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| 世界科学教育发展的回顾与展望 | |||||
| 作者：李亦菲 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2007-5-22 | |||||
| 摘要：18世纪后期以来，科学教育经历了探索时期、转型时期、课程改革时期和科学普及时期。在这一过程中，科学教育的目标、内容和方法在“注重知识体系”和“注重实际应用”两个维度之间呈“之”字形发展。近20年来，科学教育出现了一些新的发展趋势，其基本特点可以概括为以下两点：一、科学教育应该为提高全体公民的科学素养服务，而不仅是培养科学家和工程师；二、科学教育应该采用探究的和循序渐进的方式提高公众对科学的理解与应用能力，而不仅是对科学知识的简单记忆。中国政府已经制定和实施了一系列政策来推动科学教育，以更有效地提高全体中国人的科学素养。 关键词：科学教育，科学素养，课程改革 在18世纪后期，由英国开始的工业革命提出了培养大批合格劳动者的要求。资产阶级积极改革教育内容，使教育对象具备机器大生产所需要的科学知识和劳动技能，从而启动了科学教育。伴随着学校教育制度的发展，科学教育逐步发展起来，并经历了以下四个阶段：探索时期（19世纪）；转型时期（20世纪上半叶）；课程改革时期（20世纪60到80年代）；科学普及时期（20世纪80年代以来）。本文简要地介绍这四个阶段的主要特点和基本线索，并从目标、内容和实施这三个方面，对科学教育的发展趋势进行分析，在此基础上，提出了我国推进科技教育的基本对策。 一、探索时期：对目标、方法和内容的探索 在19世纪以前，以文学和艺术为主要内容的古典教育在大学和中学中占据着统治地位。19世纪初期,科学逐渐进入大学的殿堂；19世纪中期以后，蔓延到中学；古典教育的削弱与科学教育的兴盛经历了一场相当长时间的拉锯战，直到19世纪后期才以科学教育的最终胜利而告终。 在19世纪的近百年时间内，哲学家、科学家和教育家们对科学教育的目标、内容和方法进行了全面的探索，形成了科学教育的基本体系。 从目标来看，科学教育提出了三个关注点：理解和掌握科学知识、理解和运用科学方法、促进个人－社会发展。从内容来看，19世纪形成的科学教育主要涉及数学、化学、物理、生物学（包括植物学、动物学、生理解剖和遗传学）等学科，内容主要包括科学研究长期积累的基本事实，或者对被认为自身具有完善体系的科学知识进行概括和简化；教科书则由从事研究的科学家来撰写。从方法来看，先后出现了三种科学教育模式：实物教学(objectteaching)、小学科学(elementaryschoolscience)、自然研究(naturestudy)。 二、转型时期：从注重知识转向注重儿童的经验 在20世纪初期，人们逐渐认识到：以基本科学事实和理论体系为基础的科学教育与儿童的实际生活经验是脱节的，为了克服这种脱节现象，必须抛弃把科学教育的内容看成是固定的、现成的、儿童经验之外的东西的见解，认识到儿童的经验是变化着的、形成着的有生命力的东西。基于这一认识，杜威提出以儿童为中心的教育改革，对以知识系统的逻辑结构为中心的科学教育产生了强烈的冲击。 杜威认为，科学教育的目的是为了培养具有科学知识并且能够清晰地探究和思考科学技术带来的结果的反省性公民，使他们能够理智地参与到与科学有关的生活决策中去。从方法上看，应该打破科目隔离森严的、事实纪录式的科学学科框架，改用科学研究的方法、态度和思维方式，设计问题情境，激发学生更富有思想地、更主动地介入到科学学习和问题解决的过程中。 三、课程改革时期：科学课程改革与STS运动 50年代后期,美国学术界许多人士，尤其是保守的教育家对“生活适应”或功利性教育提出了强烈批评,认为进步教育运动走得太远。第二次世界大战中的原子弹爆炸事件、苏联第一颗人造地球卫星上天，使公众目睹到科学与技术的威力，对科学、理论与智慧的成果推崇备至。