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—— 略论美国K12科学教育课程标准及其课程教材

(作者:黄树生/无锡市双语教育办公室主任、博士

 

 

本站按】本文作者是无锡市双语教育办公室主任、博士。感谢他将这篇原创论文投稿本网站,为大家提供更多的双语教育学习和研究的资讯。

本文初看似乎仅仅研究双语教材,似乎并没有涉及双语教学过程、方法等,但它对于双语教育是很有意义的,是以双语教育为切入口的中美教育比较研究。无锡市将在大面积推进双语教育的同时更多地选用原版英文教科书。黄树生先生从研究原版教材入手,这是很可贵的。惟有深入开展教育科研,才能使教育教学有实质性的深入发展和可持续发展的希望。此文对我们深入了解引进的双语教材、中外教育理念的比较以及双语教育理念会有诸多启迪。

 

 

摘  要】美国在20世纪末出版了历史上第一部《国家科学教育标准》,将学生的科学素养和探究能力作为科学教育课程的重要目标。以此为基点,美国国家和各州教育机构编著出版了大量紧跟时代发展步伐、凸显鲜明个性、注重选择性和探究性的科学课程教材。比较研究中国同期K12学段科学教育课程教材,配合美国基础教育课程改革而新编的科学教材体现了许多值得中国同行学习的新元素和新理念,建议双语实验学校积极参考国外原版科学课程教材,开发丰富的课程资源,借鉴先进的教学方法,在双语教育实验中努力培养具有国际视野、探究意识、创新精神和实践能力的高素质优秀人才和建设者。

关键词K12,美国教材,科学教育,课程标准,比较研究

 

                    

          

1983年美国政府发布《国家在危机中》报告,拉开了以卓越教育、探究学习、国家课程标准、统一考试为特征的课程改革,进一步强调“科学(Science)”是美国教育的核心课程。和中国目前的新课程设置一样,美国的科学教育课程主要有分科和综合两种设置。前者即传统地分设物理、化学、生物和地理等科目;后者为综合理科,打破传统学科的划分,将各学科融合在一起,形成一门综合性的学科。此外,美国的科学课程还有第三种设置模式:生物加综合课程(物理、化学和地理)。有学者认为,综合理科更有利于揭示知识的本质联系,更有利于体现 STS (Science/科学•Technology/技术•Society/社会)教育理念。与中国科学教育课程教材名称不同的是,美国的科学教育的课程名称是全国统一的——叫做“科学”,但

黄树生博士在做双语教学报告

 
 

黄树生博士

 
 

黄树生博士应邀回母校

 

这一课程的教材名称花样繁多,张扬个性特色。在美国,幼儿园(Kindergarten)至中间学校(Middle School)、即K-8年级一般使用科学综合课程教材;高中(High School)则大都使用分科的科学教材。

