美国国家科学教育标准

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1、美国国家科学教育标准主编：戢守志出版日期:1999.01 ISBN:3223-5开本:16定价:39.00内 容 简 介本书译自于美国国家科学院1996年初推出的美国历史上第一部国家科 学 教育标准。它将国家科学教育标准分解为科学教学标准、科学教师的专业进修标准、科学 教育的评价标准、科学内容标准、科学教育大纲标准和科学教育系统标准等6个要素，深刻 剖析了每一要素并阐述了这些要素之间的相互联系，具有系统性和可读性强的特点。这部基 于 当今的最佳实践而制定出来的标准，不仅对所谓的具有科学素养的人作出了十分具体的构想 ，也为美国的教育系统规划出把这种构想变成现实所应取的具体行动路线。本书文字生动，

2、尤其是提供了许多妙趣横生的科学教育实例。读者可从中获得不少启发，从 而为提高我国的国民科学素养共同贡献力量。可供各级教育部门管理者，中小学校长和教导 主任、中小学及幼儿园的教师、各师范院校师生、教育家及其研究生、科学家和工程师、千 千万万学生家长参考。目 次中译本序(1)译者识语(3)行动的号角(15)国家科学教育标准总述(1)国家科学教育标准的内容安排(4) 科学教学标准(4) 专业进修标准(5) 评价标准(6) 科学内容标准(8) 科学教育大纲标准(9) 科学教育系统标准(10) 面向未来(11)第一章 导言(15) 为什么要有国家科学教育标准(15) 学校科学的目标(17) 国家科学教育

3、标准的成书经过(17) 内容安排(20) 阅读指要(22)第二章 原则与定义(25)国家科学教育标准中的一些观点和用语(28)第三章 科学教学标准(33) 科学教学标准(35) 教学标准A(36) 教学标准B(40) 教学标准C(44) 教学标准D(48) 教学标准E(51) 教学标准F(54) 教学重点的改变(56)第四章 科学教师专业进修标准(71) 科学教师专业进修标准(75) 专业进修标准A(75) 专业进修标准B(79) 专业进修标准C(84) 专业进修标准D(87) 专业进修重点的改变(89)第五章 科学教育中的评价(95) 科学教育评价标准(98) 评价标准A(98) 评价标准B

4、(99) 评价标准C(101) 评价标准D(103) 评价标准E(104) 由任课教师进行的评价(105) 改进课堂教学实践(105) 制定课程计划(105) 培养自学能力(106) 报告学生的进步(107) 教学实践的研究(108) 学区、州和国家级评价(108) 数据分析(109) 教师的参与(109) 样本大小(109) 样本的代表性(109) 学生科学成绩评价示例(110) 评价对自然界的理解(110) 评价探究能力(118) 评价重点的改变(121)第六章 科学内容标准(125) 设立依据(125) 统一的概念和过程之标准(126) 作为探究过程的科学之标准(127) 物质科学、生命

5、科学及地球与空间科学之标准(128) 科学与技术之标准(129) 从个人和社会视角所见的科学之标准(130) 科学的历史和本质之标准(131) 内容标准的形式(131) 内容标准的检验尺度(132) 内容标准的用途(134) 内容重点的改变(137) 从幼儿园到12年级的内容标准(139) 统一的概念和过程(139) 从幼儿园到4年级的内容标准(145) 作为探究的科学(145) 物质科学(147) 生命科学(151) 地球和空间科学(154) 科学与技术(156) 从个人和社会视角所见的科学(159) 科学的历史和本质(163) 58年级的内容标准(175) 作为探究的科学(175) 物质科

6、学(179) 生命科学(182) 地球和空间科学(186) 科学与技术(189) 从个人和社会视角所见的科学(192) 科学的历史和本质(197) 912年级的内容标准(213) 作为探究对象的科学(213) 物质科学(217) 生命科学(222) 地球与空间科学(228) 科学与技术(231) 从个人和社会视角所见的科学(235) 科学的历史和本质(239)第七章 科学教育大纲标准(253) 科学教育大纲标准(253) 大纲标准A(254) 大纲标准B(255) 大纲标准C(258) 大纲标准D(259) 大纲标准E(262) 大纲标准F(263) 大纲重点的改变(265)第八章 科学教育系

