二战后美国基础科学教育发展探析

●王保艳

二战后美国基础科学教育发展探析

●王保艳

二战后，以《国防安全教育法》、“2061计划”、《国家科学教育标准》和《新一代科学教育标准》为代表，美国先后开展了四次影响较大的基础科学教育改革。这些改革的主要特点是精英教育转向大众教育、科学教育去宗教化和课程改革频率高、范围广。对我国基础科学教育的启示是，关注大众科学教育；尊重科学论断的多元性；利用核心概念设置课程内容；加强科学教育改革的力度。

美国；基础教育；科学教育

为了保持在世界科技领域的领先地位并逐步提高整个社会的科学素养，美国于二战后开展了多次全国范围的科学教育改革，这些变革对美国基础科学教育的发展产生了深远的影响。从历史的角度探究美国基础科学教育改革的发展历程，分析其发展的背景、特点和趋势，可为我国基础科学教育改革提供有力借鉴。

一、二战后美国基础科学教育的演变

基础科学教育的发展是与经济、科技、政治等背景息息相关，特定时期的社会需求成为选择科学教育理念的主要根据。历史的逻辑决定了美国基础科学教育改革只能在精英与大众、社会与个人、科学与宗教之间做出选择。

（一）提倡精英科学教育

1957年，苏联成功发射了第一颗人造卫星，这让美国感觉到严重的科技危机。1958年，美国国会通过了《国防安全教育法》（National Defense Education Act）。该法案强调要加强普通学校对自然科学、数学和现代外语（新三艺）的教学。美国的科学家和联邦政府也联合起来共同进行了科学教育改革。在这期间，布鲁纳的学科结构课程理论等结构主义和要素主义的教育理论成为该课程改革的理论基础。“在整个60年代，美国将培养‘小小科学家’列为科学课程改革的重点，课程设计着重于‘从做中学’及‘探究式教学’，以实验及观察为主。”[1]美国国家科学基金会也积极支持这次改革，并出资编写了相关教材，即BSCS生物教材、PSSC物理教材和CHEMS化学教材。其中BSCS教材是最具代表性的，她根据中心概念对教学内容进行了校正和重新安排。BSCS教材包括三个版本，蓝皮本侧重“分子水平”，绿皮本侧重“生态学”，黄皮本侧重“结构与功能”。三个版本从不同的方面阐述了生物学理念的发展，描述了支持当时生物理论的传统实验及发现，不是把生物学科当作孤立、静止的知识结构进行讲授，而是注重学科的统一性、发展性和前沿性。该教材更强调了实验探究的重要性，并向教师提供材料以鼓励实验活动的开展。至1976年，已有49%的学区使用了BSCS教材中的某些版本，一些其他版本的生物教材也借鉴了BSCS的科学探究方法以及教材中在描述实验和证据时使用的专业术语。

这次改革培养了一批科学家和工程师等科学精英，在一定程度上缓解了美国科技人才短缺的现状。但是，由于课程的结构化严重、理论性强，科学教师们普遍认为BSCS等教材对中学生来说，在阅读和概念水平上都难度太大，其市场占有率也逐渐降低。一项针对美国11个地区科学教育的调查显示，本次改革中开发的很多教学材料没有被充分利用。[2]20世纪70年代中期，BSCS课程受到了强烈质疑，一场回归基础运动逐渐展开。该运动主要受保守主义理论的影响，强调教师的权威性，反对学生的自主性；强调纪律的重要性，并承认体罚的合理性。该运动反对探究式的教学方式，主张学生以背诵、练习、家庭作业和测验的方式学习，主张在中学阶段学校要集中力量教授学生英语、自然科学、数学和历史，取消一切点缀性课程。这次改革对学术化、专业化过强的中学科学教育起到了一定的矫正作用，但具有过分的复古色彩和强烈的偏激性。

（二）拓展大众科学教育

1982年，美国全国科学教师协会（NSTA）把科学、技术和社会（STS）教育确定为20世纪80年代的科学教育目标。1983年，美国颁布了《国家处于危机之中：教育改革势在必行》（A Nation at Risk：The Imperative for Educational Reform）。这份文件描述了美国教育中存在的问题，比较了美国和其他国家学生的学业成绩，指出美国的基础教育面临很大的危机和挑战，加强新基础课的教学和STS教育是教育改革的必然趋势。她的出台改善了中学毕业生科学知识欠缺、科学素养低下的状况，在一定程度上促进了美国科学教育的发展和繁荣。