政府也前所未有地将教育同军备竞争、经济发展联系起来，出现了由政府、专家、教育学家通力合作的科学课程改革。 60年代初，以布鲁纳的“学科中心理论”和“发现学习”为指导，美国进行了大规模的科学教育改革。这一改革具有以下几个特点：（1）一流科学家的推动；（2）调整科学课程与教学目标，注重围绕基本理论、原理组建课程，形成结构化的知识体系；（3）重新编写新的科学课程，出版新的教科书；（4）注重探究式的学习，并开发出支持探究和发现的实验室和多媒体学习包。然而，由于多方面的原因，本次课程改革并没有取得预期的效果。 20世纪70年代初期，石油危机以后的西方国家普遍跌入经济萧条时期，公众不仅趋向保守，甚至兴起了强烈的反科学的社会思潮。在这种背景下，科学教育从教育改革的中心渐渐退到边缘，关心的主要问题也随着社会政治经济形势的变化而发生了相应的变化。就科学教育本身来说，关注的焦点不再是学科知识和科学上资优学生，而是面向所有学生的、普通学生能够接受的适用知识。这些变化集中地表现为科学教育中STS(科学、技术和社会)课程的提出和发展。 STS课程是当代国际科学教育课程改革的一个重要成果，它以科学、技术与社会之间关系为中心，强调解决实际问题，而不是片面地强调学科的结构。概括地说，STS课程具有以下特点：（1）综合不同科学学科的内容；（2）涉及许多非科学的学科领域,如社会学、经济学、政治学、宗教等；（3）许多课题都带有争论的性质，如当代科学的本质、科技发展对社会影响、科学技术的作用和局限性；（4）是一种面向全体学生的科学教育，而不是培养精英的科学教育；（5）重视技术教育在普通教育中的地位和作用。 进入80年代以后，STS课程由于忽视学科原理的教学而受到科学家们的批评，但它所倡导的理念却深刻地渗透到现代科学教育改革运动中，主要表现为以下三种形式：（1）将STS作为是科学教育的一个主题；（2）将STS贯彻到学校的整体课程中；（3）基于STS理念构建教育改革的过程。 四、科学普及时期：科学教育走向大众化 为了使美国儿童能受到更加理想的科学、数学和技术教育，具备更加良好的科技素养，能满足下个世纪对一个普通公民的科技文化基本要求，美国促进科学协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，于1985年启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程。当年恰逢哈雷慧星临近地球，改革计划又是使美国的儿童能适应2061年慧星再次临近地球的那个时期科学技术和社会生活的急剧变化，所以取名为“2061计划”。 2061计划并不只是一个简单的课程改革计划，而是一个全面的、长远的、综合性的科学、数学和技术教育改革计划。它考虑的是在美国全国范围内，从幼儿园到高中毕业的整个阶段的科学、数学和技术教育的改革，目标是使每一个美国公民在高中毕业时，能达到某种科学素养的标准。 2061计划建议的核心课程不仅涉及到科学和技术的原理，而且包含有科学研究的过程和方法、科学发展史、科学技术与社会之间的关系等。在这些课程中，贯穿了模型、稳定性、变化的方式、进化，以及概率等科学技术中通用的内容。与常规科学技术教育课程相比，这一课程体系有两个特点：第一，物理、生物和其他各个课程之间的界限被被弱化了，相互之间的联系得到强调；第二，不再强调事实、特殊术语的背诵和记忆，而是强调重要的原则、理论和技巧。 2061计划的一个重要观点是：普及科技教育不是盲目地增加学校的教学内容，中小学的教学重点应集中在最根本的科学基础知识上，并且更有效地把它教好。该计划提出应重视通用概念的教学。所谓通用概念，是指人类认识世界的基本框架与模式，包括系统、模型、稳定、变化形式、进化和规模等。这些通用概念的掌握，对提高学生的理解能力和创造性思维能力具有重要的价值。 