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1、 袁运开/国际欧亚科学院院士、教育部5科学6(7)9年级)国家标准编制组组长、华东师范大学教授(上海 200062)科学课程标准的特点和我们的认识p 袁运开 =摘要本文在表述5科学6(7)9 年级)课程标准(实验稿)制订依据与背景,阐明义务教育阶段科学课程标准整体设计必要性以后,着重对5标准6的特点:整体设计课程,全面提高学生科学素养;突出科学探究,体现科学本质,注重学生发展;加强科学、技术与社会的教育;内容标准的分学科领域表述与层次结构;体现指导性与灵活性的统一和体现课程体系的整体性与灵活性的统一分别作了介绍并概述了作者对此的认识。5科学6(7-9 年级)课程标准(实验稿)简称5标准6 是我
2、国首次将自然科学课程作为一个整体为 7-9 年级学生设计的国家课程标准。它既不同于传统的分科理科课程,又不同于传统的综合理科课程,而是一门全新的、具有现代意义的科学课程。这个5标准6是依据5中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定6、5国务院关于基础教育改革与发展的决定6和教育部5基础教育课程改革纲要(试行)6的基本精神,充分考虑当代社会对公民科学素养的基本要求、科学发展对科学课程内容更新的新要求和 7-9 年级学生身心的特点与终身发展的需要,在现代教育理念指导下,经过广泛的国内调研与国际比较,吸取国内外近年来科学教育方面的研究与改革成果,充分考虑我国基础教育的现实条件,为促进我国
3、科学教育的改革和发展而制定的。20世纪以来科学技术进入了有史以来发展最快的时期。在以相对论、量子论、DNA 双螺旋结构和板块学说的提出为标志的科学革命推动下,科学理论在深度和广度上都得到迅速的发展。以信息技术为先导,包括现代生物技术、新材料技术、新能源技术和航天技术、海洋技术等迅速地改变着世界的面貌,推动着社会的进步。另一方面,在科学技术与社会发展的同时,也产生了生态环境恶化、资源枯竭、人类伦理危机等一系列负面的问题,严重阻碍了社会的可持续发展。这些都对教育提出了严骏的挑战。面对上述挑战,作为未来现代社会合格公民的7-9 年级学生,必须对科学本质有所领悟,崇尚科学、破除迷信;必须初步养成关注科
4、学、技术与社会问题的习惯,形成科学的态度和价值观,树立社会责任感;必须更多地学习终身必备的科学知识与技能,以顺应时代的要求;必须对科学探究和过程有所体验,学会一定的科学思维方法,以解决今后自身学习、生活、工作和参与社会决策中遇到的涉及科学技术的问题,为他们终身发展奠定基础,为社会可持续发展提供支撑。因此,7)9 年级初中的科学课程必须进行整体设计,力求创建一门将科学作为一个整体,有利于学生自主学习的课程。这是提高全体公民素质,增强国家综合国力、贯彻科教兴国国策的奠基性的基础工作。进一步的分析会使我们更深一层次地认识到,义务教育阶段的科学教育除分科课程标准外,制订整体设计的综合科学课程标准的必要
5、性。首先,自然科学所探究的客观世界,本身就是一个多样统一的整体。自然界不同物质形态之间,不全球教育展望12 V OL.3 1.NO.2.2 00 2 GLOBAL EDUCATION 同运动形式之间呈现出的是一幅既多样又统一的面貌。各个系统之间通过物质、能量与信息的交换而发生相互作用,并且交织、渗透,从而不断地运动、变化和发展着,为我们展示出一个瞬息万变、绚丽多姿、多样统一的画面。人工制成的事物,只要仔细剖析,也无一不是蕴含着多种物质形态或者多种运动形式,具有多种机制的综合体。譬如一个具有一定功率大小的电动机,就涉及构成它的材料,机械加工的过程,绝缘的措施,安全防护与环保等多个方面。这里既有化
6、学、物理问题,也有生物、环境问题。这样,对自然的认识就要求我们不仅要从分析的角度去剖析,还必须从综合的角度去探究。再从人类对自然界认识发展的历史来考察,最初,人们把自然界当作一个整体而从总体上来观察,科学是一门笼统的自然哲学,它为人们把握自然界提供了一个总的画面;16 世纪以后才进行分门别类的研究,形成各门自然科学学科分支,它使人们对自然界的认识得到了深化;19 世纪至今,自然科学技术在总体上出现了结构性的综合化、整体化趋势,它又使人们在更高层次从总体上把握了自然界。由此可以看出人们对自然界的认识正经历着一个螺旋式前进上升的过程。由于个体认识的发展过程与人类认识的发展过程是一致的,所以,中学自
