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    美國《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》背景下的科學(xué)課程構(gòu)建及啟示

    2022-05-05 02:04:52熊國勇
    基礎(chǔ)教育參考 2022年1期
    關(guān)鍵詞:科學(xué)課程科學(xué)教育

    [摘? ?要]自美國發(fā)布《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》后,如何基于其理念構(gòu)建科學(xué)課程成為美國科學(xué)教育研究者與實(shí)踐者們的重要課題。文章梳理了《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》理念下美國科學(xué)課程構(gòu)建的基本程序,并從科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)及材料革新、專業(yè)化科學(xué)師資培育等方面提出對(duì)我國科學(xué)教育改革的啟示。

    [關(guān)鍵詞]《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》;科學(xué)課程;科學(xué)教育

    2011年,美國發(fā)布了《K-12年級(jí)科學(xué)教育的框架:實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》(A Framework for K-12 Science Education: Practices, crosscutting Concepts and Core Ideas[1],以下簡稱《框架》)。2013年4月,美國基于《框架》發(fā)布了《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》(Next Generation Science Standards,以下簡稱NGSS)的定稿,其中兩份核心文件的紙質(zhì)文本由美國國家學(xué)術(shù)出版社出版,向全球發(fā)布[2-3]。

    自《框架》發(fā)布以來,截至2018年,美國已經(jīng)有39個(gè)州和地區(qū)宣布響應(yīng)更新科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)并逐步深入應(yīng)用推進(jìn)[4]。在此過程中,美國的科學(xué)教師和各響應(yīng)州的教育部門需要解決的核心問題是:如何契合NGSS提倡的科學(xué)課程理念,開展教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)課例與單元以及教學(xué)模式的再設(shè)計(jì)與實(shí)施。美國科學(xué)教師協(xié)會(huì)(National Science Teaching Association,以下簡稱NSTA)對(duì)于契合NGSS的科學(xué)課程構(gòu)建也有明確的指導(dǎo)意見。本文就此做一個(gè)初步的梳理,嘗試?yán)砬錘GSS改革背景下科學(xué)課程構(gòu)建的路徑,以期對(duì)我國科教改革中科學(xué)課程研發(fā)及科學(xué)教師培育方面有所啟示。

    一、NGSS倡導(dǎo)的科學(xué)課程改革理念

    NGSS以“大科學(xué)”理念為宏觀指導(dǎo),關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的能力,聚焦于科學(xué)概念,重視概念的理解發(fā)展過程,將“科學(xué)與工程實(shí)踐”(Science and Engineering Practices)、“學(xué)科核心概念”(Disciplinary Core Ideas)與“跨學(xué)科概念”(Crosscutting Concepts)三個(gè)維度整合在一起,形成了不同學(xué)段、不同學(xué)科領(lǐng)域的“表現(xiàn)期望”(Performance Expectation),即學(xué)業(yè)目標(biāo)。這樣的學(xué)業(yè)目標(biāo)設(shè)計(jì),從科學(xué)教育的對(duì)象、內(nèi)容、過程和方式角度入手,系統(tǒng)地幫助所有學(xué)生建立起基于實(shí)踐經(jīng)歷的科學(xué)學(xué)科知識(shí)與實(shí)踐能力體系,進(jìn)一步促進(jìn)全民教育公平。

    二、基于NGSS的科學(xué)課程構(gòu)建

    1.NGSS課程開發(fā)規(guī)劃

    (1)組建課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)

    NGSS是一個(gè)涵蓋全基礎(chǔ)教育K-12年級(jí)(K代表Kindergarten,K-12年級(jí)即從幼兒園到12年級(jí),共13個(gè)年級(jí))和4個(gè)科學(xué)學(xué)科(生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與空間科學(xué)和工程、技術(shù)與科學(xué)應(yīng)用)領(lǐng)域的復(fù)雜性的系統(tǒng)文件。為了給學(xué)區(qū)或?qū)W校提供專業(yè)化支持,需要經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)基于NGSS要求的課程資源和教學(xué)材料。NSTA認(rèn)為應(yīng)按照不同年齡和學(xué)科重點(diǎn)開發(fā)課程,團(tuán)隊(duì)成員可以來自不同科學(xué)學(xué)科,以符合初高中學(xué)生的年齡特征和學(xué)科素養(yǎng)水平,努力構(gòu)建體現(xiàn)多方協(xié)作的課程[5]。根據(jù)NGSS在各年級(jí)各學(xué)科領(lǐng)域的特征,建議K-2年級(jí)和3-5年級(jí)都由2~5人組成開發(fā)團(tuán)隊(duì),6-8年級(jí)和9-12年級(jí)各學(xué)科領(lǐng)域的課程開發(fā)參與人員也以2~5人為宜。

