美国如何提高民众科学素质

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美国如何提高民众科学素质单　亭 《 博览群书 》（ 2011年03月07日）

    没有科学素养的民众，美好生活的前景是没有指望的
    1985年，美国科促会邀请了约400位国内外著名的科学家、教授、教师以及科学、教育机构的负责人来帮助塑造美国教育的未来。这些人员用了近4年的时间，于1989年公布了一份关于如何提高科学素养的重要文件，题为《面向全体美国人的科学》（Science for All Americans），同年由牛津大学出版社（Oxford University Press）出版。这部具有划时代意义的文献成为“2061计划”纲领性文献和日后众多科学教育研究成果的基础。1993年，“2061计划”又组织美国的6个实验校区的1300多位教师、大学顾问、科学家用3年时间撰写了《科学素养的基准》（Benchmarks for Science Literacy）。
    《面向全体美国人的科学》描述了在科学和技术形成的社会里所有公民应该具备哪些知识和思维方式，讨论了科学和技术的产生，描述了科学和技术的性质和构成。书中指出：
    如果广大公众不了解科学、数学和技术，以及没有科学的思维习惯，科学技术提高生活的潜力就不能发挥。没有科学素养的民众，美好生活的前景是没有指望的。
    《科学素养的基准》是《面向全体美国人的科学》的姊妹篇。《面向全体美国人的科学》描绘了每个成年人在科学、数学和技术方面应该具备的知识和技能，而《科学素养的基准》设计了达到这种素养的认识步骤，提出了一套清晰、连贯的基本概念和技巧。《科学素养的基准》将需要掌握的科学素养分成4个年龄段：幼儿园至二年级、三年级至五年级、六年级至八年级、九年级至十二年级，明确描述了学生在不同的年龄段在科学、数学和技术方面应该明白和掌握的知识及技能。
    《面向全体美国人的科学》和《科学素养的基准》是“2061计划”的灵魂，是美国科学教育改革的纲领性文件，是美国许多州和学区制定课程框架和标准的重要参考文献。
    用图表形式直观和清晰地表达目标与基准的关系
    《面向全体美国人的科学》和《科学素养的基准》发表后，“2061计划”工作小组挑选了美国6个学区进行设计课程模型的实验，检验学生是否能够接受这些科学素养的目标和基准。在实施过程中，研究人员发现，目标纲要和基准、基准和基准之间具有非常强的联系性，这种联系性可用一个图表形式表现出来。研究专家历时4年的时间，以非常准确的图框、箭头、连线成功地完成了数百条基准的绘制工作。当这部完整的目标纲要和基准进展图完成后，连专家们自己都非常惊讶的是，这些图表将科学素养的基准表现得如此清晰。用图表的方式描绘出基准之间的关联是“2061计划”研究人员独创的理念，表现了一种创新精神，也是导航图神奇的地方，它为人们理解科学素养提供了一个全新的视角。
    特别要提到的是，“2061计划”先前的研究文献都交由牛津大学出版社出版，唯独这本由美国科促会联合美国科学教师协会出版的《科学素养的导航图》（Atlas of Science Literacy），没有被再交给出版社，而是由他们自己出版。这足以说明导航图受重视程度。它的独特的开本形式表明这不是一本普通的书。   
    美国科学教师协会前主席哈罗德·普拉特对《科学素养的导航图》这样描述：
    在开始学习一个新的主题之前，教师们可以查阅《科学素养的导航图》来确定学生们可能已经掌握的概念，这对理解新的主题非常有帮助。当教师发现学生对某一概念感到困惑时，他们也可以查阅导航图来确定在学生的学习背景中是否缺失一些先前的知识概念。
