国际小学科学教育的发展趋势

一、小学科学教育的发展历程 
在西方,19世纪初,裴士泰洛齐就倡导在小学进行实物教学(obje-ct teaching)。随着裴士泰洛齐教育思 想19世纪中期在欧美各国逐渐传播,以及初等义务教育在这些国家的实施,实物教学形态的科学启蒙教育开始 在工业化国家得到推广。 
例如,19世纪50年代,实物教学的思想传到美国后,在全国教育协会发起和支持的澳滋威格计划(Oswego Pian)推动下,美国小学也盛行实物教学。实物教学的主要作法是教儿童详细描述各种动物、植物和矿物,使其 观察和学习科学现象。通过实物教学,希望儿童学会观察和交流——两种“研究”科学的基本能力。但在当时 的实际教学过程中,由于绝大多数小学教师缺乏科学训练,实物教学多为对实物的机械描述和记忆。到19世纪 末期,这种实物教学法在美国便不再流行了。 
19世纪90年代至20世纪头10年期间,美国教育开始摆脱欧洲教育传统的影响,进入教育理论和实践的创新 时期。当时,美国著名心理学家霍尔(S.Hall)的儿童研究和杜威的实用主义教育思想开始对美国教育产生影响 。此后小学科学教育发生了较大的变化。首先是学科名称上的改变,即以“科学学习”(nature study)取代了 实物教学。其次是教学内容上的变化,这个时期科学启蒙教育注重儿童自身的需要,因而健康和卫生加入到小 学科学教育内容中。第三,强调科学方法的训练。杜威认为,科学方法的训练与获得实际科学知识至少同样重 要。在奉行杜威实用主义教育哲学的学校里,科学教学还注重解决实际问题。第四,这一时期美国科学教育研 究工作在一些大学里开展起来,如1927年哥伦比亚大学克雷格(Gerald S.Craig)的博士论文被公认为小学科学 教育发展中里程碑式著作。(注:Esler,W.K.et al.(1993),Teaching Elementary,Science,Belmont,Califor nia:Wadsworth Publishing Company,pp.9-10.)克雷格指出了科学在卫生和安全等方面的实用价值,并认为科 学对于一个公民的普通教育是至关重要的。 
60年代,在当时冷战的国际竞争氛围下,美国政府花了几百万美元改革中小学科学课程。这次科学课程现 代化运动产生了十多种至今仍有影响的实验性小学科学课程。其中影响较大的有以下三种: 
(一)SCIS课程 这个实验课程的全称是《科学课程改进研究》(The Science Curriculum Improvement Study)。SCIS课程编写于1962年,由美国全国科学基金会提供启动资金。SCIS课程的内容分两大部分,一部分 是6个单元的科学科学,另一部分是6个单元的生命科学。每个单元包括自由探索和教师指导的探索课、发明课 和扩展课三种课型。SCIS课程是根据皮亚杰和布鲁纳的认知发展理论编写的,其目标是通过理解基本概念发展 学生的科学素质和科学态度,以及解决问题的能力。当时美国大约有8%的学区使用SCIS课程。 
(二)SAPA课程 这个实验课程由美国促进科学协会(AAAS)的科学教育委员会编写,其全称是《科学—— 一种过程方式》(Science——A Process Approach)。它也是一个完整的初等学校科学课程(供幼儿园至6年级 学生学习)。SAPA课程正如其名称所示是注重科学过程的课程。其基本假设是:(1)科学是一种智力活动;(2) 探索知识带来欢乐;(3)看到科学世界和生命世界的奥秘给儿童带来兴奋;(4)学习科学家解决问题的方法可以 使儿童得到智慧;(5)科学教育的主要目的在于激发儿童的欢乐感、兴奋感和科学的理智感。SAPA课程的目标是 培养儿童从事科学研究的过程技能,即进行科学研究的能力,它们是:(1)观察,(2)认识并使用数字关系,(3 )测量,(4)认识并使用时空关系,(5)分类,(6)交流,(7)推理,(8)预测,(9)给概念下工作定义,(10)形成假 设,(11)解释资料,(12)控制变量,(13)实验。前8种过程技能为基本技能,一般在低年级学习;后5种技能较 为复杂,供小学高年级学生学习。SAPA课程是根据美国著名心理学家加涅(Robert Gagne)的学习理论编写的, 强调目标教学和目标的递进性。当时美国大约有9%的学区使用这一课程。 
