美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)概要(一)
（本文轉(zhuǎn)載自《中國(guó)科技教育》雜志2012.6/總第195期 ）
自1996年由美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)（National Research Council, 簡(jiǎn)稱NRC）頒布第一部科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)至今的十多年以來，科學(xué)教育研究一直是美國(guó)基礎(chǔ)教育研究的熱點(diǎn)。國(guó)家研究理事會(huì)（NRC）、美國(guó)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（NSTA）、美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)（AAAS）、達(dá)成機(jī)構(gòu)（Achieve）［1］相繼成為開展科學(xué)教育實(shí)證研究的重要支持者。隨著社會(huì)的變革，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來給K-12年級(jí)科學(xué)教育以較大的沖擊。美國(guó)在世界格局中下降的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、美國(guó)學(xué)生在國(guó)際科學(xué)教育評(píng)測(cè)中較為落后的學(xué)業(yè)成績(jī)，以及學(xué)習(xí)科學(xué)的理論變革促使美國(guó)教育界對(duì)科學(xué)教育的不斷反思。
通過基于標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)教育研究，2010年7月NRC公布的《K-12科學(xué)教育框架（草案）》，以及1年后正式出版的《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和核心概念》（以下簡(jiǎn)稱《框架》）標(biāo)志著美國(guó)新一輪科學(xué)教育改革已初步完成，如今即將面世的《新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards，NGSS，以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）則是該輪教育改革的標(biāo)志性成果。今年5月，達(dá)成機(jī)構(gòu)的官方網(wǎng)站（www.nextgenscience.org）以在線方式公布NGSS的內(nèi)容以向公眾征求意見。本文結(jié)合達(dá)成機(jī)構(gòu)及NSTA官網(wǎng)（www.nsta.org）上的具體內(nèi)容，介紹美國(guó)《新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》的制定過程和內(nèi)容概要。
NGSS的制定過程——從《框架》到《標(biāo)準(zhǔn)》
先有《框架》再出臺(tái)新標(biāo)準(zhǔn)，這是美國(guó)《新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》制定中的兩個(gè)核心步驟。
首先由NRC根據(jù)1989到2011年期間匯集的近十幾年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展和科學(xué)教育的研究成果及經(jīng)驗(yàn)的一系列研究文獻(xiàn)，制定新的科學(xué)教育綱領(lǐng)性指導(dǎo)建議，即2011年由NRC正式出版的《框架》，其中以概念描述的方式明確規(guī)定了K-12年級(jí)所有學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容。第二步則在達(dá)成機(jī)構(gòu)的管理下開展K-12年級(jí)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的制定，該標(biāo)準(zhǔn)將擁有豐富的內(nèi)容和實(shí)踐指導(dǎo)，以貫穿學(xué)科和年級(jí)的方式組織，為所有學(xué)生提供具有國(guó)際化基準(zhǔn)的科學(xué)教育。
NGSS以《框架》為基礎(chǔ)，為學(xué)生的大學(xué)學(xué)業(yè)和職業(yè)需求做準(zhǔn)備。NGSS的制定由國(guó)家和多個(gè)科學(xué)、科學(xué)教育、高等教育和工業(yè)方面的相關(guān)機(jī)構(gòu)合作完成。由國(guó)家認(rèn)可的科學(xué)、科學(xué)教育、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人組成的咨詢委員會(huì)提供對(duì)《標(biāo)準(zhǔn)》的評(píng)論和指導(dǎo)建議。作為必要的制定過程，《標(biāo)準(zhǔn)》將會(huì)經(jīng)歷眾多相關(guān)機(jī)構(gòu)部門對(duì)兩個(gè)公共草案的評(píng)閱，允許所有與科學(xué)教育相關(guān)的人員有機(jī)會(huì)了解和熟悉《標(biāo)準(zhǔn)》的制定過程。
