教師專業(yè)教育等前景。而在《框架》中并沒(méi)有直接包括科學(xué)本質(zhì)的具體內(nèi)容，經(jīng)過(guò)美國(guó)各州和公眾的反饋，明確并強(qiáng)烈表示需要包括對(duì)科學(xué)事業(yè)的理解，所以在NGSS中包含了科學(xué)本質(zhì)的具體內(nèi)容。

國(guó)內(nèi)學(xué)者紛紛對(duì)NGSS編制的時(shí)代背景、基本框架和特點(diǎn)、學(xué)業(yè)評(píng)定系統(tǒng)[9]、對(duì)我國(guó)科學(xué)教育的啟示、對(duì)未來(lái)科學(xué)教育方向的引領(lǐng)[10]等，進(jìn)行全方位的研究和解讀。胡玉華[11]以“生態(tài)系統(tǒng)”單元為例，對(duì)比了1996年科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和NGSS的表述，NGSS將對(duì)概念的理解轉(zhuǎn)化為學(xué)生的具體表現(xiàn)，使得課程設(shè)計(jì)者和教師的教學(xué)有章可循；具體分析了“生態(tài)系統(tǒng)”單元在科學(xué)和工程實(shí)踐、學(xué)科核心概念、跨學(xué)科概念這三個(gè)維度下的具體學(xué)習(xí)目標(biāo)；以及該單元與學(xué)科內(nèi)其他核心概念的聯(lián)系、與數(shù)學(xué)的聯(lián)系等。

郭玉英、姚建欣[12]等分析了1996年科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和NGSS中內(nèi)容的聯(lián)系?！肚皹?biāo)準(zhǔn)》中有包括科學(xué)的歷史與科學(xué)的本質(zhì)等八個(gè)獨(dú)立敘述的部分，《新標(biāo)準(zhǔn)》中這些內(nèi)容不是獨(dú)立出現(xiàn)，是圍繞表現(xiàn)期望整合出現(xiàn)的。郭玉英等認(rèn)為，美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》體現(xiàn)“整合”這一科學(xué)課程改革的理念，恰當(dāng)反映了真實(shí)世界中的科學(xué)和工程是如何實(shí)踐的。郭玉英等分析了三大變化：（1）圍繞大概念組織科學(xué)教育內(nèi)容；（2）以表現(xiàn)期望為核心；（3）基于學(xué)習(xí)進(jìn)階（Learning Progression，LP），構(gòu)建LP關(guān)系圖。三大變化可以用“整合”概括：不同科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域、科學(xué)教學(xué)內(nèi)容之間的、科學(xué)本質(zhì)與STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境教育）之間的、不同學(xué)科（如英語(yǔ)、數(shù)學(xué)）之間的“橫向”的整合；以 LP為基礎(chǔ)的、學(xué)生在K-12不同階段認(rèn)知發(fā)展的“縱向”整合。此外，郭玉英等介紹了科學(xué)本質(zhì)教育的進(jìn)階矩陣，因?yàn)椤翱茖W(xué)本質(zhì)教育我國(guó)讀者相對(duì)陌生”，并以科學(xué)本質(zhì)中“科學(xué)知識(shí)基于經(jīng)驗(yàn)證據(jù)”這條核心概念為例，具體說(shuō)明核心概念是如何隨學(xué)習(xí)進(jìn)階的延伸進(jìn)階發(fā)展的。

歷晶、鄭長(zhǎng)龍[13]等分析了NGSS中科學(xué)本質(zhì)的教育內(nèi)容、教育意義，并提出了應(yīng)該將具體的科學(xué)本質(zhì)教育內(nèi)容寫(xiě)入到我國(guó)的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)課程選擇共識(shí)性的科學(xué)本質(zhì)教育內(nèi)容等建議。

張殷、張紅霞[14]認(rèn)為：NGSS提供了不同課程模型的設(shè)計(jì)路線，強(qiáng)調(diào)還有眾多其他模型，并邀請(qǐng)相關(guān)教師等參與模型構(gòu)建的研究?！斑@種開(kāi)放且愿意不斷修正的態(tài)度正是科學(xué)本質(zhì)的核心：根據(jù)新的證據(jù)，科學(xué)知識(shí)可能修改”。可見(jiàn)，NGSS不僅將科學(xué)本質(zhì)作為重要的科學(xué)教育內(nèi)容，NGSS本身也是遵循科學(xué)本質(zhì)的編寫(xiě)過(guò)程。因?yàn)榭茖W(xué)本質(zhì)的核心之一就是：科學(xué)知識(shí)可能會(huì)根據(jù)新的證據(jù)進(jìn)行修改。

