一變化與挑戰:小學科學教育變革

(一)教育目標:從“精英”到“大眾”

出于政治和科技競爭的原因，“做個科學家”成為20世紀60年代科學教育的目標，尤其是在美國。為了達成這一科學教育的目標，美國科技界與教育界共同研制了一批反映當時科學發展最新水平、呈現學科知識基本結構的小學科學教材;與教材內容改革同步，引進“發現教學法”和“過程”觀念，試圖以此兩者為核心，為社會發展培養科技精英奠定基礎。然而，只適合20%的學生的精英教材，對80%的學生來說是一種資源浪費。現代科學技術在人類生存和生活中扮演著越來越重要的角色;人們更加明晰地認識到，科學課程應體現對所有學生的價值;對一個國家來說，普通民眾高水平的科學文化素養，決定著一個國家的國際競爭力和現代化程度。因此，科學教育的目標逐漸由培養“精英”轉移到提高“大眾”的科學文化素養上。科學教育目標的轉換，對小學科學教師的教育教學方式和能力構成了挑戰。在“精英”模式下，教師需要傳授體系完整、邏輯嚴謹的科學知識，教學所需的是充裕的知識儲備，教師知識和教學是“一桶水和一碗水”的關系;而在“大眾”模式下，教師不但要讓學生在探索的過程中獲得知識，同時要關注學生在學習過程中的體驗、理解以及科學精神、科學價值觀的形成。如果教師缺乏科學素養，缺乏探究的實踐和能力，僅靠書面化的知識系統，顯然難以勝任教學要求。

(二)教學方法:從“過程”到“探究”

20世紀60年代的科學課程改革，強調科學的“過程”性。與“知識”取向所秉承的靜態知識觀不同，基于“過程”取向的科學課程反對科學教學中靜態、僵化的知識灌輸，希望中小學生通過經歷科學研究的過程、掌握科學研究的方法，在此基礎上形成科學知識結構。然而，這一時期的科學觀仍然以“靜態知識”為主流，“探究”的最終目的仍然是為了掌握體系化的“知識”，體驗“過程”與“探究”只是學習人類已經取得的科學成果的手段而不是目的，科學課程依然難以跳出唯“知識”的窠臼。伴隨著對科學性質的重新認識和建構主義理論的興起，“探究”將“過程”取而代之。建構主義珍視兒童對自然世界的天生的探索欲望，希望通過兒童與他人共同的學習和研究建構知識，讓兒童形成對科學本質的更現實的觀念。同時，建構主義強調科學、技術發展史對兒童科學知識建構的價值，把科學史、科學哲學作為中小學科學教學的重要資源，“認為研究科學知識的創造和協商問題，可以幫助學生知道科學中人性的一面”。建構主義理論和實踐為中小學科學教育貫注了極大的活力與創造力，但也因過度強調兒童在知識建構過程中的主觀能動性、否認客觀世界的可知性，導致科學教育的形式繁榮和實際教學質量的下降。于是自20世紀90年代始，“科學的探究”成為提高小學科學教育質量的新舉措。“科學的探究”與“探究”的本質區別，在于前者強調探究不僅僅是兒童自我建構的過程，這個建構的過程應該有一個基本的規范，這個基本的規范即是科學家從事科學研究的基本規范。小學科學教師如何成為兒童科學探究過程中的“科學界的代表”，如何在學生的自由活動和教師的引導、講授與活動、動手與動腦之間形成平衡，讓兒童通過探究學習知識、提高能力、培養情感、提高科學素養，是當今世界教師教育中的一個值得探究的問題。

二應對與建構:關于小學科學教師素養的思考

沒有高素質的小學科學教師隊伍，就談不上小學科學教育改革目標的實現，這已被反復證明。在當代科學教育改革背景下，小學科學教師的專業素養，應該實現由“靜態”到“動態”的轉換，這也是小學科學教師教育面臨的一個重要問題。動態的教師素養觀，主要體現在以下幾個方面。第一，學科知識。小學科學教師對科學學科內在的概念、原理、原則、方法等系統知識以及知識之間關系的掌握情況，決定了小學科學教師的素養層次。在學科知識方面，小學科學教師需要關注小學科學課程所涵蓋的相關學科的結論性知識，更要關注對科學學科性質的理解，以及科學知識和技術與個人發展、社會生活之間的關系。為了實現對科學性質的理解，教師需要通過學習體驗知識的生產過程，經歷科學探究實踐;通過“科學探究的學習過程，增強對科學探究的理解，掌握科學探究式教學的實質，形成一定的提出問題、觀察實驗、收集信息、形成猜想、技術設計、交流合作和科學思維的能力”。唯有如此，在小學科學教學中，才有可能將系統的學科知識內容貫穿于具體的科學探究任務之中。第二，引導兒童進行科學探究的能力。“探究”作為小學科學教學的核心，強調學生在學習過程中的主動性，強調他們經歷過程、體驗過程、在思考與探索過程中主動建構知識的思想方法;除此之外，探究式科學教學還旨在使學生利用原有的知識和生活經驗，像科學家那樣進行思考和探究，在智慧的積極參與中，理解現象、探究本質、交流觀點、建構知識。毫無疑問，把科學探究簡化成課程上的科學教學，起關鍵作用的是教師。正如美國著名科學教育專家阿瑟•A•卡琳所說:“雖然探究教學是模仿科學家進行研究所經歷的一般過程，但由于兒童受到發展水平的限制，不可能完全像職業科學家那樣進行探究，中小學的科學探究活動應該是比較簡單的形式，學生在探究中能夠理解自己在做什么，使科學探究適合兒童發展水平的關鍵是教師，教師制訂教學計劃、準備材料、設置情境、進行引導、提出問題、提供信息、講解、解釋———教師要為兒童在真實世界里動手做科學探究進行各項準備。這些是教師引導兒童進行科學探究所負的責任。”