    (2)熟悉《框架》并確認(rèn)NGSS組織形式

    《框架》對(duì)所有學(xué)生在高中畢業(yè)前應(yīng)該達(dá)成的科學(xué)和工程實(shí)踐、跨學(xué)科概念和學(xué)科核心概念這三個(gè)維度的學(xué)業(yè)目標(biāo)作了總體規(guī)定,為NGSS的制定提供了有效的基于現(xiàn)實(shí)研究證據(jù)的深入指導(dǎo)。深入了解《框架》非常有助于將這些目標(biāo)要求納人所要實(shí)施的科學(xué)課程中。NGSS文本有按照主題和學(xué)科核心概念兩種組織形式。這兩種組織形式的NGSS都詳盡地設(shè)計(jì)了K-12年級(jí)各學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)業(yè)目標(biāo),但在具體的課程設(shè)計(jì)要求方面存在差異,由此也會(huì)影響課程開發(fā)方向和實(shí)施途徑。因此,對(duì)于響應(yīng)NGSS的各州或?qū)W校而言,在開始進(jìn)行課程構(gòu)建之前,確定采用哪種組織形式的NGSS很有必要。

    (3)尋找與NGSS要求的差距

    在確定NGSS的組織形式后,課程團(tuán)隊(duì)需要逐句深入分析NGSS的文本內(nèi)容,撰寫分析報(bào)告,并基于所在地區(qū)或?qū)W校的現(xiàn)實(shí)情況思考滿足NGSS要求的問題。如教師們還需要怎樣的專業(yè)發(fā)展培訓(xùn),才能順利接納NGSS并將其納入課程計(jì)劃?目前,K-12課程的結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)行哪些改變?是否需要購買或修訂教材?需要花費(fèi)多少時(shí)間和資金?計(jì)劃下一步做什么?何時(shí)以及如何解決這些問題,將影響課程團(tuán)隊(duì)所在地區(qū)或?qū)W校實(shí)施NGSS的速度和深度。

    (4)制定工作實(shí)施計(jì)劃

    基于NGSS的課程開發(fā)需要美國各州自行推進(jìn)。NGSS的主導(dǎo)者之一Achieve公司開發(fā)了設(shè)計(jì)詳盡的推進(jìn)工作簿,作為各州或地區(qū)推進(jìn)NGSS應(yīng)用的分步指南[6]。課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)在了解所在州和學(xué)校官方推進(jìn)NGSS原則及步驟的基礎(chǔ)上,合作商議確定符合學(xué)校實(shí)際的具體實(shí)施內(nèi)容。而在具體的實(shí)施計(jì)劃中,需要確定各措施的實(shí)施進(jìn)度,以及可檢測(cè)的目標(biāo)和準(zhǔn)確時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

    2.NGSS課程的教學(xué)單元設(shè)計(jì)

    組織設(shè)計(jì)某個(gè)主題或目標(biāo)的教學(xué)單元是課程開發(fā)的難點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)NGSS描述的學(xué)生學(xué)習(xí)的“表現(xiàn)期望”,可以選擇開展實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、閱讀、討論、講座等各種活動(dòng),并將這些活動(dòng)有條理地串聯(lián)起來,從而完成課程案例和教學(xué)單元的設(shè)計(jì)與組織[7]。NGSS背景下的科學(xué)課程設(shè)計(jì)沒有標(biāo)準(zhǔn)模式,各響應(yīng)州的教師可以自行設(shè)計(jì)。一般可遵循如下設(shè)計(jì)流程。

    (1)選擇“表現(xiàn)期望”

    “表現(xiàn)期望”是體現(xiàn)學(xué)業(yè)要求的高度凝練,主要描述教學(xué)完成后學(xué)生的行為達(dá)成。在設(shè)計(jì)科學(xué)課程之初,建議為課程教學(xué)單元選擇一個(gè)或者兩個(gè)特定的“表現(xiàn)期望”,據(jù)此設(shè)計(jì)課程活動(dòng),為學(xué)生提供匹配的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。此外,要對(duì)選定好的“表現(xiàn)期望”進(jìn)行深入分析,探討在教學(xué)前如何將學(xué)生已經(jīng)具備的知識(shí)和技能與“表現(xiàn)期望”聯(lián)系起來,進(jìn)一步開發(fā)評(píng)價(jià)工具來測(cè)量學(xué)生對(duì)科學(xué)概念和科學(xué)實(shí)踐技能的掌握情況。

