中小学科学课程改革理念、趋势、困难和代价

    华中师范大学教育科学学院 杨晓微

 

    今年3月在北京召开了“国际中小学科技教育课程改革研讨会”。[1]与会代表普遍认为,各国中小学科学课程改革的理念相似,做法相似,甚至面临的困难和问题也相似。由于科学课程改革发生在以高科技为特征的社会信息化和经济全球化的背景之下,事关重大,所以反思中小学科学课程改革的理念与行动,权衡改革的得失是十分必要的。

一、中小学科学课程改革的基本理念

()科学教育的宗旨是提高所有人的科学素质

美国于19892月发表的《2061计划》的第一份报告的标题就是《面向全体美国人的科学》,报告对学生经过从幼儿园直到高中毕业(K12)13年的学习之后应该具有什么样的科学素质作了全面的描述。为使这些目标不至于落空,有关人士在国家科学基金会的资助下,花四年多的时间制定了美国历史上第一部科学教育标准,即《美国国家科学教育标准》(National Science Education Standards)简称NSES)。编撰标准的首要原则是“科学是面向所有学生的”。“所有的学生,不问其年龄、性别、文化背景或族裔背景,不论他们有何残疾、有何志向,也不管他们对学科学怀有什么兴趣、受到了什么激励,都应该有机会接受科学教育,以使自己具有高度民主的科学素养。”[2]

总部设在日内瓦的国际文凭组织(International Baccalaureate Organization,简称IBO)1992年启动的中学科学课程计划指出:必须为所有学生提供有价值的教育经验,不管他们毕业后是否继续学习科学。“应保证所有学生,不管其能力、种族、文化背景的差异,都是可以学好的。[3]

今年3月北京会议上来自亚太地区和欧洲国家的代表,也都一再重申“科学为大众”“科学教育为所有学生”这样一些基本观点。显然,科学不仅作为学问、作为职业,而且作为精神、作为信仰、作为文化日益深人人心;科学不再是少数人的专利,而是越来越成为全世界所有人的精神财富。

()中小学科学课程应以探究为基础,引导学生能动地学习

20世纪60年代以来,教育学、心理学界一批有识之士对学校课程与教学领域中“科学探究”问题进行了系统的研究。直接来源于科学的探究模式,已成为中小学课程设计与实施的基础。研究表明:“科学的方法是可教的,并且在获得信息、概念和态度方面有积极的效果。”

“……探究训练产生的效果是增进科学理解、促进批判性思考和发展获得信息与分析信息的技能。”(Schrenker1976)[4]大多数教育学作者把“探究”这个术语定义为“卷入解决未明确事物的过程”。这一术语的用法,可以从杜威的两个术语“反省思维”和“批判思维”中找到踪迹。杜威指出,思维开始于个体意识到一个不确定的情境或感觉到困惑的时候,终结于得出结论或得到确信。这其中反省思维要经历五个步骤,即“情境,问题,假设并搜集资料,推理得出结论,检验假设”,这已成为后来的“问题—解决”教学模式的基础。胡尔费斯(Hullfish)和史密斯(Smith)1961年也区分了思维与反思行动之间的差别,指出反思行动是有目的的、有方向的和有控制的思维。[5].布鲁纳后来提出的发现式学习,也与杜威的思维五步法异曲同工,只是更注重基本概念、基本结构的发现,以及发现之后的原理和态度的迁移。二者在调动批判思维和反省思维上的特征是一致的。

如果说上述思想观点还只代表学者和学派的“一家之言”的话,那么,NSES将“探究”写入标准,则将其上升为十条普遍原则。NSES指出:“学习科学是种能动的过程”,“教学必须让学生参与以探究为目的的研究活动”。无独有偶,IBO的中学课程计划中也写道:“探究性活动是科学教育的基础,它有助于学生形成个人对自然界的认识和对科学规律的理解。”

