美、德科学教育标准的比较与启示

　　摘要：科学教育存在多元传统。对美国和德国两个代表国家的科学教育标准进行比较分析发现，其科学教育纲领文件存同有异。基于对它们差异的分析，初步探索在全球化浪潮中对科学教育目标的多元设定。从它们的相同发展取向中，讨论如何深化中国科学教育目标中的人文蕴含、如何平衡科学理解与科学实践的关系等议题。

　　关键词：科学教育；教育标准；比较研究；

　　作者简介：姚建欣/北京师范大学物理学系博士研究生(北京100875)；郭玉英/北京师范大学物理学系教授(北京100875)；伊荷娜·诺曼/莱布尼茨科学与数学教育研究所教授(德国基尔24118)；

　　在以和平与发展为主旋律的21世纪，世界主要发达国家的科学教育依旧在积极变革、寻求发展，力图在提升全民科学知识和能力水平的同时，持续输送STEM领域①的人才，以在激烈的国际竞争中争得先机。[1]本文聚焦其中两个科学教育大国———美国和德国，回顾进入21世纪后两国科学教育标准的发展历程，比较分析其设计考量与核心特征，为我国的理科课程标准的修订提供参考。

　　一、背景介绍

　　以美国和德国的科学教育新变革作为研究对象，有以下三方面考量。首先是当前的经济、政治大环境———两国在当今世界具有举足轻重的影响。美国和德国在一定程度上引领着美洲和欧洲的经济、社会发展，是当前最主要的STEM领域的投资国之一，也是最主要的STEM人才的培养国和消费国之一。第二，德国和美国先后主导了20世纪的科技发展进程，此过程中取得的成就对科学教育的内容和理念都产生了深远的影响。第三，“西方科学教育”在西方世界并不被视为一体看待，无论是科学教学实践还是科学教育研究，在不同的共同体之间都存在不同的范式沿革。其中影响最为深远的当属英、美以科学素养(scientifiliteracy)为中心的范式和欧洲大陆的以化育(Bildung)为中心的范式。[2]这两大范式在其发源地一直有着深远影响，也在不同时期的“西学东渐”过程中影响着中国科学教育的顶层设计。随着美国逐渐从英国接过“英语国家领导者”的接力棒，当前英美素养范式的诠释者和引领者的身份也已交到美国手中。而德国自18世纪以来一直都是欧洲大陆的化育范式的代表国家。

　　两国的基础教育体系与中国相比均有一定差异。考虑到我国教育研究者对美国的基础教育已较为熟悉，故此处仅着笔墨于德国的学校教育体系。德国的学校教育体系在整体来看具有平行期长、分流性强的特点。平行期长是指：与中国基础教育阶段基本采用统一类型的学校教育不同，德国在基础教育阶段的中后期(大致相当于中国小学高年级阶段)就开始采用数条平行的学校教育途径，并一直延续到高等教育。分流性强指相当比例的学生在各节点进行分流，最后进入文理中学(Gymnasium)为读大学(Universit?t)和高等专科学校(Fachhochschule)做准备的学生约占五分之二，其余学生则转入其它类型的中学为各类型的职业教育做准备。

　　两国的科学教育在世纪之交都经历了重大变革。两国都是教育分权制的国家，课程权分属各州，所以传统上没有国家课程标准而是各州有各自的课程标准。但在20世纪末，两国学者深感其科学教育面临挑战：一是两国学生在TIMSS和PISA等国际大规模测评中整体表现不佳。其次，STEM人才的“输送管道”有断流之势，选择修习STEM领域的学生越来越少，相关人才越发依赖从其它国家引进。此外，学生之间的差距增大，在STEM科目上“掉队”的孩子越来越多。上述危机促使两个国家对科学教育进行变革。两国不约而同的选择了自上而下的推行国家层面的教育标准，期望国家层面的纲领文件能对各州的课程设计起引领作用，从而带动国家整体科学教育水平的提高。

　　美国的上述问题更明显，所以起步也更早，但可惜上世纪末的科学教育变革并没有达到预期目标。故在2010年，美国国家科学院(NationalAcademyofScience)、“达成”集团(Achieve)和美国科学促进会(AmericanAssociationfortheAdvancementofScience)等组织合作开启了新一轮的科学教育改革计划。该计划分为两步，第一步由美国国家科学院牵头，于2011年出台了《科学教育框架》(AFrameworkforK-12ScienceEducation)。随后由“达成”集团组织专家团队，在《科学教育框架》的基础上制定了《新一代科学教育标准》(NextGenerationScienceStandards，以下简称“美国新《标准》”)，并在2014年正式发布。德国在本世纪初正式着手变革，在联邦教育部的直接领导下也开启了两步走的改革进程。首先2003年在柏林提出了名为《国家教育标准的开发》(ZurEntwicklungNationalerBildungsstandards)的设计框架，界定了教育目标、能力模型与评价体系。同年稍晚语文(德语)和数学的教育标准颁布，在第二年，生物、化学和物理的教育标准也先后颁布。

　　二、研究方法与主要结果

　　在初步了解两国的科学教育大环境和开发历程后，我们组织进行了标准文件的翻译和整理，在此基础上对两国的科学教育标准展开文本分析。本研究的文本分析采用质性研究方法中的模板分析法(TemplateAnalysisStyle)：即沿着既定的模板，对文字资料进行归类，然后以诠释的方法说明资料间的联系，由此得出结论。[3]此方法最关键环节为模板的设计和资料的诠释。本研究的模板选定首先综合参考了“达成”集团对十个国家(地区)的科学和数学教育纲领的比较研究的框架，[4]以及德国莱布尼茨科学与数学研究所和英国约克大学联合组织的对全球15个国家理科课程标准的比较研究的研究大纲。[5]在此基础上，考虑到研究目的为服务中国科学教育纲领文件的修订，所以依据中国当前科学课程标准文件的设计对原框架进行了调整。根据比较框架，文本分析沿文件定位、目标与理念、内容组织与呈现、分级评价等四个大维度依次展开，得到以下主要结论。

　　(一)两份文件都是国家层面的纲领性文件

　　美国新《标准》在介绍中申明：这份文件是科学教育标准，而不是科学课程规划。标准文件用来表明“学生应该知道的和学生应能做到的”，不仅“不指定达成这些标准的方式和策略”，还力求“给予课程规划和教学设计足够的灵活性”。[6]这表明，该文件是指导各州设计科学课程(Curriculum)的纲领性文件。与此相同，德国《国家教育标准的开发》中也指出，基于此框架制定的各科教育标准规定的是学生在完成一段时间学习后所应达到的水平，[7]各联邦州应据此逐步调整原有的科学“教学计划”(Lehrplan)。可见，两国的科学教育纲领文件分为两个层次：一是国家推行的科学“教育标准”(EducationalStandard)，二是各州设计的科学“课程标准”或“教学计划”。两级纲领文件各有侧重，共同指导科学教育的开展。本研究选取的两份文件均属于第一层次，代表着两国对科学教育的价值取向和总体要求。

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