(三)ESS课程 这个课程名为《小学科学学习》(The ElementaryScience Study),是一种综合性小学科 学课程。整个课程由56个单元组成。与上述两种小学科学课程不同的是,ESS课程只提供一个范围,没有一个固 定的顺序。学校可以根据自己的教学目标、学生的水平等实际情况挑选一些单元按顺序组成自己的课程。此外 ,ESS课程的56个单元各有不同的特点,如有些单元强调过程技能,有些则注重有意思的问题。美国当时有15% 的学区使用ESS课程。 
80年代以来美国“第二代”科学课程正是在60年代“第一代”科学课程的基础上形成的。它们的共同特点 是: 
1.强调儿童动手实验寻找答案,而不是由教师提供现成的答案让他们接受; 
2.所有的实验课程都以探究作为科学的过程; 
3.给儿童提供机会理解学科的结构; 
4.所有的实验课程都有助于儿童拓宽对环境的理解; 
5.期望通过科学教育改革儿童的行为。 
综上所述,从19世纪下半叶欧美国家开始普及初等义务教育开始,小学科学教育的发展经历了一百多年的 历程。它由最初的实物教学形态演变为科学学习形态,至20世纪60年代发生了科学教育革命,从而终于走向真 正的科学教育形态。英美等发达国家小学课程中“科学学习”的名称不再沿用,它被各种各样的小学科学课程 取代了。 
二、小学科学教育改革的国际趋势 
80年代以来,国际科学教育改革的浪潮再次激荡。1985年,美国促进科学协会(AAAS)提出了一跨世纪的科 学教育改革计划——“2061计划”。该协会组织了由26名杰出的科学家和教育家组成的专家组,研究从幼儿园 至高中的学生应该掌握的科学技术“知识、能力和思维习惯”。1989年专家们提出了一份研究报告,即《普及 科学——美国2061计划》。在此基础上,1994年他们提出了《科学素质的基准》,1996年又进一步制定了《全 国科学教育标准》。这一系列的科学教育改革文件指明了美国科学教育的改革方向,并在国际上产生了极大的 影响。1988年,英国的《教育改革法》明确规定,11年义务教育中,科学是与语文和数学并列的3门国家核心课 程,从小学一年级起开设。同时,还突出了技术教育的地位,把它列为10门国家课程之一。 
综观国际科学教育的改革趋势,主要有以下几点值得我们注意。 
(一)提高小学科学教育的地位,重新认识小学科学教育的作用,把中小学科学教育统一起来 
进入90年代以来,小学科学教育尤为引人注目。英国学者歌特(Ri-chard Gott)认为,“英国国家课程最主 要和最令人兴奋的地方,是它对小学科学教学的影响,”(注:Gott,R.et al(1996),Primary,Scie-nce in t he Mid-1990s:Grounds for Optimism,in Rita ChawlaDugganet al.(eds.)Reshaping Education in the 199 0s:Perspectives onPrimary School-ing,London:the Falmer Press,p.33)因为小学科学教育不再像以前那样 可有可无了,“科学已经成为英国每一所小学课程中稳固的一部分,并且被它们普遍接受。”(注:Gott,R.e t al(1996),Primary,Science in the Mid-1990s:Grounds for Optimism,in RitaChawlaDuggan et al.(eds. )Reshaping Education in the 1990s:Pe-rspectives on Primary School-ing,London:the Falmer Press,p. 33)英国11年义务教育中,各个年级都进行科学教育,中小学科学教育完全统一起来。在美国,虽然没有全国 统一的科学课程,但1996年出台了具有深远意义的《全国科学教育标准》,它规定了从幼儿园到高中(K-12)各 个年级科学教育的教学目标、教学内容和评价标准等等。英美两国科学教育改革的一个共同点是,彻底改变了 以前小学科学教育与中学科学教育互不衔接的局面。现在它们已把小学科学教育作为整个科学教育的一个组成 部分。因此,中小学科学教育变成了一个有机的整体,这在学制上、科学教育的目标上、科学课程和内容上都 得到了充分的反映。 
