科学素养：由理念到实践——美国化学课程改革透视，本文主要内容关键词为：美国论文,课程改革论文,透视论文,理念论文,化学论文，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。
一、前言
科学素养教育的意义在于培养未来普通公民的基本的科学技能和能力。其主要内容包括三个方面：①关于科学知识的认识；②关于科学方法和科学本质的理解；③关于科学、技术、社会间的相互关系的认识。在美国，从20世纪80年代开始，由于科学、技术和社会的关系日益密切以及学校科学教育面临的诸多问题，科学素养日益受到重视并逐渐成为科学教育改革的中心概念[1]。“2061 计划”和“国家科学教育标准”（NSES）是美国90年代两个重要的国家级科学教育改革方案。前者是一项长期的、系统的科学教育计划，由美国科学促进会（AAAS）制定。
AAAS认为，科学素养应包括多方面的特征，一个具有科学素养的人应该：熟悉自然及其整体性；了解数学、技术学和各门自然科学相互依赖的一些重要方式；理解一些重要的科学概念和原理；发展科学思考的能力、了解数学和技术学的人文性；认识科学的长处和局限性；能够把科学知识和科学思维应用于个人和社会需要的各个方面。该计划的第一阶段报告名为“科学为所有的美国人”，初版于1989 年， 内容主要包括12项关于科学素养教育的建议。这12项建议是：①科学的本质；②数学的本质；③技术的本质；④自然背景；⑤人类环境；⑥人类机体；⑦人类社会；⑧被改造了的世界；⑨数学世界；⑩历史观点；(11)共同主题；(12)思维习惯[2]。后者由美国国家研究院（NRC）负责牵头设计，正式报告出版于1996年。它提出了与“2061”计划的相似的关于科学素养的见解，内容包括8个方面，即：①科学中统一的概念和内容； ②作为探究的科学；③物理科学；④生命科学；⑤地球和空间科学；⑥科学和技术；⑦科学的个人和社会视野；⑧科学的历史和科学的本质[3]。 这两项方案都强调科学教育改革的系统性和连贯性，即并非只制定目标、规定内容，更是力图协调教育系统内外部的因素以确保目标和内容的落实。
二、化学课程改革
美国化学会（ACS）作为一个学术团体直接参与了“2061 计划”和“国家科学教育标准”的设计和制定。多年来，该学会在普及化学教育方面做出了可贵的努力，它的“化学为大众”观点甚至比“2061计划”的“科学为大众”还要早。对于科学素养，该学会强调使用（use ）科学知识解决课堂以外的问题。近年来，ACS 为各年级开发了各种类型的化学课程，其中比较有影响的有以下几种。
1.社会中的化学
社会中的化学（Chemistry in Community，简称ChemCom）是ACS开发最早的一项课程，初版于1988年，到1998年已有第三版问世。本来，ChemCom是为不准备在大学学习科学的高中生（高一）设计的， 现已被美国科学基金会（NSF）列为大学入学认可课程， 并被国际经济合作与发展组织（OECD）列为科学、数学和技术课程改革的案例研究课程，目前该课程已有俄文、日文、西班牙文等版本。ChemCom 的主要特点是以社会问题而不是学科知识为线索组织课程内容。主要内容包括：水的供给、维护我们的化学资源、石油：用于建设还是燃烧、了解食物、我们世界中的核化学、化学空气与天气、化学与健康、化学工业：承诺与挑战。化学知识的引入本着“需要才知”（Need－to－know）的原则，即不是为了学习而学习，而是当问题、情景或事件需要化学知识时才引入。决策（Decision － making）活动是ChemCom的另一个重要特点。 它要求学生把课堂上获得的知识与其它地方（如家庭、社会等）获得的知识综合起来，对社区中的与化学有关的问题提出自己的解决方法。ChemCom中经常使用的决策活动有三种，它们是：“化学中的困惑”、 “自己决定”、“综合探索”。ChemCom 中的化学概念或技能并不是以线型方式展开的——即并不要求在介绍某些概念或技能之前让学生学习或掌握其它概念或技能。例如，在课程开始部分并没有详细介绍公制单位或化学计量（这是美国高中化学课程的传统作法），而是让学生探索一个小镇的一条河中的鱼死亡事件。在8 个单元中一些重要概念采用螺旋方式反复介绍。
2.ChemCom中的科学素养
虽然ChemCom比“2061 计划”和“国家科学教育标准”出现得要早，它们的主旨是一致的，即都强调科学素养的培养。那么，ChemCom 在多大程度与这两个课程框架的理念相符呢？Ware试图通过右面的示意图说明ChemCom与“国家标准”的关系[4]。图1 中内圆里的大扇形代表传统的高中一年级化学课程（主要是物化和无机内容），小扇形表示根据“标准”通知拓展的化学内容（指生命科学、环境科学中的化学内容）。圆环表示附加（超出“标准”）的内容， 外层区域则表示ChemCom的探索背景。
