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对NAEP2000年科学教育评估结果的评论

2001-11-20
乔治D.纳尔逊,Ph.D.
“2061计划”项目主任
美国科学促进会

  大多数美国人都赞同科学素养对21世纪的所有公民来说都是必须的。这里的科学素养是指获得一套核心的知识和技能,能够理解自然世界并能处理与其相关的事物。我们的安全、兴旺和健康都直接依赖于我们对学生进行的科学教育的成果。不仅仅是对科学家和工程师,还有工人、选举人、父母以及消费者。尽管我们对科学素养有如此迫切的需求,但是NAEP的2000年科学教育评估为我们敲响了警钟:我们的大多数学生都还没有准备好迎接这一挑战。

  无论是平均分数还是实际成就水平在过去的4年中都没有任何进步。统计数据中出现的唯一一个显著变化是:12年级的平均分数有所下降,其中81%的学生都没有达到“熟练掌握”的程度。根据第三次数学和科学教育研究调查(TIMSS)提供的数据,人们常说美国4年级学生们的表现很好,而NAPE的评估结果并不支持这一说法,其研究结果表明71%的4年级学生没有达到“熟练掌握”的程度。

  出于种种原因,一些州的学生表现比其他州要好一些。但是是否蒙大纳州就应该因为它的八年级学生中达到对知识熟练掌握程度的比例占46%,而加利福尼亚州和密西西比州只有15%而感觉良好呢?答案是否定的,因为问题还是一样存在,蒙大纳州有达到这个标准的学生仍有54%。这个结果对各州来说是否已经很好了呢?不,这还远远不够!

  NAEP的科学教育研究评分得出的不同种族之间的差距尤为令人担忧。例如,白人12年级学生和黑人12年级学生之间的平均差距是31分,黑人学生达到或超过“熟练掌握”标准的只有3%,而白人有23%(这一比例同样少得可怜)。过去四年里他们之间的差距减小了,但这是因为白人学生的分数下降了5分,而黑人的只下降了1分。如果这种趋势继续下去这种差距大约会在30年后消失,而白人和黑人学生的分数也将下降到一个同样可怜的水平上。充分认清这个在基础教育阶段存在的巨大差异并尽早提出解决措施是国家所面临的最紧迫的任务之一。

  如果美国仍然想在科学研究和技术开发方面处于世界领先地位,那么将来的一代科学家、工程师、技术专家必须反映出我们国家在这些领域的多样性。而我们的公民必须理解科学和技术在支持和改善我们生活质量方面的贡献(和局限)。要实现这些目标我们必须对目前的自然科学教育进行改革。

  普遍的科学素养如何形成?会花多长时间?最近一次NAEP的评估结果表明,我们的大多数学生今天在课堂很少学到自然科学知识。学校只是教他们记忆各种事实和词汇,但是却几乎从来不教他们如何应用这些知识来解释世界的运行以及我们对这一过程的探索。他们既不了解科学,也不了解科学事业。

  我们到底需要什么呢?不像阅读和数学,自然科学教育缺乏一些关键的探索和策略。下面是一个简单的列表。

  • 连贯的学习目标。虽然美国科促会和美国国家研究委员会都已经与国家的科学和工程团体一起精心设计开发出了科学素养的目标,但是到目前为止各州没有很好地根据这些目标制定各自的地方标准,大多州立标准仍然把科学教育设定为是事实的堆累,而不是概念和技能的发展和应用。
  • 使课程教材和测试与学习目标保持一致。如果教材、测验和课堂活动把重点放在帮助学生更深入的理解那些对培养科学素养极为重要的知识和技能上,那么在开发和使用的过程中就应该包含人们如何学习科学、如何探索对概念的理解以及更高次序的技能。遗憾的是,我们在这方面的知识还存在着很大的缺口,需要更多更广的研究来弥补。
  • 根据实际情况设计最适合的课程。如果幼儿园到十二年级的课程只是课本内容和实验的简单叠加,而不考虑知识教授的先后顺序以及课程之间的相互联系,那么学生们可能学不到什么有用的东西。因此,学区和学校在设计他们的科学课程时,首先需要有明确的学习目标。
  • 老师们要做好准备,认识并使用有效的教育策略。今天,大多数教师在自然科学内容上所受的培训都不够充分,并且也没有继续深造来提高知识水平和教学技巧的机会。罕有高等教育机构把科学的研究发现应用到他们的教师培育计划中,相反他们只是采用陈旧低效、缺乏研究支持的方式。
  • 州、学区、社区致力于长期改革。为达到预期的效果,教师和他们所服务的社区需要拿出必要的时间和资源来实施那些经过仔细研究的改革策略,而不是寻求解简单快速的方法。德克萨斯州是个例外,在过去20年中该州一直采用同一方法进行阅读和数学教学,结果证明他们的坚持是有价值的。

  四年后NAEP的科学教育评分会是什么样呢?我们现在知道怎样改善现状,但是设计测试并使用新的课程教材至少需要五年时间,并且会遭遇来自教师培育机构的阻力,而各州和地方社区也将面对连续的长期的改革。除非所有这些现行科学教育中的缺陷能够立刻得到改善,否则我们可以预见,科学学习改革以及NAEP评分增长的前景仍会很严峻。

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