7、然科学课程按照/合)分)合0的思路来设计体系,是符合认识规律的,也反映了学生的认知发展的实际。也就是说在整个中学阶段,初中作为学生学习自然科学的入门阶段,采取整合的整体设计;高中作为在初中基础上的深化,按分学科进行;到高三再以综合实践教育方式提升。第三,从国际科学课程发展的趋势来看,50 60年代以实施精英教育、培养科学家为追求目标,普遍采用的是分科课程,注重学科结构、知识内容的更新与科学概念、原理形成的过程。70 80 年代的大众教育,提出了科学素养的培养目标,建立了注重学科之间和科学与社会之间的联系,亦即以相关性为基础的综合课程,这在初中阶段得到迅速发展,并被广泛接受,涌现了像英国苏格兰综
8、合理科这样有世界影响的适合初中学生学习的综合课程。90 年代以来,趋向于精英教育与大众教育的统一,以提高每个公民的科学素养为目标,构建了注重科学本质与教育本质相统一,即以统一性为基础的综合课程,这在英、美、加、澳等发达国家都在国家或地区的规模上推行着此项改革。面对世界科学课程改革的新浪潮、新趋势,在继承与发展已有教改实践成果基础上,进一步学习先进教育理论与经验,迎头赶上,促进我国科学教育改革的深化与发展,应当是我们教育工作者义不容辞的责任。那么5标准6具体地讲,具有那些特点使它得以促进上述设想的实现呢?下面就来作介绍:(一)整体设计科学课程,全面提高学生科学素养 以全面提高全体学生科学素养为根
9、本目的,对科学课程进行了整体设计和统筹规划。这里,包括两个方面,一是改变各学科分别进行设计的情况,对生命科学、物质科学和地球、宇宙与空间科学不同的学科领域,从课程目标、教学内容、教学实施建议提出统一要求与具体建议。基于科学探究和科学、技术与社会的关系这两者在全面培养学生科学素养方面的重要作用,在5标准6中把它们也各自单设一个领域并与上述三个学科领域并列,统一提出要求与建议。在教学内容的处理上则试图超越学科界限,仍保留带有结构性的基本内容;二是对各领域的具体内容目标与要求均按构成科学素养的四个方面:科学探究(过程、方法与能力),科学知识与技能,情感、态度与价值观,科学、技术与社会四要素统筹提出。
10、这样,科学课程的目标就从根本上扭转了单以各分科知识与技能的培养为目标的原有传统模式,实现了全面提高学生科学素养的要求。5标准6从全面提高学生的科学素养出发,不仅注意不同学科的基本知识与技能之间的融通与连接;更注重科学知识与技能,科学探究(过程、方法与能力)和科学态度、情感与价值观的结合与渗透,并力求反映科学、技术与社会的互动与关联。整体设计科学课程的整合,其主要途径有三:其一,是通过反映自然界同一性的统一的科学概念与原理,如物质、运动与相互作用,能量,信息、系统,结构与功能,演化,转化,平衡,守恒等来进行,它把不同学科领域的科学知识作内联外延、相互渗透,整合了起来,体现了科学知识与技能的整体性
11、,从而使学生更好地理解科学理论的本质与自然界的多样统一性。二是通过科学探究的学习方式来进行整合,它体现了科学过程与方法的整体性,从而使学生更好地理解科学过程的本质。三是通过科学、技术与社会的主题进行整合,它体现了科学与人文相统一的整体性,从而使学生更好地认识科学、技术与社会不可分割的关系,进而增强社会责任感。所以,这三个方面既是标志科学整体性的重要方面,也是培养学生科学素养的重要内容,但长期以来在我国科学教 GLOBAL EDU CATION 全球教育展望V OL.3 1.NO.2.20 0 2 13 育中却被忽视。总的来看,整体设计科学课程的价值有这样几个方面:有利于全面培养当代合格公民应该
12、具有的科学素养;有利于突出科学的整体性与自然的整体性,体现科学本质;在内容上也可以避免不必要的重复,能更好地按照学生的认知规律与学科间本身固有的内在关系,设计课程体系,安排前后顺序;有利于学生认识不同学科领域知识之间的内在联系和广泛的可迁移性,使他们能逐步建立起对自然和科学比较完整的认识,并在实践运用方面为解决综合问题确立最初的能力基础。(二)突出科学探究,体现科学本质,注重学生发展 这样做首先是促使学生学习方式与教师教学行为的根本性的变化,使学习方式与教学行为由原来偏重教师传授转变为立足学生的发展,着重于学生的主体性学习。立足学生的发展就使科学教育确实体现了对人的培养的要求。着眼于为未来合格
