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國際小學科學教育的發展趨勢——兼談我國小學自然課的若干問題
一、小學科學教育的發展歷程在西方，19世紀初，裴士泰洛齊就倡導在小學進行實物教學(obje-ct teaching)。隨著裴士泰洛齊教育思 想19世紀中期在歐美各國逐漸傳播，以及初等義務教育在這些國家的實施，實物教學形態的科學啟蒙教育開始 在工業化國家得到推廣。
例如，19世紀50年代，實物教學的思想傳到美國后，在全國教育協會發起和支持的澳滋威格計劃(Oswego Pian)推動下，美國小學也盛行實物教學。實物教學的主要作法是教兒童詳細描述各種動物、植物和礦物，使其 觀察和學習自然現象。通過實物教學，希望兒童學會觀察和交流——兩種“研究”科學的基本能力。但在當時 的實際教學過程中，由于絕大多數小學教師缺乏科學訓練，實物教學多為對實物的機械描述和記憶。到19世紀 末期，這種實物教學法在美國便不再流行了。
19世紀90年代至20世紀頭10年期間，美國教育開始擺脫歐洲教育傳統的影響，進入教育理論和實踐的創新 時期。當時，美國著名心理學家霍爾(S.Hall)的兒童研究和杜威的實用主義教育思想開始對美國教育產生影響 。此后小學科學教育發生了較大的變化。首先是學科名稱上的改變，即以“自然學習”(nature study)取代了 實物教學。其次是教學內容上的變化，這個時期科學啟蒙教育注重兒童自身的需要，因而健康和衛生加入到小 學科學教育內容中。第三，強調科學方法的訓練。杜威認為，科學方法的訓練與獲得實際科學知識至少同樣重 要。在奉行杜威實用主義教育哲學的學校里，科學教學還注重解決實際問題。第四，這一時期美國科學教育研 究工作在一些大學里開展起來，如1927年哥倫比亞大學克雷格(Gerald S.Craig)的博士論文被公認為小學科學 教育發展中里程碑式著作。（注：Esler,W.K.et al.(1993),Teaching Elementary,Science,Belmont,Califor nia:Wadsworth Publishing Company,pp.9-10.）克雷格指出了科學在衛生和安全等方面的實用價值，并認為科 學對于一個公民的普通教育是至關重要的。
60年代，在當時冷戰的國際競爭氛圍下，美國政府花了幾百萬美元改革中小學科學課程。這次科學課程現 代化運動產生了十多種至今仍有影響的實驗性小學科學課程。其中影響較大的有以下三種：
（一）SCIS課程 這個實驗課程的全稱是《科學課程改進研究》(The Science Curriculum Improvement Study)。SCIS課程編寫于1962年，由美國全國科學基金會提供啟動資金。SCIS課程的內容分兩大部分，一部分 是6個單元的自然科學，另一部分是6個單元的生命科學。每個單元包括自由探索和教師指導的探索課、發明課 和擴展課三種課型。SCIS課程是根據皮亞杰和布魯納的認知發展理論編寫的，其目標是通過理解基本概念發展 學生的科學素質和科學態度，以及解決問題的能力。當時美國大約有8%的學區使用SCIS課程。
（二）SAPA課程 這個實驗課程由美國促進科學協會(AAAS)的科學教育委員會編寫，其全稱是《科學—— 一種過程方式》(Science——A Process Approach)。它也是一個完整的初等學�？茖W課程（供幼兒園至6年級 學生學習）。SAPA課程正如其名稱所示是注重科學過程的課程。其基本假設是：(1)科學是一種智力活動；(2) 探索知識帶來歡樂；(3)看到自然世界和生命世界的奧秘給兒童帶來興奮；(4)學習科學家解決問題的方法可以 使兒童得到智慧；(5)科學教育的主要目的在于激發兒童的歡樂感、興奮感和科學的理智感。SAPA課程的目標是 培養兒童從事科學研究的過程技能，即進行科學研究的能力，它們是：(1)觀察，(2)認識并使用數字關系，(3 )測量，(4)認識并使用時空關系，(5)分類，(6)交流，(7)推理，(8)預測，(9)給概念下工作定義，(10)形成假 設，(11)解釋資料，(12)控制變量，(13)實驗。前8種過程技能為基本技能，一般在低年級學習；后5種技能較 為復雜，供小學高年級學生學習。SAPA課程是根據美國著名心理學家加涅(Robert Gagne)的學習理論編寫的， 強調目標教學和目標的遞進性。當時美國大約有9%的學區使用這一課程。