7、统标准(271) 科学教育系统标准(274) 系统标准A(274) 系统标准B(275) 系统标准C(275) 系统标准D(276) 系统标准E(277) 系统标准F(277) 系统标准G(277) 系统重点的改变(280) 结束语(287)美国国家科学教育标准第一章 国家科学教育标准是为引导我国国民步入一个具有高度科学素养的社会而撰写的。以典型的实践和研究为依据而制定出来的这部标准，不仅对所谓的具有科学素养的人作出具体的构想，也为可使这种构想变成现实的科学教育提出具体的衡量基准。具有科学素养何以如此重要呢?首先，懂科学能给人以惬意感和兴奋感这是每一个人都应分享到的好处。其次，美国人在自己的生

8、活中所遇到的需要运用科学知识和科学的思维方式作出明智抉择的那类问题越来越多。我们将如何对待我们共同拥有的资源诸如空气、水源和国有森林等也取决于我们的人民作出的集体判断。懂得科学、有科学的本领还可使学生们有足够的能力胜任将来的各种重要而富有成效的工作。工商企业界所需要的新就业者是那种善于学习、善于推理、思维具有创造性、能决善断、会解决问题的人。此外，人们对经济竞争力的关注也使科学和数学教育不能不占据极端重要的中心地位，因为只有搞好我们的科学和数学教育我们才不致落后于我们在全世界的竞争对手。为什么要有国家科学教育标准“标准”一语具有多种含义。科学教育标准是量度质量的准绳：量度的是学生们所掌握的知识

9、和能力的质量；给学生提供学科学之机会的科学大纲的质量；科学教学的质量；支持着科学教师和科学大纲的教育系统的质量；评价的具体做法和政策的质量。科学教育标准是检验进步大小的尺度，检验的是我们向着国家给一个造就优等人才的系统所定的科学学习与科学教学目标前进了多少，因此，科学教育标准也是一面旗帜，全国的改革者们可以团结在这面旗帜下向着共同的目标而前进。美国教育质量的高低，关键掌握在地方，因为学生们要学些什么完全是由各地的教育委员会和教师委员会来决定的。国家标准就是给各州、各地方的学校人士和社区提供的判断依据，帮助他们判断什么样的课程、什么样的教师进修活动或者什么样的评价项目才是合适的。国家标准有助于各

10、地制定出能使科学教育的改革工作步调统一、目标一致、首尾如一地进行下去的政策：使每一个人都能向着同一个方向前进，因此就可确保，人们为改革科学教育而采取的各种颇具风险的行动会得到整个系统中的政策和实际做法的支持。今天，即使在没有国家标准的情况下，在科学的课堂上也有一些别开生面的做法在实践，但是这只是因为有一些十分出类拔萃的教师要做些非那么做不可的事而不得不置传统的做法于不顾罢了。有许多慷慨乐施的教师因为知道学生们只有通过研究才能取得上佳的学习效果，因而不惜自己花钱来添置科学用品。这些教师不是把注意力放在充满科学术语的教科书上，而是鼓励学生们进行科学探究。这些教师在备课的时候还总是要把自己的科学课跟

11、学生们的生活联系起来，而不是简单化地备一门学校科学课。贯彻实施国家科学教育标准将会十分重视和鼓励这些优秀教师的那些十分出色的实践，将会给他们以应有的承认和支持。对那些在自己的预算中拨出部分款项来支持学生做野外科学考察的校长，对那些靠烤点心义卖来为学生购置科学设备的家长，对那些置市场看好的多项选择测试书籍于不顾而偏偏去尝试出版真实可信的评价实践的书籍的出版商，也要给他们以应有的承认和鼓励。这部标准有助于规划我们走向未来的行动路线。基于今日的最佳实践而制定出来的这部标准，就是旨在引导我们从当前学校教育的种种束缚中解脱出来，向着优异超群这个共同的目标前进。学校科学的目标国家科学教育标准所规定的学校科

12、学的目标是培养学生能口由于对自然界有所了解和认识而产生充实感和兴奋感；口在进行个人决策之时恰当地运用科学的方法和原理；口理智地参与那些就与科学技术有关的各种问题举行的公众对话和辩论；口在自己的本职工作中运用一个具有良好科学素养的人所应有的知识、认识和各种技能，因而能提高自己的经济生产效率。这些目标给我们勾画出来的是具有高度科学素养的社会的一个大致轮廓。内容标准所描述的是所谓有高度科学素养的人在经过那13年的学校科学教育之后都应该了解、认识和能做些什么。评价标准、教学标准、大纲标准和系统标准分别描述的是，所有学生要达到在内容标准中所描述的具有高度科学素养这个目标所需要的种种条件。贯彻实施这部标准