美国出版的一部教科书《为所有儿童的科学》(1998)提供了60多个相对完整的内容单元,这些单元的组织均依据NSES规定的基本框架。这60多个单元包含了150种不同类型的活动,意在引导学生通过亲身经历这些活动而构建起他们对科学的理解。为此,作者还详细介绍了一种名为“4E”的学习方法。(4E即科学学习过程的四个阶段:“探索”“解释”“扩展”“评价”,这四个英语单词的第一个字母均为“E”。)还鼓励读者从NSES中选择概念,亲手创造自己的“4E”科学课程学习过程。[6]

应当指出的是,由于原苏联及我国教育学、教学论对间接经验的过分强调,加上实践中的误解,把科学教育带人了“读科学书”的狭隘路径,今天强调探究,也有纠偏之意。

()以整体的眼光把握科学、技术、社会、个人等基本因素之间的联系

传统上重分析的科学方法论和重分科的科学教育观“联合起来”,把一个原本是完整统一的世界弄得“支离破碎”,然后又把这“破碎的”世界教给学生,让他们在走向生活、面对一个真实世界时,不知所措。新的课程改革在理念上的一个鲜明特征就是强调用整体的观念看世界。在NSES的内容标准中,K12年级除要掌握“物质科学”“生命科学”“地球和空间科学”这些基本科学领域外,还要展开学习“统一的概念和过程”“作为探究的科学”“科学和技术”“从个人与社会的视角所见的科学”“科学的历史与本质”这些综合性的内容。这些内容无疑为学生展示了一个从多层面多角度去透视去把握的整体世界。IBO中学科学课程计划也要求重视科学与技术间的联系与区别,以利于他们认识科学与真实世界的相关性;注重知识整体的学习—…在科学学习中促进所有科学学科间、科学与其他学科间的相关性和综合性;帮助学生树立环境和健康意识,了解科学对社会和生活质量作出的贡献;让学生认识科学教育对培养“完整的人”的重要价值;等等。法国的科学课程改革也要求避免科学与应用和技术的脱节,要通过访问工厂和收集化学废料等活动使学校里的科学与日常生活和环境联系起来。

二、中小学科学课程改革的趋势与面临的困难

()科学课程改革的基本趋势

1.在课程目标上更强调科学技能和态度的养成。

总的趋势是由单纯注重科学知识教学转向全面的包括科学知识在内的科学素质教育,不少国家更强调培养学生对自然的兴趣、科学观点、科学态度和科学精神的重要性。如日本在经历了“生活化”理科忽视知识系统性和“现代化理科”脱离生活实际(只以讲授知识为主)的两种偏颇之后,在1998年的一次理科教育改革中,要求进一步发掘对自然的探索在培养人上的价值,更强调培养学生对自然界的正确态度和解决问题的能力。修订后的小学理科课程目标是:亲近自然,进行有预测的观察、实验等,培养学生的问题解决能力和热爱自然的情感;同时试图理解自然的事物、现象,养成科学的看法和想法。

美国国家科学教育标准的一个明确的目标是在美国建立一个公民具有很高科学素养的社会。标准所规定的学校科学目标强调了让学生因认识自然而“产生充实感和兴奋感”“恰当运用科学方法和原理”“具有良好科学素质”。标准还专门解释说,科学探究不仅是属于科学家的,“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”。美国1994年出版的一部中小学课程与教学方法教科书指出,中小学科学教育的宗旨是为学生提供如下机会:批判地思考和探究的实践能力;发展有助于理解生物的和物质的环境的概念;发展作为民主社会公民所必需的态度与技能。书中还引用杰卡(Gega1990)的观点:当我们谈到科学态度时,实际上指的是发展批判思维。……

这涉及四个态度领域,即:好奇心,有创造力,批判思维和坚持性。在科学教学中教师有很多机会鼓励学生的好奇心并以他们感兴趣的问题激励他们去研究。[8]

