科学教育的目标

各位老师：

    大家好！

这里是格致教育工作坊，欢迎大家穿越时空来享受一碟知识的小菜，让我们一起天天学习，好好向上。今天我们来聊一聊科学教育的目标。在我们的课程标准当中，科学教育的目标这一个部分是极其重要的。虽然课标上面也有详细的分解，有总目标，也有分目标，还有具体的目标。但是我们想通过科学教育，让学生获得什么？因为这个答案在很大程度上面能够决定我们教什么？什么时候教和如何教?因此这是一个非常重要而基本的一个问题。

这个问题的答案在任何时候都依赖于一种先行权，因为从来没有足够的时间和资源去提供那些可能或者渴望从教的这个人。当然了，在世界各个国家的课程标准的研制当中，教学内容的变化应该说是不大的。一方面，教学内容里面应该包容当代科学和历史上面的科学所不同的科学成果。另外一方面，这个课程的内容上面还应该涵盖一些让人觉得特别重要的跟科学有关的观念，技能和态度。当然 也有人会说，时光飞逝，到了以后，你是没办法思考什么东西是与当今世界有关的，什么东西已经是过时的。当然这个我们也会在以后慢慢理解，但有一点是确定无疑的。在我们做科学老师的时候，在我们在走进科学课堂的时候，在我们去执教科学这门学科的时候，我们每一个科学老师必须思考，未来的公民通过系统的学校教育，尤其是系统的科学教育，让小学生或者说儿童到底学到一些什么东西，这是我们责无旁贷的一个义务，也是我们必须要搞清楚的一个基本问题。当然今天呢我从这样一个比较广泛的问题入手，就是科学对未来的公民教育应该做出哪些贡献？当然回答这个问题，我就从对个体的需要，社会的需要以及对科学本身的这个影响方面，从这三个方面来和大家做一个交流。

第一个方面，我想跟大家说的是，科学对个人和社会的价值有哪些？我先不展开说。首先对个人来说，学习科学它能够获得什么呢？用我们课标上面的原话来说，就是要能够保持和发展它与生俱来的好奇心，保持和发展与生俱来的对周围世界的那份探究欲和钻研心。钻研，不是专家的专，是钻头的钻，研究的研。当然学习科学，它能够了解事物的一些信息，它就通过获取周围这些事物的信息，来了解这些信息与自己的健康、饮食、生活方式等等相关的。当然它也可以将这些知识运用到像比如环境保护啊，基因工程啊，能源利用啊，这些主要问题的一些讨论当中。学习科学，它还能够掌握，能够接触到，基于证据的细心推论这样的一种调查探究方式。同时因为通过对科学的学习，他的个人的精神，物质，他的这个活动当中，他能够在发现答案的过程当中，他的内心会得到满足。当然了科学对个人的价值同样它也会渗透到科学对社会的价值当中。因为现代工业化和民主化的社会对一个公民有一些基本的要求。诸如像环境污染，生物技术，物种保护，比如像这些，他就应该具有深思熟虑的这种见解。当然他应该能够广泛应用一些科学探究的思考技能，尤其是他要学会灵活思考和尊重证据这样一个科学态度，同时他也应该训练自己的一种学习能力和愿望。

就是在21世纪，一个人如果不能适应职业类型，生活方式，特殊工作，以及专业条件的快速变化，那么这个人他基本上是不可能生活得充实而又圆满的。我们从当前我们国家制定的高中的课程标准，所谓的提出发展核心素养，核心素养无非就是必备品格和关键技能，对不对？其实核心素养当中也应该有核心技能，而这种核心技能就特别强调发现那种可见的证据。这些关键技能或者说核心技能可以用来解决普遍的问题，包括那些与人沟通，运用信息技术以及与别人共同合作这些。当然发展这些能力的要求是逐步的，不可能到了高中才可能实现，它必须从幼儿园，在小学的时候，尤其是在义务教育的小学阶段，在教育的早期阶段就进入以便于儿童的加工能力，能够发展相适应。因此我们就要确保教育在所有层面上，对这些核心素养关键技能的重要性的这种落实。

