美國《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS）對我國全面深化課程改革的啟發(fā)

劉玲

為把黨的十八大和十八屆三中全會關(guān)于立德樹人的要求落到實(shí)處，充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的核心作用，進(jìn)一步提升綜合育人水平，更好地促進(jìn)各級各類學(xué)校學(xué)生全面發(fā)展、健康成長，教育部發(fā)布《關(guān)于全面深化課程改革 落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》.當(dāng)前，高校和中小學(xué)課程改革從總體上看，整體規(guī)劃、協(xié)同推進(jìn)不夠，與立德樹人的要求還存在一定差距.主要表現(xiàn)在：重智輕德，單純追求分?jǐn)?shù)和升學(xué)率，高校、中小學(xué)課程目標(biāo)有機(jī)銜接不夠，部分學(xué)科內(nèi)容交叉重復(fù)，課程教材的系統(tǒng)性、適宜性不強(qiáng)，與課程改革相適應(yīng)的考試招生、評價(jià)制度不配套等.這些困難和問題直接影響著立德樹人的效果，必須引起高度重視，全面深化課程改革，切實(shí)加以解決.據(jù)了解，本次改革將在改進(jìn)和完善已有措施的基礎(chǔ)上提出三項(xiàng)重點(diǎn)措施，研制學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是三項(xiàng)重點(diǎn)措施之一.研制學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，明確質(zhì)量要求，完善現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)對教學(xué)和考試評價(jià)的指導(dǎo)性.鄭富芝指出，研制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就是要使學(xué)習(xí)內(nèi)容要求和質(zhì)量要求結(jié)合在一起，形成一個(gè)對教學(xué)和考試評價(jià)都具有較強(qiáng)指導(dǎo)性的課程標(biāo)準(zhǔn).其次是研制學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，主要是明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.再有是加強(qiáng)相關(guān)學(xué)科課標(biāo)，教材縱向銜接和橫向配合，推動跨學(xué)段整體育人、跨學(xué)科綜合育人.

美國自1996年第一個(gè)《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《老標(biāo)準(zhǔn)》）頒布后的15年，科學(xué)與科學(xué)教育的研究取得了很多新的進(jìn)展，所以，迫切需要將這些研究成果納入到課程標(biāo)準(zhǔn)中去.在卡內(nèi)基基金會的資助下，美國國家研究理事會在2011年7月頒布了《K-12年級科學(xué)教育框架》.在此基礎(chǔ)上，41位來自26個(gè)州的專業(yè)人員構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)花了近兩年的時(shí)間，征求各種建議并反復(fù)修訂，最終在2013年4月正式頒布《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱NGSS）.NGSS旨在培養(yǎng)學(xué)生在日常生活中遇到與科學(xué)、技術(shù)密切相關(guān)的問題時(shí)嘗試?yán)每茖W(xué)教育的經(jīng)驗(yàn)做出更好的決斷，將所學(xué)的科學(xué)知識應(yīng)用到日常生活中去，更好地解決科學(xué)與技術(shù)問題.

80年代以來，我國深受第二次國際基礎(chǔ)科學(xué)教育改革的影響，于2001年制定了《科學(xué)（3-6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）））和《科學(xué)（7-9年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》，該標(biāo)準(zhǔn)為我國基礎(chǔ)科學(xué)教育課程改革帶來了新的契機(jī)，但契機(jī)背后所隱藏的諸如基礎(chǔ)科學(xué)教育發(fā)展滯后、課堂教學(xué)重知識輕實(shí)踐，應(yīng)試色彩濃厚等問題仍有待解決.因此，借鑒他國尤其是基礎(chǔ)科學(xué)教育發(fā)展領(lǐng)先國家在新世紀(jì)制定的基礎(chǔ)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，將在一定程度上有助于我國基礎(chǔ)科學(xué)教育理念和實(shí)踐的發(fā)展.現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生學(xué)什么、學(xué)多少，講得比較詳細(xì)、清楚，但大部分學(xué)科對學(xué)到什么程度要求不明確、不清晰，難以量化、分級.這使得教育教學(xué)活動容易出現(xiàn)偏難、偏深等問題.研究學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就是要改變這種狀況.