(二)既注重科学教育的普及,又强调科学教育质量的提高 
一位加拿大科学教育专家坦率地写道:“自从60年代初期以来,发达国家科学教育的主要目标是培养未来 的科学家。虽然表面上对每个学生进行科学教育,但内在的目标不过是培养科学家而已。这种状况事实上是否 已经改变是有争议的。”(注:Krugly-Smolska,E.T.(1990)Sc-ienific literacy in developed and develo ping countries.Intern-ational Journal of Science Education,Vol.12,No.5.,p.273.)如美国60年代的科 学教育课程改革,新编写的现代化科学课程只适合约20%的尖子学生学习,具有明显的精英性质。美国80年代的 调查表明,90%的美国人都是科盲。可见,学校的科学教育尽管培养出成千上万的科学家和工程师,但绝大多数 人仍然缺乏科学素质。 
然而,在一个科学技术高度发达且迅猛发展的时代,科学技术的普及教育是绝对必需的。鉴于此,近年来 ,国际上许多科学教育专家和有关国家的政府部门都提出了普及科学和提高科学教育质量的主张和措施。如前 面提到的英国政府把科学作为义务教育期间三门核心课程之一,美国提出了全国科学课程标准,等等。此外, 近年来在国际上影响很大的STS科学教育模式也是注重普及科学教育和提高科学教育质量的一个重要举措。 
(三)更新科学教学目标,提高小学生的科学素质 
更新科学教育目标是与对科学素质(scientific literacy)的研究分不开的。什么是“科学素质”呢?根据 克劳普法(L.E.Klopfer)的解释,科学素质是指“每个人所应具备的对科学的基本理解”。(注:Klopf-er,L. E.(1985)Scientific Literacy,in Husen,T.and Postlethwaite,T.N.(eds.)The International Encyclopedi a of Education,Vol.8,p.4478.)它有5个方面:(1)了解重要的科学事实、概念、原则和理论;(2)把有关科学 知识应用于日常生活情境中的能力;(3)具有利用科学探究过程的能力;(4)理解科学性质的一般原理和关于科 学、技术与社会的相互作用;(5)具有明智的对待科学的态度以及具有与科学有关的事物的兴趣。”(注:Klo pfer,L.E.(1985)Scientific Literacy,in Hu-sen,T.and Postlethwaite,T.N.(eds.)The International Enc yclope-dia of Education,Vol.8,p.4478.)很显然,科学素质是中小学科学教育的一个总目标,它在学校教育 的不同层次对学生有不同的要求。 
一个具有科学素质的人是什么样的人呢?雷卡德(D.E.Reichard)认为,这样的人“接受的科学教育足以使 其理解基本的科学现象。具有科学素质的人是客观的、思想开放的和具有怀疑精神的。他们的科学知识及其探 究的能力使其能够解释大众传媒(报纸,电视等)中出现的有关科学的信息。”(注:Reichard,D.E.(1985)P olitics and Scientificliteracy.Education,Vol.106,pp.110.)而萨特曼(Frank X.Sutman)则认为,“一个 有科学素质的人是能够并愿意继续学习科学内容,独立地发展科学过程,并能够向他人交流学习结果的人。” (注:Sutman,F.X.(1996)Science Literacy:A Functional Definition,Journal of Rese-arch in Science Teaching,Vol,33,No.5,p.459.) 