13、的学校将引导学生们通过积极地参加对他们既饶有趣味又十分重要的科学探究活动来学习科学。学生们通过这样的活动将可为自己探讨科学问题打下良好的知识基础。在这些学校中，教师们将有权决定学生们学什么、怎样学以及资源该如何分配等问题。教师和学生们将共同置身于一个以学科学为中心目标的集体之中，共同为一个有助于他们成长的教育系统所陶冶。在今天的大多数学校里，学生们可能都无法达到上述标准。要把这部标准付诸实施就必须实施长期而持久的改革。国家科学教育标准的成书经过确定国家目标和为达此目标而制定国家标准，是我们教育改革政策中的当前战略。各州政府对搞国家标准的支持始于1989年，全国州长协会就是在这一年赞同制定国家教

14、育目标的。乔治布什总统随后便组建了国家教育目标专门小组，对这项工作给予支持。威廉克林顿当选总统后，新政府对制定国家教育标准的工作继续给予了支持。最早的标准见之于1989年，当时，一些数学教育家和数学家在下面这两种出版物中对国家标准这个题目展开了研讨：一种出版物是全国数学教师理事会（NCTM）编定的中小学数学的课程标准与评价标准（Curriculm and Evaluation Standards for School Mathematics）(1989)和国家研究理事会编定的人人都很举足重轻：写给国人的一份数学教育前景报告（Everybody Counts：A Report to the Na

15、tion on the Future of Mathematics Education）(1989)。对制定其他的教育标准来说，全国数学教师理事会的经验很重要，它表明，制定标准的工作必须允许所有有关人员，特别是那些负责实施这些标准的人参与。国家科学教育标准有若干重要的前奏。1983年，一个处在危险中的国家（A Nation at Risk）出版，呼吁对美国教育系统进行反思和改革。在80年代期间，美国化学学会（ACS）、生物科学课程研究会（Biological Sciences Curriculum Study）、教育促进中心(Education Development Center)、劳伦斯科

16、学馆(Lawrence Hall of Science)、全国科学资源中心(NSRC)以及技术教育资源中心(Technical Education Resources Center)都编出了富有创新精神的科学课程。1989年，美国科学促进会（AAAS）通过他们的2061计划（Project 2061）出版了面向全体美国人的科学（Science for All Americans），对所有中学毕业生所应具有的科学素养作出了界定。在稍晚些时候，全国理科教师协会（NSTA）通过他们的所谓范围、次序和配合计划（Scope，Sequence & Coordination Project）出版了内容核心（

17、The Content Core）。1991年春，全国理科教师协会主席根据协会董事会的一致意见致信给国家科学院院长兼国家研究理事会主席弗兰克普雷斯博士，希望国家研究理事会来协调国家科学教育标准的制定工作。一些重要的科学协会和科学教育协会的主席、教育部长、国家科学基金会教育与人类资源处助理主任、国家教育目标专门小组的主席都力促国家研究理事会，要他们在制定国家科学教育的内容、教学和评价标准的工作中发挥重要作用。此后没过多久，教育部和国家科学基金会就对这项计划给予了经费支持。为了对制定标准的这项重要工作进行管理和监督，国家研究理事会建立了全国科学教育标准与评价委员会(National Committ

18、ee on Science Education Standards and Assessment)（NCSESA）。先后担任这个委员会的主席的是詹姆斯埃伯特博士和理查德克劳斯纳博士（后者自1993年11月起担任此职）。此外，在这个委员会的下面还设立了主席的顾问委员会，顾问委员会的成员分别来自于全国理科教师协会、美国科学促进会、美国化学学会、全国科学资源中心、美国物理教师协会（American Association of Physics Teachers）、州科学视导员理事会（Council of State Science Supervisors）、地球科学教育联合会（Earth Scien

19、ce Education Coalition）和全国生物教师协会（National Association of Biology Teachers)。顾问委员会的这一批人的职责是帮助物色和招募各下设委员会和工作组所需的工作人员和志愿人员。那个监理委员会亦即全国科学教育标准与评价委员会（NCSESA）于1992年5月首次举行会议，三个工作组亦即内容标准工作组、教学标准工作组和评价标准工作组在整个夏季都是在接二连三地举行工作会议。制定标准的开始阶段一直持续到1993年秋天。在这18个月中间，投入到这标准制定工作中去的一应之需都是征集自一大批科学教师、科学家、科学教育家以及对科学教育甚表关注的许许多