（三）ESS課程 這個課程名為《小學科學學習》(The ElementaryScience Study)，是一種綜合性小學科 學課程。整個課程由56個單元組成。與上述兩種小學科學課程不同的是，ESS課程只提供一個范圍，沒有一個固 定的順序。學�？梢愿鶕约旱慕虒W目標、學生的水平等實際情況挑選一些單元按順序組成自己的課程。此外 ，ESS課程的56個單元各有不同的特點，如有些單元強調過程技能，有些則注重有意思的問題。美國當時有15% 的學區使用ESS課程。
80年代以來美國“第二代”科學課程正是在60年代“第一代”科學課程的基礎上形成的。它們的共同特點 是：
1.強調兒童動手實驗尋找答案，而不是由教師提供現成的答案讓他們接受；
2.所有的實驗課程都以探究作為科學的過程；
3.給兒童提供機會理解學科的結構；
4.所有的實驗課程都有助于兒童拓寬對環境的理解；
5.期望通過科學教育改革兒童的行為。
綜上所述，從19世紀下半葉歐美國家開始普及初等義務教育開始，小學科學教育的發展經歷了一百多年的 歷程。它由最初的實物教學形態演變為自然學習形態，至20世紀60年代發生了科學教育革命，從而終于走向真 正的科學教育形態。英美等發達國家小學課程中“自然學習”的名稱不再沿用，它被各種各樣的小學科學課程 取代了。
二、小學科學教育改革的國際趨勢
80年代以來，國際科學教育改革的浪潮再次激蕩。1985年，美國促進科學協會(AAAS)提出了一跨世紀的科 學教育改革計劃——“2061計劃”。該協會組織了由26名杰出的科學家和教育家組成的專家組，研究從幼兒園 至高中的學生應該掌握的科學技術“知識、能力和思維習慣”。1989年專家們提出了一份研究報告，即《普及 科學——美國2061計劃》。在此基礎上，1994年他們提出了《科學素質的基準》，1996年又進一步制定了《全 國科學教育標準》。這一系列的科學教育改革文件指明了美國科學教育的改革方向，并在國際上產生了極大的 影響。1988年，英國的《教育改革法》明確規定，11年義務教育中，科學是與語文和數學并列的3門國家核心課 程，從小學一年級起開設。同時，還突出了技術教育的地位，把它列為10門國家課程之一。
綜觀國際科學教育的改革趨勢，主要有以下幾點值得我們注意。
（一）提高小學科學教育的地位，重新認識小學科學教育的作用，把中小學科學教育統一起來
進入90年代以來，小學科學教育尤為引人注目。英國學者歌特(Ri-chard Gott)認為，“英國國家課程最主 要和最令人興奮的地方，是它對小學科學教學的影響，”（注：Gott,R.et al(1996),Primary,Scie-nce in t he Mid-1990s:Grounds for Optimism,in Rita ChawlaDugganet al.(eds.)Reshaping Education in the 199 0s:Perspectives onPrimary School-ing,London:the Falmer Press,p.33）因為小學科學教育不再像以前那樣 可有可無了，“科學已經成為英國每一所小學課程中穩固的一部分，并且被它們普遍接受�！保ㄗⅲ篏ott,R.e t al(1996),Primary,Science in the Mid-1990s:Grounds for Optimism,in RitaChawlaDuggan et al.(eds. )Reshaping Education in the 1990s:Pe-rspectives on Primary School-ing,London:the Falmer Press,p. 33）英國11年義務教育中，各個年級都進行科學教育，中小學科學教育完全統一起來。在美國，雖然沒有全國 統一的科學課程，但1996年出臺了具有深遠意義的《全國科學教育標準》，它規定了從幼兒園到高中(K-12)各 個年級科學教育的教學目標、教學內容和評價標準等等。英美兩國科學教育改革的一個共同點是，徹底改變了 以前小學科學教育與中學科學教育互不銜接的局面�，F在它們已把小學科學教育作為整個科學教育的一個組成 部分。因此，中小學科學教育變成了一個有機的整體，這在學制上、科學教育的目標上、科學課程和內容上都 得到了充分的反映。
（二）既注重科學教育的普及，又強調科學教育質量的提高