五、世界科学教育的发展趋势 近年来，国际社会日益重视科学教育，并在科学教育的目标、内容、实施等方面形成一些共识。显然，这些共识将引导世界科学教育的发展趋势。 （一）科学教育的目标 随着科学技术的发展和与人们生活的关系越来越密切，人们越来越认识到，科学教育不仅是培养科学家和工程师的活动，而且是一种面向大众的文化建设活动。 按照这样一种新的理念，应该发动一场科学教育的革命，从内容和形式两个方面改造传统的科学教育，而科学教育的目标则大大扩展，主要包括以下几个方面： （1）使学生熟悉自然界，并认识自然界的多样性和统一性； （2）使学生理解科学的关键概念和原理； （3）使学生懂得科学、技术和社会之间的关系，以及它们相互依赖的一些重要方式； （4）让学生明白科学是人类的事业，并懂得它的力量和局限性； （5）使学生学会运用科学知识以及科学的思维方法来实现自己的目标和社会的目标。 （二）科学教育的内容 20世纪中期以来，围绕科学教育的内容，一直存在增加和删减的矛盾：一方面，随着社会经济、科学技术的迅速发展，要求增加新的教学内容；另一方面课程内容的不断增加，加重了学生负担，这就要求大量删减旧的教学内容。对于这一问题，科学教育界目前已经取得以下两点共识： （1）要选择那些对现在和数十年以后仍然应当知道的、影响重大的内容，不再讲授那些过时的技术或局限于一定科学领域的知识； （2）将科学课程分为物理、化学、生物等各自独立的部分，不能反应现实世界的实际联系，应该围绕现实生活中的主题来综合安排教学内容，打破学科之间的壁垒。 （三）科学教育的方法 进入90年代以来，科学教育的方法逐步摆脱单向传播的模式，逐步发展成为一个双向互动过程。建构主义理论为科学教育的方法提供了新思路，即科学教育要考虑到学生的先前概念和错误概念，要以促进学生有意义学习和观念转变的方式对科学教育的方法予以组织和规划。科学教育应鼓励学生开展探究学习，而不是仅仅是对于某种科学知识的解释。 在这一思路的倡导下，美国科学家提出了一种被称为“动手做”（hands-on）的科学教育模式。所谓“动手做”，就是指学生在真实的物理环境中，通过亲自体验和动手操作的方式而进行的学习。这种方式旨在让学生以更科学的方法学习知识，强调学习方法、思维方法、学习态度的培养。 基于“动手做”方法的各种课程、教学项目和活动在美国已经进行了十多年，比较成功的是芝加哥、波士顿和加州地区。法国从1996年引入这个项目，命名为“LAMAINALAPATE”（意为“让我们和面团吧！”），由法国科学院负责，已推广到4000个学校。1999年10月，法国教育部部长宣布在全国范围内推广这一项目。 “动手做”方法的特点是强调科学实践、强调从周围生活中取材、强调科学家的参与。这一方法提出的口号是：听会忘记（youhear，youforget）、看能记住（yousee，youremember）、做才能会（youdo，youlearn）。动手做学习的基本过程如下：提出问题--动手做实验--观察记录–解释讨论–得出结论–表达陈述。 此外，美国大学的一些教学研究人员提出了与“动手做”方法不同的另一种科学教育方式，即“动脑思考”（minds-on）方法，并基于这一方法开发了高中物理教材。在互联网上还能找到一个minds-on科学教育的站点（www.minds-on-ssience.org）。这说明，科学教育的方法是多样化的，不能拘泥于单一的方法。 值得注意的是，计算机领域里的虚拟现实技术导致了一种新的学习方式出现，即“虚拟的动手做学习”。虚拟技术是一种在原理上类似眼镜和助听器的技术，它以电子信息装置取代原有的信息渠道，在感觉对象和感觉之间建立新的关系，使感觉获得新的灵活性。这一技术将进一步改变感觉中的空间概念，以其别的方法难以替代的优势，解决学生在理解方面的困难和提高学生汲取知识的效率，从而极大地改善教学效果。例如，一只手表的结构是相当复杂的，又因其体积之小而难以观察和了解它的运行，虚拟技术在视觉的感觉上把人变小或把表变大，使人得以“走”进手表的内部，从而克服理解上的困难。 