美国基础科学教育变革评述

熊士荣

摘要：透视美国四次大规模的基础科学教育变革的历程，有益于我们了解现代西方科学教育发展的特点和趋势，分析基础科学教育革新的理念、课程改革的进展以及教学方法的创新和实施。

关键词：美国；科学教育；课程改革：教学方法

中图分类号：G40-052文献标识码：A文章编号：1671-6124(2009)02-0069-05

在现代西方科学教育的变革发展历程中，美国的科学教育颇具代表性，自20世纪50年代以来，它所进行的科学教育变革持续不断，如60年代的科学教育现代化运动，70年代的回归基础运动，80年代的STS教育，90年代的以科学素养为中心、世纪之交的教育标准化运动。这一系列旨在推进科学教育革新的运动，不仅对美国的中小学科学教育变革产生了深刻的影响，而且也对世界其他国家的科学教育改革产生了广泛的影响。因此，透视美国科学教育变革的历程，有益于我们了解现代西方科学教育发展的特点和趋势，以为我们提供可资参考的经验和教训。

一、科学教育现代化革新运动

在美国四次大规模的教育改革运动中，规模最大、涉及范围最广的是起源于20世纪50年代末的科学教育现代化革新运动。这场革新运动的主旨是改革中小学的数理科课程，为培养“科学精英”找到切实有效的途径。由于这次改革运动极为重视课程的革新。因而也被称其为课程现代化运动或学科结构革新运动。

科学教育现代化运动的兴起有着深刻的社会历史背景。二战后，世界范围内的经济开始复苏，科学技术突飞猛进，大批新学科、新理论层出不穷，科学技术成为社会、经济建设发展的根本动力。这种迅猛的发展必然要求有与之相适应的科学教育。但在战后一段时间里，美国的科学教育在教学内容和教学方法上并没有多大的改变，杜威的实用主义教育思想的影响犹在，以“儿童为中心”和注重生活的教育仍然是美国中小学课程设置的基本理念。根据1951年联邦教育总署的调查，美国全国中小学课程学习的内容庞杂，忽视系统理论知识的传授，设置的学科多达247种，学生无法学习全部课程，遂实行学分制和选科制，但学生避重就轻，选学省力、易得优良分数的科目，教育质量大大下降，与前苏联重视基础教育和基础研究、加速人才成长培养和大力发展尖端科学技术形成了鲜明的对照。

1957年苏联成功地发射了人类第一颗人造地球卫星，显示了科学技术发展的巨大成效。这对于西方国家是一个巨大的挑战，美国朝野为之震惊，要求加速科学教育革新的呼声响彻全国。于是，一场以对付前苏联卫星发射带来的科技挑战、力保美国霸主地位，以培养“卓越人才”为中心理念的科学教育现代化运动于20世纪50年代末拉开了序幕。

科南特的要素主义，布鲁纳的结构主义，施瓦布的探究教学思想。为这次科教改革运动提供了指导思想。要素主义认为人类文化遗产中有人人都要学习的永恒不变的共同要素，他们批判了进步主义的教育思想，主张恢复学术标准，注重智商。科南特指出，基础教育要重视学术性的文理科知识和基本的技能训练，教育的真正目的在于培养尖端的科技人才，以适应现代美国社会经济发展和国内外政策所提出的新要求。结构主义教育理论的主要影响在课程方面。布鲁纳强调课程与教材结构的重要性，要求按照知识的基本结构来设计课程，他提出“任何学科的基本原理都可以用某种形式教给任何年龄的人”，要求各级学校的学科内容要逐级下放，以提高知识学习的深广度。他还提出了“螺旋式”设计课程的模式，并把注重启发诱导，培养学生主动思考、探索的能力作为指导教学的重要原则。施瓦布发表了《探究的理科教学》一文，提出了影响深远的“探究教学”思想及其方法论。心理学家加涅对“探究教学”从理论上加以论证，使探究法和发现法成为当时美国科学教育改革中最重要、最有影响的教学法。

