美国“动手做科学”课程模式的形成及传播

胡彩云

（唐山师范学院 教育学院，河北 唐山 063000）

20世纪80年代中后期，美国掀起了第二轮科学课程改革，众多科学家、教育家开发设计了新的科学课程——“动手做科学”课程模式。这种课程模式以建构主义、情境认知学习理论为基础，强调在科学学习中以学生的动手操作为基本的探究方式，通过科学探究的过程培养学生的科学素养。“动手做科学”课程模式虽然从其产生到现在只有30多年的历程，但却有着厚重的历史积淀，有着科学的理论基础，经过了实践的检验和磨炼，得到了广泛的应用和发展。

一、“动手做科学”课程模式的历史渊源

从19世纪中后期科学教育在美国产生到20世纪80年代“2061计划”的推行，美国科学教育已经走过一百多年的历史。

19世纪下半叶，欧洲科学教育思想逐步传入美国，对美国的科学教育产生了重要影响。首先，欧洲的“实物教学”（Object Teaching）法传入美国，这种方法注重“观察”在学生学习中的作用，强调教学应当让儿童详细描述各种动物、植物和矿物，让儿童观察和学习自然现象。70年代后，以美国教育家E.G豪（E.G.Howe）为代表设计了最早的小学科学课程大纲，该大纲强调了“儿童中心”活动的重要性，强调感官知觉对于学习的重要性，强调必须用丰富多彩的例子来增进对于科学课题的理解。①90年代，美国掀起了“自然研究运动”（Nature Study Movement），该运动强调以兴趣作为激发儿童学习的动力，教学模式重在指导儿童探究与他们有关系的周围环境。这些科学教育思想为“动手做科学”提供了最初的思想积淀。

20世纪20-30年代，杜威“做中学”（leaning by doing）的主张开始在美国得到广泛推行，这一思想是“动手做科学”最直接的启蒙思想。“做中学”的基本思想是让学生亲自动手，通过实践操作，获得直接经验。在杜威看来，“做中学”就是一个让学生获得科学方法、思维与态度乃至价值观的综合学习过程。杜威的这些思想为“动手做科学”课程的形成提供了最直接的启示。

20世纪60年代，美国掀起了二战后的第一轮科学课程改革，“动手做”（hands-on）这一术语随即诞生，而在这一轮课程改革中产生的典型的科学课程模式则成为“动手做科学”课程模式的前身。这些课程模式主要有：小学科学教育大纲《科学——一个加工的过程》（Science-A Process Approach Program，SAPA），《侧重科学概念的小学科学教育大纲》（Conceptually Oriented Program in Elementary Science，COPES），《小学科学教育方案》（Elementary School Science Project，ESSP）等。这些课程“绝大多数都推崇动手实践活动，认为动手实践是愉快而有效的学习形式。”“从60年代课程改革以来，对实验室活动的强调转变为学生的动手做经验。”②“动手做”（hands-on）这个词汇最初的意思是指在学习使用电脑时如何用动手操作键盘，③当时还没有成为科学教育方法的标志语。但随着人们对动手操作问题的重视，这一思想开始向教育和教学方法上渗透。这一时期，各种描述新的科学教学的词汇如“探究”（inquiry）、“问题解决”（problemsolving）、“发现教学”（discovery）、“科学的过程”（processes of science）等大量产生。当然，美国60年代的科学课程改革由于过分强调科学原理、科学原则在教育中的作用，因而遭到批评，使得科学教育改革在70年代进入低潮。但这一轮科学课程改革，促成了以学生主动探究、亲自动手为主要方法的科学课程的产生。这些课程的开发与实践为20世纪80年代新一轮课程改革提供了启发与借鉴，是“动手做科学”课程模式的前身。

二、“动手做科学”课程模式的形成

随着1989年《2061计划》的颁布，美国教育界掀起了如火如荼的科学教育改革，美国中小学科学课程开始了继20世纪60年代之后的第二次变革，开发了新的课程。这次改革主要由美国国家科学基金会资助，开发的课程项目有：“面向孩子们的科学与技术”（Science and Technology for Children，STC）、“提供丰富选择的科学教育体系”（Full Option Science System，FOSS）、“为了孩子们的科学与技术洞察力”（Insights）等，这些课程项目的探索与开发为“动手做科学”课程模式的形成奠定了基础。

20世纪90年代中后期，“动手做科学”课程项目经过长期的研发与设计陆续完成，建立了完整的理论与实践体系，逐渐形成了“动手做科学”的课程模式。这种课程模式具有共同的理论基础，一致的基本目标和价值取向，有相近的课程内容和“动手做”的方法。