在此轮美国的新课程改革中,1990年美国科学促进会(AAAS)发表了《2061计划》,强调科学教育应当符合科学探究的特点。以这一计划为基础,美国国家科学研究会(NRC)在1996年出版了美国历史上第一部科学教育的标准、即《美国国家科学教育标准》,成为美国新课程改革中科学课程教学方式革新的纲领性文件。这个《标准》将学生的“科学素养”(Science Literacy)和探究能力的培养列为重要的课程目标,特别将研究性学习列为科学教育的核心方法,系统地阐述了研究性学习为课堂教学中的实施策略。美国科学教育课程的核心理念是培养学生的科学素养。美国学者认为,科学素养包括如下六个方面:
   (1)概念性——构建科学的主要概念及其体系;
   (2)科学的理智——科学研究的方法论;
   (3)科学的伦理——科学所具有的价值标准;
   (4)科学与人文——科学与哲学、文学、艺术、宗教等文化要素之间的关系;
   (5)科学与社会——科学与政治、经济、产业等社会侧面之间的关系;
   (6)科学与技术——科学与技术之间的关系及差异。
   按照《美国国家科学教育标准》,美国政府教育部门分别为幼儿园至4年级、5~8年级、9~12年级、即整个K12各学段制定了比较具体的科学教育课程标准。概略地说,美国中小学科学课程在强调确保所有学生具有科学基础知识的同时,更强调发展学生的科学探究能力,包括借助于计算机或计算机进行计算和判断的能力,在处理日常技术问题时能仔细观察各种现象并运用常用材料和工具解决问题的能力,能精确、清楚地阐明和交流科学观点的能力,能用正确的方法鉴别真理和谬误的能力等。在培养科学探究精神的方法上,尤其注重培养学生的怀疑与批判的精神,让学生通过科学课程,学会发现他人和自己论点的可疑之处,能用批判的眼光去审视那些观点,并让学生懂得科学不仰仗权威,科学不是一成不变的绝对真理,要有质疑问难的勇气。
   作为对通过科学探究培养出的能力的补充,《美国国家科学教育标准》号召学生通过参与一些既具有挑战性又适合他们发展水平的设计活动项目,来培养技术设计的能力,包括发现和描述问题的能力,设计解决方案(包括成本与风险效益分析)、实施解决方案并评价解决方案的能力,针对问题、设计和解决方案进行交流的能力。如设计一个家庭阳台的美化布置方案,设计满足营养标准的食谱,为学校某个区域选择植物,设计一种方法来固定物体或移动物体,设计一个天平于比较两个物体的重量,设计警报装置的电路,等。《美国国家科学教育标准》中提供了一个设计的例子:每个小组用两周的时间制作一个乐器,然后与班上其他组同学交流讨论,并为全班同学演奏一下。

                  

                                  

 

课程主要是通过教材而实施内容教学的,古今中外皆然。教材既是知识的载体,也是师生共同探究新知、获得发展的媒介,其重要性、必要性和权威性是不言而喻的。总体而言,美国的K12基础教育阶段的科学课程教材和大部分西方发达国家一样,具有引人入胜的内容设计(Attractive and Eye-catching)、以学为主的学习设计(Student-based Learning、友好的课型设计(User-friendly Lesson Design)、循环提升的复习设计等基本特征,除此之外还具有以下五个鲜明的特点:

 

(1)专家权威编著。由于工作和研究需要,笔者花了较长时间研读西方发达国家基础教育阶段的各种科学教育课程与教材,得出的结论令人感叹:美国的K12学子真幸福,更别提他们的高等教育了!他们从小接受启蒙教育的学习课本,无一不是集中了该学科前沿专家或学术权威的“超一流智慧”所精心打造,反映了现代科学的最新理念和技术的最新发展。比如:有一套自学前教育到小学6年级适用的《科学》(Scott Foresman Science教材,竟然是由诺贝尔物理学奖得主斯蒂文•威恩伯格Steve Weinberg)、多次执行航天任务的美国航空和宇宙航行局(NASA)宇航员凯思林•桑敦(Kathryn C. Thornton)、国际小学科学理事会主席谢瑞尔•梅西尔(Sheryl A. Mercier)等世界一流的著名专家、教授共同打造,倾心奉献。《科学探索者》(Science Explorer ©2007)是一套在美国绝对处于领导地位、且被几十个发达国家的名牌学校所选用的初中科学教材,作者迈克尔•帕迪拉(Michael Padilla)博士是美国乔治亚大学教育系的教授,是美国中学科学教育方面的权威,是美国科学教育课程标准中心制订的美国第一部科学教育的国家标准《美国科学教育标准》的作者。

虽是学界大家,然而科坛巨擎为莘莘学子编撰的中小学教科书,深入浅出,通俗易懂。如《多样性》(Diversity)第一节“生物”(Living Things)的开篇是这样的:

          

在本章,我们将学习生物。动物和植物都是生物。关于生物的研究叫做生物学,研究生物的人叫做生物学家。生物还有一种说法叫做有机物。你是一个有机物。蜗牛也是一个有机物。所有的动物和植物都是有机物。

                                   (笔者翻译,着重号为原文标志)

         