第二个方面我想跟大家讲的就是面向全体的科学教育。就是学校科学教育不仅仅是为了培养未来的科学家，未来的工程师这个目的而服务的，他是为了全体公民提供足够的知识去了解周围的世界，以便使他们能够有效地运作，并对我们生活中有关的那些科学问题，他提出合理的决定。当然了，尽管对小学生来说，这些话题呢还有点宏大，但是从小学开始的科学教育，它实际上就奠定了这样一个基础，它不是早和晚的问题。越早的科学教育越能够推进儿童的科学素养或者说核心素养的形成。

为了适应时代的需求，我们说我们要培养未来的科学家，其实这种观点已经在我们很多人的头脑中占据了主导地位。实际上这个观点是要受到批评的。我们的科学教育不是为了培养未来的科学家，我们应该培养的是面向所有人的科学教育。科学教育应该是每个人受到影响，而不应该考虑将来他是不是从事科学研究。也就是说我们要通过对5到16岁的学生这个科学教育，逐步建立起这些人，也就是说未来的公民对科学的一些重要关联和科学基本框架的一般性的理解。当然了，我想在这个过程当中，我们更多的可能应该是会给学生一些说明性的故事。什么叫说明性的故事？就是当他理解的科学的时候，而不是一堆枯燥的知识，也不是那些冰冷的概念，词汇，而是一个丰富的有意思的事件。在这些事件当中镶嵌着他对世界的一种认知和理解；镶嵌着科学知识系统当中重要的概念。因为这些故事强调的不是在理解单个的概念，而是这个世界内部相关联的一系列的观念，把它综合起来，就是对某个领域里面经验提供了一个框架。当然这些故事可以帮助你确定我们课程的一种中心思想，我们就不会被那种所谓的知识点所搅得含糊不清。其实所有的知识点，它就是科学教育当中，或者说科学故事当中的细节，并不是这样子的。

我们应该教会学生能够清楚地看到这个观念的发展导向，以及它内部是如何联系起来的。因此我们也应该看到这个故事当中的清晰的目标。当然这些故事可以向我们提供对于我们周围世界的一种更好的理解，或者说这些故事本身就是一种很好的描绘。因此我们希望我们的小孩子在学习科学课的过程当中，获得的是一种整体的知识，而非是一些分离的知识陈述。当然了，我们还必须要强调，在让学生建构起科学故事的时候，他应该同时发展科学理解力，这些科学的理解力应该来自于第一个像评价，解释和分析数据。当然这些数据不仅仅包括自己一手收集的，也包括别人的数据，或者说书本上提供的数据，所有这些别人的，或者说书本上提供的数据都称之为二手数据。我们要注意到一些重要的科学概念是怎么发展的？最先是怎么发展的，后来又是被什么人建立起来，又是怎么样被大家所接受的？他又是怎么样变化的？科学理解力还包括学习依靠证据来进行合理而有说服力的那种争论。科学理解力还包括思考科学和科学概念在当前所应用的这个范围。不是我们国家，国际经合组织就是OECD他曾经组织过一个叫做“PISA”的这个学生测试，PISA测试非常有名，就每三年评估一次。实际上它通过问卷收集出来的信息，暴露出学生在测试过程当中这样的一个结果。 实际上这个被评估出来的东西，我们往往就称之为素养。所以“PISA”对科学素养有一个定义，叫做科学知识的运用能力，澄清问题的能力，以及为了理解自然界和帮助人们决心通过人类活动来改变自然界，而依据证据下结论的能力。要对这个框架要做出一个更细致的理解的话，也就是说对“PISA”的这样一个科学素养这个定义做个更细致的理解的话，我们就必须要回答以下一些问题，就是儿童从小学到15岁的时候，他进行科学教育的结果是什么？也就是说学了九年的科学教育，学生到底哪些方面发生了改变？

