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作为科学教育改革工具的基准和标准

乔治D.纳尔逊
2061计划,主任

  对众多教育工作者、家长、商界领袖及政界人士来说,“高学术标准”已成为拯救美国教育最后的、最有效的方法。有些人认为,改革之路的里程碑包括:制订高学术标准;让学生、教师和学校各自承担自己的责任;根据需要进行管理和奖惩。不过,大多数人都认识到,要完成这项工作,必须熟练使用“标准”这个工具。然而,并不是所有人都同意,制订高学术标准就是立即要做的工作。它可以实现美国学生在科学和数学方面领先世界的目标吗?使全体学生具有科学素养的目标已指导科学和数学教育改革工作十几年了,制订高学术标准的目标和它相一致吗?高学术标准的制订可以在多大程度上支持教育改革运动?制订高学术标准还需要哪些其他工具?下一步工作中哪些措施是最重要的?

  围绕《标准》工作,美国科学促进会(AAAS)已深入参与科学和数学教育改革运动10多年了。通过2061计划这一个长期的改革创举,美国科学促进会(AAAS)在以下方面发挥了先锋作用,即:定义学生应该具备哪些科学,数学和技术知识和技能,并将这些作为其他教育改革的重点。2061计划的战略目标是建立一套相互配套的改革工具,从而使教育工作者可以设计出与国家学习目标相适应且符合当地情况的课程——这些工具还可以用于选择和编写教材参考书、评估教学工具及指导教师职业发展。2061计划的战略目标鼓励教育工作者考虑教育系统间的相互关联性,即某一方面的改革会影响所有其他方面。

  美国科学促进会(AAAS)通过其教育和人力资源局与各类社区团体开展了广泛合作,如教会、俱乐部、博物馆、科学中心及当地媒体。这些工作的目标是,扩大女性、少数族裔及残障人士在科学和数学领域的参与度,提高公众对科学和数学的理解和认识。

  凭借其在科学界、政界和教育界中广泛的影响,美国科学促进会(AAAS)得以与众多教育改革相关单位合作,合作人员从相关的科学家和工程师到教科书出版商;政治家,企业和基金领导人;父母和监护人;大学教师;各州科学督学员;学区督学;高中校长和任课教师。通过与教育系统中各级改革工作人员的互动,美国科学促进会(AAAS)认识到,在一个约有15000个学区的国家,不能用“一刀切”的办法来改革。

  根据美国科学促进会(AAAS),特别是其2061计划的经验,本文首先简要介绍了目前K-12(幼儿园到高中毕业)科学和数学教育的情况,回顾了科学和数学教学基准和标准的发展,并介绍了当前科学和数学教育的状况。然后,本文提供了在国家、州和地方各级使用基准和标准的方法;总结2061计划为支持基于标准的教育改革所做的工作,并对科学,数学及其他学科下一步的教育改革提出了一些建议。

呼吁基于标准的改革

  改革有时似乎是美国人的一项重要的消遣娱乐。教育一直频繁改革,学校教育的每个方面几乎都被审查过。一连串令人眼花缭乱的改革的效果逐渐减弱,这既反映了美国教育体系分散性的优点,同时也凸显出其缺点。衡量这些改革的某些具体影响很困难,但我们一直坚信它们在总体上是有效果的。不幸的是,它们并没有发挥多大作用。

  据全国教育进展评估委员会测评,在本文重点探讨的科学和数学教育领域,学生成绩一直在下降。从20世纪70年代到80年代初,已到了令人无法接受的程度(全国教育统计中心,1997年)。1983年全国高质量教育委员会发表的《危机中的国家:教育改革势在必行》就曾警告:国家正处于教育危机中。其后几年内接连发表的数十份报告都支持全国高质量教育委员会的结论,并呼吁采取行动。

  为了回应这些警告,弗吉尼亚州州长、企业领袖和教育工作者于1989年在夏洛茨维尔召开了峰会,这是一次历史性的会议,它促使一些旨在改善科学和数学教育的新措施竞相出台。改革领域很快再次挤满了计划、倡议、协作、中心、研究所、合作、联营等。在过去十年,最受关注的两个问题是:提高科学和数学教育的质量,向以前未接受过教育的学生逐步普及科学和数学教育。这些大家共同关注的问题在国家教育目标中反映出来,重点是让全体学生都成绩优秀,特别是在科学和数学领域。国家教育目标要求改进学术成果,言下之意是,“相信它的实现依赖于严格的学术标准的发展”(全国教育目标小组,1995年)。