在这次改革中，出现了一大批反映现代科学观点和要求的各学科教材，例如，劳伦斯科学馆编写的《科学课程改进学习》，美国科学促进会编写的《科学——一种过程方法》。教育发展中心编写的《小学科学学习》等等，还有PSSC物理。CHEM化学，CBA化学等一系列的分科科学课程。

纵观这场科学教育现代化运动，可以看到，其成功之处在于更新和转变了教育观念，大力推进了中小学理科课程和教学内容的革新，同时又创造出了一系列新的教学方法，对增进学生对学科知识的掌握、提高探究能力、扭转教育质量低下、应付科学技术的高速发展给学校的科学教育带来的挑战起到了积极作用。这场革新运动对世界的科学教育也产生了积极影响，英国制订了纳菲尔德理科课程改革方案，德国的瓦，根舍因和克拉夫基创立了“范例式教学”，日本把“理科教育现代化”的要求直接反映在初、高中教学大纲中，开设“理科教育现代化讲座”等等。

但这次改革运动被普遍认为是失败的。从学的原因讲它推行的是精英主义教育，将科学教育的目标仅仅局限于培养科学家和工程师，学术味过浓，课程内容出现高、精、深而忽视基础知识基本技能，只适应少数尖子学生的需要，而忽视了广大中低等程度学生的接受能力和心理需求，使相当比例的学生失去了对科学知识学习的信心和兴趣；从教的原因讲它采取的是“中心—边缘”模式，也就是说，课程的目标是由中心的专家(包括科学家、教育学专家等)制定的，再由他们主持课程的开发和传播，而课程的实施则由处于“边缘”地位的一线教师来。因而教师的积极性无法调动起来，处于被动的地位，缺乏课程研究的机会和参与意识，教师只用对照着教材教，忽视了教师的知识、方法和理念。教学活动就相当于技术员的简单的机械任务，教师缺乏高质量教学的激情。

二、回归基础运动

美国从20世纪70年代初开始至70年代末期展开了战后第二次科学教育改革，史称回归基础运动。这是一场自发性的教育改革运动，主张从20世纪60年代的学术为中心，重新回归到注重基础这个根本之上，这个基础就是强调以3R，S(读、写、算)和3PS(严格、爱国、完全)为核心的基本能力培养。

回归基础运动的兴起是对科学教育现代化运动的反思。首先，使人们开始思考更适合社会发展的教育模式。科学教育现代化运动虽然取得了一些成果，但到了60年代末，开始暴露出一些突出的问题，分析其原因主要有：第一，重视了数理学科的改革而忽视了社会科学，难以培养出全面发展的人才。学生不能适应科技和社会发展的需要；第二，新理科教材过分追求内容的高难度和现代化，忽视了基本技能的训练，从而使学生缺乏基础知识和基本技能；第三，改革将注意力主要集中在将来能升入大学学习的少数优秀学生身上，而忽视了大多数学生的需要，使学生产生了两极分化，导致教学质量大面积下降；第四，只有少数经过培训的教师能使用和讲解教材，大多数教师得不到培训仍沿用过去的教材和方法进行教学。种种原因都表明，60年代推行的教育改革存在许多缺陷，已不能适应不断发展着的社会的需要。于是恢复基础教学成为人