13、公民终身发展打下基础,也就为提高全民族的科学素养做了根本性的奠基工作。注重学生的主体性学习,把学习的主动权还给学生,引导他们主要通过探究活动去认识自然、学习科学,这就使我们的科学教育真正落实了体现科学本质、培养创新精神与实践能力的要求。在这里,我们对/科学探究0的理解是这样的:一是科学探究是科学的本质特征,科学就其结果来说,是反映自然界客观规律的知识体系,而就其认识过程来说,它的基本特征与内涵、便是科学探究。这是因为,自然界的奥秘只有通过人们的不断探究活动,才能透过自然现象,进而揭示其本质,从而形成科学理论。其二是科学探究是促进学生学习科学的有效方式,这是因为注重创设学习科学的情境,提供学生自
14、己动手、动脑,主动去探究自然的条件与机会,从而激发他们的好奇心与求知欲,使之在探究过程中体验学习科学的乐趣,也就促进了学生对科学的学习。三是科学探究是培养学生创新精神与实践能力的有效途径,科学探究就其一般的完整过程来说,从发现问题、提出科学问题、进行猜想和假设、制订计划和设计实验、通过观察实验获取事实证据,检验与评价结果,到对取得的成果进行表达与交流,科学探究不但是一个逻辑的实证过程,同时还是一个充满创造性思维的过程,是一个发挥潜能、克服困难、艰辛探索、不断实践的过程。既要动脑去思考,又要动手去做,实践才能出真知,在科学教育中突出科学探究,让学生主要通过自主探究的学习方式来学习科学,自然对培养
15、他们的创新精神与实践能力是最有效的途径了。由此可见,发展学生科学素养离不开科学学习中的探究式的学习过程。科学的核心是探究,教育的重要目标是促进学生的发展,科学课程正应当体现这两者的结合,所以我们说在科学教育中突出科学探究是科学本质与教育本质结合的体现。在该5标准6中如何体现科学探究的目标要求,其途径有以下几个方面:一是在5标准6中,正如前面所指出的,我们将/科学探究0也就是科学过程、方法与能力,生命科学、物质科学及地球、宇宙与空间科学并列作为一个单独内容领域提出目标与要求。并就进行科学探究所需要的实验技能给以具体指出。二是整个标准的每一个/具体内容目标与要求0中都对应列出/活动建议0并在附录中
16、提供有代表性的案例,供编写教材者与任课教师参考。三是把科学探究思想体现于科学课程教学的全过程。对/科学探究0的目标,一是体验科学探究的历程;二是发展科学探究能力;三是增进对科学及科学探究的理解;四是初步养成通过科学探究进行学习和解决问题的习惯,为终身学习与发展奠定基础。(三)加强科学、技术与社会的教育在传统的科学教育中科学、技术与社会关系的教育是一个薄弱环节,而5标准6则扭转了这种状况,正如前面所指出的,将科学、技术与社会和生命科学、物质科学和地球、宇宙与空间科学一样,作为科学课程的一个内容领域提出了目标与要求,并且渗透到三个学科领域中去。在5标准6中,加强科学、技术与社会教育的意义与实施的途
17、径有五:一是打破科学与技术的人为分割。今天,科学、技术的高度融合已成为当代科学、技术发展的一个特征。科学与技术紧密结合,科学与技术之间相互作用、相互转化,逐渐形成了一体的、有机的科学技术体系,在这个体系中,基础科学的作用日益增强,不断为技术进步开辟新的方向,并快速向应用开发和科技成果产业化转移。信息科学技术、生物科学技术及其产业化的表现尤为突出,它们已经并将继续成为 21 世纪最耀眼的生长点,为此,我们在科学教育中应打破科学与技术的分割。但是我们是科学课程,还应以科学内容为主体,对科学与技术的连接只能是有限的要求。例如在讲到某个科学问题时要联系到它在技术方面的应用;或者指出某个科学成就的成功受
