美国高中理科课程设置顺序调整研究及启示，本文主要内容关键词为：美国论文,理科论文,课程设置论文,顺序论文,启示论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：G423.06 文献标识码：A 文章编号：1003-7667(2010)08-0081-05
为了实现发展学生科学素养这个根本性目标，世界各国的理科课程改革重点在于课程标准、教材、教学方式以及评价等方面，但同时也注意到课程设置顺序对实现这个目标具有不可或缺的价值。
一、B-C-P课程顺序形成的历史
19世纪末20世纪初，美国中等教育迅速走向普及化。[1]B-C-P(先教生物，然后教化学，最后教物理)的理科课程设置顺序就是在此时期逐步发展起来的。
1890年前，美国高中理科课程设置具有很强的随意性生。当时调查的40所高中只有28所设置化学课程，[2]且学制与学时差异较大。这种缺乏标准的情况不止存在于化学学科中，在其他学科中也很普遍。
为了解决高中教学与大学入学衔接问题，美国教育学会于1892年成立了十人委员会(Committee of Ten，简称CoT)来讨论高中课程设置问题。最终，委员会建议先教物理，然后教化学。1896年成立的大学入学资格委员会(Committee on College Entrance Requirements，简称CCER)来执行CoT的研究成果。对于大学的入学要求，他们提出每个学生都应该完成10个必修、6个选修单元共16个单元的学习。这些学习的单元就是后来所谓的卡内基单位(Carnegie unit)。根据CCER的建议，选修课程中应该有一些是理科课程。但CCER关于修满一年理科课程即可毕业的建议，以及在高年级才开设物理和化学课程，使物理和化学成了高中的选修科目等建议，因为高素质教师的缺乏及实验设备的不足而搁浅。
随着高中生数量的激增，CoT所建议的课程已不适应高中的实际情况，“这种为升学准备的课程只能满足少数学生却忽视了多数不能升入大学的学生”。[3]1920年，国家教育学会成立了高中课程重组委员会(Committee on the Reorganization of Science in Secondary Schools，简称CRSSS)，在它提出的4年制理科课程顺序中，建议科学概论(General Science)和生物概论(General Biology)应分别安排在9年级和10年级，化学和物理安排在11年级或12年级。
20世纪30年代，绝大多数学校先教生物，然后教化学，最后教物理，从而建立了B-C-P顺序，并于20世纪40年代取得了统治地位，99％的高中采用B-C-P顺序，是美国教育特有的情况。[4]这个顺序并不是哪个委员会决定的，而是教学实践中常采用的顺序，主要是因为当时中学物理课程涉及到很多数学知识，相对较难，而在较早的阶段，学生就可以很好地处理化学问题。
二、“物理优先”课程模式的产生与发展
(一)教育质量低下与科学发展激发了对课程连贯性的关注
1.课程顺序调整的外推力：对教育质量低下的关注
自20世纪80年代初开始，美国开始关注教育质量问题。国家优质教育委员会(The National Commission on Excellence in Education)于1983年发表的《国家在危机中：教育改革势在必行》影响最为突出，它揭示了美国中小学教育中存在的严重问题。1989年，美国科学促进协会(American Association for the Advancement of Science，简称AAAS)等联合发表的《普及科学——2061计划》，得出了“大部分美国人缺少科学素养”的结论，[5]这一结论源于美国学生在国际学科评价中的糟糕表现。
20世纪90年代初期，在国家科学基金会(National Science Foundation，简称NSF)的支持下，国家理科教师协会(The National Science Teachers Association，简称NSTA)开展了“范围、顺序与协调”(Scope，Sequence and Coordination)的研究，强调各门学科要协调一致，加强它们之间的整合。
很多教育者及管理者认为理科课程缺乏连贯性是造成学生在理科教育评价中糟糕表现的重要原因。因为按照B-C-P顺序，只有30％左右的高中学生学过物理课程。NSF等机构认为，若先学物理，那么所有学生都能学习到这个最基础学科的概念和方法论，对学生个人和社会发展是有意义的。
1995年，莱德曼(Leon M.Lederman，1988年物理诺贝尔奖获得者)领导的美国理科教育复兴协会(American Renaissance in Science Education，简称ARISE)尝试扭转原有的课程顺序，实施物理优先(Physics First)课程模式。