一位加拿大科學教育專家坦率地寫道：“自從60年代初期以來，發達國家科學教育的主要目標是培養未來 的科學家。雖然表面上對每個學生進行科學教育，但內在的目標不過是培養科學家而已。這種狀況事實上是否 已經改變是有爭議的�！保ㄗⅲ篕rugly-Smolska,E.T.(1990)Sc-ienific literacy in developed and develo ping countries.Intern-ational Journal of Science Education,Vol.12,No.5.,p.273.）如美國60年代的科 學教育課程改革，新編寫的現代化科學課程只適合約20%的尖子學生學習，具有明顯的精英性質。美國80年代的 調查表明，90%的美國人都是科盲。可見，學校的科學教育盡管培養出成千上萬的科學家和工程師，但絕大多數 人仍然缺乏科學素質。
然而，在一個科學技術高度發達且迅猛發展的時代，科學技術的普及教育是絕對必需的。鑒于此，近年來 ，國際上許多科學教育專家和有關國家的政府部門都提出了普及科學和提高科學教育質量的主張和措施。如前 面提到的英國政府把科學作為義務教育期間三門核心課程之一，美國提出了全國科學課程標準，等等。此外， 近年來在國際上影響很大的STS科學教育模式也是注重普及科學教育和提高科學教育質量的一個重要舉措。
（三）更新科學教學目標，提高小學生的科學素質
更新科學教育目標是與對科學素質(scientific literacy)的研究分不開的。什么是“科學素質”呢？根據 克勞普法(L.E.Klopfer)的解釋，科學素質是指“每個人所應具備的對科學的基本理解”。（注：Klopf-er,L. E.(1985)Scientific Literacy,in Husen,T.and Postlethwaite,T.N.(eds.)The International Encyclopedi a of Education,Vol.8,p.4478.）它有5個方面：(1)了解重要的科學事實、概念、原則和理論；(2)把有關科學 知識應用于日常生活情境中的能力；(3)具有利用科學探究過程的能力；(4)理解科學性質的一般原理和關于科 學、技術與社會的相互作用；(5)具有明智的對待科學的態度以及具有與科學有關的事物的興趣�！保ㄗⅲ篕lo pfer,L.E.(1985)Scientific Literacy,in Hu-sen,T.and Postlethwaite,T.N.(eds.)The International Enc yclope-dia of Education,Vol.8,p.4478.）很顯然，科學素質是中小學科學教育的一個總目標，它在學校教育 的不同層次對學生有不同的要求。
一個具有科學素質的人是什么樣的人呢？雷卡德(D.E.Reichard)認為，這樣的人“接受的科學教育足以使 其理解基本的自然現象。具有科學素質的人是客觀的、思想開放的和具有懷疑精神的。他們的科學知識及其探 究的能力使其能夠解釋大眾傳媒（報紙，電視等）中出現的有關科學的信息�！保ㄗⅲ篟eichard,D.E.(1985)P olitics and Scientificliteracy.Education,Vol.106,pp.110.）而薩特曼(Frank X.Sutman)則認為，“一個 有科學素質的人是能夠并愿意繼續學習科學內容，獨立地發展科學過程，并能夠向他人交流學習結果的人�！� （注：Sutman,F.X.(1996)Science Literacy:A Functional Definition,Journal of Rese-arch in Science Teaching,Vol,33,No.5,p.459.）
上述關于科學素質和具有科學素質的人的探討，雖然是針對整個中小學科學教育提出的，但它對制定小學 科學教育的具體目標具有重要的指導作用。
（四）重視以科學教育理論指導小學科學教育改革