20、多其他方面人士。向公众介绍有关情况的报告等活动就举行了150多次，为的是唤起公众对有关科学教育改革的种种问题以及对科学教育标准的性质和内容的讨论。1993年年底，科学教育标准“预印稿”的定稿工作着手进行。1994年5月，这部预印稿有选择地分送到若干个专家组去，以供他们批评与审议之用。专家组是由全国科学教育标准与评价委员会主席下设的顾问委员会的代表组织再加上另外两个组织亦即全国数学教师理事会和新标准项目组（New Standards Project）的全体成员组成的。此外，国家研究理事会还曾召集完全由未曾参与此项计划有关活动的人组成的5个专家组开会，来征询他们对预印稿的各方面意见。在国家研究理事

21、会组织的这次评议中，各个专家组分别对在预印稿中展示出来的内容标准、教学标准、评价标准、大纲标准和系统标准进行了评议。参加起草工作的专家们对各位专家及各专家组就预印稿提出的许多改进建议进行了整理和分析之后，对这部预印稿进行了大量的修改，修改稿作为一种官方正式文献而出台。这部文稿于1994年12月发到全国，供各地讨论审查。国家科学教育标准的这个文本有40000余册分别散发到约18000人的手上和250个小组里。参加起草工作的专家们又对参与审查这个文本的许多个人和小组提出的各种意见再次进行了整理和分析，并据此起草出国家科学教育标准的最后文本，这就是展现在读者手上的这本书。参加国家科学教育标准一书中内

22、容标准部分之撰写工作的许多人，都曾不谋而合地使用和转述面向全体美国人的科学和科学素养的衡量基准（Benchmarks for Literacy）两书对所有学生都应该知道些什么和能够做些什么所作的阐述。因此国家科学院国家研究理事会以感激之情高度评价美国科学促进会的2061计划所做的这种具有开创性的工作，并且相信，各州的框架委员会、各学校和学区的课程委员会以及教学材料与评价材料的编写者们对科学素养的衡量基准的使用，与内容标准的精神是若合符节的。内容安排这部标准由八章（原文为“七章”）组成。下一章，也就是第二章，写的是要使所有学生都具有良好的科学素养就必须遵循的几条重大原则。这些原则，再加上对一些关

23、键术语所作的定义，就是构成这部标准的思想基础。教学和教师是科学教育改革的中心环节。所以，我们把科学教学诸标准安排到了最前面。在第三章中讨论的这些标准，讲的中心问题就是教师要知道些什么和要做些什么。紧随其后的是教师的专业进修标准，即第四章，讲的中心问题是教师们应该如何扩充自己的专业知识，应该如何提高自己的专业技能。合而观之，第三章和第四章展现给我们的是我们对科学教学所持的一种广泛而深入的看法，这种看法正是基于这样一种坚定信念：科学探究是科学与科学学习的核心。科学教育评价标准是在第五章作为量度评价实践之质量的准绳而加以阐释的。评价标准也可以用作发展评价方法、制定评价政策的指南。这些标准也同样可以用

24、来衡量课堂评价和学校外面的专家设计的评价，进行中的评价和总结式评价。内容标准，按K4，58和912各年级的程度分别加以组织，安排在第六章里。这些标准表述的是对学生在整个Kl2教育阶段发展理解和其他能力的期望。内容范围包括科学探究；物质科学、生命科学和地球与空间科学这类传统学科领域；科学与技术的联系；从个人与社会角度看的科学；科学史与科学的性质。内容标准还附有培养学生的理解力的有关知识，也包括构成各项标准之基础的一些基本观念。第七章的内容是大纲标准，这些标准是衡量学校和学区的科学大纲质量的准绳。大纲标准集中阐释的是与学生学科学(学这部标准所描述的科学)和教师教科学(教这部标准所描述的科学)的机会

25、有关的一些问题。第八章中的系统标准是为检验学校和学区以外的科学教育系统诸元(包括从事教育工作的专业工作者和作为学校之支柱的广大社会)的业绩而提供的测量尺度。在这部标准中充满了大量的实例以真正的实践为基础的实际例子。这些实例都表明，这部标准所确立的目标是完全可以达到的。每个实例都包括对其某些特点所作的一个简单描述，每个实例都要把例子可能帮助理解的那几项标准列述出来。许多实例都只有在学生们已经实际参与了这部标准所述及的那类科学教育活动时才是适用的。例如。评价实践和举例只有在学生们已经有了获取待评价的理解力和其他能力的机会以后才适用。国家科学教育标准是为全体美国人制定的标准：公正平等是这部标准的一个