们重新思考后的最佳选择。

其次，当时的社会、经济发展背景使科学教育选择了“回归基础”这一方向。20世纪70年代的美国社会处于动荡不安之中，这时世界性的能源危机爆发，美国国内通货膨胀严重，失业率上升，就业已经成为社会的一大难题；反对越战的斗争日益激烈，种族关系日趋紧张；学校内部也比较混乱，学生闹事、吸毒等不断发生。由前苏联卫星发射成功所引起的危机感和提高学术水准的呼声被日益加剧的社会矛盾和危机所掩盖，同时由于美国抢先于前苏联登月成功，也使人们一度把过分集中于高科技发展的注意力转向了愈演愈烈的社会问题。面对复杂棘手的社会问题，人们不禁对60年代的科学教育改革的效果提出了质疑：这样培养出来的学生能具备很好的解决问题的能力吗?那些在学校中没有经过任何职业教育训练的学生如何就业?缺乏科学基础知识和基本技能的学生如何适应社会的需要?1972年联合国教科文组织(UNESCO)发表了《学会生存——教育世界的今天和明天》的研究报告，提出了终身教育的思想。在这一思想的影响下，美国教育总署署长马兰提出了生计教育的主张。强调普通教育要与职业教育相结合，从而开设了许多涉及技术性的课程，如：农业和自然资源、通讯、媒体和社会生活等短期课程。同时，生计教育还采用了许多新的教学方法：1.P.1个别教学法，程序教学法，个别指导教学等，这些都对科学教育的发展起了很大的作用。在课程方面，回归基础运动在两大方面呈现了大的变革：第一，重视科学基础知识的教学，同时强调科学概念与科学应用的紧密联系，高度重视教育适应科技和社会发展的需要；第二。重视学科交叉、跨学科课程环境课程等综合课程成为新的发展趋势。70年代的科学课程扩大了内容的范围，不仅包括必要的科学基础知识和基本技能，而且还扩大了学习内容的学科交叉和综合程度，社会中与科技问题密切相关的内容纳入到课程内容体系中。其中最有代表性的是马里兰大学开发的《跨学科探讨化学》，佛罗里达大学开发的《跨学科环境教育》，威斯康星大学开发的《环境教育程序》等，同时一些以问题为中心的短期课程也如雨后春笋般地开发出来。在教学和学习方法上，这一时期倡导目标教学，力求理科教育目标的可操作化，并提倡教学中师生之间建立一种情感上的联系，教师要创设生动的情景来刺激学生的学习。

“回归基础”运动的结果如何，人们后来对它的评价是“有一些好处，也有很多坏处”。这次运动有利于培养一批阅读写作和计算机运用能力较强的学生，有利于克服学校纪律松散的现象，有利于消除使课程拥塞不堪的繁多的选修课，使学生专心学习重要的必修课。但也有人对这场运动提出了尖锐的批评，认为过度简化的科学课程无法为学生将来进入大学学习做适当的准备，从而导致学生只专心学习传统的理、化、生、地课程，造成大学入学考试成绩低落。这也是引起美国20世纪70年代中学生科学成绩在世界排名中急剧下降的一个重要原因。更严重的是，由于强调计算机的机械技能，贬低艺术、参观和创造性，把学习过程规定得死死的，有人担心这样将使美国教育失去其强大的生成力，以致于会培养出最平庸的一代人。有人说这场运动缺乏系统的理论基础和组织领导，美国著名的科学教育专家赫德甚至认为不能称回归基础为一般意义上的教育改革运动。

那么，怎样改革理科教育使科学课程既不像60年代那样过分学术化，又不像70年代那样浅显呢?同时，随着新技术革命浪潮的高涨，社会日益科学化，科技所带来的社会问题日益增多，如何处理好科学技术与社会进步之间的关系，如何进一步提高科技化社会中人们的科学素养，成了新形势下摆在人们面前的最大问题，这些又对科学教育提出了新的挑战，科学教育面临着进一步改革的重大任务。

三、面向社会的科学教育：STs教育

当历史的时钟摆到20世纪80年代，美国经济开始由衰退转向回升，以微电子技术、通信技术为代表的信息技术的广泛应用使社会进入了信息化时代，工业生产劳动从劳动密集型为主逐渐转向以知识密集型为主。在这种情况下，人们期待着教育能完成提高劳动者的技能和素质这一任务。同时，在新技术革命浪潮的冲击下，也产生了诸如环境污染、生态平衡、能源开发、粮食与人口等一系列科技与社会问题，这些问题也必然要反映在基础教育之中，需要学校科学教育革新内容，制定新的教育对策。