(2)教育资源丰富。美国K12科学教育的课程教材,除了学生用书和教师用书之外,还配有教师资源包、实验室活动包和网络数字资源库,如“发现频道”(Discovery Channel)的录像带和DVD等。举《科学探索者》(Science Explorer ©2007)为例:这套教材由两大部分组成,一块是入门指导——《科学探究》(The Nature of Science and Technology),一块是三门科学课程,即《生命科学》(Life Science)、《地球科学》(Earth Science)和《物理科学》(Physical Science)。三门科学各由五个模块组成。每一个模块(包括第一部分方法论的介绍)各有学生用书(含课本内容的CD-ROM)9种、教师用书和各种教育资源包17种、配套光盘8种。也就是说,光是初中这一门科学课程,教辅材料累计竟达544种!此外,在学生的教材中还配有很多“动手做”实践材料,供教师课堂教学使用的还有大量的、精美的“大书挂图”(oversized, spiral-bound flip charts)呢。

由此可见,美国学生在学习内容上从小学会选择、学会学习、学会合作、学会探究,造就了他们日后思维的开放性,思想的生成性,刺激了对于科学追求的多元性。与之比较,大部分中国学生平时学习一门课程、只需要翻烂一本“必修”的教科书、做透一本“应考”的练习册,升学考试前则沉浸“题海”;而一般的教师也只要一本“钦定”的教师用书、甚至不需要上网搜索资料(如果不上公开课),就可以“完成”教学任务。因此,两种课程设计思路产生两种截然不同的教育结果:美国人诺贝尔奖得主如雨后春笋(据统计:二战后美籍科学家占全球获奖总数的53%以上,甚至在高中阶段荣获诺贝尔奖),科学技术发明层出不穷;中国各地的“高考状元”分数登峰造极,然而其中不乏“一心只读圣贤书”没有实践创新能力的解题高手。

 

(3)设计教学模块。美国科学教育的课程与教材大都是按照任务型后现代主义课程理念设计的,主张“模块教学”,鼓励研究性的专题学习。除了注意培养学生观察、实验、思维等能力外,还特别注意指导学生学习如何发现、研究和解决科学问题。美国科学课程教材所提供的发达国家广泛采用的一种探究性学习模式——与课堂教学完全融合,贯穿于课堂教学的始终;有具体的目标指向,通过让学生模仿科学家那样的探索活动,培养学生的科学探究能力,提高学生的科学素养,而不是仅仅通过某个课题的研究让学生获得一两个僵化的答案;有一套科学而系统的操作模式,每一步的操作均有训练一种科学能力的具体目标。如前面提到的《科学探索者》的教材体例受到了中国科学院专家的高度评价与称赞,而教育部领导以及广大教师则更为兴奋,他们认为这才是真正符合课程标准要求的优秀教学参考用书。

美国教材注重培养学生的两相技能:第一类叫做“技能”(skills),是专门培养训练学生各种能力的。每一次进行一项能力的训练,每一项都是从低年级到高年级反复训练,由浅入深,形成了几个循环,符合学生的认知规律。第二类叫做“活动”(activities),指导学生学习探索科学知识的过程和方法。每一种活动都设计了一种完整的探索活动,从提出问题开始,直到最后得出结论为止。通过这一系列的活动,使学生能清楚地了解探索过程是如何进行的,同时在探究过程中又综合训练了第一类中的各种能力。这一特点真实地体现了我们在各科课程标准中所追求知识与技能同修、结果与过程并重的新课程革新的思想。

为了帮助学生理解一类科学问题,同标题模块常常在不同学段、不同年级的科学教材中反复出现。以七年级和八年级的《科学发现》(Science Discovery)为例:在七年级的《能源》单元的目录中有“能源的种类”和“光合作用与呼吸”两章,共七个小节;在八年级目录中依然还有一个《能源》单元,编列了“光和颜色”、“电的介绍”和“家用电”三章十节。高中科学教材中还有“风力”、“水电”和“核能”等关于能源的内容。这种在巩固中再学习的螺旋型编排体例和教学方式,可以使学生通过一系列的“学习——实践——归纳——提升”的学习模式与策略,真正有效地掌握科学的知识原理,并在学习和研究中创造性地应用学科知识,创新时代生活。而在中国,有的地区、有的教师为了中考或者高考的题海实战准备充裕的时间,甚至连演示实验也不做,“多快好省”地直接告诉学生答案,客观上剥夺了学生的实践机会,伤害了学生的创新精神。