（二）美國(guó)NGSS中的科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)最基本的思想就是描述清晰的、連貫的、可以理解的科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)能力?？茖W(xué)教師、科學(xué)教育工作者有必要對(duì)NGSS中科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容進(jìn)行深入學(xué)習(xí)、研究，理解NGSS中科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵界定，以及基于此內(nèi)涵的科學(xué)教學(xué)。這是實(shí)現(xiàn)教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解向科學(xué)本質(zhì)課堂教學(xué)實(shí)踐轉(zhuǎn)化的必要條件。

科學(xué)教育界在對(duì)“科學(xué)是什么”的回答中，一般認(rèn)為科學(xué)就是人類用來(lái)解釋自然世界的一種方式，是一系列實(shí)踐和知識(shí)的歷史積累。學(xué)習(xí)科學(xué)和工程實(shí)踐、積累科學(xué)學(xué)科的基本概念是科學(xué)教育的重要組成部分。此外，學(xué)生應(yīng)該發(fā)展對(duì)作為一個(gè)整體的科學(xué)事業(yè)的理解，包括引發(fā)好奇、調(diào)查研究、提出問(wèn)題、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析等。這為NGSS和科學(xué)本質(zhì)之間建立了聯(lián)系。

NGSS提倡學(xué)科核心內(nèi)容，科學(xué)與工程實(shí)踐，跨領(lǐng)域概念這三個(gè)維度。建立了科學(xué)本質(zhì)與“科學(xué)與工程實(shí)踐”和“跨領(lǐng)域概念”之間的聯(lián)系。其中，與“實(shí)踐”緊密相聯(lián)的科學(xué)本質(zhì)的要素有：科學(xué)探究使用不同方法；科學(xué)知識(shí)以實(shí)證的證據(jù)為依據(jù)，并隨著新證據(jù)的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行隨時(shí)修正；科學(xué)模型、科學(xué)定理、科學(xué)機(jī)理和科學(xué)理論可以用來(lái)解釋自然界的各種現(xiàn)象。與“跨領(lǐng)域概念”緊密相聯(lián)的科學(xué)本質(zhì)要素包含如下4點(diǎn)內(nèi)容：科學(xué)是一種認(rèn)知方式；科學(xué)知識(shí)在自然系統(tǒng)中存在秩序和一致性；科學(xué)是人類的事業(yè)；科學(xué)用來(lái)解決自然和物質(zhì)世界的各種問(wèn)題?？茖W(xué)本質(zhì)的每一個(gè)要素在K-12各個(gè)階段有不同的要求，以K-2、3-5階段為例進(jìn)行介紹，如表1所示。

表1 小學(xué)階段對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解

可見(jiàn)，在NGSS中，科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容與“科學(xué)與工程實(shí)踐”和“跨領(lǐng)域概念”之間建立了緊密的聯(lián)系。當(dāng)科學(xué)本質(zhì)融入課堂時(shí)，可以使學(xué)生通過(guò)科學(xué)與工程實(shí)踐和跨領(lǐng)域概念，加深對(duì)自然界和人造世界的理解。當(dāng)學(xué)生實(shí)施調(diào)查研究，開(kāi)發(fā)模型，提出問(wèn)題或者進(jìn)行論證的時(shí)候，他們應(yīng)該有機(jī)會(huì)思考他們做了什么以及為什么那么做。他們應(yīng)該有機(jī)會(huì)將自己的方式與其他學(xué)生或者專業(yè)科學(xué)家的方式進(jìn)行比較。通過(guò)這種反思，學(xué)生逐漸理解每一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)的重要性，并提高了對(duì)科學(xué)本質(zhì)的鑒賞能力。

