裴新宁
从“中法同上科学探究课”说起
2014年中法建交50周年之际,笔者所在团队与法国科学院项目专家合作开展了一项中法“科学探究”学习项目的比较研究。选择的主题是“发酵”——这是两国所共有的科学文化,但都没有列入科学教材之中,中法各出一个参与班级,年龄12岁且都参加过“做中学”科学项目。双方的科学教师各自设计关于发酵主题的探究教学并加以实施,一个月后通过远程视频会议系统进行汇报交流。交流课上,首先中方学生展示的是自制的各种各样的发酵作品(有馒头、酸奶、酒酿,等等)。见此景象法国小朋友惊呆了——他们一个发酵产品也没做出来!再三鼓励之下,一组法国小朋友走到镜头前,面带愧色地说:“我们只写了实验报告,这个是我的,这个是我们小组的。”然后他们就开始汇报自己的设计方案和所记录的实验发现,也有小朋友则说自己还在研究过程中,有些现象还没查明原因,比如发酵过程中产生的小气泡,询问中方小朋友有什么好办法检验气体的成分。
此时此刻中方师生似乎觉得“我们赢了”(其实,我在其他场合讲到这个例子时,不少教师也都认为我们赢了),观课的老师们觉得“我们的孩子表现得更好,我们做出了这么多”。然而当屏幕上几组法国小朋友陆续地讲述他们提出问题、作出假设、安排条件和设计实验、观察和记录等过程以及各种现象和问题的时候,中国小朋友渐渐地意识到自己的学习似乎缺失了什么,脸上自豪的笑容淡去了。
看到法国小学生俨然科学家一般的研究发酵的过程和现象,并显示出很好的问题意识、口头和书面的科学表达能力,中国教师也受到触动,开始重新思考科学课应该教什么。
同样是科学探究课,为何学习结果有如此大的差异呢?这可能跟双方的学习过程有关。中国小朋友接到探究任务后就通过网络搜寻制作发酵食品的信息或方子,然后按照说明开始试着做食品。法国小朋友又是如何做的呢?法国专家告诉笔者,法国的孩子们有机会接触科学家,大多数儿童都接受过“做中学”项目探究方法的训练。笔者想了解法国小朋友探究发酵的具体过程。带着这份好奇,笔者随后在法国对“做中学”项目进行了考察。
让科学发现“像和面一样容易上手”
法国中小学科学教育曾一度饱受诟病,科学事业缺乏对年轻人的吸引力。中小学开设了“实物教学”课程,设想通过提供科学项目和活动,帮助学生从具体对象入手获取抽象的概念。然而由于缺乏有效的操作方法,科学教学依然停留于呆板的讲授和事实性知识的学习,很多学生中学毕业后既没有很好地理解科学,也没有真正形成对科学的兴趣。这种困境在上世纪90年代尤为严重,科学工作的从业率持续低落。
1995年法国物理学家诺贝尔奖获得者Georges Charpak在美国芝加哥从事科学工作期间观察到美国小学生的“动手做”(Hands on)科学活动(该程序最初由美国物理学家、诺奖获得者Leon Lederman提出),其容易上手的序列设计可以让儿童们快乐地与物理世界开展对话,饶有兴致地探寻自然。他倡议法国应该引入这样的方法在小学和初中推行基于探究的科学教育。该倡议很快得到了法国政府的回应,在法国教育部的帮助和法国科学院的支持之下,名日“做中学”的科学教育项目于次年便在法国开始实施(最先实施该项目的是巴黎发现宫和一些新建的“解放”学校)[1][2]。“做中学”的法文直译是“动手和面团”(La mainàlapàte,简写为LAMAP),意指让科学研究对孩子们来说“像和面一样容易上手”。笔者通过项目主管人员了解到,“做中学”项目在法国的诞生和发展,Pierre Lena和Yves Quéré两位科学家做出了重要贡献。