然而美国这一时期的学校教育却无力承担这一重任，教育现状令人非常不满。公众对小学教学水平太低、课程内容落后、学生学习时间短、学习松散、师资水平差等问题提出了严厉的批评。美国国家教育优异委员会在1983年发表的《国家在危急中：教育改革势在必行》的报告中指出：“根据1969年、1973年和1977年全国理科成绩的评定，美国17岁学生的理科成绩连续下降……约有40％的青年不能从书面材料中做出推断；只有1／5的青年能够写出有说服力的文章；只有1／3的青年能够解答需要几个步骤的数学题。”针对教育质量的滑坡，该报告提出了一整套改革建议：第一，加强新基础课的教学。要求中学修习4年英语、3年数学、3年自然科学、3年社会科学、半年计算机，打算上大学的同学还要学习两年外语；第二，提高教育标准和要求。大学要提高录取的标准，还要更新教科书，提高教科书的质量；第三，延长学习时间；第四，提高师资质量，改善教师待遇；第五，加强领导和财政资助。

这份报告所指出的美国教育存在的严重问题及其改革建议迅速引起了全国上下的强烈反响，以该报告为发端，美国又一次掀起了教育改革的高潮。各州纷纷采取改革措施，从教育政策到教育费用都投入了前所未有的力量。这次改革从一开始就注重教育各个方面的综合改革，提出了“重建教育体制”的基本指导思想。改革包括调整课程结构，充实课程内容，提高学业标准，增加学习时间，改进师资培养制度，提高教师地位和工资待遇，完善学校管理体制，增加经费等教育的方方面面。美国理科教师协会提出了80年代美国科学教育的目标应是：培养具有科学素质的公民，能了解科学技术与社会之间是如何相互影响的，并能将这些知识应用于日常的决策之中。美国科学委员会(NSB)在1983年发表的《为了21世纪教育美国人民》报告中也指出，21世纪的“基础”不仅仅是读、写、算，还包括沟通、高层次的思考和问题解决等基本科学素养。这些都表明，80年代的这场科教改革是以培养“科学素养”为核心的。

以培养科学素质为核心的教育思想也能充分体现在课程改革中。80年代，在科技革命浪潮的影响下，学科主义、人文主义等各种课程思潮从彼此对立逐渐走向彼此协调，形成了新的课程观。这种新的课程观既重视基础知识、理论、方法和技能，同时也强调社会的需求和个人的兴趣爱好，力图建立一种集人性、理智和社会相互协调的新型课程体系。在这种课程观下，加强科学、技术和社会之间的联系，加强学科间的综合，培养科学素质成为80年代课程改革的指导思想，并产生了一

系列反映这种思想的综合课程，其中以STS课程最为引人注目。1981年，美国全国理科教师协会(NSTA)提出了一个以“科学综合”为核心的计划，明确指出STS教育的目标是：为学生储备应付日常生活和未来科技世界的基本知识；教导学生如何处理科技和社会问题；确立学生应学习并具备哪些知识才能解决与STS相关的问题；使学生充分了解哪些职业需具备哪些STS技能。STS课程的特征反映在以下六个方面：1)强调科学、技术、社会间的交互作用；2)提升学生对STS议题的感知；3)延伸对理科及科技价值内涵的认识；4)培养做决策的能力及技巧；5)增强对科学应用的广泛了解；6)促进参与社区活动和对地方的关心。《综合计划》中列举了八个可纳入STS课程的知识内容领域：1)能源；2)人口；3)基因工程；4)环境品质；5)自然资源；6)国防与太空；7)社会科学；8)科技发展的影响。STS教育的教学方式灵活多样，包括讨论、以小组工作形式、角色扮演、阅读、分析、评价历史个案、实验室工作和实地考察等多种形式。总的来说，其教学有如下特点：1)教学方式多样化，不追求形式，注重效果；2)探究教学思想贯穿于整个教学过程；3)以解决问题为目的，注重实做和掌握方法；4)强调师生之间、师生与社会之间的交流。