NGSS對(duì)于如何實(shí)施促進(jìn)科學(xué)本質(zhì)理解的教學(xué)，提出如下建議[15]：

科學(xué)教師往往提出這樣的問(wèn)題：如何使實(shí)踐的要素和跨領(lǐng)域概念共同幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)？假設(shè)學(xué)生們觀察天空中月亮的運(yùn)動(dòng)，季節(jié)的變化，水中的相變或者有機(jī)體的生命循環(huán)。教師可以在通過(guò)以下步驟將科學(xué)本質(zhì)教學(xué)落實(shí)到科學(xué)課堂實(shí)踐中：（1）讓學(xué)生們觀察其模式并提出對(duì)原因和結(jié)果的解釋；（2）學(xué)生在假設(shè)的解釋基礎(chǔ)上提出一個(gè)模型；（3）設(shè)計(jì)探究來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?（在設(shè)計(jì)探究中，學(xué)生必須收集和分析數(shù)據(jù)）；（4）使用基于證據(jù)的論證來(lái)闡述解釋。這樣的經(jīng)歷和過(guò)程可以幫助學(xué)生使用它們實(shí)踐的知識(shí)和跨領(lǐng)域概念來(lái)理解科學(xué)本質(zhì)。

（三）以NGSS中科學(xué)本質(zhì)為基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路

利用科學(xué)發(fā)展史中的真實(shí)案例是呈現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的一種方法?？茖W(xué)史中的案例研究可以作為背景知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深入理解，也可以促進(jìn)學(xué)生基于學(xué)科核心思想的、對(duì)“科學(xué)與工程實(shí)踐”和“跨領(lǐng)域核心概念”的理解，進(jìn)而同時(shí)提高對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。關(guān)鍵是提供一個(gè)指導(dǎo)背景，通過(guò)理解系統(tǒng)、模型、模式、原因和結(jié)果、數(shù)據(jù)分析和解釋、科學(xué)論證中證據(jù)的重要性、對(duì)自然世界的科學(xué)解釋等內(nèi)容，將策略與實(shí)踐和科學(xué)本質(zhì)建立聯(lián)系。通過(guò)使用歷史的和現(xiàn)代的案例研究，學(xué)生可以在更大的科學(xué)模型、定律、機(jī)理、理論的背景下理解科學(xué)的本質(zhì)。

在設(shè)計(jì)指導(dǎo)的時(shí)，教師需要作出全面選擇，明確什么時(shí)候可以通過(guò)學(xué)生反思自己的調(diào)查研究來(lái)建構(gòu)對(duì)科學(xué)事業(yè)的理解，什么時(shí)候有必要讓學(xué)生分析歷史上的案例。

Lisa S.Fanning and Krista L.Adams[16]在教學(xué)中向?qū)W生呈現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)類型的問(wèn)題（NOS-type questions）來(lái)提高學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。其開(kāi)發(fā)的融入科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，有以下幾個(gè)步驟：（1）確定教學(xué)內(nèi)容，使用的科學(xué)和工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念等內(nèi)容；（2）NGSS中哪個(gè)科學(xué)本質(zhì)要素可以有邏輯地加入課程中。設(shè)計(jì)了科學(xué)本質(zhì)類指導(dǎo)問(wèn)題，來(lái)回答以下3個(gè)問(wèn)題：“原有課程中是否已經(jīng)存在這些科學(xué)本質(zhì)的要素？”“科學(xué)如何如何在該課程中對(duì)科學(xué)進(jìn)行多個(gè)角度的呈現(xiàn)？”“學(xué)生如何模仿科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)踐？”通過(guò)對(duì)這3個(gè)問(wèn)題的追問(wèn)，來(lái)確定哪些科學(xué)本質(zhì)要素是教學(xué)活動(dòng)中最合適的；（3）確定與科學(xué)工程實(shí)踐和跨領(lǐng)域概念想聯(lián)系的科學(xué)本質(zhì)的要素；（4）基于已有知識(shí)回答上述問(wèn)題，并搜集更多信息更好理解與科學(xué)本質(zhì)的聯(lián)系。

三、美國(guó)NGSS中科學(xué)本質(zhì)對(duì)我國(guó)科學(xué)教育的啟示

Lederman[17]對(duì)于中小學(xué)階段應(yīng)該教授的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容提出了一些具有共識(shí)的內(nèi)涵，如科學(xué)知識(shí)的暫時(shí)性；科學(xué)知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)性與可驗(yàn)證性；科學(xué)觀察是理論滲透的；科學(xué)知識(shí)本身是人類智慧的結(jié)晶，在科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生過(guò)程中，人類發(fā)揮了想象力和創(chuàng)造力，并運(yùn)用推理等思維過(guò)程；科學(xué)知識(shí)不是孤立的，與社會(huì)、文化等相互作用、相互影響。

然而，對(duì)于小學(xué)、初中和高中，需要學(xué)生理解和掌握的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容是不同的，科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)也應(yīng)該是有所區(qū)別的。NGSS為K-12不同階段科學(xué)本質(zhì)教學(xué)提供了可以參考的內(nèi)涵界定與概念的進(jìn)階發(fā)展。