设立“做中学”项目的主要意图在于帮助教师找到一些教授科学的得力方法,运用探究式教学的思想激发学生的科学精神、发展儿童理解世界和进行科学表达的能力。与美国“动手做”活动程序有所不同的是,法国“做中学”更倾向儿童的科学研究过程(investigation),并在该项目中融入了Celestin Freinet教学法传统,这些教学法技术是建立在孩子们的自由表达基础上的,包括自由写作、自由绘画、校际通信、印刷展报和学报、询问讨论、合作性会议等具体方法。这样的本土化使得法国的科学教育独具特色,其方法更为多样和灵活,富有人文气息,并更为切合法国文化背景下的教育价值。
在真实情境中发展学生的科学能力
“做中学”项目启动后不久,项目委员会根据前期实施与实验确立了项目原则(1998年),包括十项基本规约(见下表的概括)。其中前六项是对“做中学”基本方法的要求,且每一原则都指向实验和记录,强调学生个人书写实验记录以及小组集体书写记录。后四项原则是针对项目指导和支持的,包括基于网络的支持以及来自学术单位或企业中科学家的支持。
“做中学”项目定位于推行基于探究的科学教育,改进科学教育质量和扩大对科学事业的参与度。其基本指导思想是促进“学生中心”的科学建构(包括学习者对科学的个人自主建构和社会建构),在真實情境中发展学生的科学能力,“使儿童像科学家一样”。项目实施突出对以下几方面的重视。
在教学策略及教师责任方面,有这样几个原则:
通过探索、实验、讨论等以学生为中心的教学方式来支持科学知识的建构,发展概念性理解。强调科学的学习不是靠固定的死记硬背,而是一个主动的实践,是怀疑性的、实验性和集体性的建构。
教师给学生提供合理的探究情境,教师指导学生但不代替学生;讨论观点时重点关注形成推理过程和掌握科学语言,尊重实验结果,并依此来有效地报告研究发现,在过程的组织上注意时间的连续性和学习进阶。
课堂教学围绕主题来组织科学内容。教师不仅注意促进学生知识的获得和方法的掌握,还注意学生口头和书面语言能力的进步。每一个主题的学习要安排足够的时间以保证他们有稳定的成绩。
教师明确自己的专业权利,认同科学教育需要专业能力——既包括科学知识,也包括教学实践;科学教师既要指导活动和学习,也应主动发掘素材、文献和人力资源,主动利用委员会提供的专业支持机会。
“做中学”项目强调科学语言的使用,包括教师及学生语言使用的适当性和科学性。其中对学生口头语言的学习要求是:学会运用科学语言进行讨论(辩论)、沟通和社会化;重点学习批判性思考的技能和基于证据的论证(argumentation)方法。在书面语言学习方面,学生学会做实验记录,写出自己的观点并能进行综合概括、追踪结果和得出结论。科学语言也被列入法国义务教育的新课程框架(2016)的“思考与交流的语言领域”,该领域强调科学语言学习的基本目的是让学习者认识自然世界与科学领域、运用批判性思考[4]。
“做中学”项目委员会一开始就提倡科学家、家庭成员以及当地职能部门、企业、行业协会等人士介入科学教育活动,这一倡议得到积极响应。各界人士的参与为当地的社会网络注入了新源泉,也丰富了社区的社会生活。“做中学”项目也积极致力于健康教育、可持续发展教育以及灾害防御,力图通过这些主题教育使儿童成为好公民。因此“做中学”自然而然地成为法国公民教育的重要组成。
“做中学”项目特别强调科学家参与的科学文化实践,它把科学共同体和教育共同体联结在了一起。项目委员会专门建立了“面向教师的科学网络”,其中科学家的任务是总结和发展教育资源,为教师的教学提供支持,解答教师的科学问题。项目顾问随时管理教师与科学家的畅通交流,并指导项目开展。许多大学加入了“做中学”项目,这些被称作“科学种子”的大学,每年都要组织科研人员、中小学教师、资源管理和建设者、培训者进行培训和专题研讨,解决项目实践中的问题。