美国这场以STS教育为主流的科学教育改革的规模大大地超过了前两次，而且这次改革既不像60年代那样过分注重学术，又不像70年代那样过于浅显，它仍然强调基础，要求加强学校的基础教育和基本训练，但“基础”的含义有了进一步的发展，不仅仅指读、写、算，而且还包括信息技术、解决问题的技能以及现代科学技术的各种科学素质。在美国的影响下，其他国家也纷纷开展了教育改革运动。英国政府在1977年发表了关于《学校的教育》的改革文件，并在80年代初相继公布了《学校课程的结构》、《学校的课程》、《社会中的自然科学教育》等课程改革计划。法国也于1983年制定了高中教育改革方案《面临21世纪的高中及其教学》，提出了加强科技教育、充实科技内容，尤其加强是电子技术和计算机技术方面的课程，以及注重职业技术教育等措施。日本也于80年代中期兴起了日本教育发展中的第三次教育改革，这次改革着眼于教育制度、教学内容的多样化和灵活化，重视家庭和社会教育，尊重学生的个性发展。

四、科学教育面向未来的新改革

20世纪80年代以来，美国的教育改革可以说是紧锣密鼓，新的教育观念已深入人心，而90年代则是一个信息高度密集、科技飞速发展、知识创新日新月异、经济愈来愈全球化和一体化的信息时代，科技竞争愈加激烈，对劳动者的素质要求愈来愈高，同时科技与社会之间的联系更加紧密，这些都要求20世纪末期的科学教育要将重心放在提高人的科学素质，加强科学教育与人文教育的整合，把人的教育与人和社会的共同发展作为基本理念。美国从80年代末开始进一步加大了教育改革的力度，教育改革的文件和计划接二连三地出台，其中最具代表性的是《2061计划》、布什政府和克林顿政府接连发布的指导全美教育改革的纲领性文件——《美国2000年：教育战略》和《2000年目标：美国教育法》。

1《2006计划》及其科学素养教育观

由美国科学促进委员会(AAAS)负责聘请400余位国内外著名科学家、教授和行政官员于1985年开始规划的《2061计划》是着眼于未来发展而制定的一个最雄心勃勃的跨世纪科学教育改革计划，其目的是在2061年哈雷慧星再次接近地球时，使美国人的科学素质在世界上具有一流水平。该计划特别强调培养科学素质的重要性，声称“普及科学基础知识包括科学、数学和技术已经成为美国教育的中心目标”。并将科学素质教育的范围大大地扩展，提出了科学素质教育的五个准则建议：1)求知；2)阐明人类的意义；3)改进个人工作及经济；4)增加社会责任感；5)强调个人经验。同时列出了12个科学素质教育的项目：科学的本质、数学的本质、技术的本质、自然界的构成、自下而上的环境、人体的机能、人类社会、技术世界、数学世界、科学史观、共同性主题和思维的习惯。

这个计划还强调面向所有的学生，突出四个方面的改革：1)以培养科学素质为导向；2)重质不重量；3)全面革新：4)以教师为核心。整个改革计划分为三个主要阶段：第一阶段，制订方案，这一阶段历时四年，已于1989年完成，五个专题报告书详细地论述了全面改革美国基础教育系统的设想、步骤、目标和科学依据；第二阶段，通过试点为在全国推行教改提供一系列的示范，主要任务是组织训练教师实验新课程，运用新的教学方式，并为联邦政府和地方提出改革政策的建议，成立专门的小组来开展研究工作，总结各个试点的经验，编写预备全面推广的教材范本。从1993年起，进入关键的第三阶段，通过各科学团体，教育组织机构及其他有关部门的共同努力，将第二阶段的实验成果转化为全国性的教育实践，实现《2061计划》的最终目标。

2《美国2000年：教育战略》和《2000年目标：美国教育法》

20世纪90年代，布什政府和克林顿政府在三年内接连颁布了两项教改文件，充分反映了美国政府对教育改革的重视。1991年，布什总统签发了一个把自己国家建设得尽善尽美的大胆的、综合的和全面的长期计划——《美国2000年：教育战略》。文件中提出了著名的全美六项“国家教育标准”：1)所有的美国儿童都能作好学习的准备，人学时乐意学习；2)高中生毕业率至少要提高到90％；3)所有的中小学生在4、8、12年级毕业时，有能力在英语、数学、自然科学、历史和地理学科内容方面能应付挑战；4)美国学生在自然科学和数学方面的成绩要在世界上名列前茅；5)每个成年人都要能读、会写，并掌握在社会竞争中和履行公民权利与责任时所必需的知识和技能；6)每所学校都没有毒品和暴力，能提供一个秩序井然的学习环境。