NGSS的內(nèi)容概要
3個(gè)維度（Three dimensions）
無論是在《框架》中，還是目前公布的NGSS的部分內(nèi)容中，都反復(fù)強(qiáng)調(diào)科學(xué)教育中的3個(gè)維度，即實(shí)踐（practices）、跨領(lǐng)域概念（crosscutting concepts）和學(xué)科核心概念（disciplinary core ideas，即內(nèi)容）。
實(shí)踐
實(shí)踐描述了科學(xué)家在研究和建構(gòu)有關(guān)自然世界的模型及理論時(shí)的行為，以及工程師們?cè)谑褂迷O(shè)計(jì)搭建模型和系統(tǒng)時(shí)一系列關(guān)鍵的工程實(shí)踐。NRC在《框架》和《標(biāo)準(zhǔn)》中使用“實(shí)踐”代替“技能”，以強(qiáng)調(diào)參與科學(xué)研究不僅需要技能，而且需要有針對(duì)性的特定知識(shí)。使用“實(shí)踐”能更好地解釋和拓展“探究”在科學(xué)上的意義，說明實(shí)踐所需要的認(rèn)知、社會(huì)和自然實(shí)踐的范圍。
實(shí)踐更加拓展了工程領(lǐng)域中的科學(xué)教育，盡管工程設(shè)計(jì)很類似于科學(xué)探究，但兩者仍然存在較大的區(qū)別。例如：科學(xué)探究涉及的是通過研究可以回答的具體問題，而工程設(shè)計(jì)包含的是可以通過設(shè)計(jì)來解決的問題。在NGSS中強(qiáng)調(diào)工程方面的內(nèi)容將幫助學(xué)生了解在日常生活中科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)方面的聯(lián)系。實(shí)踐方面的內(nèi)容包括［2］：
● 提出問題和明確需解決的難題
● 建立和使用模型
● 設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究
● 分析和解釋數(shù)據(jù)
● 利用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維
● 建構(gòu)解釋和設(shè)計(jì)解決方案
● 基于證據(jù)的論證
● 獲取、評(píng)估和交流信息
跨領(lǐng)域概念
跨領(lǐng)域概念在所有科學(xué)領(lǐng)域中均可運(yùn)用。其本身就表明和體現(xiàn)了在不同科學(xué)領(lǐng)域中統(tǒng)一的思維方式。《框架》中強(qiáng)調(diào)在科學(xué)教育中需要明晰這些概念，是因?yàn)樗鼈兡軒椭鷮W(xué)生將不同科學(xué)領(lǐng)域中相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)組織成連貫的、條理清晰的基于科學(xué)的對(duì)客觀世界的認(rèn)知�？珙I(lǐng)域概念包括［3］：
● 模式
● 原因與結(jié)果
● 尺度、比例和數(shù)量
● 系統(tǒng)和系統(tǒng)模型
● 能量與物質(zhì)
● 結(jié)構(gòu)和功能
● 穩(wěn)定性與變化
學(xué)科核心概念（學(xué)習(xí)內(nèi)容）
學(xué)科的核心概念具有聚焦K-12年級(jí)在科學(xué)方面最重要的課程、教學(xué)和評(píng)測(cè)內(nèi)容的功能。至少具有以下條件中的2條，最好是都滿足的概念可被認(rèn)可為核心概念。
● 能跨越多門學(xué)科或工程領(lǐng)域的具有明顯重要性的概念，或是一個(gè)具體學(xué)科知識(shí)組織中的關(guān)鍵概念
● 能提供對(duì)于理解和研究更復(fù)雜概念和解決問題的關(guān)鍵工具
● 能與學(xué)生的興趣和生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)，或能連接需要科學(xué)和技術(shù)知識(shí)的社會(huì)或個(gè)人問題
● 通過增加深度和復(fù)雜性，能在持續(xù)的多個(gè)年級(jí)中教和學(xué)
學(xué)科概念涉及4個(gè)領(lǐng)域：物質(zhì)科學(xué)，生命科學(xué)，地球與空間科學(xué)，工程、技術(shù)和科學(xué)運(yùn)用。
以上3個(gè)維度就像1根繩索中纏結(jié)在一起的3股，應(yīng)將其看作是1個(gè)有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)。實(shí)踐是建構(gòu)和使用核心概念的過程，以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)自然和現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)，三者之間呈現(xiàn)出相輔相成的關(guān)系。（如上圖）
注釋
�。�1］達(dá)成（Achieve）是兩黨聯(lián)立的非盈利組織，該機(jī)構(gòu)幫助國(guó)家提升學(xué)術(shù)水平、改進(jìn)評(píng)價(jià)，以及改善和加強(qiáng)為所有年輕人籌備的高等教育、工作和公民權(quán)益的問責(zé)制。
［2］具體內(nèi)容可參考《中國(guó)科技教育》2012年第2期P41
�。�3］具體內(nèi)容可參考《中國(guó)科技教育》2012年第4期P40■