（一）對(duì)教師教育的啟示

科學(xué)教師是科學(xué)課程的實(shí)施者，科學(xué)教師具有怎樣的科學(xué)本質(zhì)觀、自身的科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀是基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教學(xué)的重要前提，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提高的必要條件。在科學(xué)教師職前培養(yǎng)和職后培訓(xùn)中，融入科學(xué)本質(zhì)教育相關(guān)內(nèi)容?？茖W(xué)教育者、教師教育培訓(xùn)者需要在翻譯、介紹國(guó)際上科學(xué)本質(zhì)的研究進(jìn)展中，關(guān)注基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教學(xué)的實(shí)施情況、基于教師科學(xué)本質(zhì)提高的教師教育項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施情況，并進(jìn)一步結(jié)合我國(guó)科學(xué)教師教育的實(shí)際情況，開(kāi)展有針對(duì)性的實(shí)證研究。進(jìn)一步為我國(guó)的基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教育提供實(shí)證數(shù)據(jù)支持、理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)教師科學(xué)本質(zhì)的培養(yǎng)和培訓(xùn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中小學(xué)學(xué)生（乃至大學(xué)生）科學(xué)本質(zhì)理解、科學(xué)素養(yǎng)提升。

（二）對(duì)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的啟示

我國(guó)小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)自修訂以來(lái)，準(zhǔn)確把握國(guó)際科學(xué)教育動(dòng)脈，特別是美國(guó)NGSS頒布，對(duì)我國(guó)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生重大影響。在修訂的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，內(nèi)容編寫(xiě)關(guān)注科學(xué)“大概念”、科學(xué)核心概念，并加入“工程”相關(guān)要素。此外，可以借鑒NGSS中科學(xué)本質(zhì)理解的內(nèi)容，在小學(xué)、初中、高中各個(gè)階段加入適合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的科學(xué)本質(zhì)教育內(nèi)容。

明確界定科學(xué)本質(zhì)是“誰(shuí)”的科學(xué)本質(zhì)，是教師還是學(xué)生應(yīng)該理解的科學(xué)本質(zhì)？是學(xué)生K-12階段中哪一個(gè)階段應(yīng)該理解的科學(xué)本質(zhì)？這樣明確界定后，使學(xué)校K-12各個(gè)階段的科學(xué)本質(zhì)教育更加清晰、更有針對(duì)性，避免指代不清晰、避免照搬國(guó)外已有的科學(xué)本質(zhì)量表進(jìn)行“測(cè)量”。所有的“測(cè)量”和“評(píng)價(jià)”應(yīng)該首先建立在清晰的概念界定的基礎(chǔ)上。

參照NGSS對(duì)于K-12不同階段科學(xué)本質(zhì)概念內(nèi)涵及其與科學(xué)工程實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念的融合，明確界定小學(xué)科學(xué)、初中科學(xué)、高中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容。

（三）對(duì)各階段科學(xué)教學(xué)的啟示

科學(xué)教育應(yīng)該還原科學(xué)的本來(lái)面貌[18]。美國(guó)NGSS遵循“科學(xué)的本來(lái)面貌”，提出了“科學(xué)教育應(yīng)該加強(qiáng)各學(xué)科的聯(lián)系，因?yàn)檎鎸?shí)世界的實(shí)踐是各學(xué)科綜合的”橫向整合與“尊重兒童認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，構(gòu)建K-12各個(gè)階段科學(xué)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階”的縱向整合。

近些年，我國(guó)開(kāi)始關(guān)注STEM教育，但對(duì)科學(xué)各個(gè)學(xué)科的相互聯(lián)系的本質(zhì)的理解仍處于借鑒國(guó)外理論和教學(xué)案例的水平，在中小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，缺少體現(xiàn)學(xué)科融合、跨學(xué)科整合的常態(tài)科學(xué)課、常態(tài)STME課程，根本原因就是缺乏對(duì)科學(xué)本質(zhì)、各個(gè)科學(xué)學(xué)科的學(xué)科本質(zhì)的清晰認(rèn)識(shí)。