 

(4)重视学习策略。美国的科学教育课程教材根据学习者的脑科学和认知心理发展规律,在强调科学的知识体系和编排体系、教学程序的同时,非常关注学生在科学课程学习中探究性学习策略的指导。
由美国著名物理学家保罗•海威特
(Paul G. Hewitt)编著的高中物理教材Conceptual Physics,指导学生如何有效地学习科学课程的学习方法——“概念先于计算”的策略,推动学生在理解概念的基础上来学习物理。这种探索——概念拓展——应用的三步教学法更容易被当今的学生所理解。

 

第一步 探索:引起学生对有趣的实例和课堂活动的兴趣;

第二步 概念拓展:通过有趣的实例、演示、实验、概念拓展练习和激励性问题来建构学生对物理规则的理解;

第三步 应用:学生通过科学实验、数学性的问题解决和评价性问题来应用他们所学的知识。

 

在上述同一套高中化学(Chemistry)第一章《导论》中,教材的编著者花了本章几乎一半的篇幅,专门写了两节关于“在化学中解决问题”(Problem Solving in Chemistry)和“像科学家一样思考”(Think Like a Scientist)这样介绍理科学习策略和方法论的内容。

还有,大多数美国的K12科学课程教材在新章节正文前,一般都提示一段SIP(Specific Instrumen-tal Purposes),帮助设计学案,告诉学生这一章要学习什么新的知识或技能,提醒注意什么关键点,等等。

 

(5)渗透人文关怀。美国科学教育的课程设计思想和教材开发强调以人为本、以学生中心,从个人的生命发展和个性成长考虑,非常讲究学生学习能力的渐进性和学科知识的整合性,特别强调全体学生的“普适性”(accessible to all students)。学习任务、教材内容、项目设计、实践安排等学科活动,贴近学生真实的生活实际。他们的科学课程教材从幼儿园、即K学段开始,就有有意识地介绍人类进步有杰出贡献的科学家的生平事迹,激励学生立志成才;在不同年级的科学教材中还有绿色环保、科学伦理、生命价值、甚至爱滋病等问题的研讨。如化学教科书中有如下标题:“一种生命的策略”(A Strategy for Life)和“在你生命中的辐射”(Radiation in Your Life)。

尤为难能可贵的是,美国的科学课程教材改变了以往传统科学学习是一种抽象、乏味、枯燥学习的误区,而是传达给读者这样一种概念:科学与我们的生活息息相关,科学的研究不是科学家的专利,而是普通大众都可以参与的,从而让科学走下“神坛”与读者亲密接触。比如,在介绍每一个课题(一节内容)时,《科学探索者》总是从学生熟悉或发生在学生周围的事例出发。同时,该书在介绍科学知识时,始终与其社会应用相结合,还将课堂的学习延伸到了学生的家庭、社会生活之中。不仅如此,丛书还提示学生学完后要立即加以应用,设置了“身边的科学”、“实践活动”、“小习作”等栏目,让学生积极参与,从而激发学生学习的积极性与好奇心,让学生在积极的探究活动中,始终保有探究的乐趣。

此外,美国科学课程教材中还注意教育内容相关“国际背景”(International Context)的地设置,为学生专业学习提供日益增长中的跨文化理解、学习和分享的机会。“文化档案”(Culture Files)使学生在专业学习的同时扩展纵向的历史人文视野,让学生理解全球文化的多样性。“项目活动”(Projects)帮助学生自主深入学习,将在学校中所学到的知识内容置身于学生的真实生活中,进行亲历性的验证。

三个细节值得一提:为了鼓励学生课后的自主学习,在每册科学课程教材后面,附录了平时复现率可能不是太高、但对学生理解学科内容却是比较重要的“词汇表”;再有一个帮助学生扩展专业词汇量的“生词分析”(Word Analysis);还系统地提供了与各章内容相关的网络地址群,鼓励学生在课外进行研究性专题学习或创造性社会实践。

 

                                  三

 