“动手做科学”课程模式建立在最新的教育与心理学研究成果的基础上，以建构主义关于学习的理论与情境认知理论为其理论基础，认为学生通过主动建构获取知识，并在不同的认知发展阶段具有不同的认知水平和特点，由此为学生提供了具有阶梯性课程习内容和指导方式。

“动手做科学”的课程模式的本目标与价值取向同《2061计划》和《国家科学标准》相互一致，基本目标为：培养学生的科学素养、帮助老师提高科学教学质量、推动科学教育的普及与提高。价值取向上强调科学素养的培养有利于学生个体的心智发展，既有助于当前的生活，又为将来的生活做好准备。

“动手做科学”的课程模式是在《2061计划》和《国家科学教育标准》的基础上确定其课程内容的。《国家科学教育标准》当中将科学教育内容分为八个类别：统一概念和过程、作为探究的科学、物质科学、生命科学、地球和空间科学、科学与技术、个人和社会视角中的科学、科学的历史和本质。以STC的小学课程设置为例，可以看出“动手做科学”课程的内容范围从属于《国家科学教育标准》。

表格STC小学课程设置④

“动手做科学”课程模式的核心方法就是动手探究和操作。“动手做科学”课程模式中的动手操作包含了多个科学学习活动，如观察、提问题、查阅书刊及其他信息源、设计方案、运用各种手段来搜集、分析和解读数据、提出预测做出解释、将研究结果与人分享等。从另一个角度理解，“动手做”整个过程类似于科学家进行探究的过程。它不是“只动手不动脑”，也不是“只操作不读书”，更不是“学生动手老师休息”。

与传统学科课程相比，“动手科学”更强调通过学生的动手操作培养学生的探究能力，因而这一课程已经不再是传统的对科学知识、科学原理进行学习和记忆的课程，而是以生活、社会问题为研究对象、以动手操作和探究为学习方法和过程、以获取科学知识和习得科学方法，提高科学素养为结果的新的课程模式。

四、“动手做科学”课程模式的推广与传播

“动手做科学”作为美国中小学科学教育中的重要课程模式，得到了各地的大力支持，目前在美国已经建立起很多“动手做科学”的研究机构、专业网站，这些机构在很大程度上促成了“动手做科学”课程模式的推广与传播。

美国当前主要的研究机构有，美国国家科学资源中心（The National Science Resources Center，NSRC）下属的STC项目研究组、加州大学贝克莱分校的劳伦斯科学馆（Lawrence Hall of Science）下属的FOSS项目研究组、美国教育发展中心（Center for Science Education，CSE）下属的Insights项目研究组等。这些研究机构汇集了科学家、大学教授及社会相关人士进行讨论研究，负责“动手做科学”的课程设计与开发和项目推广与教师培训工作。这些机构有各自的出版发行商，其中STC项目的出版商为美国拉罗来纳州生物供给公司（Carolina Biological Supply Company），FOSS项目的出版商为德尔塔教育公司（Delta Education Company），Insights项目的出版商为肯德尔亨特出版社（Kendall/Hunt Publishing Company），这些出版商从事教材和相关器材工具的出版、生产与发行工作，并建立网站进行宣传。据STC项目负责人之一萨利德鲁（Sally Deroo）女士所说，STC的教材在美国覆盖率已经达到15%至20%，全美国有20%的学校使用STC教材中的某些课程，有15%的学校使用STC的全部教材。

除了出版教材以外，“动手做科学”的专业网站的建立，为使用者查阅相关科学资料提供了有利的条件。如FOSS的网站为教师、学生和家长们在教室里或家庭中学习科学开辟了新途径。三年级到六年级各个水平都有自己的交互式网站。在这里，学生和家长们可以利用教学游戏和教学模拟，练习自己的科学技能。那些有兴趣访问FOSS相关网站的人们，只要选择一个链接，就可以深入地研究某个专题。在网站里，教师们也会有兴趣与同行进行交流，可以在此比较各自的教学，甚至交流有关自己教学的数据资料和教学效果等。除此之外，每一个“动手做”的课程项目，都会帮助实施项目的学校建立教师培训俱乐部，聘请有关专家进行三到五年甚至更长时间的教师培训，帮助教师提升专业知识与技能，交流“动手做”课程的心得。这些措施和手段促进了“动手做科学”课程模式的推广。

目前，在美国的影响下，世界各国相继开发实施了“动手做”科学的课程项目，如法国有“动手和面团”（LAMAP），中国有“做中学”（Learning By Doing），澳大利亚有原始调查（PI，Pri mary Investigations），瑞典有“面向大家的科学与技术”（NTA），巴西有“动手做”（Maonamassa），等等。这些课程项目的实施进一步推动了“动手做”科学思想的传播和模式的推广。