近幾十年來，隨著教育科學的發展，科學教育作為教育科學中一個研究領域已經在歐美等發達國家建立起 來。其標志是：(1)建立了綜合性的科學教育研究會，如美國有全國科學教學研究會、全國科學教師聯合會；此 外，像許多教育研究領域一樣，還有國際性組織，如國際科學教育聯合會。(2)出版了多種科學教育雜志，如美 國的《科學教育》、《科學教育研究雜志》和《科學教師》，英國的《國際科學教育雜志》，《歐洲科學教育 雜志》，《科學教育研究》，等等。這些國際性科學教育雜志除了美國的《科學教育》創刊較早外，其余的雜 志大都是70年代以后才創辦的。(3)出版了大量的科學教育專著，如《小學科學教學的新方向》(Hurd,P.D.,19 69)，《科學的本質和科學教學》(Robinson,J.T.,1969)，《科學教學的新發展》(Lee,E.C.,1969)，《通過科 學教學批判性思維》(Troost C.,1969)，《改進科學教學》(Fraser,B.J.andet al.,1995)，《學習科學：以研 究改革實踐》(Glynn,S.M.and et al.,1995)，等等。以上所列的書刊涉及到科學教育理論與改革的方方面面， 它們對當前的科學教學改革具有一定的指導作用。
國際科學教育理論研究已形成許多對科學教育改革有用的成果，如建構主義理論(constructivism)和概念 改變理論，80年代以來已應用于科學教師的職前和在職培訓，并對中小學科學教學發揮著指導作用。另一方面 ，科學教育理論對科學教育政策的制定也發揮了一定的作用。羅角蓋茲(Alberto J.Rodriguez)在評論《全國科 學教育標準》時指出：“盡管《全國科學教育標準》中一次也沒有用到建構主義一詞，然而，很顯然，個人建 構主義（建構主義的一個分支理論——筆者注）是文件中的主導教學理論�！保ㄗⅲ篟odriguez,A.J.(1997)Th e Dangerous D-iscourse of Invisibility:A Critique of the National Research Council’s National Sc ience Education Standards.Journal of Re-search in Science Teaching,Vol.34,No.l,p.30.）
（五）強調探究式科學教學，提高小學生進行科學研究的能力
探究性教學是當代小學科學教育的一個最突出的特點。
怎樣培養小學生的探究能力呢？美國科學教育學者埃爾思樂(Will-iam K.Elsler)等人在《小學科學教學》 一書中用一章的篇幅專門探討了探究式科學教學。他們提出了三種主要教學方法。一是理性探究法，二是發現 法，三是實驗法。三種方法各有不同的特點和功能（如表1所示）。
附圖{圖}
國際科學教育的改革還有一些特點，如重視對科學教師的職前和在職培訓，注重消除科學教育中的性別差 異，從多元文化主義的觀點改善少數民族學生的科學學習，強調在科學教育中進行技術教育等等。
三、我國小學自然教學的若干問題
從小學科學教育發展和改革的國際背景中考察我國小學科學教育，我們不難發現，較為突出的問題在以下 幾個方面。
（一）對小學科學教育重要性的認識
從本世紀初（1903年）我國建立現代學制以來，小學就開設科學啟蒙教育課程，最初叫做“格致”，1910 年受日本影響易名為“博物”或“理科”，1922年學制改革后，受美國影響再次易名為“自然”，自那時起小 學科學教育的學科名稱基本上就以“自然”沿用至今。
學科名稱70多年來保持不變，多多少少說明了科學教育在我國小學里的地位基本上沒有變化，同時也說明 我國對小學科學教育的認識較為模糊。
90年代以來，雖然九年義務教育的科學課程和教材又進行了新的調整，小學從一年級起就開設自然課，但 由于人們對這門課的認識不足，以及自然課教師普遍缺乏培訓，自然課在許多小學至多處在邊緣地位上。這與 科教興國的國策和國際上普遍重視小學科學教育的趨勢是很不相符的。
（二）科學觀與科學教育觀
科學觀與科學教育觀是兩個密切聯系的問題，有什么樣的科學觀就會有什么樣的科學教育觀。“五四”運 動以來，由于受唯科學主義思潮的影響，國人的科學觀是封閉而又凝固的。例如，在50年代發行百余萬冊而在 80年代重版又發行數十萬冊的《自然四字經》里，開篇就是“自然規律，多已發現”，“學習科學，才能了然 ”，“掌握規律，改造自然”，等等。這里暗含的科學觀和科學教育觀既不符合當代科學技術發展的實際狀況 ，又容易使學生養成唯科學主義的態度，還忽視了科學創新的精神。眾所周知，現代科學技術日新月異，發展 迅速，豈是“自然規律，多已發現”呢？如果學生從小就形成了這種科學觀，即科學僅僅是一種已經為人類所 基本發現的自然規律的知識體系，只要學習它就夠了，哪來新的科學發現和發明？科學豈不是停滯不前了嗎？