    (2)選定三個(gè)維度

    一是“學(xué)科核心概念”維度。為了選定具體的學(xué)科核心概念,課程團(tuán)隊(duì)需要集體討論選擇引入與科學(xué)家研究的對(duì)象或事件有關(guān)的現(xiàn)象,并且這些現(xiàn)象最好是學(xué)生感興趣的,與學(xué)生學(xué)習(xí)探究的核心概念有關(guān),從而在解釋這些現(xiàn)象時(shí),可以加深學(xué)生對(duì)目標(biāo)核心概念的理解。

    二是“科學(xué)與工程實(shí)踐”維度。在確定了與學(xué)科核心概念相關(guān)的現(xiàn)象后,需要考慮學(xué)生將如何調(diào)查、探究這些現(xiàn)象。具體需要思考以下問題:當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)一些有趣的現(xiàn)象時(shí),他們會(huì)在課中對(duì)這些現(xiàn)象做出什么樣的反饋?學(xué)生會(huì)提出科學(xué)問題并進(jìn)行調(diào)查嗎?會(huì)主動(dòng)制訂調(diào)查計(jì)劃并付諸行動(dòng)嗎?會(huì)分析數(shù)據(jù),作出解釋或提出一個(gè)解釋模型嗎?會(huì)參與討論或信息交流嗎?學(xué)生為了解答上述問題所進(jìn)行的“實(shí)踐”活動(dòng)就是課程的關(guān)鍵所在。這些“實(shí)踐”可能與“表現(xiàn)期望”中的“實(shí)踐”相同,也可能不同。

    三是“跨學(xué)科概念”維度。NGSS共設(shè)計(jì)了七個(gè)跨學(xué)科概念,即:模型,原因和結(jié)果,尺度、比例和數(shù)量,系統(tǒng)和系統(tǒng)模型,能量和物質(zhì),結(jié)構(gòu)和功能,系統(tǒng)穩(wěn)定性和改變。對(duì)于學(xué)生在課程中將要探究的現(xiàn)象而言,選擇哪一個(gè)跨學(xué)科概念最好?其實(shí),在設(shè)計(jì)課程內(nèi)容時(shí),選擇最相關(guān)的跨學(xué)科概念即可。

    (3)建構(gòu)“學(xué)習(xí)表現(xiàn)”

    為了清晰地描述體現(xiàn)上述三個(gè)維度內(nèi)容的具體課程目標(biāo),有必要引入“學(xué)習(xí)表現(xiàn)”這個(gè)概念?!皩W(xué)習(xí)表現(xiàn)”是指學(xué)生在學(xué)習(xí)和運(yùn)用知識(shí)過程中明晰的、有標(biāo)志性特征的描述,能夠促進(jìn)學(xué)生隱性認(rèn)知外顯化,是確保學(xué)生逐漸達(dá)成“表現(xiàn)期望”所需要的關(guān)鍵點(diǎn)[8]。“學(xué)習(xí)表現(xiàn)”在文本表述上與“表現(xiàn)期望”類似,是對(duì)“表現(xiàn)期望”的細(xì)致解析,能夠很好地反映三個(gè)維度的信息。

    3.選擇教學(xué)資源

    教師一般利用教科書、課程和活動(dòng)這三類資源來組織實(shí)施課堂教學(xué)。在NGSS指導(dǎo)下,結(jié)合各種主題設(shè)計(jì),選擇和構(gòu)建適應(yīng)三個(gè)維度目標(biāo)的新教學(xué)材料和課程資源,是將NGSS有效納入課程的關(guān)鍵[9]。科學(xué)教師和學(xué)校也可以自行開發(fā)、評(píng)估和調(diào)整各類校本教學(xué)資源。

    NSTA認(rèn)為應(yīng)通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成教學(xué)資源的選擇,并注意記錄團(tuán)隊(duì)成員的想法和討論過程。利用相關(guān)主題的教學(xué)論壇,所有的科學(xué)教育工作者都可以在學(xué)校實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)分享材料、教學(xué)建議和實(shí)施進(jìn)度[10]。

    4.課程系統(tǒng)評(píng)價(jià)

    (1)課程評(píng)價(jià)體系開發(fā)