科学和数学教育改革

  幸运的是,科学和数学教育领域已有这类标准或基准,尽管它们还没有被学校充分贯彻(祖克尔,扬,武恰克,1996年)。1989年,美国科学促进会(AAAS)的2061计划向全国发布了《面向全体美国人的科学》,这是一份关于科学、数学和技术素养的组成内容以及实现它需要哪些措施的报告。同年,全国数学教师委员会(NCTM)发布了《学校数学教学课程和评价标准》,它是这类指导方针中第一批被称为“标准”的。

  到1993年,2061计划继续制定《科学素养基准》,它是一整套可以让教师帮助学生在高中毕业之前实现科学素养的具体的K-12(幼儿园至高中毕业)学习目标。2061计划的《面向全体美国人的科学》和《科学素养基准》是国家研究委员会1996年出版的《国家科学教育标准》(NSES)的基础。

  2061计划和国家研究委员会的工作之间有大量重合;有人估计标准和基准的内容重叠率在90%甚至更多(美国科学促进会,1997年)。同样,2061计划中的数学基准与全国数学教师委员会(NCTM)制定的国家数学标准也是兼容的。关于原则、意图和期望,基准、NSES(《国家科学教育标准》)和NCTM(全国数学教师委员会)标准都有以下特点:

•致力于减少学生学习的知识点的数量,留出时间,让他们集中精力,学习和掌握最重要的知识;
•对科学和数学有一个共同的核心思想和理解,即所有相似年级的学生应该了解细节及其困难程度;
•承认某些学生可以并将超越核心内容——但目前大部分没有。

  文件之间的差异确实存在。为了确定这些文件的内容和差异,2061计划将其《基准》与科学、数学和社会研究的每一套国家内容标准进行了详细比较,并已出版比较结果(美国科学促进会,1997年)。不过,文件间的高度相似性表明,其他领域的标准制定者可以在其中发现对自己工作有用的模型。

  如今,科学、数学和教育界对学习目标已有广泛共识。改革者为达成这种普遍共识利用了大量资源。例如,2061计划的《面向全体美国人的科学》和《科学素养的基准》连同国家研究委员会的《科学内容标准》代表了集体的智慧,这个集体包括所有参与这些国家文件研发、制定和审查的一千多个科学家和教育工作者,以及数百个专业组织。

迈向2000年

  尽管衡量科学和数学标准或基准对学生学习的影响还为时过早,但制定一个可以衡量未来成绩的基线还是很重要的。透彻分析现有的数据将对改革工作极其宝贵,但这远超出了本文所要讨论的范围。现在,我们只关注一些更有意义的、可以揭示1989年以来科学和数学教育变化的指标。

  学生成绩

  根据美国国家科学基金会《1995年科学和数学教育指标》提供的数据,过去15年,学生在各种科学和数学测试中的表现略有改善,但还远没有达到符合科学素养的水平。不同种族和民族之间的分数差异已经缩小,但黑人和西班牙裔学生的成绩依然低于他们的白人同学。现在男性和女性在念大学之前的表现基本上没什么区别,但男性在大学入学考试时的科学和数学得分明显更高些(苏特,1996年)。

  第三届国际数学和科学研究(TIMSS)最新公布了41个国家的数据,并强调了美国科学和数学教育中依然存在的问题。虽然美国四年级学生科学和数学成绩分别排在前列和中等,但美国八年级学生的科学成绩仅略高于平均水平,数学成绩则在平均水平以下(施密特,麦克奈特,和雷兹恩,1996年)。

  我们仍需要对TIMSS(第三届国际数学和科学研究)数据和测试进行更深入的研究才能充分理解它们对美国科学和数学教育情况揭示。但TIMSS,全国教育进展评估(NAEP)以及其他考察都非常清楚地显示,对绝大多数美国学生(世界其他地区也一样)来说,科学素养离实现还很遥远。

  课程与教学

  根据《1993年全国科学和数学教育调查》,1977到1993年间,小学生用于学习科学和数学的时间略有增加。更令人鼓舞的是,越来越多的高中学生正在选修数学和科学课程。1982年,高中毕业生完成化学和代数II学习的比率分别为32%和37%,到1992年,二者的比率都达到了56%(苏特,1996年)。