NGSS與《老標(biāo)準(zhǔn)》相比，兩者之間既有繼承關(guān)系，又有極大的差別，差別主要在于以下兩點(diǎn).第一，《老標(biāo)準(zhǔn)》首要關(guān)注的是科學(xué)課程、教學(xué)及其評價(jià)，而NGSS首要關(guān)注的是學(xué)生在各學(xué)段的表現(xiàn)預(yù)期，通過表現(xiàn)預(yù)期將科學(xué)和工程實(shí)踐、學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念發(fā)生有效關(guān)聯(lián)，形成有機(jī)的整體.第二，NGSS刪除了《老標(biāo)準(zhǔn)》中與四個(gè)學(xué)科領(lǐng)域并列的“作為探究的科學(xué)”主題，取而代之的是“科學(xué)和工程實(shí)踐”，凸顯學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)過程中動手做、動腦思、動筆寫、動嘴辯等能力的養(yǎng)成.下面我們結(jié)合NGSS中6-8年級段和9-12年級段的物理學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行解讀，以期對我國初中物理和高中物理課程與教學(xué)改革提供借鑒.

1 NGSS的內(nèi)容體系

NGSS以學(xué)生的學(xué)為主、強(qiáng)調(diào)核心能力的達(dá)成.課程目標(biāo)由K-12年級總目標(biāo)和四個(gè)學(xué)段的目標(biāo)組成，四個(gè)學(xué)段的目標(biāo)分別為K-2年級段目標(biāo)、3-5年級段目標(biāo)、6-8年級段目標(biāo)、9-12年級段目標(biāo).根據(jù)以上目標(biāo)，NGSS創(chuàng)造性地將科學(xué)分成4個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，其分別為物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)，以及工程與技術(shù)、科學(xué)應(yīng)用.本文主要討論其中物質(zhì)科學(xué)的內(nèi)容來看NGSS對我們的啟示.

NGSS分為把物理學(xué)科的核心概念四個(gè)部分：第一部分（PS1）是“物質(zhì)及物質(zhì)間的相互作用”，第二部分（PS2）是“運(yùn)動和靜止”，第三部分（PS3）是“能量”，第四部分（PS4）是“波與其在信息傳輸技術(shù)中的應(yīng)用”.學(xué)科核心概念是位于學(xué)科中心的概念性知識，包括了重要概念、原理、理論等基本理解和解釋，這些內(nèi)容能夠展現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科圖景，是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分.NGSS期望所有學(xué)生在高中畢業(yè)時(shí)應(yīng)該能夠理解這些最基礎(chǔ)的科學(xué)概念，期望每位學(xué)生都能對所學(xué)知識有徹底的理解.與《老標(biāo)準(zhǔn)》相比，內(nèi)容少而精，在深度上提出更高的要求.

接下來，我們來了解一下NGSS的科學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)結(jié)構(gòu).在科學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)中，置于最上層的是“表現(xiàn)預(yù)期”這一欄目.然后，為了更好地詮釋“表現(xiàn)預(yù)期”的內(nèi)容，在此欄目的下方建構(gòu)了“基礎(chǔ)框”，基礎(chǔ)框中的內(nèi)容分為三個(gè)維度：科學(xué)和工程實(shí)踐、學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念.這三方面內(nèi)容都是圍繞“表現(xiàn)預(yù)期”的，與“表現(xiàn)預(yù)期”形成有機(jī)整體.它們之間的關(guān)系如表1所示.

例如，以PS3（能量）為例，對于6-8年級段和9-12年級段的物理學(xué)科的第三部分（HS-P3）“能量”，NGSS中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是這樣的：

接下來，我們再仔細(xì)觀察一下欄目中的“表現(xiàn)預(yù)期”.NGSS設(shè)置了“表現(xiàn)預(yù)期”這一欄目.這是NGSS最大的創(chuàng)新，這一創(chuàng)新為教育者提供了獨(dú)特的指導(dǎo)，同時(shí)也為課堂中的科學(xué)教學(xué)定下了基調(diào).“表現(xiàn)預(yù)期”陳述了學(xué)生在某一學(xué)段應(yīng)該理解和能夠做到的相關(guān)科學(xué)內(nèi)容，NGSS轉(zhuǎn)變了之前《老標(biāo)準(zhǔn)》中“學(xué)生應(yīng)該知道和理解的科學(xué)知識”這一說法，而是通過“表現(xiàn)預(yù)期”來斷定哪些學(xué)生的行為能夠表明他們符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而為課程、教學(xué)和評估提供統(tǒng)一的、具體的目標(biāo).例如，在“能量”的“表現(xiàn)預(yù)期”中，學(xué)生要從周圍世界可見的與能量密切相關(guān)的生活現(xiàn)象入手，認(rèn)識能量的相關(guān)特點(diǎn)，逐層深入地建構(gòu)能量的物理模型，從數(shù)學(xué)的角度建構(gòu)能量的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)、建造、和完善的設(shè)備，將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式.