在K-12階段中，要重視對(duì)科學(xué)啟蒙階段，特別是小學(xué)低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教育。Akerson[19]指出：過(guò)去對(duì)于5-9歲兒童是否真正理解NOS的各個(gè)方面有疑問(wèn)，但是研究顯示兒童可以從5歲開(kāi)始建立對(duì)科學(xué)本質(zhì)思想的理解。他們建議小學(xué)生應(yīng)該先學(xué)習(xí)一些NOS中更加具體的方面，如科學(xué)知識(shí)基于實(shí)證等內(nèi)容；然后再學(xué)習(xí)科學(xué)本質(zhì)中抽象的方面（如創(chuàng)造性等）。

要從“本質(zhì)”上認(rèn)識(shí)科學(xué)教學(xué)，還原科學(xué)教學(xué)的本來(lái)面貌，需要科學(xué)教師、科學(xué)教育者從學(xué)科本質(zhì)角度、以科學(xué)本質(zhì)明確內(nèi)涵為基礎(chǔ)，對(duì)科學(xué)教育的目的、科學(xué)教學(xué)的價(jià)值進(jìn)行追問(wèn)，深刻理解科學(xué)教育中各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的“本源”問(wèn)題，將科學(xué)本質(zhì)教育落實(shí)到各個(gè)階段的科學(xué)課堂實(shí)踐中。

[1]王晶瑩.科學(xué)本質(zhì)觀與科學(xué)探究的意義及實(shí)踐——美國(guó)李德曼教授訪談錄[J].全球教育展望，2008，（2）：3-6.

[2][5]胡揚(yáng)洋.國(guó)際科學(xué)本質(zhì)教育思想的回顧與慎思[J].課程教學(xué)研究，2016，（6）：38-41.

[3]Valarie L.Akerson，Ingrid Weiland，Meredith Park Rogers. Exploring Elementary Science Methods Course Contexts to Improve Preservice Teachers’NOS of Science Conceptions and Understandings of NOS Teaching Strategies[J].EURASIA Journal ofMathematics，Science&Technology Education.

[4]王健，劉恩山.“科學(xué)本質(zhì)”的研究及其進(jìn)展[J].生物學(xué)通報(bào).2007，42（6）：38-40.

[6]黃曉.體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教學(xué)——基于HPS的視角[D].華東師范大學(xué)，2000.

[7][15]NGSS Lead States.2013.Next Generation Science Standards：For States，By States.Washington，DC：The National Academies Press.

[8]Rodger W.Bybee.NGSS and the Next Generation of Science Teachers.J Sci Teacher Educ（2014）25：211-221.

[9]蔡敏，馬永雙.美國(guó)基于《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)業(yè)評(píng)定系統(tǒng)探析[J].教育科學(xué)，2015，（6）：75-80.

[10]楊文源，劉欣顏，劉恩山.美國(guó)《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的出臺(tái)背景及其對(duì)科學(xué)教育的導(dǎo)向[J].當(dāng)代教育科學(xué)，2015，（21）：39-42.

[11]胡玉華.美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的設(shè)計(jì)理念及啟示[J].中小學(xué)管理，2015，（8）：27-29.

[12][18]郭玉英，姚建欣，彭征.美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》述評(píng)[J].課程·教材·教法，2013，（8）：118-127.

[13]歷晶，鄭長(zhǎng)龍，何鵬.美國(guó)《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中的科學(xué)本質(zhì)教育[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2015，（8）：104-107.

[14]張殷，張紅霞.教師如何成為課程的設(shè)計(jì)者——美國(guó)《新一代科學(xué)教標(biāo)準(zhǔn)》的啟示[J].教學(xué)管理，2015，（9）：69-71.

[16]Lisa S.Fanning and Krista L.Adams.Bridging the three dimensions of the NGSS using the nature of science[J].SCIENCE SCOPE.2015（10）：66-73.

[17]Lederman，N.G （2007）.Nature of science：past，present，and future.In S.K.Abel&N.G.Lederman（Eds.），Handbook of research on science education（pp.831-879）.Mahwah：Erlbaum.

[19]Akerson，V.L.，Weiland，I.，Pongsanon，K.，&Nargund，V.（2010）.Evidence-based strategies for teaching nature of science to young children.Ahi Evran Universitesi Kirsehir Egitim Fakultesi Dergisi，11（4），61-78.

（責(zé)任編輯：金傳寶）

*本文系北京教育學(xué)院2016年重點(diǎn)關(guān)注課題（項(xiàng)目編號(hào)：ZDGZ2016 -01）的研究成果之一。

康 琪/首都師范大學(xué)博士研究生；北京教育學(xué)院講師；主要研究方向?yàn)榭茖W(xué)教育，教師教育