上述关于科学素质和具有科学素质的人的探讨,虽然是针对整个中小学科学教育提出的,但它对制定小学 科学教育的具体目标具有重要的指导作用。 
(四)重视以科学教育理论指导小学科学教育改革 
近几十年来,随着教育科学的发展,科学教育作为教育科学中一个研究领域已经在欧美等发达国家建立起 来。其标志是:(1)建立了综合性的科学教育研究会,如美国有全国科学教学研究会、全国科学教师联合会;此 外,像许多教育研究领域一样,还有国际性组织,如国际科学教育联合会。(2)出版了多种科学教育杂志,如美 国的《科学教育》、《科学教育研究杂志》和《科学教师》,英国的《国际科学教育杂志》,《欧洲科学教育 杂志》,《科学教育研究》,等等。这些国际性科学教育杂志除了美国的《科学教育》创刊较早外,其余的杂 志大都是70年代以后才创办的。(3)出版了大量的科学教育专著,如《小学科学教学的新方向》(Hurd,P.D.,19 69),《科学的本质和科学教学》(Robinson,J.T.,1969),《科学教学的新发展》(Lee,E.C.,1969),《通过科 学教学批判性思维》(Troost C.,1969),《改进科学教学》(Fraser,B.J.andet al.,1995),《学习科学:以研 究改革实践》(Glynn,S.M.and et al.,1995),等等。以上所列的书刊涉及到科学教育理论与改革的方方面面, 它们对当前的科学教学改革具有一定的指导作用。 
国际科学教育理论研究已形成许多对科学教育改革有用的成果,如建构主义理论(constructivism)和概念 改变理论,80年代以来已应用于科学教师的职前和在职培训,并对中小学科学教学发挥着指导作用。另一方面 ,科学教育理论对科学教育政策的制定也发挥了一定的作用。罗角盖兹(Alberto J.Rodriguez)在评论《全国科 学教育标准》时指出:“尽管《全国科学教育标准》中一次也没有用到建构主义一词,然而,很显然,个人建 构主义(建构主义的一个分支理论——笔者注)是文件中的主导教学理论。”(注:Rodriguez,A.J.(1997)Th e Dangerous D-iscourse of Invisibility:A Critique of the National Research Council's National Sc ience Education Standards.Journal of Re-search in Science Teaching,Vol.34,No.l,p.30.) 
(五)强调探究式科学教学,提高小学生进行科学研究的能力 
探究性教学是当代小学科学教育的一个最突出的特点。 
怎样培养小学生的探究能力呢?美国科学教育学者埃尔思乐(Will-iam K.Elsler)等人在《小学科学教学》 一书中用一章的篇幅专门探讨了探究式科学教学。他们提出了三种主要教学方法。一是理性探究法,二是发现 法,三是实验法。三种方法各有不同的特点和功能(如表1所示)。 
附图{图} 
国际科学教育的改革还有一些特点,如重视对科学教师的职前和在职培训,注重消除科学教育中的性别差 异,从多元文化主义的观点改善少数民族学生的科学学习,强调在科学教育中进行技术教育等等。 
三、我国小学科学教学的若干问题 
从小学科学教育发展和改革的国际背景中考察我国小学科学教育,我们不难发现,较为突出的问题在以下 几个方面。 
(一)对小学科学教育重要性的认识 
从本世纪初(1903年)我国建立现代学制以来,小学就开设科学启蒙教育课程,最初叫做“格致”,1910 年受日本影响易名为“博物”或“理科”,1922年学制改革后,受美国影响再次易名为“科学”,自那时起小 学科学教育的学科名称基本上就以“科学”沿用至今。 
学科名称70多年来保持不变,多多少少说明了科学教育在我国小学里的地位基本上没有变化,同时也说明 我国对小学科学教育的认识较为模糊。 
90年代以来,虽然九年义务教育的科学课程和教材又进行了新的调整,小学从一年级起就开设科学课,但 由于人们对这门课的认识不足,以及科学课教师普遍缺乏培训,科学课在许多小学至多处在边缘地位上。这与 科教兴国的国策和国际上普遍重视小学科学教育的趋势是很不相符的。 
(二)科学观与科学教育观 
科学观与科学教育观是两个密切联系的问题,有什么样的科学观就会有什么样的科学教育观。“五四”运 动以来,由于受唯科学主义思潮的影响,国人的科学观是封闭而又凝固的。例如,在50年代发行百余万册而在 80年代重版又发行数十万册的《科学四字经》里,开篇就是“科学规律,多已发现”,“学习科学,才能了然 ”,“掌握规律,改造科学”,等等。这里暗含的科学观和科学教育观既不符合当代科学技术发展的实际状况 ,又容易使学生养成唯科学主义的态度,还忽视了科学创新的精神。众所周知,现代科学技术日新月异,发展 迅速,岂是“科学规律,多已发现”呢?如果学生从小就形成了这种科学观,即科学仅仅是一种已经为人类所 基本发现的科学规律的知识体系,只要学习它就够了,哪来新的科学发现和发明?科学岂不是停滞不前了吗? 