    傳統(tǒng)的科學(xué)課程評(píng)估主要是考查學(xué)生對(duì)科學(xué)事實(shí)和科學(xué)概念的記憶。NGSS的“表現(xiàn)期望”既是學(xué)業(yè)目標(biāo),也是探索發(fā)展新評(píng)價(jià)體系的依據(jù)[11]。但它并非課程中的教學(xué)目標(biāo),不適合直接用來構(gòu)建評(píng)價(jià)工具。如前所述,NGSS開發(fā)者們引入了“學(xué)習(xí)表現(xiàn)”概念,以深入解析“表現(xiàn)期望”。因此,可以基于“學(xué)習(xí)表現(xiàn)”和考試公平性分析確定評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)工具的特征,并進(jìn)一步開發(fā)出包含試題、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和所需環(huán)境與技術(shù)支持的評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)工具[12-13],構(gòu)建起一條完整的NGSS學(xué)業(yè)目標(biāo)預(yù)期達(dá)成的保障和評(píng)價(jià)路徑(見圖1),從而更好地開展課堂評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。

    (2)課堂評(píng)價(jià)

    在實(shí)際的科學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中,教師除了采用傳統(tǒng)的課程標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試之外,還通過一些課堂評(píng)價(jià)來檢測(cè)學(xué)生是否成功地進(jìn)行科學(xué)課程的學(xué)習(xí)。課堂評(píng)價(jià)主要基于評(píng)價(jià)項(xiàng)目任務(wù)的完成情況考查學(xué)生是否具有完成任務(wù)的能力。這些能力包括能開發(fā)模型,能獲取、分析和討論數(shù)據(jù),能形成口頭和書面的科學(xué)解釋,能基于證據(jù)論證且深入反思自己的觀點(diǎn),等等?;凇氨憩F(xiàn)期望”的各類評(píng)價(jià)工具可以更好地體現(xiàn)真實(shí)的NGSS三維學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求。

    (3)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)

    監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)于教學(xué)班級(jí)來說是一種外部評(píng)價(jià),主要用于監(jiān)測(cè)學(xué)生一段時(shí)間內(nèi)的學(xué)習(xí)情況,比較不同學(xué)校之間的學(xué)業(yè)成就,或者檢驗(yàn)特定政策或課程計(jì)劃的實(shí)施成效。在具體實(shí)施監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的時(shí)候,由于基于相同的NGSS學(xué)業(yè)目標(biāo),外部的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)任務(wù)常應(yīng)與課堂評(píng)價(jià)的相同。此外,因?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的樣本學(xué)生較多,在實(shí)施中也會(huì)盡量標(biāo)準(zhǔn)化以實(shí)現(xiàn)預(yù)期監(jiān)測(cè)目標(biāo),同時(shí)降低操作成本。因此,美國教育管理者在做監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí)往往需要深入實(shí)際課堂,在教學(xué)進(jìn)程中收集信息,開展課堂嵌入式監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。

    三、對(duì)當(dāng)下我國中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的啟思

    當(dāng)下,我國中小學(xué)科學(xué)教育也正處于變革中。2016年,教育部正式發(fā)布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架[14],從文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與3個(gè)維度定義“學(xué)生應(yīng)具備的,能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”;次年,發(fā)布了新的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[15],對(duì)小學(xué)階段科學(xué)教育的目標(biāo)提出了更高的要求?;诤诵乃仞B(yǎng)培育的教育改革率先在高中啟動(dòng),包括生物、物理和化學(xué)等科學(xué)課程在內(nèi)的高中階段各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)也于2018年全新發(fā)布[16]。比照我國科學(xué)教育改革的現(xiàn)實(shí)情況,或許可以從NGSS背景下美國科學(xué)課程構(gòu)建理論和實(shí)施的現(xiàn)實(shí)得到一些思考和啟示。