在引導學生進行科學探究的過程中，教師需要具備的不僅僅是豐富的知識和對一般科學探究方法的理解與掌握，更重要的是能夠將科學探究的內容、方法和過程與特定年齡段和不同能力層次孩子的現實以及特定的教學情境聯系起來。引導小學生進行科學探究是小學科學教師應該加以強化的能力。對于小學科學教師來說，要想形成這種基本的探究教學能力，一方面，需要教師在職前與職后專業學習過程中形成探究習慣，把知識的系統學習融入科學研究的過程;另一方面，小學科學教師還要充分了解小學生的心理與生理發展規律、小學生的生活經驗以及他們將前科學概念轉化成科學概念的機制和特點。一旦具有扎實的學科基本功，同時對學科課程中不同分支學科間關系、學科知識與社會生活之間的關系、學科內容與學生發展之間關系形成了深度理解和把握，并在教學過程中不斷反思，生成和積累教學經驗和教學智慧，高水平的小學科學教學素養的形成也就指日可待了。第三，教育、心理學知識。豐富的教育學、心理學知識，是形成教師專業知識的基礎。新的小學科學教育課程標準倡導一種課程共建的文化，需要教師改變傳統的教師中心觀念，形成一定的科學文化積淀，包括新的科學世界觀、科學探索觀、科學教育觀，同時關注有關兒童發展的最新研究進展，關心自己所處地域文化的獨特性，并把自己的觀察、思考和學習融入專業實踐之中。小學科學教師在教育學、心理學方面所需要的，并非僅僅是純粹的系統知識。教育學、心理學學科知識，具有較強的抽象性，很難直接運用到日常的課堂教學與學校生活中。因此，如何把系統的教育學、心理學理論知識與小學科學教學的特點和性質結合起來，與小學生的學習和生活經驗結合起來，并轉化成教師對學生、學科教學的態度和能力，對于小學科學教師來說，是一個不小的挑戰。教師職前和職后教育的核心任務，即是培養小學科學教師基于教育理論建構自己對小學科學及其性質的理解，形成恰當地處理知識的確定性與教學現實的情境性之矛盾的能力。第四，對科學哲學與科學史的學習與把握。把科學哲學和科學史納入小學科學教師培養的必修課程體系之中，是當今國際小學科學教師培養的基本趨勢。20世紀80年代之后，“如何通過科學教學使學生能夠獲得對科學本質的理解，從而不僅學到科學知識和基本技能，而且具有科學精神和創新能力”，一直是國際科學教育界的核心話題。科學史、科學哲學和科學社會學等課程，是有助于教師形成對科學性質理解的基礎學科。正如論者所言，科學史和科學哲學，“給我們提供了科學發展的歷史、科學研究范式轉換的軌跡，以及科學發展過程中的經驗和失誤，有助于我們理解科學的本質、科學與技術發展之間的關系、科學與技術在人類發展過程中的功過得失，以及科學技術對于社會發展而言所存在的局限性和破壞性”。對科學哲學、科學史的了解和理解，有助于提升小學科學教師對科學性質的洞察力。

20世紀后半期科學性質以及科學教育性質演變的歷史，為我們提供了一幅理解科學史、科學哲學對科學性質和小學科學教學產生巨大作用的清晰畫面。科學史和科學哲學也是小學科學教學的基本內容。隨著小學科學教育改革的不斷深化，小學科學教育的目的與功能也逐漸明朗化并被各國政府和教育主管部門所認可和提倡:小學科學教育的目的，在于提高兒童的科學素養。要達到這一目的，必須拓展小學科學教育的內容，加大小學科學教育的整合力度，總體來說，小學科學教育改變了傳統的知識取向，涵蓋知識、技能、過程、方法、思維、情感、態度和價值觀，科學史和科學哲學滲透在科學教學的各個方面。美國的科學課程體系把科學教育的內容分為八類，其中包括“科學的歷史與本質”。在我國的小學科學教育中，“加強科學文化的教育，加強科學發展歷史的教育”，也成為課程改革的追求目標。第五，學科教學知識(PCK)。它是教師在知識學習與經驗積累的基礎上，對學科知識、教育學和心理學系統理論知識，以及教學法知識等的整合和提升。對于個人來說，它涉及個體對學科系統知識的理解和把握，也包含著對學習者可能出現的偏見和誤解、相應的教學策略及其對教學的具體環境的理解。學科教學知識“具有情境性和實踐性的特征。從教學實踐的角度考察，學科教學知識主要體現于教師在實際教學中如何根據學生的特點和自己對這一學科內容的理解來設計教學情境、表征某一個具體的教學內容”。教師的專業知識是教師職業體現專業特征的基礎性保障，是他們進行專業性活動的條件和依托。對于小學科學教師來說，關鍵在于處理專業知識與教學情境之間關系的能力。在小學科學教師培養過程中，不但要打好理論學習的基本功，更要使之理解和體驗教學實踐的不確定性，處理好兩者之間的關系。提升小學科學教師在情境性教學事件中依據理論進行問題診斷和恰當處置的能力，有利于促進小學科學教師的學科教學法知識的增長和教學能力的同步提升，是小學科學教師培養機構的重要任務。使“靜”態知識進入“動”態，把“死”的知識變“活”，推動教師實現從“知識型”向“能力型”、“創造型”的轉變，是目前小學科學教師教育應該重點解決的問題。教師自身的實踐以及基于實踐的反思和批判能力建構，高質量的教師職前和職后教育，社會和教師教育機構持續的幫助與支持，都是解決這一問題的關鍵因素。

作者：戴麗敏 單位：杭州師范大學初等教育學院