“PISA”它有五个方面，第一个就是科学的认识所探究的问题，就是问题的辨别和澄清能力。第二个就是确认证据和所需要的科学调查，也就是说知道证据从哪里来。第三个是得出或评价结论的能力。第四个就是传播正确的结论。第五个就是论证对科学概念的理解。虽然上面只是列出了五条，其中只有第五条明确涉及了科学概念，但是科学知识对这五个过程都是必须的。也只有当科学的内容跟我们的教学实际相联系的时候，我们才可能得出或评价结论这样的过程，才知道学生的那些所谓的技能是如何体现出来的。公民的科学素养是在把这些技能和概念运用到今天，或以后需要解决的策略的相关问题当中才能体现出来。

当然了这个领域一般有十个，就是OECD国际经合组织它列了出来，是哪十个？第一个是健康疾病和营养。第二个是物种的保持与节制。第三个是生物系统的相互依赖，也包括人内部的生理系统的相互依赖。第四个就是污染。第五个是生产和土壤流失。第六个是天气和气候。第七个是生化技术。第八个是物质的使用和废品处理。第九个是能源利用。第十个是运输。其实这样的评估，现在被认知为是科学教育有效成果，这样的一个结果，其实科学概念它是不是有效的建立，取决于这个概念与真实世界问题的关系如何。既然我们已经看到了当前关于科学的一些观念，实际上回想一下在小学阶段进行科学教育的价值，我们其实就知道了，这些价值不仅包含了为日后孩子们的学习所打下的基础，也包括了他们日常生活中对周围世界的理解。这样的话，我们就为帮助儿童发展而努力，寻求那种观念的改变，技能的发展和态度的形成，而做出相应该的努力。这个应该有助于儿童的成长和日后的对生活的一种理解。我们知道科学本质的这个讨论是一次非常重要的，我们在下一讲，会重点谈到这个。

为了培养不同层次的科学理解力，对于儿童来说，做到以下几点是非常重要的。第一个，提出一个可以通过探究予以回答的问题。第二个是发展如何解释事件及其关系的那种假设能力。 这一点在我们教学当中是做得不够的。第三个是基于假设作出预测，实际上这是发展的一种推理能力。第四个方面就是收集有关的证据来验证预测。那这个要分为两步，第一步叫计划。也就是说你怎么样去收集证据，你要做出这样一个计划出来。第二个就是实际的进行收集证据的行动，我们称之为观察与实验或者说实践。在做完了这么多以后，我们需要让学生所做的就是解释证据，收集到了这么多证据，解释这些证据的形成，并且来验证预测是不是正确，由此得出一个自己认为正确的结论。最后一个就是反思，就是对程序自己收集证据的这个程序做出反思。对得出的结论进行逻辑推演，进行反思，在此基础上面进行交流和发表。大家听到这个地方基本上是比较熟悉的，因为这些内容就包括那种加工观念，信息的内容，我们通常把它称之为过程技能。其实运用他们的能力密切相关的是运用他们的意愿。我为什么要这么做？这就意味着为了检验我先前的那个是不是观念？就有质疑我们所有的观念，我们首先要把它看成是不确定的，不一定是正确的。我们需要通过证据来改变他们，来确认他们。在探究的环境当中，无论是对自然环境，还是对人工环境，要加进环境敏感性，要加进道德价值是很重要的一环。