让科学更为平和地成为教育生活的组成部分
“做中学”项目的理念在法国已经得到了广泛践行,相对于当初较为激进的培养“儿童像科学家一样”的旨向,近年来转向了使儿童具有并保持对科学与社会关系的兴趣,努力使科学能更为平和地成为教育生活的组成部分。“做中学”项目稳步发展,目前已成为国际、国家和地方三个层面的项目网络,合作伙伴也由当初的科学院,发展到教育部及许多大学和机构。
项目设立的一些原则是共同坚持的。比如“让儿童自己做实验”依然是最主要的活动原则(在巴斯德中心儿童们可以使用双筒放大镜和显微镜,这在学校里是很难保证每一个孩子都有机会独立操作的);运用探究取向鼓励学生对科学方法的掌握和运用,学会思考并反思如何将这样的方法迁移到其他科目的学习中;兼顾融入自然、环保行动、教育实地考察等经典活动形式;为教师提供专业培训,包括基于探究的教学法和科学内容知识方面的培训。
“做中学”项目有着完善的督导机制。尽管项目的主要受众是幼儿园至初中的教师和儿童,但它并非强制性项目,学校和教师有决定权。“做中学”项目委员会与教育部达成了协议,要保证教师有足够的时间全部或部分从事“做中学”活动;同时参与教师可以得到有保障的专业支持,这些举措减低了教师的风险感,激励了他们参与变革。教师获取专业帮助的方式也十分便捷和多样,他们可以通过项目网络联系“做中学”管理人员,或者自己从网络上获取免费资源,或者将自己的问题和需求提交到网络,国家教育督导员会定期举办针对教师需求的专门会议和培训。法国教育部在每个地区都有国家教育督导员,他们会走进学校与教师会面,提供教学建议;教师可以采纳“做中学”的方法或者建议的其他教学方法。
法国的各主要地市都建立了“做中学”项目中心,但其职能和区域资源不尽相同,各项目中心的活动理念和内容也各有特点。比如,位于中央高原Auvergn的项目中心是以火山地质活动资源为主的;巴斯德中心则汇集了微生物学、发酵以及晶体等方面的学习资源,教学活动的构建也是从巴斯德的工作出发(巴斯德出生在Dole,生活在Arbois)。当然各项目中心也会考虑建设其他的主题性资源。
“做中学”项目一直是免费的,这样做也是为了确保平等。可持续发展的理念是渗透在项目活动中的,所用活动材料,包括实验材料大都是循环使用的或者师生回收的废弃物,实验设计会考虑用简单易得的物品。
“做中学”项目团队启动了一系列的关于儿童科学学习的研究,并用研究驱动项目的发展。比如全国性的“儿童自己的科學术语词典”项目,涉及儿童在“做中学”活动中形成的关于科学的概念理解。地方层面的项目中心也在不断开发自己的特色研究项目。如“学习通道”研究,旨在帮助儿童在不同学段(比如小学到初中)的科学学习有一个顺利的过渡。这些项目对查明儿童科学学习的概念进阶,从而开发有效的教育活动和制订合理的教育决策起到重要作用。
法国“做中学”项目带来的启示
1.“做”不等于理解
观察发现,我国大量的冠以“科学探究”的科学课堂把学生的科学探究简化为几个固定的技能性操作步骤,实验环节中学生常常不做记录,“提出问题”“做出结论”等体现科学探究核心价值的重要环节则由教师取代,至于论证和解释等需要学科高阶思维的过程更是少见。无意之中造成了教学目标的偏离,使得科学探究课更像一堂劳动技能课。时常“做”得热闹但在概念理解上却难有实质性进步。一些原本以问题解决能力和设计思维培养为追求的新兴项目(比如STEM),也是被简化为技艺和处方的模仿,为的是让学生在较短时间内能做出“产品”。如此的教学样式中,其新技术支持的不是创新而是复制。研究表明,这种追求“结果上成功”的教学会逐步消解儿童天生的探究欲望[5]。如此下去,怎能培养出从事复杂问题解决和创新所必需的21世纪素养?