  然而,正如TIMSS(第三届国际数学和科学研究)和NAEP(全国教育进展评估)的数据所清楚显示的那样,选修课程并不能保证结果。TIMSS(第三届国际数学和科学研究)对世界各地课程与教学的分析数据显示,与其他学生表现较好的国家相比,美国存在一些明显缺点。TIMSS(第三届国际数学和科学研究)结果表明,美国的课程、教科书和教学缺乏重点,强调数量甚于质量,都是“一英里宽,一英寸深”(施密特,麦克奈特,和雷兹恩,1997年)。事实上,《科学素养基准》与科学和数学教育国家标准中有许多建议都试图纠正这些课程设置与教学中存在的缺点。教育改革者还面临许多其他严重挑战,即课堂上最常见的资源是教科书,高中科学课最盛行的教学活动是听老师讲和做笔记,并且半数高中科学教师认为,学生“在学习基本概念和原则之前,应该学习基础的科学术语和公式”,这是违背认知研究结果的(苏特,1996年)。

  州一级的许多制定或修订课程框架的活动,将引导各州的教育政策和教师实践。根据主要州立学校管理者委员会公布的《科学和数学州级框架述评》(布兰克和佩奇曼,1995年),16个完成的科技框架中有10个宣称符合2061计划的《面向全体美国人的科学》、《基准》和全国研究委员会的科学标准中的建议。

  因为要评价2061计划的影响,斯坦福国际研究院(SRIInternational)检查了43个州级框架、内容标准或同等文件,从而确定2061计划对他们可能有的影响。此外,它还召集了一个由20位教育工作者组成的专家组,来评估州级文件遵守国家标准和基准的质量。据斯坦福国际研究院(SRIInternational)研究,“尽管框架文件中的声明和图表都宣称符合国家文件,但审查人员发现了一些共同的差距。”在许多情况下,框架文件忽略主要内容领域,简化或削弱概念。关于教育公平问题,许多框架缺乏具体例子来说明该州将如何确保全体学生的科学素养(祖克尔,扬,武恰克,1996年)。

  教师资格

  将近30%的高中科学教师和40%的高中数学教师,本科或研究生阶段不是主修这些学科或科学教育、数学教育专业的。只有不到5%的小学科学与数学教师主修这些专业也就不足为奇了(苏特,1996年)。根据1993年全国科学和数学教育调查(苏特,1996年),很少有科学和数学教师花很多时间进行本领域的职业培训。例如,过去三年,大约一半的受访高中科学和数学教师只有16小时的在职培训。不过,这项调查也确实显示,这种在职培训在1986至1993年间呈增长趋势(苏特,1996年)。

  为了实现更广泛的、更有意义的K-12(幼儿园至高中毕业)教育改革,即全国教育目标小组设想的基于标准的改革,要求将基准和标准作为教育工作者每天执行的重要任务之一。几乎关于教育每一方面的决定都必须考虑到高学术标准中隐含的长期目标。

用基准和标准可以做什么

  合理运用科学和数学教育的国家标准和基准,可以给各州和学区的K-12(幼儿园至高中毕业)教育改革提供坚实的理论基础。虽然仅有标准不能完成所有必需的改革,但当它们与有效的应用工具一起使用时,可以使人们把一些事情做得更好。例如,州和地方各级教育工作者可以使用基准或标准来开展以下工作:

• 明确教学范围
州和地方的课程框架研发人员可以使用基准和标准来描述他们希望他们的学生掌握的知识和技能。通过让其州级框架与可靠且被广泛接受的国家指导方针一致,州级教育领导者可以让其框架更快地得到支持。他们还能利用正在开发的应用工具来支持这些国家指导方针。

• 促进K–12(丛幼儿园到高中毕业)教育的连贯性
研究表明,学习需要建立知识间的联系,并创建更大范围内的有意义的联系。不幸的是,TIMSS(第三届国际数学和科学研究)的数据表明,美国的课程往往是一系列不连贯的知识和经验,缺乏重点和连贯性。对创建基准的数学家和教育家来说,这是一个重要问题。所以,他们将必需的年级间、学科间的概念连贯性,纳入了文件中。

• 使课程、教学和测试合理化
教什么,如何教以及如何测试学生学习情况,都是教育工作者需要做出的最重要的决定。虽然有许多合适的标准可以帮助他们做出此类决定,但只有通过仔细评估教科书、教学策略或针对特定科学素养目标(基准或标准)的测试,我们才能帮助学生实现那些目标。

• 为师资培训和持续的职业发展计划提供基础
将基准和标准作为师资培训和职业发展计划的重点,可以为教师素养、教学知识、对基于标准的教育改革的理解及改革对教学和学习的要求等确定基础。正如标准和基准可以使K-12(幼儿园至高中毕业)课程具有连贯性一样,它们也可以鼓励学院、大学和学区开展教师教育和职业发展工作。此外,标准和基准还可以帮助各州加强其教师资格和配置要求。