为了达到这些目标，制定了四项教育战略：1)为今日的学生，必须从根本上改进现在的所有11万所学校；2)对明日的学生，必须建立新一代美国学校，满足新世纪的需要；3)对已经离开学校进入劳动行业的人们来说，如果要在当今世界上成功地生活和工作，必须学习不止；4)为保证学校取得成功必须超越课堂，把眼光放到社区和家庭上，必须使每个社区都成为可以进行学习的地方。这四项教育战略是同步实施的。可以形象地比喻为四列巨大的火车，每个美国人都能在火车上找到自己的位置，这四列火车在平行的轨道上同时开动，以达到优异的教育目标。

1993年。克林顿政府宣布了一份全国性的教育改革计划——《2000年目标：美国教育法》，并将其正式立法。

《2000年目标：美国教育法》的要点如下：1)将六项国家教育标准正式完成立法程序；2)面向全体学生，编订供各地自愿采用的标准；3)编订学习机会标准；4)建立国家技能标准委

员会以推动技能标准、职业标准的编订；5)帮助各州和地方社区更多地加入到学校的改革之中，特别要致力于教师专业水平的发展提高；6)增强各州和学区的机动性和灵活性。

由上可见，编订全国统一的中小学教育标准，包括课程标准，学习机会标准，技能标准和职业标准等是《2000年目标：美国教育法》从组织上和经费上落实对教育改革计划的保证。

五、结语

由美国从20世纪50年代起所经历的四次大的科学教育改革中可以看到，虽然其改革历程曲折，但持续不衰的改革精神为美国科学教育的发展起到了积极的推动作用。其教育改革的主导思想从50~60年代的“追求学业优异，强调学术标准”到70年代“强调回归基础，切合需要”，再到80-90年代将二者融合、交叉，提出“提高全民的科学素养，既追求学业优异，又重视对现实生活适应能力的培养”，美国的教育改革日趋成熟。概括起来，美国的教育改革有以下几个特点：第一，注重国家的力量。从50年代末到90年代后期，几乎每一次改革都是由国家改革机构来引发和推进的，并通过一系列国家政策来达到对科学教育改革的引导作用，逐渐重视将教育改革立案立法，使其正规化，加强国家对教育的总体控制作用。第二，同一性与多样性相结合。这突出表现在他的后期改革中。例如，对于科学教育的目标，虽然政府及权威性科学团体提出了以“科学素质”为核心，但在实施上是引导性的，其内容的制订和实施方式则由地方和学校规定。又如它最近制订的“国家科学教育标准”，虽然有统一的科学教育体制的意味，但仍然只具有“指南性质”，并不规定固定的教学内容和教学方法，有很大的灵活性。第三，注重科学教育改革的整体性和多方面的配合。这表现在四个方面：一是科学教育的观念、目标的更新与科学教育结构的改革相配合。例如在60年代的科学教育现代化运动中不仅更新了科学教育的观念，制订了培养“卓越人才”的目标，而且变更了中小学课程的结构；70年代的“回归基础”运动和新技术革命对学校理科教育的影响，不仅使“学术中心”思想受到严厉抨击，而且促进了科学教育向科学与技术结合，普通教育与职业技术教育相结合的方向发展，使科学教育的结构得到总的调整；80年代以来在科学－技术－社会(STS)教育观的影响下，学校的教育与社会之间的结合更趋密切。二是科学课程改革与教育方法改革相互配合。尽管50年代以来的科学教育改革几乎每次都突出了以科学课程改革为核心，但在教学方法方面并不落后，如布鲁纳的发现法、施瓦布的探究法、布卢姆的掌握学习法等都对教育改革产生了重大的影响。三是科学教育改革与加强师资专业水平密切配合，这在历次教育改革中都有充分的体现。四是从经费上保证教育改革的落实。

美国科学教育的这些改革、发展特点和经验对于我国面向2l世纪的中小学科学教育改革的各个方面都有极大的参考和借鉴的价值。