六、在我国推进科学教育的基本对策 2001年我国公众科学素养调查结果显示，我国公众具有基本科学素养水平的比例达到1.4%，比１９９６年调查的结果0.2%高出1.2个百分点。这标志着我国公众科学素养的长期停滞不前的局面结束了。然而，与发达国家相比，我国公众具有基本科学素养水平的人员比例仍然是很低。例如，1985年，美国公众具有基本科学素养水平的比例就已达到５％，而到１９９０年，这比例达到了将近７％。我国政府已经强烈地意识到，公众科学素养水平低下已成为制约经济发展和国际竞争力增强的一个重要因素。近年来，我国政府为提高公众科学素养采取了一系列行动。 2001年5月，科技部、教育部、中宣部、中国科协和共青团中央联合发布了《2001－2005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要》，并按照试点引路、典型带动、因地制宜、加强基础、逐步推进的原则，在全国开展青少年科普活动试点工作。与此同时，我国启动的基础教育课程改革也在推进科学教育方面采取了一系列重要的行动。在课程设置方面，新课程方案打破了过分强调学科独立性、门类过多和缺乏整合的现状，开设了一系列综合课程，包括科学、社会、艺术、综合实践活动等；在教学方面，新课程方案要求改变过分依赖教材，过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的做法，倡导学生主动参与、探究发现、交流合作的学习方式；在评价方面，新的课程方案要求改变过分强调评价的甄别与选拔功能的做法，倡导建立促进学生发展和教师成长的新型评价体系。这些改革措施的出台和实施，对于变革我国中小学科学教育的状况，提高我国中小学科学教育水平具有重要的意义。 2002年4月，国务院批复了中国科学技术协会提交的《关于实施〈全民科学素质行动计划〉的建议》。实施《全民科学素质行动计划》的目的是：到2049年中华人民共和国成立100周年时，使全体公民都能达到本计划所要求制定的科学素质标准，即“2049年人人具备的科学素质”。这一计划简称为“2049计划”。2002年6月，第九届全国人民代表大会常务委员会第28次会议通过了《中华人民共和国科学技术普及法（草案）》。该法案对科学技术普及的组织管理、社会责任、保障措施、法律责任等作出了明确的规定，对推动我国的科学技术普及具有重要的意义。 以上行动计划和政策贯彻了我国政府推进科学教育的三项基本原则：第一，全党、全国、全社会共同努力；第二，实行学校科学技术教育与群众化、社会化科学技术普及工作的有机结合；第三，围绕提高全民科学素质的远景目标，建立分地区、分人群、分阶段、滚动式的工作模式。 在以上原则的指导下，我国推动科学教育的基本对策如下： 1．在大规模地征求科学家、企业家、大学科学教育研究人员和中小学教师的意见的基础上，制定面向我国国民的科学素养标准。 2．根据社会不断变化的教学需求，搞好新的课程设置，采用新的教学法和教学资料。并系统地开发科学教育改革工具，为中小学教师实施科学教育提供全面的支持。 3．加强或制订对科技新闻工作者、科技传播人员以及所有从事增强公众科技意识工作的人员进行培训的计划，通过开展大学、中学、科学家、企业家，甚至包括家长和社区之间的多向交流来支持全社会的科学教育。 4．改进科学教育的方式，推动科技博物馆和科技中心在公众科技教育中发挥重要作用，并广泛采用远距离教育的方式，来补充现有的正规与非正规教育。 主要参考文献 1．丁邦平，国际科学教育理论研究，博士论文，1999年。 2．《为全体美国人的科学》，中国科学技术出版社，2001年。 3．《全民科学素养行动计划》，2001年 4．《中华人民共和国科学技术普及法（草案）》，2002年 |
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