• 指导提高全体学生的成绩
为全体学生——而不只是少数精英——制定高学术标准,有助于教育体系更加公平。女性和少数民族裔学生不可能在科学和数学领域出类拔萃,这样的观点不复存在。以让所有学生具有科学素养这一目标为基础的核心课程,将有助于培养数量更多的、更多样化的学生,他们有可能在科学领域继续进行深入学习。这些平等的努力有助于使所有学生掌握在这个日益由科学和技术所塑造的世界中生活所需要的知识和技能。

  使用基准和标准来完成以上这些基本任务,将明显地推动科学和数学教育改革,但这项工作才刚刚开始。在教育工作者可以有效地使用基准和标准之前,他们还需要一系列其他的工具和服务。

美国科学促进会(AAAS)参与科学教育改革

  美国科学促进会(AAAS)是世界上最大的综合性科学组织,成员包括145000多名科学家,工程师,科学教育工作者,政策制定者和关注教育的公民,还有300个下属的科学学会。自20世纪50年代末起,AAAS(美国科学促进会)就一直积极参与K-12科学教育改革,向科学家和教育工作者传播信息和思想、提供方案,接触不同群体,鼓励少数族裔和女性更多地参与科学和工程,研发教学材料,并向教育改革者提供引导和帮助。AAAS(美国科学促进会)中的两个主要且紧密相关的单位——教育和人力资源局和2061计划——共同承担着教育改革的主要责任。

  通过教育和人力资源局(EHR),AAAS(美国科学促进会)制定了各种旨在连接学校、家庭和社区的方案,以此来改善所有学生的教育环境,增加他们获得科学和数学教育的机会。有50多个EHR(人力资源局)计划项目,以非传统的方式获得了成功,为需要服务的一些代表性群体提供了学习理解重要科学知识和技能的机会,这些群体包括残疾儿童、女童和妇女、少数族裔,低收入家庭和贫民区的孩子。EHR(人力资源局)以社区为基础的广泛网络计划,引发了公众对制定面向所有孩子的科学和数学高标准的关注,并使社会中的所有人都对科学素养教育做出贡献。

  AAAS(美国科学促进会)还关注科学,数学和技术教育的长期、系统改革。EHR(人力资源局)方案作为接触各种不同群体的模型,为全国各地区提供了有价值且切实可行的范本,而AAAS(美国科学促进会)的2061计划则利用全国力量来制定标准和贯彻标准的工具。通过2061计划,AAAS(美国科学促进会)为K-12(幼儿园至高中毕业)科学、数学和技术教育的改革提供了一个长远的眼光。

  2061计划

  彗星上一次经过接近地球是在1985年,2061计划的制订者认为,当时刚入学的孩子,在哈雷彗星2061年回归之际,将见证科学和技术的变化——因而为该计划命名为2061。自那时起,2061计划的两个里程碑式的报告——《面向全体美国人的科学》和《科学素养基准》——通过阐述原则来指导改革和制定学生学习的具体目标,极大地影响了国家的教育改革运动。特别是,2061计划已成为《国家科学内容标准》发展中必不可缺少的组成部分,该标准由国家研究委员会于1996年发布。

  但是,无论是多么精心地制定出完美的标准,都不会随着标准和基准的制订就实现改革目标。因此,2061计划正在制定一整套协调一配套的工具来帮助教育工作者改善科学和数学课堂教学、学校、学区以及整个教育系统。2061计划的整套工具目前包括下表中的出版物和基于计算机的网络版工具:

工具

内容

《面向全体美国人的科学》

为所有高中毕业生制定的科学素养目标

《科学素养基准》

各年级达到科学素养的具体学习目标

《科学素养导航图》

描绘理解学习目标间概念联系的发展图

科学素养资源库(RSL

 

科学素养资源库:职业发展

帮助教师理解和使用科学素养目标的信息和活动

科学素养资源库:课程评价

(开始于1998年)评判教学材料和测试的标准和方法

科学素养设计

(开始于1998年)设计和改进K-12课程的指导方针,以促进科学素养

改革蓝图和蓝图在线

(开始于1997年秋季)关于教育系统和所需改革的观点

  

 

 

 

 

 

 

 

 

  下面来描述教育改革的关键任务,以及科学教育工作者如何利用2061计划的上述工具来完成改革。

  为科学素养下定义

  2061计划首先提出问题“科学,数学和技术的哪些知识和思维方式对所有公民是必不可少的?”。为了回答这一问题,2061计划与自然和社会科学、数学和技术领域最权威的专家合作,于1989年编写出版了《面向全体美国人的科学》,在其中对科学素养理解的定义中给出了该问题的答案:

•科学,数学和技术的本质(即集体性,具有科学性的事业);
•当今世界由科学和数学描绘,由技术形成;
•科学史上的关键事件;
•贯穿科学,数学和技术并揭示世界如何运行的主题;和
•科学素养的基本思维习惯。

  正如经济合作与发展组织(OECD)最近在其科学教育创新的国际研究中陈述的那样,“2061计划,对每个人应了解科学的什么内容,提出了一个明确而全面的设想。《面向全体美国人的科学》说服读者相信普通成年人所要了解的科学是有趣和值得学习的...最重要的是,它看起来是可实现的”(阿特金,比安基尼和霍尔特伊斯,1996年)。

  《面向全体美国人的科学》在教育改革原则方面也有说服力,其中包括:

•科学教育优先考虑的是所有学生的基本科学素养。
•科学素养包括科学,技术和数学的知识和技能,以及与它们之间的联系,如科学的思维习惯,对科学本质的了解,其社会作用和对个人影响的理解。
•当前科学课程所讨论的主题必须大大减少,让学生学好科学素养的基本观念和技能。
•科学素养教育要求学生用一种类似于科学家工作的方式,有许多不同的机会去探索大自然。

  这些原则继续指导2061计划的改革工作并将对教育改革产生更大的影响。事实上,它们为1996年AAAS(美国科学促进会)、全国科学教师协会和美国国家科学院发表的联合声明奠定了基础。

  明确不同年级的学习目标

  2061计划已确定了成人科学素养的目标,下一步要考虑对不同年级学生要求的学习目标。对学生学习的研究和对教师队伍的专家建议推动了1993年出版的2061计划《科学素养基准》的发展。《基准》提供了一整套具体的作为教育改革基础的学习目标,与国家科学和数学标准有许多共同特点。然而,一些独特的方面使其别具一格,并使它能够补充标准。例如,基准包括:

•四个年级的具体学习目标(的K-2,3-5,6-8,9-12),为小学教师提供额外(但急需的)指导;
•仔细考虑学习目标中知识点学习的先后顺序(例如,物质的结构、社会交换、生命的相互依存),适合低年级学生的基准为以后日益复杂的高年级基准奠定基础;
•论文和有关认知研究的摘要有助于解释内容和基准分级设计背后的深层想法(这有助于教育工作者更好地理解基准对课程与教学的重大意义)。

  《面向全体美国人的科学》和《科学素养基准》有助于形成国家对学生学习内容的共识,明显影响了美国国家研究委员会《国家科学教育标准》的建议内容,并成为其他国家和联邦改革举措的主要参考和模型。

  OECD报告介绍了2061计划的重大成就,“它为国家如何推动课程改革做了一个榜样。由于国家开始致力于为课程中各个科目建立国家标准,2061计划已经有能力为论证这些标准在实践中如何发挥作用提供一个范例,甚至原型”(阿特金,比安基尼,和霍尔特伊斯,1996年)。

  对于科学和数学标准与基准,国家层面上已达成共识,各州也都接受了这些标准,而地方正在提高对它们的认识。2061计划当下的目标是帮助教育工作者理解和贯彻课程、教学和评估的变化,确保学生达到基准和标准中提出的科学素养目标。

  帮助教育工作者理解和促进科学素养目标。促进科学素养的责任最终落在了授课教师的肩上。但是,为了让学生在科学和数学上达到更高标准,课堂教学本身也需要改革。根据TIMMS(第三届国际数学和科学研究)最近的报告(施密特,麦克奈特和雷兹恩,1997年),许多教师试图应付分散的课程和繁杂的教科书,仍然是“什么东西都教一点”。科学素养的核心思想陷于不必要的细节,还要与相对不重要的知识点竞争。教师理解和运用改革文件,如科学素养基准或NSES(《国家科学教育标准》)中列出的建议时,显然需要更多帮助。如斯坦福国际研究院(SRIInternational)认为,“没有高质量的职业发展,国家标准...对老师来说,至多是有吸引力,但却高度抽象的理念”(祖克尔,扬,武恰克,1997年)。

  为了帮助学生达到科学、数学和技术的更高标准,教师本身必须是具备科学素养的。然而,许多中小学教师(和大多数美国人一样)并不具备。甚至有些可能不完全理解科学素养目标如何与教学相关。2061计划新的光盘工具——《科学素养资源库:职业发展》汇集各种资源,就我们关注的问题给予帮助。

《科学素养的资源库:职业培训》

除了《面向全体美国人的科学》全文,职业培训的光盘还包括:

• 科学专业书籍数据库:包括120多本有助于向普通读者解释科学、技术和数学许多方面的书籍。该数据库明确地将每本书与《面向全体美国人的科学》的各章节联系起来,这样用户就可以围绕某一特定主题编写一份阅读书单。
• 描述和分析15门本科课程,试图以此来培养科学素养;此外,与《面向全体美国人的科学》的链接也是明确的。
• 将《科学素养基准》与科学、数学和社会科学的国家标准进行详细比较;这些(比较)显示了文件间的众多重叠并解释差异,方便教育工作者决定课程、教学和评估时,可以同时使用基准和标准。
• 对学生如何认识和理解科学素养中的具体核心概念的相关认知研究进行指导。
• 2061计划的研讨会有助于设计职业发展研讨会或辅导班,重点在于理解和使用基准和标准,以改善课程设置、教学和评估。


  

 

 

 

 

 

 

  《科学素养资源库》为科学教育工作者提供对科学素养的理解、对学生的要求以及教师如何帮助学生实现它。光盘上的丰富材料可作为旨在加强知识内容和教学技巧的长期职业发展计划的基础。教师等教育者可以用这个工具来重新考虑他们的师资培训和在职计划;学区和教师个人可以用它作为职业培训班或自学的基础材料。

  无论对讲授科学素养目标准备地多么充分,教师们在所在学校尝试新材料,方法和时间安排时需要支持。此外,他们还需要激励,并与其他年级、其他学科同事合作。

  考虑到这些要求,2061计划在马里兰和科罗拉多州发起一项改善师资培训和新教师培训计划的措施,为其他地方师资培训的改进提供了模型。该措施的目的是鼓励长期职业发展计划,让教师学到科学素养目标,了解正确的教学原理,并运用它们来分析修订教材、教学策略和评估。此外,它还有助于将师资培训计划与国家K-12改革举措及学校的在职培训计划更加紧密地联系起来。

  调整课程和评估材料,使之与基准和标准一致。设计一门能够充分解决一组特定科学素养目标(基准,科学的标准或州级框架)的K-12课程,取决于是否有一批符合这些目标的教材——最好里面含有效的教学策略和评估。

  为了确定这些教材并鼓励开发新材料,在数百名K-12(幼儿园至高中毕业)教师、教材开发人员和教师教育者的帮助下,2061计划已研发了一个分析教材和评估的可靠程序。虽然程序是利用基准及科学和数学标准中的学习目标开发出来的,随后的测试表明,它也可以与州级教育框架及其他科目的学习目标一起使用——只要它们精确直接地陈述学生应学习掌握哪些知识和技能。例如,去年2061计划与肯塔基中学数学教师网进行了密切的合作,使程序适应肯塔基州用于评估的数学重点内容,国家数学标准和2061计划的基准作为校对标准。(见图1,三套学习目标如何在不同层面具体描述某一数学概念。)2061计划目前正在与肯塔基州的32位教师合作,他们将使用该程序来审查中学数学教材并开设培训班,对全州的教师进行教材分析培训。

  2061计划的教材分析程序是严格的,要求审查者在仔细分析一个可能有助于这些具体目标的材料之前,必须认真学习所选定的科学和数学素养目标的含义。这种严谨是必不可少的。许多现有的课程教材,包括一些相当受欢迎的,在促进具体科学素养目标的学习方面做得很不好。斯坦福国际研究院(SRIInternational)发现,教科书出版商,无论多么渴望引用NSES(《国家科学教育标准》)或《面向全体美国人的科学》及运用新的技术形式,他们始终不相信需要改变他们材料里的科学内容。尽管出版商和开发商声称其材料与国家标准或基准一致,但教育工作者具备一个可靠的方式来评估自己的材料仍然很重要。同时,通过培训课程研发人员使用这种严格的程序,2061计划希望鼓励他们在其材料中有效地说明科学素养目标。

  该程序包括几套明确的标准,依据它们可以审查材料与学习目标的符合情况,要求有明确的证据来支持任何所谓的匹配。这使得材料分析工作严格而费时,但可能产生可靠和有效的结果。2061计划目前与肯塔基和费城的教师合作,力求提高该程序的效率。

  除了在评价课程教材方面有用,该程序的几个特征使之成为教师职业发展的一个强大工具,可以帮助他们改变看待教材的方式。

  为了使2061计划的材料分析程序广泛应用,2061计划现在正在开发《科学素养资源库:课程评价》。这个光盘/印刷工具将包括:(1)根据基准、国家标准或其他类似明确的学习目标,详细指导对课程教材和评估的评价;(2)说明分析程序在各种课程教材中应用的案例研究报告;(3)将基准和国家标准与州和地区的学习目标联系起来的作用;(4)有关程序发展问题及其对教育影响讨论的概述。