2 NGSS的特點(diǎn)

2.1 具體、清晰的學(xué)業(yè)預(yù)期表現(xiàn)

從學(xué)生學(xué)習(xí)后應(yīng)該達(dá)到的表現(xiàn)預(yù)期來看，《老標(biāo)準(zhǔn)》主要羅列了學(xué)生應(yīng)該“知道”或“理解”哪些內(nèi)容，而在NGSS中，這些內(nèi)容需要轉(zhuǎn)換成可以測量的學(xué)生表現(xiàn)和他們是否達(dá)標(biāo)的細(xì)化指標(biāo).預(yù)期目標(biāo)緊密圍繞學(xué)習(xí)進(jìn)階，指明了學(xué)生應(yīng)該會做些什么，學(xué)生可以依據(jù)目標(biāo)評判自己是否達(dá)標(biāo)，這也為課程、教學(xué)及評價(jià)提供同樣清晰、具體的目標(biāo).

2.2 學(xué)科核心概念的“少而精”

NGSS以少而精的學(xué)科核心概念來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，避免了選擇大量的主題，以給教師和學(xué)生更多時(shí)間去更深入的探究每一種觀念，使得學(xué)生有機(jī)會參與科學(xué)調(diào)查論證以及獲得對物質(zhì)世界的更深入的理解.減少每個(gè)年級階段所應(yīng)該學(xué)習(xí)的核心觀念也有助于選擇哪些知識最值得花時(shí)間變得更加清楚，避免在沒有概念背景下學(xué)習(xí)過多的其他問題.

2.3 核心概念的連貫性

NGSS指出應(yīng)該將學(xué)習(xí)看成是一種連續(xù)發(fā)展的過程，將同一個(gè)核心概念在四個(gè)學(xué)段按照學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知發(fā)展進(jìn)行描述.強(qiáng)調(diào)學(xué)生對核心觀念的理解隨年級上升而獲得系統(tǒng)的發(fā)展，這就是所謂“學(xué)習(xí)進(jìn)階”.研究員湯姆·科克倫（Tom Corcoran）等認(rèn)為科學(xué)教育中的“學(xué)習(xí)進(jìn)階”建立在一定的假設(shè)之上，即在適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)下，學(xué)生對科學(xué)核心概念和科學(xué)實(shí)踐的理解及運(yùn)用隨著時(shí)間的推移會變得更加復(fù)雜化.

這也體現(xiàn)了布魯納和泰勒的教育思想.1949年拉爾夫· 泰勒出版了《課程與教學(xué)的基本原理》，其中提到組織學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，遵守的三個(gè)準(zhǔn)則：連續(xù)、順序、整合.連續(xù)是指課程要素反復(fù)出現(xiàn)，確保學(xué)生有機(jī)會重復(fù)不斷地接觸這一課程要素得到發(fā)展；順序是指在連續(xù)的基礎(chǔ)上，同一個(gè)課程要素以逐漸復(fù)雜的方式展開，每一個(gè)后續(xù)經(jīng)驗(yàn)都建立在先前經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上；整合是指在各要素與經(jīng)驗(yàn)間建立橫向聯(lián)系，使學(xué)生將各要素整合起來，獲得統(tǒng)一的觀點(diǎn).NGSS總結(jié)了物理的核心概念.并把這些核心概念作為課程要素，依照兒童的認(rèn)知發(fā)展階段的不同，從學(xué)前到高中反復(fù)以不同的深度出現(xiàn).

2.4 注重科學(xué)和工程實(shí)踐，注重跨學(xué)科概念

NGSS的主要內(nèi)容是科學(xué)和工程實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念三維度的合理配置，融合實(shí)踐與知識于一體，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力.其中，科學(xué)和工程實(shí)踐包括如下幾個(gè)部分：提問和問題定義；開發(fā)和使用模型；規(guī)劃和開展調(diào)查；分析和解釋數(shù)據(jù)；運(yùn)用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維；構(gòu)造解釋和設(shè)計(jì)解決方案；進(jìn)行證據(jù)論爭以及獲取、評估和交流信息.跨學(xué)科概念包括：模型；因果關(guān)系：機(jī)制和闡釋；規(guī)格、比例和數(shù)量；系統(tǒng)和系統(tǒng)模型；能量與物質(zhì)流動、循環(huán)及守恒；結(jié)構(gòu)和功能；穩(wěn)定與變化.

