中美基础科学教育的差异

1、中美根底科学教育的差异摘要：通过赴美考察和比拟研究发现，中美两国学校在科学教育的观念及其体制、科学课堂教学方式、科学课程与教学资源、科学教科书及其使用等方面都存在明显差异。认识和理解中美两国科学教育上存在的这些差异，并通过科学教育改革力求到达和而不同，对普及和开展我国根底科学教育、进步科学教育质量不无启发与借鉴作用。关键词：科学教育；中美根底教育Abstrat:BythevisittseAerianshls，thebservatinnsienelassrsandaparativestudynthehineseandAerianeduatinalsyste,efindsnebigdifferen

2、esinshlsieneeduatinbeteenttheuntries,thatisthedifferenesfideasandsystefsieneeduatin,lassrteahingethdsfsiene,sieneurriuluandteahingresures,sieneteahingaterialsanditsusage.Kningandunderstandingthesedifferenesillbehelpfulfrtheppularixatinanddevelpentfbasisieneeduatinandtheiprveentfsieneteahingquality.K

3、eyrds:sieneeduatin;hinaandtheUS;basieduatininhinaandtheUSA一、科学教育观念及其体制上的差异近几年，虽然科学教育的观念在我国随着新一轮根底教育课程改革开场流行起来，但由于长期实行分科教学，人们的意识里缺少整体的科学教育的观念。有些人认为，只有如今小学和初中设立的综合科学课才算是科学教育，这种认识在我国几乎是一个普遍的误解。美国从19世纪开场，科学就成为中小学课程的重要组成局部。20世纪初期以来，小学和初中或中间学校大都采用综合科学课程，高中虽分生物、物理、化学和地球科学等学科，但也有一些主题是跨学科的，因此人们的意识里都具有科学教育的观念

4、。进步教育运动时期，美国初中和高中一年级普遍开设“普通科学generalsiene课，内容涉及学生日常生活中常见的科技现象及其原理。该门课程尤其重视科学方法的训练，目的是使中学生受到根本的科学教育。1为推进普通科学的教学，美国早在1916年就创办了世界上第一个科学教育学术?普通科学教育?现更名为?科学教育?。20世纪50年代末期至60年代是美国科学教育课程现代化时期，当时流行的学科构造课程理论倡导分科教学，反对综合科学教育，但分科的科学课程仍然保存了一些跨学科的性质。例如，生物学统合了动物学、植物学和生理学；物质科学在很大程度上整合了物理与化学；生命科学那么在更高的程度上整合了生物学、环境科学

5、与生态学。20世纪70年代以后，美国科学教育改革的钟摆再次偏向综合科学课程，一些高中在9年级或10年级开设综合科学integratedsiene，至今亦然。综合科学反映了当代科技开展的跨学科性，表达了科学本质的一个重要方面，因为无论是物质科学理、化等还是生命科学，都要强调科学素质、科学探究及科学技术与社会的联络。美国1996年公布的?国家科学教育标准?，从幼儿园到高中13年义务教育期间，科学教育的内容标准涉及生命科学、物质科学和地球科学等不同学科，是把科学教育当做一个整体来对待。美国中小学每个学校建立一个科学组sienedepartent。尽管美国高中的科学教学一般也是分科的，但是物理、化学、

6、生物、地球科学等学科的老师都在同一个科学组里，其教研活动和老师专业开展活动也都在一起进展。2022年3月2022日，笔者有幸参加了美国科学促进协会AAAS“2061方案举办的“使用科学素养导航图的科学教育工作者专业开展工作坊rkshp。在除我之外的45名学员中，有3名大学科学教育副教授，17名中小学科学老师，其余的人或者是科学课程开发人员和教科书作者，或者是学区的科学教育协调人员，或者是科学测验考试的编制人员。这些来自各州、身份各异的科学教育工作者聚集一堂，进展为期3天的研讨?科学素养导航图?2001年出版的专业开展活动。这里，既没有不同学科的分野，也不存在大学科学教育教授与中小学科学老师的分

7、别，大家在研讨中从彼此不同的视角和经历中互相学习，取长补短。同样，在大学教育学院里，从培养学前与小学老师这个阶段美国没有专门的科学教育专业到培养中学各阶段的科学老师，全部由课程与教学系或老师教育系负责。如我所访问的威斯康星麦迪逊大学教育学院，其课程与教学系既培养学前和小学的老师，也培养中学科学老师。不仅如此，科学老师的在职教育和专业开展同样由大学教育学院承当。美国许多州的教育法规定，在职老师每5年必须在大学教育学院修满6个学分的课程即两门3个学分的课程，以保证他们的知识更新和专业开展。美国科学老师教育的高起点和一体化为科学教育改革的成功提供了必要的师资保障。美国科学教育在教学体制和科学老师培养