  设计一门促进科学素养的课程。分析课程材料是教育工作者开始落实科学素养目标的一种方式。然而,一个更大的问题摆在教育工作者面前,即:如何重新配置整个课程以满足科学素养目标,同时也满足当地的需求和喜好。由于重新调整关于科学素养目标的全部课程的任务非常巨大,2061计划一直在开发一个新的印刷版/电子版工具——《科学素养设计》来指导教育工作者的K-12教育改革,这是一个深思熟虑的设计,而不是教育界盛行的权宜之计。

  一个学区应如何设计课程——包括从幼儿园到高中毕业的所有年级的科目以及授课的全部范围和顺序?《科学素养设计》首先解释了总的设计原则以及它们如何应用于课程。然后,《设计》将科学、数学和技术这些课程的组成部分看成一体且与整个K-12年级课程相关,并描述了一些可能性,即设想由高品质教学模块(从单元到课程,大小不一)构成的课程会是什么样的。《设计》还提供了一些切实可行的建议,即如何使短期的改善有助于长期的改革目标。例如,它讨论(1)学区如何为改革准备他们的教师和课程专家,(2)减少繁杂课程内容要点的方法,以及(3)加强跨学科和跨年级联系的方法。此时,《设计》提出了许多参与课程设计时要考虑的因素和制约条件。

  为了进一步帮助设计新课程教学,2061计划还创作了《科学素养导航图》,一个“理解进程”的图集,描绘让学生实现特定科学素养目标的各种知识和技能间的顺序和相互依存关系。这些导航图不仅揭示了某一特定学习目标的低年级和高年级基准,而且还提出了科学、数学和技术不同领域间基准的联系。该图示可以使课程设计者明白哪些概念对理解其他概念是必不可少的,把概念和活动安排在适当的年级,留意它们是否在合适的位置。研发K-12课程时,铭记基准间的联系,可以使学科和课程间更好地协调和联系。(见图2理解进程导航图)

  树立改革意识。在过去几年里,2061计划通过数百个培训班,向各种不同的受众,宣传推销基于标准的改革这一概念。将《面向全体美国人的科学》和《科学素养的基准》介绍给教师,帮助他们探究科学素养,将文件看作是安排教学的有用工具,而不是与日常工作毫不相关的“抽象理念”。

  2061计划的培训班包括介绍性的短期学习和持续时间较长的培训班。2061计划为所有年级的数学和科学教师,也为教师教育者,教材开发者和其他人,提供个性化的培训班。根据参与者的不同利益,培训班关注:学习目标的理解;材料的分析,选择和修正;课程框架的评价;或使用2061计划的某一特定改革工具。正在开设关于2061计划所有新工具的培训班,以帮助教育工作者尽快和尽可能有效地将其付诸实施。

  改造教育系统。如2061计划的教师职业发展所表明的,K-12课程改革必然要引进教育系统的其他方面。为了探索教育系统内所有部分的复杂互动及其对课程改革的影响,2061计划委托每个领域的专家小组写了12篇理论文章。论文的摘要和相关材料将作为《在线改革蓝图》,通过2061的网站和以书籍的形式发布出来。

改革蓝图

蓝图提出许多对基于标准的改革很关键的问题,如

评估:目前的评估实践工作支持还是反对《面向全体美国人的科学》(或科学标准)中建议的学习类型?如果反对,要怎么做才能改变目前的做法?

商业和产业:用何种方式可以让商业和教育间的伙伴关系有助于科学素养的实现?重点放在准备工作上有助于还是会妨碍科学素养目标的贯彻?

课程联系:如何建立自然科学,数学和技术间的联系?以及这些领域和艺术、人文之间的联系?

公平:哪些政策和做法会妨碍全体学生科学素养的实现,哪些又促进它?应该怎样定义“全体”?

家庭和社区:家庭和社区应如何回应《面向全体美国人的科学》或美国国家科学标准中的建议?他们应该(如何能)赞同,支持或贯彻科学素养目标?

财政:“面向全体的科学素养”以资金和其他资源的形式所花费的成本是多少?

高等教育:如果有变化的话,招生标准的什么变化对K-12促进科学素养的改革是必需的?科学素养目标是为K-12教育设计的,本科教育应该如何以它为基础?

材料与技术:教师们需要哪些新资源来帮助学生成为具有科学素养的人?现有资源怎样才能得到更好地利用?