2.在课程内容组织上更倾向于综合性课程或学习领域。

近半个多世纪以来,学科发展出现了高度分化与高度综合的趋势,社会生活面临的越来越复杂的问题,需要综合地运用自然科学、社会科学和人文学科的知识和方法去解决,还有知识激增的无限性与学校课程容量有限性之间的矛盾,使人们越来越清楚地意识到分科课程的弊端。以初中理科为例,课程门类较多,教材内容太多,学生负担过重;知识体系以分科为特征,各自为政,割裂了本来是完整统一的对象世界;过分强调理论知识体系,使用知识和技能方面的训练较少。从价值观上反省,分科课程实际上只是为少数未来科学精英准备的,不能一味地为精英而牺牲大多数。因而,课程的综合化问题越来越成为改革所关注的焦点。英国的“社会中的科学和技术”,澳大利亚的“普通科学”“自然中的人”,美国的“社会中的化学”,荷兰的“社会中的物理”,都是比较著名的STS型的综合课程。

综合性科学课程具有如下特色。1.综合化。包括常识、概念、技能、能力、态度等全面的素质要求。2、兼容性。由于这些课程的内容板块兼容了有课目特征的如“物质科学”“生命科学”和纵横贯通的如1BO的“科学通论”、美国的“作为探究过程之科学”这些不同形态的课程内容,因而在目标上也反映了这种兼容性。3.现实性。即贴近儿童青少年正身处其中的和将来会面临的生活,如日常生活、经济活动、公众对话等活动所需的知识技能和态度。

综合课程内容的编排,大体有这样几种模式。1.以知识的逻辑结构为主线。统合式的综合课程大多采用这种模式。2.以主题或解决问题为主线。即围绕重大的社会问题组织课程内容,如日本初中综合理科各主要成分的展开都与人类共同关心的五大问题相联系,这五大问题是:人口膨胀、资源剧减、能源危机、粮食不足、环境污染。3.以学生心理过程或活动为主线。杜威实验学校的课程,日本在1947年的小学初中“生活经验单元”等类课程大抵属于此种模式。[9]

3.在课程实施上更加强调探究式体验式学习。

由于各国在科学课程宗旨和目标上均关注科学态度、科学思维以及科学知识和技能,着眼于科学素质的养成,从而在课程实施上表现出关注科学学习过程中的探究与体验的共性,因而在教学方法与策略上也有诸多相似之处。如美国国家科学教育标准要求“贯彻实施这部标准的学校将引导学生们通过积极地参加对他们既饶有趣味又十分重要的科学探究活动来学习科学”,德国家乡常识课提倡“项目设计”和“自由学习”,香港小学常识科纲要要求教师采用以学生为中心的启发式教学,[10]美国则有著名的由兰本达教授倡导的“探究一研讨”教学法。总之,观察、访问、个案研究、小组讨论、角色扮演、报告、实验、专题设计、游戏、实地考察、探访和资料搜集等方法越来越成为小学科学教学中激发和引导学生主动学习、自行求知的基本方法。

()各国科学课程改革所共同面临的困难

1.课程的负担。改革者们普遍感到,“课时越来越少,内容越来越多”。一方面,由于实行双休日制,或者需要腾出时间开设其他科目或学习领域,本来就十分紧张的科学课时还在被压缩。另方面,社会有关部门还在源源不断地将新的内容加进来。综合课程之所以受到关注,也与这个因素有关。

2.综合的困难。“学科之间整合难,学科与生活整合相对容易些。”常常是一开始的设想很宏伟,综合得很彻底,然后在实践中碰到来自各方面的阻力和麻烦,结果一步步“退却”,从“融合”到“统合”,从“统合”到“组合”。“组合”是名合实分,实际是一种“拼盘”;“统合”有一条明确的主线或思路,.但各科仍有相对独立性;“融合”是真正打破学科界线,融为一体。