2.课程顺序调整的内驱力：科学的大发展
历史上形成的B-C-P模式与当时科学发展水平有着密切关系。在19世纪末20世纪初，生物主要研究宏观层次上的动物学和植物学，在方法论层面停留在进行观察、描述和分类等，并且当时生物教学不像物理与化学教学那样需要实验室设备做实验，所以在低年级中进行。
经典物理学在20世纪前就已经趋于完美(后来的量子力学和相对论理论在中学物理课程中比例较少)，而化学与生物学在20世纪却取得了长足的进展。20世纪，化学在原子理论、化学键理论等方面取得了巨大进步。生物也不再只是一门纯描述性学科，已经深入到化学层面和微观的复杂层面，从分子生物学视角来研究DNA和蛋白质。如今，对化学以及生物内容的理解需要以物理原理为基础。
各门科学的发展程度影响着课程设置顺序，物理学界呼吁物理优先的合理性，生物学界亦呼吁“生物最后，但最顶极”(Biology Last，Biology on Top)。
(二)物理优先课程模式的优势
莱德曼认为，实行B-C-P顺序在逻辑上及教育标准上都是错误的。[5]这次改革正如战争中修补防御措施中薄弱的部分那样来改变目前的学习体系。
同以往的课程顺序相比，物理优先课程模式具有以下优势：
首先，可以有效实现课程内容由简到繁的顺序。从研究机械运动的物理，到研究物质变化的化学再到研究生命运动的生物是由简单到复杂的过程，遵循了科学发展的基本规律。物理从身边的机械运动开始，帮助学生理解周围的世界，是学习更复杂科学的基础(cornerstone)。掌握物理学最基本的概念，如电子、能量等，有益于理解化学物质的结构、原子键、气体定律和元素周期性变化。在物理和化学的基础上，有利于理解现代分子生物学。这种顺序不会再出现类似生物教学中遇到化学方面的问题时，教师说等学化学的时候就清楚了。这样就可以很好地解决由于物理和化学基础知识的缺乏减慢学生对生物概念理解的情况。
其次，有利于科学方法的学习。在这次课程顺序调整的改革中，同以往课程改革一样，特别关注科学方法的学习。在这三门科学中，物理起步早，是最成熟的科学，在研究方法及思维过程等方面能起到典范的作用，对化学及生物学的学习具有重要价值。
第三，符合学生的认知特点。低年级的学生，其认知特点决定了他们是具体型的思考者(concrete thinkers)，在低年级学习物理符合其认知规律。通过学习物理，可以更好地解释发生在日常生活中的现象，吸引更多的学生来学习科学。这是实现“2061计划”所倡导的“科学为大众”(science for all)的理念及落实国家理科教育标准(National Science Education Standard，简称NSES)的重要方式。
第四，有利于学生迷思观念(misconceptions)的转变。通过在低年级学习物理，学生的迷思观念会更容易转变。[6]科学通过具有逻辑的顺序呈现出来可以增强学生的理解。一个人先前掌握的知识在他的思维中建立起了一定的逻辑联系，如果将适当的认知素材呈现出来，其中包括大量的学科间的整合点，那么理解科学问题就会变得很容易。
第五，实验的安全系数高。进行物理实验多涉及的是简单的器械，低年级的学生首先学习物理，安全系数高。
(三)新课程体系建立面临的挑战
生物并不是学习化学的先决条件，化学也不是学习物理的先决条件，所以，B-C-P顺序及实行卡内基单元教学并未很好地考虑三门学科间的关联性。物理优先的课程改革，并非是简单地将物理提到低年级来学习，其核心是考虑三者设置的连贯性。这种提倡在低年级学习物理的“物理优先”模式，需要对高中理科课程内容、教材建设、教师培养和评价制度做出较大程度的调整。
2001年7月，ARISE发表了一篇关于物理优先的报告。[7]报告指出，通过对58所学校的研究表明：大多数学校对于这种课程的反映很好。学生们都很喜欢这种新课程，并且生物与化学老师也很高兴，因为他们的学生在进行本科目的学习之前就能够掌握一些必要的基础知识。但在推进物理优先的过程中，也面临着巨大的挑战：
第一，来自各科教材的挑战。以往在高中最高年级学习物理，学生已经具备了大量高水平的数学基础。而要在低年级学习物理，教材研制过程中则需要寻找新的指导理念、重新选择内容以及建立新的编排顺序。配合这次课程顺序调整，改革者提出了概念物理(conceptual physics)课程，这种物理课程是一种少用数学而强调基于观念为本的课程(a less math focused idea-based course)。在低年级学习物理不需要大量的高水平的数学知识，只需要用到学生在9年级掌握的代数学就可以学习牛顿力学、能量守恒理论等内容，并且使学生对于原子有一个初步的感性认识后，进入下一个学年来学习化学。