1985年，美国民间组织“科学促进会”（American Association for the Advancement of Science，简称AAAS）组织国家科学基金会（National Science Foundation）、卡内基公司（Carnegie Corp）、教育部、政府等机构等共同启动了“2061计划”（Project 2061）。该计划的最终目的是通过对数学、科学和技术教育的长期规划，到2061年哈雷彗星再次接近地球之时，使美国成为一个普及科学的社会 （Scientifically literate society），使美国的科学教育能够处于国际领先地位。“2061计划”主要强调培养学生的科学素养，注重科学教育的全民化和大众化，关注教育的公平性。此次改革出台了一批饱含价值的文献，如《面向全体美国人的科学》（Science for All Americans，1990）、《科学素养的基准》（Benchmarks for Science Literacy，1993）、《科学素养的资源》（Resources for Science Literacy，1997）、《科学教育改革的蓝本》（Blueprints for reform science，mathematics，and technology education，1998）、《科学素养的图表》（Atlas of Science Literacy，2001）、《科学素养的设计》（Designs for Science Literacy，2001）等。“2061计划”对固有的中学科学教育理念提出了很大的挑战，她是美国科学教育全民化的开端，标志着美国的科学教育开始由精英教育走向大众教育。但是，理念转变的成功不是一蹴而就的，需要通过长期的科学教育实践方可逐渐实现。所以，“2061计划”在当时没有起到立竿见影的效果，但其提倡的科学教育理念是具有历史开创性的。

（三）制定全国统一的科学教育标准

1988年，美国出台了《范围、顺序、协调方案》（Projecton scope， Sequence， and Coordination， SS&C）。该方案指出科学教育的主要目的是培养大批具有科学素养的公民以及增加高水平科技人才的数量，促使学生深刻、实用地理解科学。虽然这次改革耗费巨资，但没有达到预期的效果。1990年4月，由布什总统提议、教育部长亚历山大起草的《美国2000年教育战略》发表。该文件对科学教育问题做出了指示，其中重要的一条是开发全国统一的科学教育标准、制定全国统一的考试制度。1993年颁布的《2000目标：美国教育法》也指出教育的首要任务是制定全国统一的中小学教育标准。

1995年12月，经过多方努力及数次修正，美国历史上第一部《国家科学教育标准》（National Science Education Standards）正式出台。至2000年，美国已有46个州根据该标准和《科学素养的基准》颁布了州科学教育标准。《国家科学教育标准》包括科学教学标准、科学教师专业进修标准、科学教育的评价标准、科学内容标准、科学教育大纲标准和科学教育系统标准。该标准提出要通过科学教育提高美国社会的科学素养，提倡探究性教学，并指出科学要面向所有学生、学习科学是能动的过程、科学要反应作为当代科学实践之特点的理性传统和文化传统。[3]在科学内容标准部分，该标准将幼儿园～12年级分为幼儿园～4年级、5～8年级、9～12年级三个阶段，每个阶段的学习内容都包含七个主题，即作为探究的科学、物质科学、生命科学、地球和空间科学、科学与技术、从个人和社会视角所见的科学、科学的历史和本质。标准以每个主题为单位列出了学生应该理解的内容，如在9～12年级的生命科学主题中，学生需要理解以下内容：细胞；遗传的分子基础；生物进化；生命体的互相依赖性；生命系统中的物质、能量和组织以及有机体的行为。

《国家科学教育标准》为美国基础科学教育的改革提供了有力依据，促进了科学教育稳步、有序、健康发展。虽然《国家科学教育标准》在设计上和实践过程中都体现出一些矛盾，如内容的严格性和教学方式的开放性之间的矛盾等。但《国家科学教育标准》对美国科学教育的重大意义是值得肯定的，已经达到了预期的效果，即让美国基础科学教育有章可循、有据可依。

（四）开展新世纪科学教育改革

2010年，在《国家科学教育标准》颁布的15年后，为了进一步提高科学教育的质量，美国开始着手研发新一代科学教育标准，并于2011年7月颁布了《k－12科学教育的框架》（Framework for K-12 Science Education）。在此基础上，基于多年的科学教育研究经验，2013年4月，美国颁布了《新一代科学教育标准》（the Next Generation Science Standards）。《新一代科学教育标准》的理念转变主要有：强调科学教育应反映科学中各学科相互联系的本质；是向学生提出的表现期望，而不是具体课程；注重k－12年级学习内容的连贯性；侧重对学习内容的深入理解和应用；把科学和工程实践整合到科学教育中；旨在帮助学生为大学、工作和公民生活做准备；注重与《州共同核心标准（英语和数学）》的联系。[4]该标准提倡利用核心概念展开教学，并选定了12个核心概念，每个核心概念都要经过多次学习，且随着年级的升高，核心概念所涉及的学习内容逐渐复杂深入。另外，在生物进化部分，确定了自然选择理论的合理性，要求学生能够解释生物进化和自然选择的进程，并且能够为这种解释找出多种证据。