因此科学教育的目标除了包括我们前面所说的知识性目标，而过程技能性目标还应该包括培养以下的态度和价值观。第一就是好奇心。第二就是尊重证据。第三灵活的思考方式。第四批判性思考。第五对探究环境的敏感性。这些态度、技能和价值观在这样或者其它相似条件下，其实就是像初中的、高中的、理科的所有课程标准当中其实都有反应。从探究开始以来，从2000年左右，由于看到了这样一种积极学习，对儿童这个时期的重要性，我们一致认为科学教育在儿童成长过程中扮演着重要的角色。当我们考虑科学活动的内容的时候，有必要让学生确信复杂的观念可以通过技能和探究来评估，这并不意味着我们仅仅关心儿童能够实际接触到和操作到的事物的概念。因为很多概念就是将会是也应该是这种类型，但是没有必要排除那些儿童精力不能操作的那种概念。比如像那种太阳啊、月亮啊、天气啊、星星啊这些概念，儿童可以通过细心的观察和记录得来的信息形成这些概念，同时他们也可以从书本或者说其他的渠道向网络啊来寻找种种概念。他们用这种概念来解释他们所观察到的一切，并通过进一步的观察来检验预测。请记住我们在这里所说的这个概念是大概念，而不是小概念。但是所有的大概念都是由一个个的小概念发展而来的，这个结论也是很重要的。

因此我们的课堂当中应该不是那种直接传授给儿童有关知识的，比如单独告诉学生一句话，乱砍乱伐对全球造成影响，这个没有必要，就是告诉他呢也没用，但是如果他们通过观察调查土壤，并且观察这个溪水山泉流过时期的情景说法，会发现相应的问题。因此我们对儿童要学习的科学大概念做一些概括。这些大概念就是应该是能够帮助儿童理解日常事务，世界和他们所经历的周围的世界。考虑到就儿童的精力有限和智力成熟程度，科学教育，他所有的内容应该在5到12岁的儿童可以掌握的这个范围之内，通过科学的加工技能就是过程技能，可以帮助儿童认识到这些大概念，认识到它们是可以被评估和被检验的，也为将来他们进一步发展他们的科学素养，进一步接受科学教育奠定一定的基础。

    那么接下来我就来简单罗列一下这些大概念。第一个，生物和生命过程，就包括生物的组成，生物的特征，各个部分的作用，人类的健康。第二个非常重要的指示目标就是了解生物，以及其缓和环境的相互作用，这个就包括竞争、适应、污染和其它的这种人类活动等等。这是第二个概念。第三个概念叫物质，应该意识到物质的多样性，了解物质的性质，来源用途，物质之间的相互作用，相互转化，物质的保存，以及废品处理等等。第四个概念，应该就是空气，或者说大气，它这个里面包含天气，因为地球周围有空气的存在，这个空气就体现为天气的特征。要了解到比如像天空中的云、雨、雪的成因以及变化条件。第五个概念就是岩石，土壤。这些来自地表的物质，其实土壤的性质和来源，肥沃的土壤的特征和如何保持土壤的肥料，以及那些有限的沉积的燃料，矿物质以及矿石等等的相关知识。第六个概念，应该是太空中的地球，以及它的星体结构。这就包括太阳、月亮、星星、行星，这样的一种运行规则，包括四季变化，昼夜交替，相关的现象和成因。第七个应该是力与运动。其实物质世界当中在这一块力与运动和能源及其利用。就是这两个非常重要的概念。就是物质的物体的运动停止，物体运动的速度，加速度、减速度，简单机械，力的传递，运输是非常重要的，就是物质世界的内容。在能源世界就包括声光电热磁它的这种来源，以及它的使用和利用。

好了，我们总结一下今天所讲的，我今天跟大家讲了科学教育，在使小孩子成为21世纪有知识有理想的公民当所扮演的这个角色，就是科学教育的目标实际上是反映了全民科学素养，或者说核心素养教育的新重点。不管我们这些孩子在中学以后进入到大学，或者毕业走上社会以后，是不是继续从事科学，或者从事跟科学有关的职业。 第二个我们要理解科学活动的本质，这是我们下一讲重点所阐述的内容。我们今天总结一下，我们在阐述了过程技能、情感态度价值观，对儿童提高的这些概念所做出了一个明确的表述。好，今天就谈到这里，让我们一起自我迭代，认知越狱。格致教育工作坊，每天都在这里等着你。

讲座时间：2018年10月03日

文稿整理：赵杰贝

录音整理：魏敏菲

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