同时，这种连贯性的理科课程设置顺序，仅仅从数学性很强走向理解概念物理课程改革是不够的，化学及生物教材也应发生积极的变化。这种全局性的变革在教材建设方面还需要做很多的努力。
第二，来自教师的挑战。在推进新的课程模式中，物理教师的数量和质量都存在着严重的问题。在传统的课程模式下，生物教师的数量远远大于物理教师的数量。课程调整后迫使一些生物教师改教物理，很多教师都感觉没有为教授这一学科做好充分的准备；原有的物理教师也面临着很大的压力，那些习惯于教授具有较好数学基础以及对科学具有较高学习动机的高年级学生的物理教师，需要应对在低年级中面向全体学生教授概念物理的挑战。
由于大多数教师的高中理科课程经验都来自传统的B-C-P顺序，因此需要向教师深入地介绍P-C-B课程计划，这样才能保证他们工作的效率。目前参与实施物理优先课程模式的教师在之前通过培训等方式接受了这一理念，并将这一理念传播给同事，然后将执行申请递交给行政部门或学校委员会以获得正式批准。如何使更多的教师理解这个理念并付诸于实践是个漫长的过程。
第三，来自对学生学业成绩评价的挑战。课程改革和与之相联系的评价是当今世界范围教育改革的深刻问题。在那些重视各科平衡关系评价的州，课程顺序调整的阻力会小些。但对于一些州立评价考试是针对10年级学生、试卷中生物占比重很大的州来说，物理优先学校在州立考试中要取得好成绩是很困难的。如果考试是“高标准”的并且公众和学校管理者希望看到立竿见影的效果，那么这种问题就会加剧。
第四，课程改革者需要更多的证据来表明这种课程改革的合理性。这样的证据通常包括[8]：在当地、州及国家水平上的标准化测验分数；选修理科课程的学生人数；学习更高层次理科课程的学生人数(总数和单科人数)；学生在进入大学后选择理科课程为主修科目的比例及收集并分析学生将来就业情况等。
三、对我国新课程改革理科课程实施的启示
在理科课程从无到有、从设置的随意性到规定性、再到顺序调整改革的进程中，美国理科课程的设置受多重因素的影响，但其深层核心动力来自科学自身的发展。
20世纪80年代以来，理科教育走出了仅把科学作为认识自然界工具的狭隘视域，更重视学生需要，从社会学视角来审视科学对人类的作用，从学科中心转向社会中心与学生中心相融合，提升学生的科学素养。我国新一轮高中课程改革把价值相近的物理、化学和生物等科目统整在科学领域下反映了时代的要求。科学领域作为我国高中课程改革的8个领域之一，与其他领域共同作用以实现人的全面发展。
历史经验证明，由于我国在各个年段理科课程分别设置，因而科学领域中各科目之间具有良好的衔接与连贯性。但随着发展学生科学素养新理念的提出及新课程结构的实施而产生了新情况：如何处理好必修模块的基础性及选修模块的选择性、协调好各种模块间的关系，保持很好的连贯性是实现课程改革的重要环节。
(一)课程设置连贯性中的必修模块基础性
必修模块是实现发展学生科学素养的基础，这种基础性表现在两个层面：(1)基础性不仅体现在知识与技能上，更应体现在科学过程与方法及情感态度与价值观层面上，通过学习科学使学生理解科学是一种探索的事业，而非绝对真理，从而突出科学发展中人的要素；(2)基础性不仅体现在同类科目各模块中，同时也应体现在其他不同科目模块间，应从整个领域上来把握此问题。如，物理必修模块在内容选择过程中，不但要考虑其科目模块间的连贯性，还要照顾到它与化学和生物的必修和选修模块的连贯性。
在淡化学科情结、减少内容、降低知识难度、减少教学时间等现实因素的多重张力下，实现其多重基础性作用是提高必修模块的教学质量的关键。
(二)课程设置连贯性中的选修模块的选择性
首先，要考虑到模块虚设情况的出现。每个选修模块对于适应不同学生的发展要求，形成有个性化的课程修习计划具有重要意义。但在考什么就选什么的大环境下，以及学校资源、教师素质等因素的制约下，多样性的选修模块有可能成为虚设，从而丧失了课程设置的整体性和连贯性。可尝试通过合并理念相近的相关模块、删减模块将其内容分散到其他模块等做法，适当减少选修模块的数量，以避免某些重要内容的缺失及相关内容的交叉重复。
其次，要研究选修模块间的关系。各科目的选修模块在制定的过程中，多是从科目内部来思考的，但在实施过程中，还应思考对其他科目选修模块的影响。如，物理选修模块的学习对化学和生物选修模块选择的制约性、化学选修模块的选择对生物选修模块选择的影响等。
把理科课程放在科学领域下进行规划，提升学生科学素养的做法同世界其他国家具有一致性，开设必修与选修课程也是人才培养必然的选择。对于这些新生事物，需要我们在不断的探索中发现问题、收集证据、修正完善。协调必修模块及选修模块间的关系、思考各模块教什么、用多少时间来教与教材建设、教学方式改革、如何评价等问题同样重要，这不但是个实践的问题，也是理论研究面临的重要课题。