目前，《新一代科学教育标准》在美国还没有顺利实施，仍然面临很多挑战，如外界对其存在质疑、学校对科学教育的重视度不高、相关课程资源不足、高水平师资缺乏以及评价体系不完善等。但就文件本身来看，其提倡的重视科学实践、注重教育公平、关注个人发展的理念符合教育规律，也适合美国当前注重人本位、提倡自由和民主的社会主流价值观念。

二、二战后美国基础科学教育发展的特点

（一）精英教育转向大众教育

受苏联卫星事件的影响，为了提高国家的科技水平，1958年的《国防安全教育法》明确规定科学教育的目标是培养一批科学家和工程师等精英人才，鼓励中学生学习专业化、科研型的科学教育内容。从“2061计划”开始，美国逐渐注重培养学生科学素养，《国家科学教育标准》进一步强调“科学是面向所有学生的”。《新一代科学教育标准》也强调“科学在美国创新、领导和创造未来的过程中处于核心的位置。为了更好地为大学、工作和公民生活准备，所有学生，不管他们今后的教育程度和职业道路如何，都应该接受扎实的k－12年级的科学教育。”[5]所以，随着科技的飞速发展和经济水平的大幅度提高，美国逐渐关注教育公平和学生的个人发展，并把建立一个具有较高科学素养的社会作为其科学教育的主要目标，科学教育的对象由精英转为大众。

（二）科学教育去宗教化

生物进化在美国一直是比较敏感的话题，怎样处理科学教育中科学与宗教的关系也成为一个难题。1959年，英国生物学家查尔斯·达尔文发表《物种起源》，标志着生物进化论的诞生。进化论思想对当时处于主导地位的基督教世界观是一个严重的挑战，进化论与宗教的冲突也由此展开。在过去的150多年间，美国社会对进化论的态度是多元的，有认同，也有质疑，甚至有强烈的批判。2013年的美国《新一代科学教育标准》确定了在科学教育中教授自然选择学说和达尔文进化论的正当性。虽然这使该标准面临社会各界的挑战，但这种开创对进化论教育的发展具有重大意义，也促进了科学教育的去宗教化。

（三）科学教育改革频率高、范围广

二战后，在科学教育领域，美国进行了多次规模较广、影响较大的改革。主要包括50年代的《国防教育法》、70年代的回归基础运动、80年代的《国家处于危机之中：教育改革势在必行》、《2061计划》、90年代的《国家科学教育标准》以及新世纪的美国《新一代科学教育标准》等。通过这些改革，美国科学教育水平日益提高，改革过程中出台的大量文献也为美国科学教育的发展指明了方向，同时也为其他国家的科学教育改革提供了有力借鉴。这些频率高、范围广的基础科学教育改革，深刻地反映出美国人民时刻存在的危机意识以及他们欲把美国变为世界科技强国的决心。

三、对我国基础科学教育的启示

（一）关注大众科学教育

自“2061计划”以来，美国就把基础科学教育的重心由精英教育转向大众教育，注重提高学生的科学素养、探究能力和知识运用能力。2013年的美国《新一代科学教育标准》强调通过科学教育使美国成为一个具有较高科学素养的社会。所以，提高学生的科学素养是美国科学教育自19世纪80年代以来的重要主题。

我国科学教育界也已肯定了培养大众科学素养的重要性，如2001年的《全日制义务教育生物课程标准（实验稿）》和2003年的《普通高中生物课程标准》都把提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习作为基本课程理念。虽然如此，但由于高考、中考等终结性、选拔性评价制度的存在，这种理念的实现面临很多挑战。所以，教育行政部门和科研部门要通过适当降低科学教育学习内容的难度、有效改善评价体制、关注科学知识与社会的联系等措施，继续为提高大众科学素养做出努力。