18、到那些技术发展的影响。像在绿色植物的新陈代谢的这个单元中,其/具体目标与要求0就全球教育展望14 V OL.3 1.NO.2.2 00 2 GLOBAL EDUCATION 有/了解新陈代谢原理对农业生产技术的影响0;在/电和磁0这一单元中,就有/知道半导体和超导体及其应用对科学技术发展的作用0,在/通信与交通0这个单元中,就有/关注现代通信技术对科学、技术和社会经济发展的影响0。二是体现科学、技术与社会的联系。科学、技术对社会有正面作用,也有负面影响;反之,科学、技术的发展又有赖于社会的支持。当前人类面临的环境、资源问题,诸如温室效应、臭氧层遭受破坏、环境污染、水、能源、粮食等,既是重大的科
19、学、技术问题,也是经济问题、社会问题。从根本上来说,这些问题的解决已超越自然科学技术的能力之外,只有综合运用自然科学和人文、社会科学知识以及先进的技术手段,才能形成解决世纪难题的最佳方案,而它的兑现离开社会的支持也是办不到的。在5标准6中,要求结合科学教学,让学生对此有所关注和了解,并形成一种意识。例如在/常见的有机物0这一单元中就有/了解对经济生活和环境有重大影响的有机合成材料0的/具体内容目标与要求0;又如在/波0这一单元中有/关注现代通信技术(如电视、移动电话、同步卫星通信、激光通信、网络等)的进展与社会发展的关系0的内容;在/电和磁0这个单元中有/通过了解电磁知识在技术中的应用和电磁学
20、发展史中的典型事例,认识电磁感应现象的发现对社会发展的作用0等。三是形成人、自然与社会的有机关联的认识。人既是自然的人,也是社会的人,人的各种活动既会影响自然,也会影响社会,社会的可持续发展有赖于人的活动的正面促进,有赖于人对自然的合理利用与有效保护;人对自然的破坏,最后终究要危害到人自身的生存与发展,影响到社会的存在与发展。反之,社会状况的好坏、自然环境的优劣又会制约人们的生活和他们的活动。人、自然与社会这三者事实上总是显性地或者隐性地相互关联在一起。在该5标准6中主要是让学生建立这种意识。例如,在/土壤0这一单元中,就有/关注我国和当地的水土流失、土壤荒漠化、土壤污染的情况及其危害性0这样
21、的/具体内容目标与要求0;在/环境与资源0这个单元中就有/了解可持续发展的思想及其意义0;在/天气与气候0这一单元中就有/关注人类活动对气候的影响0;再如,在/能源与社会0这个单元中还有/通过讨论,认识能源的利用与人类生存和社会发展的关系0等。四是科学精神与人文精神的结合。在科学探究活动中要求以求真、求实、创新、合作的科学精神来投身实践,实际上凡是潜心于科学工作的人与此同时还得有一个健康的心理素养,献身科学事业以及热爱自然、服务社会,献身祖国乃至人类的博大胸怀和崇高的伦理情操。否则他的工作是否能有益于社会也就很难说了。这样科学精神与心理伦理素养不仅对于科学工作者是重要的,同样,对于当代的合格公
22、民也是不可或缺的,只是在要求上有所差别而己。为此,在科学教学中关注对学生科学精神与人文精神相结合的培养,也是十分重要的,它是挖掘科学课程本身所蕴含的德育因素,使之与其他课程及教学环节一起对学生进行德育教育的重要一环。例如5标准6在/波0这一单元中,就有/通过了解我国古代在光学与声学方面取得的成就,增强爱国情感0的内容;在/人类的生殖与发育0这一单元中,就有/举例说明动物克隆技术的进展,认识从事科学工作应有的社会责任0;在/人类与生态环境0中就有/了解我国生物保护与自然保护的意义和措施,提高保护生物多样性的自觉性0;在/银河系和宇宙0这一单元中就有/了解-地心说.到-日心说.的发展,领悟科学家追
23、求真理的精神0等。五是初步培养技术设计的能力。技术设计是科学转化为技术,进而形成新产品或新工艺的核心环节,对于培养学生的实践能力十分重要。在本标准中在一些科学探究活动中,从科学教育的目标和学生的认知基础与年龄特征出发,提出了简单教具、仪器制作、解决实际问题方案制定的建议。例如,在/电和磁0这一单元中就提出了安装电动机模型、设计简单的电磁控制电路的活动建议;在/地球0这一单元中提出制作了小地球仪的活动建议等。(四)内容标准的分学科领域表述与层次结构 1.总体设计(第一层面)5标准6在内容上首先按照基本理念、课程目标、内容标准、教学实施建议与附录的顺序构建标准的总体框架。教学内容的层次结构中的第一