3.教师的准备。教师是课程实施的主力军,如果弄不好,“主力”就可能成为“阻力”。教师准备上的第一个问题是:“有了综合型课程,却找不到综合型教师。”因为我们的师范教育还不曾开设过“科学综合”专业。如果只从在职进修或自修的途径考虑,文史哲的综合也许可能,但理化生的综合恐怕就更难了。教师准备的第二个问题是:“强调学生探究,而教师大多不习惯探究。”一个自己都不会探究、不愿探究、不习惯探究式思考的教师,是不可能教学生学会探究的。

三、科学课程改革的代价

()课程改革代价的讨论

1、大众与精英谁为代价。过去以学科为中心、以知识为中心的科学教育,实质上是培养科学家的取向,然而能够成为科学家的毕竟是极少数,结果造成绝大多数人陪着极少数未来科学家读书,等于是把大众的科学兴趣、科学素质当做代价付出去了。如果今天又转向“科学为大众”的取向,会不会又走向另一个极端,把未来的科学家给牺牲了呢?完全不付代价是不行的,但追求代价最小化,或者说“收益最大化”,却是完全可能的。比如,强调引导学生以探究的方式学科学,那么探究活动既有利于培养学生的科学兴趣、科学热情、科学态度及科学精神,又有利于养成科学思维品质。学龄早期不妨施以“大众科学”式的科学教育,在这个过程中有科学潜质者可以慢慢地显露出来;到了学龄后期则过渡为分科的科学教育,这时候“大众”无须陪读,“精英”不被耽误。

2.知识与能力怎能对立。传授知识与发展能力的关系似乎是个争论不休的老问题,但是,“要注重发展学生的科学技能(能力)而不是科学知识”的呼声仍不绝于耳。事实上,传统分类中的知识、技能、能力都不是对立的东西,当代信息加工理论和认知心理学理论又对这些概念加以廓清,进一步阐明了它们之间的内在联系,原分类中的“知识”属于陈述性知识;“技能”属于程序性知识,技能又分动作技能和智慧技能,高级的智慧技能可称为认知策略;后天习得的这些知识和技能,与个体的先天品质结合,则构成个体的能力。[11]显然,无论在何种意义上我们都无法将知识和能力对立起来,因此也就不存在取谁舍谁的代价考虑。

3.“在很多方面知道很少”还是“在很少方面知道很多”。这两句话本是“通才”和“专才”的形象说法,这里借用为“综合”与“分科”课程设置的价值取向。如果我们用“一”代表博,用“丨”代表专,那么在人才的类型表中还有许多介于“一”和“丨”之间的类型,如“┴”型、“X”型或者“工”型人才,也许还会有“〇”型的。显然,博与专也不适合于作非此即彼的选择。同时,内容上“分科”与“综合”的抉择也受制于诸多因素,首先是“分科”与“综合”各有各的好处和不利。其次是把多年“分”开的东西再综合起来也非易事,所以就有前面所述“学科之间整合难、学科与生活整合易”“有了综合型课程,却找不到综合型教师”这样一些困难存在。从“分科”改为“综合”实际等于瓦解一套成熟的系统,重建一套新的陌生的系统,难度可想而知。从国外资料可以看到,几乎没有一边倒的分科课程体系或是综合课程体系,而总是“你中有我、我中有你”。以NSES的八个维度为例,“物质科学”“生命科学”“地球和空间科学”基本上属于分科的,但又带有小范围综合特征的科学领域;此外的“统一的概念和过程”“作为探究的科学”“科学和技术”“从个人与社会的视角所见的科学”“科学的历史与本质”,则属于不同程度的综合课程。