（二）尊重科学论断的多元性

美国在科学教育中逐渐肯定达尔文生物进化论的正确性，呈现出科学的去宗教化趋势，但其150多年的探索历程是值得我们深思的。在这个过程中，充满了怀疑、挑战和探索，与我国对达尔文进化论无比的坚定相比更具科研性和探究性，更显现出美国人民对真理的不懈追求和勇敢捍卫。

我国对科学知识或科研成果的态度往往是二元的，或对或错，倾向于只有一个标准答案。就如在生物进化论领域，我国多数人相信达尔文“自然选择、适者生存”的理论，否定拉马克“用进废退”的观点，更否定西方的科学创造论。在科学领域，面对严谨的数据和推理过程，这种态度无疑是正确的。但并非所有的科学论断都是真理，因为其中不乏至今仍没有足够证据来支撑的假说。所以，在对待并不明确的科学论断时，我们要借鉴美国对待科学的态度，接受科学态度的多元化，尽可能地向学生展现结论的多样性，帮助他们分析不同观点的源头和依据，鼓励学生去怀疑、进而去探求科学现象的本质。

（三）利用核心概念设置课程内容

美国基础科学教育课程内容的设置经历了长期的发展过程，由开始的零散变为现在的有序，由之前的繁杂变得更加简明深入。美国《新一代科学教育标准》提倡以12个核心概念为主线设置课程内容，同一核心概念的学习贯穿多个年级。并且，随着年级的增长，每个核心概念所涉及课程内容的深度和难度都逐渐增加。如其中生命科学部分的4个核心概念分别为从分子到生物体：结构和过程；生态系统：相互作用、能量和动力系统；遗传：性状的遗传和变异；生物进化：统一性和多样性，以上核心概念在整个k－12阶段均至少被学习4次。按照核心概念层层深入的递进方式设置课程内容，不仅有效简化了课程内容的冗杂，使学习主题更为清晰和明确，有利于学生对学习内容的深入理解和灵活应用，更提高了各年级学习内容的连贯性，减少了教学资源的浪费。

我国科学教育的课程内容繁多，学生负担较重，不利于学生对知识的全面深入掌握。虽然近些年有些研究者提倡概念图教学，但其并未被普遍应用，课程内容仍缺少系统性和连贯性。所以，为了减轻学生学习负担、提高其学习效率和知识理解度，我国可借鉴美国的经验，设置一定数量的学科核心概念，并按照先简后繁、先易后难的原则，以核心概念为主线设置各年级的课程内容。另外，在每个学习阶段，还要鼓励学生以核心概念为中心进行自主、发散学习。

（四）加强科学教育改革的力度

二战后美国的科学教育改革具有频率高、范围广的特点，这些改革有效提高了科学教育的质量，帮助美国在国际科技竞争中立于不败之地。而这些改革都源于美国深刻的危机意识以及对科学教育地位的肯定，并受到当时先进科学教育理念的推动。从《国防安全教育法》至今，美国的科学教育理念随着政治、经济等各方面需求的变化而不断更新，经历了由精英教育到大众教育、由社会本位到学生本位、由侧重知识传授到重视科学工程实践等一系列重大转变。

全球化背景下，我们也要增强危机意识，重视基础科学教育的发展。首先，积极吸收、借鉴国外先进的科学教育理念，并结合我国教育和文化传统，使教育理念能够中国化、本土化。其次，以这些先进理念为依据，动员社会各界共同开展大规模的基础科学教育改革。最后，政府部门要增加财政投入、制定相应政策法规，从而为科学课程的设置、相关课程资源的开发、科学教师的培养以及新型课程评价体系的建立等提供必要的财政和政策支持。

[1]汪霞.课程改革与发展的比较研究[M].南京：江苏教育出版社，1999，34-36.

[2]Eleanor Enthoven Hasse.Reform in Biology Education：Teachers’Implementation of a New Biology Curriculum[D].Raleigh：North Carolina State University，2003.

[3]美国研究理事会.美国国家科学教育标准[M].戢守志等译.北京：科学技术文献出版社，1999，25-27.

[4]Achieve.The Next Generation Science Standards-Front Matter [EB/OL].http://www.nextgenscience.org/sites/ngss/files/FinalReleaseNGSSFrontMatter.pdf.

[5]Achieve.The Next Generation Science Standards-Appendix A [EB/OL].http://www.nextgenscience.org/sites/ngss/files/AppendixA-4.11.13ConceptualShiftsintheNextGenerationScienceStandards.pdf.

（责任编辑：冯永刚）

王保艳/山东师范大学教育学院博士研究生，研究方向为基础教育改革与发展、科学教育