    通过这种连贯的学习，学生更加容易掌握较难的科学知识。同时，对于科学概念来说，不仅单个概念很重要，而且概念之间的相互支持也同样重要。例如，在初中阶段教授“万有引力”概念，许多学生认为这个概念非常抽象，很难掌握。根据导航图第1卷，从小学一年级到高中毕业涉及万有引力概念的基准有近20条，其中包括相对运动、天文观测、地球的引力、力和运动等方面的知识。导航图可以帮助人们确定这个概念的基本内容，并找到不同年龄段与其概念相关的知识体系，运用认知发展的一般原则，先抽象后具体，先简单后复杂，将这一概念所有知识全部串联起来。（见《科学素养的导航图》第1卷，P23）
    导航图是帮助学生获取科学素养的工具。它可以帮助人们理解科学素养和基准，帮助教师设计课程、制定教学计划。导航图还能帮助教育工作者开发教材，进行教学评估和分析，培训教师和组织教学资源。
    多参加实践活动与探索精神对我国具有重要借鉴作用
    《科学素养的导航图》所呈现的许多科学教育理论和方法，令人有耳目一新之感，对于我国的科学教育改革有着积极的参考借鉴意义。
    在导航图设计者看来，从小学到中学，学生的学习都是建立在他们以前所学的基础之上，现在的学习，将为以后的学习做好准备。因此，为了帮助学生获得良好的科学素养，教育工作者需要了解学生在不同的年级，甚至是不同的学科之间所学概念和技能如何依赖、支持其他观念和技能，否则教师给学生的就是一堆孤立的单个知识，学生很难完全理解它们。
    十多年来，“2061计划”的工作重点一直是进行科学教育改革。他们认为，达到科学素养的目标不只限于学生在学校的考试中取得高分，而是通过参加更多的实践活动，真正掌握和理解科学知识，能够应对变化的未来。不能让学生去死记硬背那些撮合在一起的缺乏内在联系的理论知识，应倡导学生树立正确的科学态度和价值观，鼓励学生积极进行科学探究。当他们高中毕业，并步入成人行列时，他们将成为合格的，并具备相应科学素养的人。
    探究精神也是《科学素养的导航图》倡导的观点之一。该书第1卷“科学探索”一节指出：
    作为基本素养，学生们应能够对事物进行准确的观察和描述，并了解为什么这些事物对科学探索十分重要。同时，他们也应该了解怎样才能构成好的推理，以其他人和他们自己的论据来判断推理。
    在学校的科学教育中，科学探索性活动很多。教师要善于引导和鼓励学生在科学探索中思考、发现、创造，这种引导和鼓励无疑为学生的探究注入了活力。同时，要及时鼓励和肯定学生在科学探索活动中的创新火花，保护学生的不同意见和探索精神。另外，还允许学生在探索活动中出现失败，教师要帮助学生寻找失败的原因，并鼓励学生尝试进行新的探索。在不断的科学探索中，学生的科学素养将大幅度提高。
    在美国，“2061计划”主要是通过科学教育的改革，提高和培养学生的科学素养，该计划的主体是幼儿园到高中毕业的在校学生。但“2061计划”的理念对我国提高成人科学素养同样有重要的借鉴作用。
    美国“2061计划”是我国制定成人科学素养标准的重要参考文献。在中国科学技术协会的大力支持下，美国科促会将所有“2061计划”丛书的中文翻译版权授予科学普及出版社。《面向全体美国人的科学》、《科学素养的基准》、《科学教育改革蓝本》、《科学素养的设计》、《科学素养的导航图》（第1卷）已经全部出版。《科学素养的导航图》第2卷将于2011年出版。“2061计划”委员会前主任乔治·尼尔森博士和现任美国科促会主任乔·埃伦·罗斯曼博士分别为这些中文版写了序言。在中文版《科学素养的导航图》第1卷序言中, 罗斯曼博士写道：
    我们希望，在中国《科学素养的导航图》将在激励和指导教育改革方面发挥作用。我们相信，当所有公民都具备了科学、数学和技术素养，我们的世界将会更加健康和和谐。
    （本文编辑  谢宁）
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