8、上这种制度安排，是与其科学教育观念一致的。从20世纪60年代开场，美国科学教育开场从整体上考虑中小学科学课程与教学的统一性问题。无论是小学和初中或中间学校的综合课程还是高中的分科课程，虽然内容有别，但都具有内在的统一性和连接性，即都注重科学素质、科学探究、科学本质、科学的思维方式、科学与技术及社会的关系。二、科学课堂教学方式上的差异在美国中小学科学课堂里听课，给我印象最为深化的是美国科学课堂的教学方式。概括地说，美国中小学科学教学的总体特征是强调师生之间及学生互相之间的合作探究，这与我国科学课堂注重科学知识的传授形成了宏大差异。长期以来，我国中小学科学教学根本上是传统的授受式教学方式，老师注重

9、备教材和面向全班讲解，强调按部就班地学习和通过做习题反复训练；学生那么主要是听老师讲解，注重个人领悟和记忆，缺乏学生之间的互动、合作与交流。新课程改革虽然强调学习方式的变革，倡导探究、合作与互动的教学方式，但短期内传统的教学方式恐怕难以从根本上有所改变。美国无论在幼儿园、小学的科学课堂上，还是在中学科学课堂上，小组合作探究学习是普遍采用的教学方式。我所参观和听课的学校中，只有一所教会学校的科学教学方式显得比拟传统，即根本上仍是老师讲授、学生静听，其他学校普遍采用小组合作探究的学习方式。2022年12月21日星期三上午，我和另外两位中国访问学者到麦迪逊市著名的威斯特高中estHighShl听了两

10、节科学课。一节是开设一个学期的跨年级的生物技术课bitehnlgy，有20多名11年级和12年级的学生选修；另一节是9年级的必修课生物。在生物技术课堂上，授课老师贝翠巴纳德BetsyBarnard女士首先进展简要的陈述，提出任务与要求，并给每个学生三页的实验操作指南，然后就让学生自由组合分4人一组进展实验。实验的任务是找出实验的样本DNA来自哪种动物。详细的实验过程是，学生先提出假设，进展探究，记录实验数据，最后写出简要的实验报告。在此过程中，老师不断为学生提供需要的材料和仪器，在各个小组之间穿梭进展个别指导和答疑。整个一节课老师讲授的时间大约不到10分钟，大局部时间留给学生进展合作探究。从另

11、外一个角度看，这堂课也可以说是基于工程的探究学习，因为学生始终是围绕一个核心问题而进展开放式探究。转贴于论文联盟.ll.在9年级的生物课上，我们发现20多名学生分4人一组围桌而坐。年轻的授课老师克里斯黑格hrisHager首先检查了前一次上课星期一留的作业，其内容是关于细胞及其环境的一项练习，一共17题，印在一张作业纸上，要求学生把右边每一个描绘与左边的术语一一对应起来。在检查作业时，学生的答复时有出错，但老师并不批评或直接纠正，而是解释错在哪里，然后从学生中引出正确答案。接着老师使用投影仪讲解了动、植物细胞不同的特点和构造。这是一个大约5分钟的简短讲授。我们注意到，老师在讲解时很强调与学生的

12、互动，学生不仅在听，也在老师讲解过程中主动提问。显然，这是为下面的实验做准备。紧接着，学生分开座位到教室的另一端进展观察实验。学生4人一组围着放着显微镜的实验台，从老师提供的放在清水中浸泡的植物细胞与在盐水中浸泡的植物细胞标本中提取样本，观察它们的颜色、排列和构造有何不同。课后老师克里斯黑格告诉我们，生物学每星期有一次实验，实验时间占这门课教学总课时的40%。这堂课实验完毕后，我们发现老师给每个学生布置了课后的探究作业，作业的要求打印在两张作业单上，上面的标题是“咸味的马铃薯。探究的任务是“找出浸泡在两种不同的溶液里的马铃薯片对其质量和硬度的影响。这个两页纸的作业单给我印象深化的是，老师对每个

13、学生的要求非常详细，如要求写出问题的情境、需要的材料、对探究的规划、进展探究的步骤、交流的结果以及评价的规那么等等。可以看出，这项探究任务留给学生创造性探究的空间很大，比方，在学生对探究进展规划时，要求他们“给它实验一个标题，包括自变量和因变量作一个可以检验的假设，并与问题假如，那么相关联。给出理由，解释为什么认为你的假设是真的。总之，这是一项要求严谨而又需要学生发挥想象力和创造力的科学探究活动，而不是我印象中的那种刻板的、例行公事式的、按步骤完成任务的课后练习。与其他学科不同，科学学习尤其需要采用小组合作探究的方式来教学，因为科学探究不是学生一个人单独就能有效进展的活动，而是需要小组成员共同