    1.建立基礎(chǔ)教育階段一體化的科教標(biāo)準(zhǔn)及課程的研發(fā)機(jī)制

    NGSS的出臺(tái)推動(dòng)了美國基礎(chǔ)教育階段科學(xué)教育領(lǐng)域的根本變革。NGSS首次以全美國實(shí)施為愿景,基于“大科學(xué)”背景和“學(xué)習(xí)進(jìn)階”理念,對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)教育階段(K-12年級(jí))的科學(xué)課程學(xué)業(yè)目標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)性的全盤設(shè)計(jì)[17]。我國小學(xué)科學(xué)及高中理科課程標(biāo)準(zhǔn)的更新在一定程度上借鑒了NGSS,但由于小學(xué)與初高中各科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)制定者不是同一團(tuán)隊(duì),導(dǎo)致各科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)理念與內(nèi)容未實(shí)現(xiàn)全面貫通。此外,我國目前也未有專門的幼兒園階段科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)。因此,各學(xué)段的科學(xué)課程(教材)的系統(tǒng)研發(fā)受到限制,整體上還存在著學(xué)段間相互割裂的問題,不利于學(xué)生系統(tǒng)掌握科學(xué)概念和培育科學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)下,基于我國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)目標(biāo)培育的基礎(chǔ)教育課程改革亟需進(jìn)一步理清思路,從頂層設(shè)計(jì)到基層實(shí)施,完善或重建從課標(biāo)到課程的響應(yīng)和研發(fā)機(jī)制,為我國學(xué)生構(gòu)筑全基礎(chǔ)教育階段一體化的科學(xué)課程學(xué)習(xí)服務(wù)體系。

    2.加強(qiáng)專業(yè)化師資培育,推動(dòng)構(gòu)建跨學(xué)科科學(xué)課程發(fā)展團(tuán)隊(duì)

    NGSS是一個(gè)涵蓋K-12年級(jí)和4個(gè)科學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的課程開發(fā)指導(dǎo)性文件,單憑個(gè)人力量恐怕無法勝任后期相關(guān)的課程建設(shè)。因此,NSTA特別建議由2~5名教師組成一個(gè)課程團(tuán)隊(duì)來開發(fā)課程。眾所周知,教師在課堂教學(xué)的組織與實(shí)施過程中起著主導(dǎo)作用,專業(yè)化的科學(xué)師資隊(duì)伍是科學(xué)課程改革乃至教育變革的重要執(zhí)行者,是科教改革終獲成功的關(guān)鍵因素。

    那么,當(dāng)下我國中小學(xué)專業(yè)化科學(xué)師資情況如何呢?以小學(xué)為例,2017年,我國發(fā)布了新的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱《新標(biāo)準(zhǔn)》),提出將一、二年級(jí)納入科學(xué)課程實(shí)施年級(jí),要求充分認(rèn)識(shí)小學(xué)科學(xué)教育的重要性,全面做好課程標(biāo)準(zhǔn)的宣傳和培訓(xùn)工作,納入校長、教師培訓(xùn)計(jì)劃,幫助教師深入理解課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念和基本要求,提升教育水平[18]。但是,在《新標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布后,全國各地除了組織常規(guī)的《新標(biāo)準(zhǔn)》學(xué)習(xí)交流之外,鮮見出臺(tái)配套的增加和培育專業(yè)化科學(xué)課程教師的政策,以保障小學(xué)科學(xué)作為“基礎(chǔ)性課程”的地位,推動(dòng)《新標(biāo)準(zhǔn)》落地。筆者進(jìn)一步調(diào)研發(fā)現(xiàn),當(dāng)下諸多省份的小學(xué)科學(xué)課程開設(shè)還存在一些問題,比如:一、二年級(jí)的科學(xué)課程依然只停留在課程表上而未真正開課,科學(xué)課程教師仍然極度匱乏,有關(guān)專業(yè)化科學(xué)課程師資團(tuán)隊(duì)培育與發(fā)展并未出現(xiàn)在學(xué)校發(fā)展規(guī)劃中,等等。

    因此,對(duì)于我國來說,努力更新現(xiàn)代科學(xué)教師培育機(jī)制,大力支持高等師范院校培養(yǎng)科學(xué)教育專業(yè)師范生,加強(qiáng)跨學(xué)科專業(yè)化的科學(xué)課程師資培育,建立起一支融合多學(xué)科技能的專業(yè)化科學(xué)課程實(shí)施與發(fā)展隊(duì)伍刻不容緩。

    參考文獻(xiàn)

    [1]National Research Council. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas[M]. Washington D.C.: The National Academies Press, 2011.

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    (責(zé)任編輯 姚力寧? ?校對(duì) 郭向和 )

    作者簡介:熊國勇,南昌師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院副教授,江西基礎(chǔ)教育研究中心研究員,E-mail:151431647@qq.com(江西南昌,330032)

    基金項(xiàng)目:江西省教育廳高校教學(xué)改革課題“面向師范生核心素養(yǎng)培育的科學(xué)教育專業(yè)課程群建設(shè)研究與實(shí)踐”(課題編號(hào):JXJG-18-23-14)

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