在“2061计划”的“科学素养基准”（1993）文件中，9—12 年级段共有295个“基准”，平均每个年级约73 个。 据ACS 的初步统计， ChemCom大约满足80个“基准”的要求[5]。图2是12 个科学素养领域的情况。
此外，Chiapetta等人也对ChemCom与科学素养的主题相符程度做过检验[6]。在这个研究中科学素养包括4个主题，即：①作为知识体系的科学；②作为探究方式的科学；③作为思维方式的科学；④科学、技术和社会的相互作用。通过定量分析，他们发现，7 种教材中在平衡处理科学素养的4个主题方面，ChemCom做得最好。ChemCom 内容涉及上述4个主题的百分比分别是：26％、43％、1％、30％。
3.其他课程
“环境中的化学”（Chemistry in Context，简称CiC ）是给大学非科学专业的学生设计的，其目的是帮助学生妥善处理与科学有关的个人、社会问题。与ChemCom类似，CiC也是按社会问题来组织课程内容，但它所涉及的化学概念和社会问题比ChemCom复杂些。13 章的内容包括：我们呼吸的空气、保护臭氧层、全球变暖与化学、能量化学与社会、水的困惑、降低酸雨的危险、奥嫩达加湖：案例研究、核裂变之火、交替的能源：未来的燃料、塑料和聚合物的世界、药物设计和分子操纵、营养：关于食物的思考、基因工程：遗传化学。CiC很受欢迎， 在正式出版的两年里占有了1/3的非科学专业的教材市场。不仅如此，CiC 对科学专业的教学也产生了影响。有些科学专业的教师试图把有关内容融进传统的大学普通化学中。为了满足专业教学的需要，ACS在1997 年决定为大学一年级的理科专业学生设计一项名为“生物环境中的化学”（Chemistry in a Biological Context，简称CBC）。ACS还为6、7、8年级的学生设计了一项综合的科学和技术课程，名为FACETS。该课程的组织仍是主题式的，但更贴近这一年龄段的学生的生活实际，内容涉及他们的身体、他们的学校、他们的娱乐活动等。FACETS的目的在于解释“事物是如何运作的”。科学概念的选择仍是基于“需要才知”的原则。和ChemCom一样，重要的概念以螺旋方式贯彻于各单元。例如， 溶解度首先在“沉没的宝船”中介绍，而后在“锈蚀”、“杀虫剂”、“食品添加剂”中进一步发展。目前，ACS 正在进行一个名为“科学技术和技能”（简称SciTeKS）的课程设计。 该课程的对象是那些不准备上大学而要直接参加工作的高中生。课程也以“需要才知”的原则展开，但这里的“需要才知”更准确的含义是“需要才做”。课程的主题来源于各种工作场所会碰到的问题，例如，汽水制造、秽物处理、植物蔓延、油漆制造、聚合物生产等。
三、讨论
ChemCom及其它化学课程是在科学及科学教育社会化、 人文化的背景下出现的。它们是科学素养教育由理念到实践的重要标志。这些课程的一些具体做法，如强调学生的个人需要、突出社会问题、重视“决策”活动等，不仅符合“2061计划”、“国家科学教育标准”所倡导的理念和方法，也恰好符合当代科学教育的基本原理和方向，如建构主义（Constructivism ）、 科学——技术——社会（STS ）等。 因此， ChemCom被认为是当代科学素养教育的典范， 在国际科学教育界备受褒扬[7 ]。 但是， 在实际使用过程中也遇到不少问题， 如有人认为ChemCom只适合低水平或能力差的学生、有些大学拒绝把ChemCom成绩作为入学条件，还有人认为所谓的“决策”活动根本不是科学，等等。笔者认为，这些问题有些是课程本身固有的，有些则根源于人们（包括科学教育工作者）的教育观念。其实，若把整个科学素养教育当作一个系统工程来看待， 这些问题的产生是可以理解的。 美国著名科学教育家Bybee认为科学素养教育要经历4个环节，即所谓目的（Purpose）、 方针（Policy）、教材（Program）、实际（Practice）[8]。他同时强调，在科学素养教育的过程中，每个环节都会受到阻力或遇到“困惑”。就美国的科学素养教育来看，按照我们的理解，现在“目的”已经明确——培养全体公民的科学素养；“方针”即课程框架也有了——“科学素养基准”和“国家科学教育标准”等文件；ACS 已经把“方针”转变成“教材”；接下来的任务便是如何通过教材的使用最终在学生身上引起理想的变化——这也应是科学素养教育最关键的一环。套用这个程式，笔者希望同同行一起思考我国科学素养（素质）教育的若干问题：我国科学素养教育的含义是什么？如何在课程体系上保证科学素养教育的实现？有没有合适的教材可以利用？应在教学方法和教学策略方面做哪些调整或转变？这些问题恐怕是素质教育过程中不可回避的。