本世紀中期以來，隨著當代科學技術的迅猛發展和科學哲學研究的深入，西方發達國家的科學觀和科學教 育觀發生了深刻變化。新的科學觀認為，“科學知識不是絕對的，它隨著人們對更多事實的了解而發生變化， 由于未來可能發現的信息，當前為人們所接受的理論或許有一天被改變，甚至被放棄�？茖W規律不斷被改變是 ‘為了它們更真實地代表事實’”（注：Hurd,P.D.and Gallagher J.J.(1968)New Directionsin Elementary
Science Teaching,California:Wadsworth Publishing Company,Inc,p.7.）這種開放的科學觀對當代科學教 育產生了深刻的影響。
（三）小學科學教育目標
當今中小學科學教育目標是建立在“科學素質”這一重要理念上的。它不僅涉及到學生應當掌握的科學知 識，而且更關注科學探究的能力、科學精神、興趣、態度，以及科學、技術和社會的關系等等�？茖W教育的目 標通過課程、教材和教學方法的改革而得以實現。
我國近年來小學自然課的教材內容的確進一步現代化了，但這主要是指內容的先進性而言的。就小學自然 教學目標和教學方法來看，似乎仍像以往一樣側重于科學常識的掌握上。例如，在90年代出版的小學自然教學 方法指導手冊上，教學的基本要求首先是使學生“了解一些事實”，“掌握一些規律”，其次才是“學會一些 方法”。（注：參見九年義務教育教材（人教版）教案系列叢書《自然第一冊教案》，人民教育出版社、東北 朝鮮民族教育出版社1993年版，第67頁。）李默然先生在談到改革小學科學教育時一針見血地指出，我們“用 的是讀四書五經的辦法‘讀’科學‘書’，‘背’科學‘書’”。（注：參見劉默耕：《小學自然課改革研究 》，四川教育出版社1988年版，第153頁。）這種傳統的教學觀應當改一改了。
長期以來，我國小學科學教育目標之所以始終盯在“科學常識”上，自然課教學只注重教書和讀書、背書 ，除了傳統因素之外，還同我國科學教育研究的落后狀況分不開。迄今為止，我國沒有一個科學教育研究機構 ，也沒有一本綜合性的科學教育學術期刊。高等師范院�；旧蠜]有人專門研究自然教學法，更沒有開設小學 科學教育課程。要改變這種落后局面，高等師范院校亟待重視和加強科學教育研究，包括對小學科學教育的研 究。
（四）小學科學教師
普及小學科學教育和提高科學教學質量，關鍵在于要有一支訓練有素的科學教師隊伍，這是不言而喻的。 這個問題在美、英等發達國家直到不久前才引起高度重視。盡管他們小學教師的學歷普遍達到大學本科水平， 但80年代中期以來的多項調查研究發現，教師本身科學知識的貧乏是小學科學教育水平不高的一個重要原因。 在我國，這個問題更為嚴重。中等師范學校側重于培養小學語文、數學教師，根本就談不上專門培養小學科學 教師。目前許多小學自然課開不起來或不夠重視，一個重要原因是缺乏合格的小學科學教師。
（五）小學與中學科學教育的銜接
從國際科學教育的發展歷程來看，科學教育先在中學進行，然后才延伸到小學。從60年代以來國際科學教 育改革趨勢來看，也呈現出這種先中學后小學的順序。不過，近幾十年來，由于中小學科學課程的設置和課程 開發是從整體上考慮的，也由于小學教師的學歷普遍提高到大學本科層次，發達國家中小學科學教育已經銜接 起來了。例如，美國的《全國科學教育標準》規定了從幼兒園至高中12年級的科學教育標準，因而90年代的科 學課程是中小學統一的、銜接的。同樣，英國11年義務教育的科學課程也是一以貫之的。
相反，我國中小學科學教育至今仍不銜接。具體體現在三個方面：(1)課程和教材內容不銜接，即中學科學 課程的內容不是以小學科學課程為基礎的；(2)師資不銜接，即小學教師不了解中學的科學教學，反之亦然；( 3)教學不銜接，即中學的科學教學不是小學科學教學的自然延伸，小學是綜合性科學教學，而中學（特別是初 中）是分科教學。中小學科學教學不銜接既不利于學生的發展，也不利于科學教育的普及與提高。這個問題的 根本解決依靠科學教育改革，而改革的成功一方面取決于重視和加強科學教育研究，特別是科學課程和教材的 研究，另一方面在于提高中小學科學教師的水平，尤其是小學科學教師的水平。
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