当然，“动手做科学”课程模式在其推行与运用的过程中也产生了一些问题，这些问题引起了项目实施方及家长的质疑。比如，动手操作的材料并不都是从废旧物品中搜集来的，使用其他器材与工具所带来的经费投入问题如何解决；“动手做科学”课程项目提高了对教师的要求，教师培训的问题如何落实；当“动手做”在很大程度上代替了书本学习之后，学生的成绩是否能够得到提高，等等。另外，在采用“动手做”方法进行学习时，如何处理一些关系也成为教师们讨论的焦点：如何处理“动手做”与“动脑想”的关系，教师在科学课堂上应该如何划分学生动手操作和动脑思考的时间比例；如何处理“动手做”和“使用教材”的关系，哪些经验应该由学生动手探索获得，哪些经验应该从教材书籍中间接获得；如何处理“动手做”与“教师指导”的关系，在什么情况下应该让学生自己操作，什么情况下应该由教师参与指导，等等。其实，任何课程的思想或模式在推广和传播过程中都是需要实践检验的。目前所出现的对“动手做科学”课程模式的质疑，对于促进该模式继续发展和完善是有一定意义的。

美国“动手做科学”课程模式从19世纪中后期思想的肇始到20世纪80年代以来的盛行，反映了人类对科学教育模式的不断思考和探索，这一发展过程是有重要价值的。尽管这一模式目前还存有一些问题，引起了人们的质疑和争论，但它对于深入思考现代科学教育的改革，推动科学教育的进一步发展具有重要的意义。目前，美国的科学课程模式已经有了比较成熟的理论基础，并形成了一套较为完整的探究方法和系统的实践课程内容，当然这一模式仍然需要不断地探索和改进，需要与各国有更多联系和实践，从而使科学教育课程的发展更为完善。

注释：

①Paul Dehart Hurd，James Joseph Gallagher，New Directions In Elementary Science Teaching［M］.Wadsworth Publishing，1969：23.

②David L.Haury&Peter Rillero，Perspectives of Hands-On Science Teaching［M］.The ERIC Clearinghouse for Science，Mathematics，and Environmental Education.http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/eric-1.htm.

③David L.Haury&Peter Rillero，Perspectives of Hands-On Science Teaching［M］.The ERIC Clearinghouse for Science，Mathematics，and Environmental Education.http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/eric-1.htm.

④Sally女士在中美小学科学教育座谈会上的专题报告［EB］.http://data.sedu.org.cn/frgnews/1081237964.shtml.

［1］Allen Ruby，Hands-on Science and Student Achievements［Z］.http://www.rand.org/pubs/rgs_dissertations/RGSD159/#.

［2］David L.Haury & Peter Rillero，Perspectives of Hands-On Science Teaching［M］.The ERICClearinghouse for Science，Mathematics，and Environmental Education，http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/erictoc.htm.

［3］Full Option Science System FOSS（FOSS）homepage:http://www.fossworks.com.

［4］Paul Dehart Hurd，James Joseph Gallagher，New Directions In Elementary Science Teaching［M］.Wadsworth Publishing，1969.

［5］Paul Dehart Hurd，James Joseph Gallagher，New Directions In Elementary Science Teaching［M］.Wadsworth Publishing，1969.

［6］Paul Doherty Getting Hands-On Science Into the Classroom［EB］.http://www.exploratorium.edu/snacks/Hands-On_Science/Snacks_Explained.html.

［7］［美］国家科学资源中心，李勇译.面向全体儿童的科学——改进小学科学教育的指南［S］.北京：科学普及出版社，2005.

［8］［美］国家研究理事会科学、数学及技术教育中心、《国家科学教育标准》科学探究附属读物编委会.罗兴凯等译.科学探究与国家科学教育标准——教育学的指南.［S］.北京：科学普及出版社，2004.

［9］［美］乔治·C.洛比尔（George C.Lorbeer）著.吕娜，张虹译.美国小学科学活动设计与示范［M］.北京：华夏出版社，2004.

［10］丁邦平.国际小学科学教育的发展趋势——兼谈我国小学自然课的若干问题［J］.教育研究与实验，1998，（3）：31-36.

［11］张璐，朱晨海.2061计划与美国科学教育改革［J］.外国中小学教育，2000.（1）：29-31.

［12］赵骏.动手做科学，探究新世界——美国FOSS科学教材评述［J］.小学自然教学，2002，（9）：21-24.