14、学习才能很好地完成教学任务。例如在进展一项实验时，不可能也没有必要让每个学生都有一套实验仪器和材料，因此小组合作探究学习成为必然的选择。美国从20世纪60年代开场，一些教学理论学者如约翰霍普金斯大学的罗伯特斯莱文教授、明尼苏达大学的罗杰约翰生教授等等大力倡导合作学习。经过40多年的努力，合作学习成为从幼儿园到大学普遍采用的主要的学习方式。也是从20世纪60年代开场，科学课程与教学改革大力倡导探究学习。20世纪80年代以来，建构式学习nstrutivistlearning、基于工程的学习prjet-basedlearning、概念图neptap、学习环learningirle、情境学习situa

15、tedlearning、真实学习authentilearning、学习性评价assessentfrlearning等教学策略成为当今美国中小学科学课堂上的主要的探究式教与学的方法。在美国科学课堂上，合作探究学习如今已经成为美国公立学校普遍的科学教学方式。合作探究学习的含义是多方面的，有不同的表现形式，并不是固定不变的形式。在美国中小学科学课堂上合作探究学习的根本特征是：小组成员之间克制不良竞争的心理，彼此尊重、友好；学生愿意与别人分享自己的经历与观点，耐心倾听同学的发言；老师在课堂上给学生比拟长的时间动手做实验、做科学，并在动手做之后引导学生通过互动、交流、讨论、甚至辩论，注重对科学概念或原理

16、的深度理解；重视学生在小组合作学习过程中建构对重要科学概念的理解，促进学生的原有观念向公认的科学概念转化；重视课堂评价或学习性评价在教学中促进学生理解的作用；等等。合作探究学习是当代科学文化和科学精神在根底科学教育中的表达，其价值不仅表达在科学学习本身，亦有助于学生终身学习和终身开展。当前我国科学教育改革的一个重要目的是，改变教与学的方式，提倡合作学习、自主学习和探究学习。但是，在我国科学教育改革中由于老师教育和老师专业开展远远适应不了科学课程与教学改革的需求，合作、自主、探究的学习方式恐怕还需要相当长的时间才能成为普遍的教学方式。当前，我国师范院校在培养新科学老师过程中，传统的科学教育观念、

17、课程观念、教学观念和评价观念等还在根深蒂固地影响着老师教育理论，合作、探究、反思、建构的科学教学思想和方法还没有得到普遍认同与制度化；另一方面，在职科学老师的专业开展主要限于少数骨干老师，多数科学老师仍然受传统的授受式教学观念和考试指挥棒的影响，缺乏主动改革科学教学方式的制度环境、经历和才能。由于我国缺少科学教育专家和研究人员，中小学科学老师在课程与教学改革中也很少像美国科学老师那样得到必要的专业支持。这种状况应当引起我国教育决策部门及科学教育界的高度重视，应当重视科学教育研究和培养高层次的科学教育研究、开发与教学人才。三、科学课程与教学资源上的差异我国学校也包括社会和家庭为学生提供了大量以应

18、试为目的的练习资料：试题汇编，教研员及重点中学骨干老师编写的课外辅导材料，与课程标准和教材配套的同步练习，等等。相反，美国学校首先是为科学老师提供大量的科学教学参考书籍包括科学教学理论与方法的书籍、科学教科书的老师用书、科学课堂探究的实用手册等和可用于课堂的科学探究活动的材料和资料，为学生提供了科学探究的仪器和设备、科学探究的材料、科学普及的图书，等等。例如，在威斯特高中克里斯黑格老师9年级生物课堂上，我们看到了学生在课外自己进展探究的活页指导材料。在林肯小学，我们看到课堂上几乎每节课都有供学生实验使用的仪器和材料。克莱尔瑟坤老师告诉我，这些器材是由学校提供需求单报给学区，由学区统一购置免费提

19、供应每所学校的。在威斯康星麦迪逊大学教育学院的图书馆的书架上，关于科学老师专业开展的图书资料和音像资料比比皆是。近年来，随着信息技术和互联网的开展，美国社会和学校提供的网络课程与教学资源给人留下深化的印象。在这方面，中美两国学校存在的差异也非常突出。笔者在北京几个名牌中学网站上搜索过，几乎找不到关于科学课程与教学的网络资源，而我国成千上万的县级中小学和农村中小学连校园网都没有建立起来。而在美国威斯康星州麦迪逊市著名的威斯特高中网站.adisn.k12.i.us/est/siene/index.ht上，有包括科学在内的各学科丰富的课程与教学网络资源为师生效劳。如该校科学组的网上资源有：麦迪逊南部