2.科技教育创新不可背离可持续发展
近年我国高度重视科技教育,不少经济发达地区兴建了学校创新实验室,然而使用效率并未达到预期。技术装备的更新固然会给学校带来一些发展的机会,但也可能造成极大的浪费,甚至由于维护的不及时而给教学创新造成阻碍。其实,一所学校实验室装备的完善难以满足多样化的学生丰富的资源需求。笔者认为,联合社会力量共建优质的学习资源才是可持续创新之良策,在我国加强科技场馆、社区科学中心的资源及课程建设是值得努力之路。法国“做中学”项目中心的装备大多是老旧的,政府每年投资设备更新的经费非常有限,但这并不影响儿童科学素养的发展。创新本质上是软技能,应该贯穿在日常科学教学中来培养。由于面临我国发展进程中的资源匮乏、环境恶化等严峻挑战,科学教育必须帮助儿童及每一个公民树立可持续发展的观念。
3.建立原则与提供保障同等重要
我们不乏创意很好的项目,但时常没有好的效果甚至难以为继,这往往与缺乏同步的风险保障和配套的支持系统有关。专家们花了N年研制了一套“标准”或“原则”,而后需要再花上N年去搞清楚如何提供一些支持,让其中某条标准得以实现。反思一下,这样的线性程序如何能真正带来改革的成效呢?法国“做中学”项目可以持续进步,极大程度上是因为其支持网络是同步的、层级是合理的、全覆盖的并不断发展的,消除了教师参与变革的风险感。这样的支持网络保证了多元参与和学习质量,从而奠定了教育公平的基础。
4.公民科学素养建设需要科学家参与
法国年幼学生可以接触真实的科学并与科学家互动,给笔者留下了深刻印象。科学教育和公民科学素养的提升是专业科学工作者的使命。研究也表明科学家参与科学传播实践与科研成果成促进关系。在法国,参与科学传播是大学工作的重要组成部分,大学科研人员及教师的角色除传统的教学、研究工作之外,还包括参加科学文化活动的义务。许多大学也将科学传播技能的学习和实践纳入理工科研究生培养计划,有的则作为博士毕业的必修学分。在科研工作者的责任建构、社会服务的激励机制和社会监督制度建设方面,法国提供了可借鉴经验。我国应加快建立科学家参与公众科学实践的制度,这对改善学术机制,鼓励持续和迭代递进的科学研究,对国家竞争力的提高和社会稳定进步具有重要意义。
基金项目:全国教育科学“十二五”规划教育部重点课题“国际学习科学新进展及其对基础教育课程变革的影响——以发达国家或地区为例”(项目编号:DDA120192)。致谢:本文的形成得到法国科学院项目专家Daniel Raichvarg教授及巴斯德“做中学”中心Aurélie Pourrez女士的大力帮助,在此向他们表示感谢!也感谢中法两国参与项目研究的学校师生。
[1] http://www.fondation-lamap.org/fr/page/14608/georges-charpak-initiateur-de-la-main-a-
la-pate. [2015-05-26].
[2] Partager la science. Lillétrisme scientifique en question, Actes Sud, IHEST 2013. Ici Pierre Léna. Léducation aux sciences et la demarche scientifique, p157-174.
[3] Raynal F. et Rieunier A. (2014). Pédagogie, dictionnaire des concepts clés: Apprentissage, formation, psychologie cognitive(10e édition). Paris : ESF, p.309.
[4] Conseil supérieur des programmes. Socle commun de connaissances, de compétences et de culture. [EB/OL]. Bulletin officiel n°17 du 23 avril 2015. (2015-04-23) [2015- 08-23].
[5] [法]安德烈·焦爾当著,杭零译,《学习的本质》,华东师范大学出版社 2015年版,第66-78页。