24、个层次则为总体设计:从自然科学的整体着眼进行整合,把内容划分为科学探究(过程、方法与能力);生命科学,物质科学,地球、宇宙与空间科学和科学、技术与社会五个领域。所以列出上述三个学科领域,这是因为科学本身在发展过程中形成了各学科领域独特的术语和体系,已成为科学整体的结构特征。同时也体现了科学发展的现状和进行整合的要求。在这里,物理学、化学均为以非生命物质为研究对象的学 GLOBAL EDU CATION 全球教育展望V OL.3 1.NO.2.20 0 2 15 科,一起被纳入物质科学的范畴。科学探究和科学、技术与社会这两者也各自单独作为一个领域与其他学科一起并列其间。统一的科学概念与原理则被贯
25、穿于整个教学内容之中。这样做只是本课程标准的表述与呈现方式,并不代表教学内容的顺序和教材的组织结构。科学探究和科学、技术与社会两个方面,在标准中也要求渗透到其他三个学科领域中去。我们认为这种方式不仅有利于任课教师和教材编写人员把握内容,而且为教材编写者与任教者留下了再创造的空间。这种表述与呈现方式和一些国家的科学课程标准也是一致的。2.主题设计(第二层面)对这一层面,本标准主要从统一的科学概念与原理的角度进行整合,例如/物质结构0这一主题下有物质的微粒、元素与物质的分类,即从物质结构的系统观念上将它们整合在一起。3.主题下的设计(第三层面)这里有两种情况一是专题性的设计,从不同学科领域和科学、
26、技术与社会关系的角度进行整合,如水、空气、健康与环境、人与环境、能量。以空气为例,在5标准6/具体的内容目标与要求0栏里就有:说出空气的主要成分;感受大气的存在,了解大气压的变化及其对生活的影响;说明氧气、氮气、二氧化碳等重要物质的主要性质和用途;描述大气层中臭氧层的作用和近地臭氧的危害;关注温室效应的成因和温室效应的利弊;以及列举空气中污染物主要来源和防治方法。二是结构性的设计,主要从科学探究和科学、技术与社会的关系角度作整合。像生命科学中的人体的新陈代谢,因为人体是一个整体,只有把人体的呼吸系统、消化系统、循环系统、泌尿系统、血液等组成人体的主要方面联结起来学习,才能搞清人体的新陈代谢。为
27、此,在5标准6中把上述内容都纳入/人体的新陈代谢0这一第三层面中。(五)面向全体学生,照顾地区和个体差异科学课程(7 9 年级)是面向全体学生的,5标准6所选择的内容对每一个学生发展来说是必需的和基本的;同时要求在实施过程中照顾到学生的个体差异,使每一个学生学习科学的潜能都能得到充分的发展。科学课程(7 9 年级)的内容标准是 7 9 级学生学完三年科学课程后应达到的基本要求。为此,科学课程不仅涵盖了分科课程中物理、化学、生物和自然地理的内容,而且在天文学及一些交叉学科领域有所扩展,努力体现当代科学的最新成果。我国当前 7 9 年级课程改革的现实是将科学课程与分科课程并行实验,因此,5标准6在
28、学习内容上对学生的要求与各分科理科课程标准大致相当。(六)体现指导性与灵活性的统一课程标准的指导性与灵活性的统一主要体现在以下几个方面:其一是目标、要求明确。在5标准6中对课程总目标、分目标,内容标准中对各领域、各主题的内容目标与要求和各单元的具体内容目标与要求都提出了明确的意见,给教材编写和教学活动以依据。其二是带有一定的典型性,指导性与启发性。像/活动建议0与/案例0,一方面带有一定的典型性、指导性与启发性,另一方面又具有一定的灵活性,而非硬性规定,并不要求教材编写者及任教者必须全部按此办理,他们可以在教材编写及教学过程中自行补充、改造与调整。再就是涵盖全面,有利于教材编写与教学过程的贯彻
29、实施。例如除教学内容外,还包括基本理念、构成科学素养四要素的目标、案例、关于知识技能的目标动词的说明以及教学实施建议等。(七)体现课程体系的整体性与统一性由于科学课程(7 9 年级)是义务教育阶段课程体系的一个组成部分,我们在编制5标准6的具体内容目标时,与科学(3 6 年级)及历史与社会(79 年级)的课程标准进行了协调,力求做到前后衔接,左右互补,以体现这一阶段教育内容安排的整体性与统一性。最后,要说明的是,这次科学课程(7 9 年级)标准的制订,虽然在愿望上是力求做到先进性与可行性的统一,但限于编者的认识水平,不足之处一定还有不少,这些有待于通过实验后的进一步修改,使之臻于完善。同时,这个5标准6也只能说是有限的目标,随着时代的前进和人们需求与认识的提升,还必须不断进行更新。全球教育展望16 V OL.3 1.NO.2.2 00 2 GLOBAL EDUCATION