4.过程重要还是结果重要。探究式学习,看重的是学生探索世界的经历和获得新知的体验,一句话,看重的是过程。这同时也意味着把知识的系统性、学生对知识的复现以及相当多的时间当做代价付出去,因为探究式学习最可能出现的结果就是花了很多时间和精力还一无所获。这岂不是效率低下?是的,大工业生产和传统课堂教学的共性就是讲效率,但要看那是一种什么样的效率。一册小学自然课本,采用死记硬背的办法,大概不用三个小时,记忆力强的学生就能将书中所有结论性知识记住,然而,学生究竟能学到什么、能体验到什么呢?事实上,我们选择这些内容教学生掌握的真正意图,不在于这些知识本身,而在于用这些知识让学生学会科学的探究性活动,使他们得以体会科学家如何困惑于问题、如何假设问题的“解”、考虑从哪些途径去解决问题,借以渐渐地养成探究的态度和智慧的品质。这是一种不可量化的“长效”、一种难以言说的丰厚回报,而眼前耗费的时间和精力应该说是值得付出的代价。

()相关领域中的代价问题

科学课程改革代价问题的复杂性还远不限于它本身,科学课程改革将引发一系列相关问题,从而使代价权衡过程变得更加艰辛。这主要表现在以下四方面。

1.课程管理的分散与集中。全面素质的目标、探究过程的要求、以及综合模式的多样化,这些在客观上都需要一个灵活的、非集中化的课程管理模式。笔者从代价角度推测,非集中化管理实施的不当,将会带来秩序问题和质量问题,至少在过渡时期会以牺牲效率为代价。

2.教材市场的“放”与“收”。教材市场的开放,更是有一个秩序问题。大集中大一统地编教材,是比较有条理的,而且能集中最优秀的专家、教师和其他资源,但牺牲了多样化和丰富性。开放教材市场的回报是通过竞争出精品,且编写思路也容易出新,但为此付出的代价是浪费、无序、利益驱动。

 

3,教学秩序的新与旧。新理念新思路下的科学新课程当然需要一种新的教学秩序,这样,大多数教师会感到不适应,不适应则产生忙乱,或者“穿新鞋走老路”,或者“从一个极端走到另一个极端”,这又要付出教学质量的代价。

4、教师培训的得失。要实施新课程先要把科学教师培训一遍,为此付出的成本代价是巨大的。但是若将教师培训与地方课程研究、校本课程开发结合起来,那么又会从更新教师观念、发展教师的研究能力、提高教师的科学素质和业务能力等方面收回报偿。

 

注:

[l]国际中小学科技教育课程改革研讨会,英文名为:International Workshop OnThe Reform in the Teaching Of Science and Technology and Primary and Secondary Level in AsiaComparative References for EuropeBeijing27 tO 31March2000。会议由联合

国教科文组织国际教育局与我国教育部联合举办。

[2]《美国国家科学教育标准》(1996)[]国家研究理事会著,戢守志等译,科学技术文献出版社1999年版,第25页。

[3]IBOGuide to the Primary Years Programmn1992;又见张菁《国际文凭组织(IBO)的中学科学课程》,载《课程·教材·教法》2000年第3期。

[4]The New Structure of School Improvement——Inquiring School and Achieving Student by Bruce JoyceEmily Calhounand David Hopkins Open University Press Philadelphia 1999

[5]Curriculum and Instructional Methods for the Elementary and Middle School by Johanna Kasin Lemlech3rd edNew York 1994

[6]Science for All ChildrenLessons for Constructing Understanding by Ralph MartinColleen MSexton with Jack GerlovichMassachusetts Us 1998PrefaceⅪ.

[7]参见刘继和《日本中小学新理科教学大纲》,载《外国教育研究》1999年第5期。

[8]Curriculum and Instructional Methods for the Elementary and Middle School by Johanna Kasin Lemlech--3rd edNew York 1994P324--327

[9]参见汪人《综合理科课程发展概述》,载《上海教育科研》1999年第7期。

[10]《常识科小一至小六》香港课程发展议会编订,香港教育署建议采用,1997年。

[11]参见加涅等著,皮连生等译:《教学设计原理》,华东师范大学出版社1999年版,总序及第3章,第9093页。

 

本文选自《课程·教材·教法》 2000年第11