20、地区物理教学资源共享网页，上面有该地区物理老师1990年以来专业开展会议的简报，许多物理学的网络链接，物理教学活动的通知，等等。在科学组的生物学网页上，有关于生物老师的详细资料，有给学生提供的非常详细的网络链接，以及其他引起学生学习兴趣的资源。在科学组生物技术学科的网页上，有该门课程的概述、实验记录的要求、期末考试的不同选择形式、科学论文报告表、研究工程和作业要求、生物技术的专门术语、上课演示时常用的动画、提供应学生的生物技术的大量网络链接、老师情况介绍、实验规那么等10项内容。此外，科学组网页上还有对各门科学课程的详细介绍，以及所有科学老师的简介等信息。我所访问的其他中小学，如詹姆斯麦迪逊高

21、中、詹姆斯赖特中间学校和林肯小学等，都为学生提供了许多学习科学的网络链接。而麦迪逊都市学区的网站上.sd.rg提供的科学课程与教学资源更是丰富多采。无论是学校校园网还是学区网站，它们提供的科学课程与教学资源为激发学生学习科学的兴趣，进展自主学习和独立探究，培养从事科学研究的才能，创造了良好的资源条件。特别值得一提的是，美国从20世纪90年代以来，不仅政府与教育界推动科学教育改革，民间机构与科学教育界的亲密合作也为科学课程与教学改革提供了大量丰富有用的资源。例如，爱林伯格基金会AnnenbergFundatin与史密桑宁研究院SithsnianInstitutin及许多著名大学的科学教育教授以及

22、中小学科学老师合作，10多年来制作和发行了34套科学课程与教学改革的录像带以及许多其他学科的录像带，并在其网站.learner.rg每天24小时不连续地免费播放。例如，有关于建构探究式教学案例的录像，有关于学习性评价案例的录像，也有关于K12年级即幼儿园到高中科学老师专业开展的录像。这些科学教育的录像无论对进步中小学科学老师自身的科学素质还是进步他们的科学教学程度，都发挥着较大的作用。中美两国学校科学教育在课程教学资源上的差异，既有两国科学教育人员观念上的不同，也存在科学教育人员数量和素质上的差异。在课程与教学观上，我国科学教育界仍然受老师教学即是“教书教科学教材、学生上学即是“读书读科学教材

23、的传统观念影响。因此，科学教学实际上主要是让学生学习书本上的科学知识，主要目的是为了应付升学考试。从学校、社会到老师、家长和学生都具有这种根深蒂固的意识。从科学教育人员科学教育研究者、教研员、老师、教材编辑、辅导材料编写人员等的数量与素质来看，我国近百年来师范院校培养出来的从事科学教育的人员除理、化、生各科老师外，鲜有辅助课程开发和提供科学教学器材研制的人员，尤其缺少进展科学教育研究的人才。而在美国，仅获得科学教育博士学位的科学教育研究人员、科学老师教育者sieneteahereduatr就有数千人，近年来参与科学课程与教学网络资源开发的公司不计其数。此外，中美两国科学课程与教学资源上的差异也

24、反映了两国学校科学教育不同的社会生态环境。我国学生从小学开场就面临着严峻的竞争和升学压力，因此，各种考试题汇编和辅导资料，以及各种课外强化班应运而生，并盲目地受到许多家长和学生的欢送。相反，在美国中小学，一般看不到这样严峻的竞争和升学压力，学生成长的社会生态环境要优越得多。四、科学教科书及其使用上的差异我国中小学每个学生都有自己的科学教科书，科学教学实际上主要就是老师教教材、学生读教材。而在美国课堂上，公立学校学生承受义务教育，教科书并非每个学生人手一册，上科学课时，老师和学生也很少使用教科书。当然，教科书每个班级教室里都有，是学校的公共财产，每届学生循环使用，既节省了资源，进步了使用效率，又

25、节约了经费。在科学课堂上，教科书只是师生的参考书籍之一，或者说是可以利用的课程资源。老师在课堂上教学并不依赖某一本教材，他们可能参考几种教材，以及各种各样的其他资料。过去，美国小学老师上科学课时教科书也曾经是老师使用的唯一的信息源。但这种状况从20世纪60年代以来，尤其是从90年代以来已经发生了根本的改变。根据1998年?科学与儿童?第5期的一项调查显示，28%被调查的小学老师报告说，他们使用教科书只作为参考资料；33%的老师说他们很少使用或从来不用教科书；只有28%的老师说他们在使用一种教科书。2笔者在几所中小学的观察也发现：课堂上使用的书面资料很多，除了教科书以外，还有各种教学参考资料、活动资料、网络上下载的资料、音像资料等等。由于美国科学教育为教学效劳的非教学机构和人员很多，他们为师生提供了大量可用于课堂教学的科学器材和多种媒体资料。以小学和中间学校使用的FSS科学教材为例，这是由一系列配套的老师指导书与供学生阅读的科学故事、DVD录像、实验器材和材料即工具箱、FSS网站等组成的系列科学课程，远远不是我们所想象的单一的科学教科书。中美科学教育课程上的这种差异，实际上反映了两国科学教育工作者