政策:目前的地方、州和联邦教育政策有助于还是阻碍科学素养目标的实现?法律和法规需要和可能有哪些变化?

研究:改进科学素养的教学还需要什么样的研究?如何传播相关发现,从而影响K-12教育的政策、教学实践、材料和课程设计?

学校组织:科学素养目标的实现对年级结构、教师合作、课程教材管理、评估以及时间和空间如何组织有什么要求?

师资培训:培养具有贯彻以科学素养目标为基础的课程所需的知识和技能的教师需要哪些变化?

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

  2061计划迄今为止的工作可以回答蓝图中提出的某些问题。在线蓝图的电子论坛和其他互动的公共论坛鼓励就实现科学素养目标的关键问题进行更广泛的讨论。

后续步骤

  撰写本文时,基于标准的教育改革在全国范围内正得到越来越多的认可。为了改革的成功,让当前各级政治和教育领导人持认可态度非常重要。基于其针对教育的长期、系统改革所做的工作,美国科学促进会,特别是2061计划,为全国教育目标小组提供以下建议以帮助改变教育系统。

  • 鼓励各州、学区采纳已被广泛接受的国家基准和标准,而不是创建他们自己的。这将使州和地方各级教育工作者把注意力转向围绕基准和标准建立理解、共识,并解决其他同样重要的改革任务。创建《面向全体美国人的科学》用了三年时间,制定《科学素养的基准》再花三年时间,《国家科学教育标准》又用了三年。数千名最优秀的科学家和教育工作者,还有大量资源参与其中。很少有地方社区——甚至州——有能力重复这种努力。
  • 鼓励学区、州课程委员会及其他组织向国家(如美国科学促进会(AAAS)的2061计划)寻求工具、培训和支持。除了《面向全体美国人的科学》和《科学素养的基准》提供学习目标,2061计划现在的整套工具包括《科学素养资源库:职业发展》和在线改革蓝图。其他工具——《科学素养资源库:课程评价》,《科学素养的设计》和《科学素养导航图》——应该在今后一年左右的时间内被设计出来。2061计划还为教师,行政人员,教师教育者,政策制定者和其他人提供关于科学素养目标使用的研讨会和培训班。
  • 支持、鼓励各州和学区尽力使框架、地方标准、评估和教科书的采用政策与基准和国家标准一致。2061计划的培训班为选拔委员会委员提供强化培训,使他们建立对基于标准的改革的理解,提高确定课程材料与评估的技能,这将有助于实现使全体学生都具备科学素养的目标。允许选拔委员会有足够的时间深思熟虑地做出关于课程材料的决定。
  • 敦促出版商和材料开发人员创建一套与具体连贯的学习目标相一致的课程材料,如2061计划《科学素养的基准》和国家标准中的那些目标。这将涉及给出版商和开发人员教授科学素养的目标和改革的原则,并明确指出,市场需要教科书和材料的变化。
  • 支持有效且可靠的评估程序的发展,用它来评估测试工具是否与国家科学和数学的内容标准相一致(包括大规模的测试如州数学和科学测试,NAEP,以及即将举行的全国八年级数学考试)。这类评估的结果还将影响和鼓励新的基于标准的测试题和任务的发展,评估可由州和学区共同承担。
  • 支持州,学区,私人机构,社会组织和其他团体为促进教育公平所做的努力,确保所有学生取得优秀的学业成绩。
  • 与2061计划一起为教师提供长期职业发展机会,这将增加他们对知识内容的了解,提高其对教学与学习研究的获取和利用,深化他们对基于标准的改革以及如何在课堂上把它付诸实践的理解。科学,数学和技术的教师尤其需要经常有机会更新自己在这些领域的知识,并与他们在工业和研究界从事科学和技术的同事们互动交流。

  2061计划十多年来的重点一直是改革科学、数学和技术课程,我们的建议反映了这一独特观点。计划中全体美国人的科学素养目标不只限于在测试中取得高分,或是更多的实践活动,或更具吸引力的教科书,仅仅是这些并不能帮助提高科学素养。

  经验告诉我们,有意义的、持久的改革需要一段很长的艰难时间。寻找快速和短期解决方案的诱惑固然难以抗拒,但是无论多么迫切,领导人都必须始终超越眼前的需要,实现更深远的目标。1989年《面向全体美国人的科学》出版时正确的观点,今天仍然适用:“无论是从智力、社会或是经济角度出发,我们都有正当理由认为美国应该改革其学校教育,使‘全体学生都具有科学素养’有可能成为现实。”

  资料来源

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