对于中美基础教育、特别是K12科学教育、课程与教材现状孰优孰劣,见仁见智,众说纷纭。无论在学识上、还是在能力上、或者在条件上,笔者尚没有能够对中美科学教育课程与教材作出全面评判和论证,只是凭自己所阅读和研究过的几十套美国科学教材的直觉感悟,谈几点肤浅的认识。

 

毋庸讳言,原版的美国科学教育课程与教材,在学术上与时俱进、质量上印刷精美,但是价格确实比国内同类教材可能稍微要高一些。但是,从基础教育科学课程中学科术语的“国际接轨”,有实质内涵地推进科学课程的双语教育,从国际视野提升学生科学素养,促进双语教学常态化发展等方面来考虑,引进美国的科学教育教材,是无法用这个差价来衡量的,笔者认为,一定“物有所值”!这是因为:

 

课程理念新整合。杨振宁认为:“中国的教育态度与美国的教育态度截然不同,最大的区别是中国偏重于灌输式教育。……中国的学生面对新事物总有萎缩心理,与美国学生比起来,创新意识较差。”在中国,与强调基础知识相伴的一种现象是:即使是理科课程,也采用背诵操练的教学方法。因为是基础,所以即使不理解,也要通过强迫的方式灌输给学生。其危害是扼杀了学生对科学的内在兴趣和学习动机,阻碍了对科学原理的理解和探究。而美国科学教育的课程教材以个性化、选择性为特征。1996年美国出版了美国历史上第一部科学教育标准,把“动手做探究式学习”(Hands-On Inquiry Learning)列为进行改革的重要内容之一。中国东部地区一些办学水平较高、外语教学业绩较好的双语学校借鉴国外科学教育课程教材,可以引进新的教育理念、教育资源和教学方法,整合中国基础教育的传统优势,促进中国K12科学教育的课程改革,促进应试教育向素质教育的转化,培养学生的创新精神与实践能力。

科学本来无国界。中国这次新课程改革在教材建设上有一个明显的进步,每一门学科课程教材都附录了本册教科书中最主要的学术性名字的中英文对照表,实现简单的双语渗透,便于学生在阅读外国专业课程时备查。但由于复现率太低不利于学生的文化习得,学科语言障碍毕竟一时无法超越,起不到顺畅地学习原版教材或进入国外留学的中西融会的效果。因此,在有条件的双语实验学校中试行或参考美国科学教育课程的原版教材,导入新元素,试验新策略,有效地开展双语科学教育研究和实验,有利于开阔学生的科学视野,有利于激励学生理解现代科技文明的本质,有利于培养学生的全球意识和开放思维,有利于促进学生首先在科技领域和学术界与国际接轨。

教学获益多元化。由美国本土学科专家倾力智慧打造的原版课程教材,内容的时代性、思维的开放性、表达的准确性、术语的标准性、探究的多样性,绝对不容质疑,往往使学生受益匪浅,造福终生。与此相比较,国内一些出版社发行的翻译版中小学科学教材,虽则价廉然而物不尽美,一般都是因翻译质量的不理想,对外语语言和学科术语的伤害,一直不是十分地被业内专业人士看好!教材是课程实施的基本平台,是学生基本学习的范本,不可因小利而失大本,教材的甄选者和使用者务必要三思而后行。

促进新课程改革。在当前全球化信息时代,笔者建议国内各地基础教育研究机构和双语实验学校,要加强对美国科学教育课程及其教材的研究和解析,推进中国K12各学段的科学课程教育改革和双语教材建设的力度,在双语科学教育实验中进一步提升新时代对科学素养的理解,建构符合邓小平同志提出的“三个面向”思想的双语教育模式和纵向衔接的课程体系,培养大批具有国际视野、探究意识、创新精神和实践能力的高素质优秀人才和建设者,实现素质教育跨越式的新发展。
                                                          
(本站报道/2006.7.11.)

 


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              ◆ 专家关注双语教育“无锡模式”(无锡新闻传媒)

               “双语教育”绝非“教育秀”(太湖明珠网)

                ◆ 无锡市教育局:关于推进双语教育实验的指导性意见

 


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