美國K-8年級科學(xué)教育委員會主席理查德A.杜謝爾（Richard A. Duschl）及其研究成員認(rèn)為科學(xué)實(shí)踐本身有多層含義，就作為教學(xué)理念或策略來講，其主要特征體現(xiàn)為設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)證性調(diào)查、論證解釋和創(chuàng)建模型、文本形式的交互和學(xué)習(xí)論證.課堂中的科學(xué)實(shí)踐有三大要素，即社會交互性、科學(xué)專業(yè)術(shù)語以及科學(xué)代表物和工具的使用.美國科羅拉多州生物科學(xué)課程研究委員會主任羅杰W.拜比（Rodger W. Bybee）認(rèn)為科學(xué)實(shí)踐不是對科學(xué)探究的取代，而是在原有基礎(chǔ)上對科學(xué)教育的拓展和豐富，實(shí)踐性教學(xué)促使學(xué)生把相關(guān)活動作為實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)搜集、社會交往、建模和工具使用、調(diào)查和解釋、數(shù)學(xué)運(yùn)算以及論證等學(xué)習(xí)方式的基礎(chǔ)，教學(xué)策略與科學(xué)實(shí)踐緊密相連.

這實(shí)際上也承襲了杜威對教育的理想.杜威的認(rèn)為：通過科學(xué)技術(shù)實(shí)踐，學(xué)生以真實(shí)世界為起點(diǎn)，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中積極獲取知識，深刻理解世界與科學(xué)，最終目標(biāo)是要培養(yǎng)嚴(yán)肅思考、富有創(chuàng)造力的公民.杜威認(rèn)為教育的最終目的不是讓學(xué)生記住化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)標(biāo)簽下的各種信息，而是讓學(xué)生通過這些知識理解他們置身于其中的這個(gè)世界與社會，在其中尋找每個(gè)人存在的意義，在人類面對困境時(shí)成為運(yùn)用知識解決問題的創(chuàng)造者，這正是人類進(jìn)步的源泉.NGSS承襲了杜威對教育的這一理想：面對真實(shí)世界解決問題，在個(gè)人與公共事務(wù)中嚴(yán)肅思考，尋找證據(jù)，富于表達(dá)，積極合作.

3 NGSS對我們的啟發(fā)

3.1 開發(fā)具有連貫性、一致性的《標(biāo)準(zhǔn)》

《標(biāo)準(zhǔn)》是教師實(shí)施教學(xué)的根本，也是學(xué)生通過學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo).在標(biāo)準(zhǔn)的制訂方面，基礎(chǔ)科學(xué)教育需要進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，從分學(xué)科制訂《標(biāo)準(zhǔn)》走向制訂統(tǒng)一的、連貫的《標(biāo)準(zhǔn)》，對基礎(chǔ)科學(xué)教育各學(xué)科分支進(jìn)行有效整合，尋找其共通的核心，并進(jìn)行統(tǒng)一架構(gòu)，形成連貫性、一致性的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展譜系.另外，在開發(fā)新《標(biāo)準(zhǔn)》時(shí)，應(yīng)有效整合新近的科學(xué)教育研究成果，應(yīng)對新《標(biāo)準(zhǔn)》草案廣泛征求意見.

3.2 注重“科學(xué)探究”的實(shí)踐性

我國基礎(chǔ)科學(xué)教育改革提倡“科學(xué)探究”教學(xué)，實(shí)施以來的成績是不容忽視的，但也存在一系列的問題，例如出現(xiàn)“假”探究、“偽”探究，出現(xiàn)這些問題的根本原因在于沒有注重“科學(xué)探究”的實(shí)踐性.學(xué)生進(jìn)行的科學(xué)探究，就是要學(xué)生基于當(dāng)下的自然現(xiàn)象（或日常生活現(xiàn)象），以學(xué)生個(gè)體（或群體）認(rèn)識自然的本真方式來認(rèn)識自然，回到生活世界（或教師創(chuàng)設(shè)的情境）中進(jìn)行實(shí)踐探究.

3.3 重視學(xué)科核心概念，重視學(xué)習(xí)進(jìn)階

長期的分科教學(xué)其實(shí)為我們進(jìn)行更精致的進(jìn)行核心概念及其學(xué)習(xí)進(jìn)階研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).對于知識本體而言，找到核心內(nèi)容是第一步，具有挑戰(zhàn)性的是，將其在合適的學(xué)段進(jìn)行定位.這需要心理學(xué)對學(xué)生思維發(fā)展研究的豐富成果以及內(nèi)容和評價(jià)方面國際比較研究的參照.系統(tǒng)化的梳理這些研究成果，并將之準(zhǔn)確的外顯在課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中，對于我國課程標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容系統(tǒng)化具有重大價(jià)值.