本世纪中期以来,随着当代科学技术的迅猛发展和科学哲学研究的深入,西方发达国家的科学观和科学教 育观发生了深刻变化。新的科学观认为,“科学知识不是绝对的,它随着人们对更多事实的了解而发生变化, 由于未来可能发现的信息,当前为人们所接受的理论或许有一天被改变,甚至被放弃。科学规律不断被改变是 ‘为了它们更真实地代表事实’”(注:Hurd,P.D.and Gallagher J.J.(1968)New Directionsin Elementary 
Science Teaching,California:Wadsworth Publishing Company,Inc,p.7.)这种开放的科学观对当代科学教 育产生了深刻的影响。 
(三)小学科学教育目标 
当今中小学科学教育目标是建立在“科学素质”这一重要理念上的。它不仅涉及到学生应当掌握的科学知 识,而且更关注科学探究的能力、科学精神、兴趣、态度,以及科学、技术和社会的关系等等。科学教育的目 标通过课程、教材和教学方法的改革而得以实现。 
我国近年来小学科学课的教材内容的确进一步现代化了,但这主要是指内容的先进性而言的。就小学科学 教学目标和教学方法来看,似乎仍像以往一样侧重于科学常识的掌握上。例如,在90年代出版的小学科学教学 方法指导手册上,教学的基本要求首先是使学生“了解一些事实”,“掌握一些规律”,其次才是“学会一些 方法”。(注:参见九年义务教育教材(人教版)教案系列丛书《科学第一册教案》,人民教育出版社、东北 朝鲜民族教育出版社1993年版,第67页。)李默然先生在谈到改革小学科学教育时一针见血地指出,我们“用 的是读四书五经的办法‘读’科学‘书’,‘背’科学‘书’”。(注:参见刘默耕:《小学科学课改革研究 》,四川教育出版社1988年版,第153页。)这种传统的教学观应当改一改了。 
长期以来,我国小学科学教育目标之所以始终盯在“科学常识”上,科学课教学只注重教书和读书、背书 ,除了传统因素之外,还同我国科学教育研究的落后状况分不开。迄今为止,我国没有一个科学教育研究机构 ,也没有一本综合性的科学教育学术期刊。高等师范院校基本上没有人专门研究科学教学法,更没有开设小学 科学教育课程。要改变这种落后局面,高等师范院校亟待重视和加强科学教育研究,包括对小学科学教育的研 究。 
(四)小学科学教师 
普及小学科学教育和提高科学教学质量,关键在于要有一支训练有素的科学教师队伍,这是不言而喻的。 这个问题在美、英等发达国家直到不久前才引起高度重视。尽管他们小学教师的学历普遍达到大学本科水平, 但80年代中期以来的多项调查研究发现,教师本身科学知识的贫乏是小学科学教育水平不高的一个重要原因。 在我国,这个问题更为严重。中等师范学校侧重于培养小学语文、数学教师,根本就谈不上专门培养小学科学 教师。目前许多小学科学课开不起来或不够重视,一个重要原因是缺乏合格的小学科学教师。 
(五)小学与中学科学教育的衔接 
从国际科学教育的发展历程来看,科学教育先在中学进行,然后才延伸到小学。从60年代以来国际科学教 育改革趋势来看,也呈现出这种先中学后小学的顺序。不过,近几十年来,由于中小学科学课程的设置和课程 开发是从整体上考虑的,也由于小学教师的学历普遍提高到大学本科层次,发达国家中小学科学教育已经衔接 起来了。例如,美国的《全国科学教育标准》规定了从幼儿园至高中12年级的科学教育标准,因而90年代的科 学课程是中小学统一的、衔接的。同样,英国11年义务教育的科学课程也是一以贯之的。 
相反,我国中小学科学教育至今仍不衔接。具体体现在三个方面:(1)课程和教材内容不衔接,即中学科学 课程的内容不是以小学科学课程为基础的;(2)师资不衔接,即小学教师不了解中学的科学教学,反之亦然;( 3)教学不衔接,即中学的科学教学不是小学科学教学的科学延伸,小学是综合性科学教学,而中学(特别是初 中)是分科教学。中小学科学教学不衔接既不利于学生的发展,也不利于科学教育的普及与提高。这个问题的 根本解决依靠科学教育改革,而改革的成功一方面取决于重视和加强科学教育研究,特别是科学课程和教材的 研究,另一方面在于提高中小学科学教师的水平,尤其是小学科学教师的水平。