26、基本原则，因此理所当然地要渗透到科学教育的方方面面。阅读指要国家科学教育标准的编制旨在提供一本可靠的指南，用以引导国人创建一个有高度科学素养的国度。因为这部标准展示给我们的是对有高度科学素养所作的一种构想，而要把这一构想变成现实，整个的教育系统就要在各方面作彻底的改变，因此，可以料想得到，不同的读者将会为了不同的目的来阅读这部标准。重要的是，所有的读者都不能不读第二章，也就是“原则与定义”这一章，因为这一章是科学教育改革之构想的基础。其后各章的阅读顺序可以因人而异，孰先孰后就全看读者的阅读目的是什么了。下面的这个便览(表1.1)给读者查找不同类型的信息指明了方向。 美国国家科学教育标准第二章原

27、则与定义 编撰国家科学教育标准有几条指导原则。这些原则是：科学是面向所有学生的。学习科学是种能动的过程。口学校的科学要反映作为当代科学实践之特点的理性传统与文化传统。改进科学教育是牵一发而动全身的教育改革的一个组成部分。将这些原则具体化到某些标准之中时难免遭到抵制。这些原则在应用于学校的科学大纲和科学课堂教学的时候，也会遭到抵制。在下面，我们要对这些原则详细地作一阐释，说明一下有关的一些困难之所在。科学是面向所有学生的。这一原则也就是公平与优异的原则。我们学校里的科学必须面向所有的学生：所有的学生，不问其年龄、性别、文化背景或族裔背景，不论他们有何残疾、有何志向，也不管他们对学科学怀有什么兴趣

28、、受到了什么激励，都应该有机会接受科学教育以使自己具有高度的科学素养。这部标准认定，所有的学生都应该被赋予学习科学这样的具有挑战性的机会，因此，这部标准规定了所有的学生都应该有的认识水准和都应该具备的各种能力。这部标准在科学教育中所要防止的，主要是某些人例如某些人口群体学习科学的欲望受到压制、他们学习科学的机会甚至被剥夺的现象。科学教育之优异原则体现在我们这样的理想之中：我们只要能把学习的机会毫无例外地提供给每一个学生，那么每一个学生就都能获得对科学的掌握。内容标准描述的是学生们学习的最后结果学生们应该掌握的东西和能够做的事情，而不是学生们获取这些结果时所要采取的方式。学生们在回答有关自然界的

29、问题时他们对自然界的理解方式和深度都会有所不同。学生们取得这些最后结果的速度也会有所不同，有些学生早一些，有些学生则要晚一些。但是，所有的学生在这些年中都应有机会通过多种学习途径达到这部标准所规定的认识水准和知识水平。科学是面向所有学生的这样一个原则，无论是对于大纲的制定还是对于教育系统的本身，都意味着有多方面的要求。特别是，在资源的分配方面必须得确保，这部标准不能把地位优越的学生与地位不很有利的学生间在获得学习机会方面目前存在着的差别给进一步拉大。学习科学是种能动的过程。学习科学是学生们要亲自动手做而不是要别人做给他们看的事情。在学习科学的过程中，学生们需要描述物体和作用过程，提出问题，获取

30、知识，对自然现象作出解释，以多种不同方式对所作解释进行检验，最后是把自己的看法传递给别的人。在国家科学教育标准中，“能动的过程”一语指的是体与脑的共同活动。光是动手活动还不够学生们还必须有动脑的活动。学习科学是学生们要亲自动手做而不是要别人做给他们看的事情。教学必须让学生们参与以探究为目的的研究活动，使他们同老师和同学一起相互启发相互促进。学生们需要将他们目前所掌握的科学知识同他们从多种渠道获得的科学知识联系起来；他们要把科学内容应用于新的问题里去；他们要参与解决问题，参与做计划，参与决策，参与小组讨论；他们还要参与跟能动的学习方法在原则上是完全一致的评价活动。学习科学是学生们要亲自动手做而不

31、是要别人做给他们看的事情。强调能动地学习科学就意味不再把重点放在教师传授知识、讲解科学题目这样一套传统做法上。依照传统，教师显然得把教科书里的那些题目、科学词语和各方面知识都面面俱到地讲解一遍，那样一种做法同要使学生们在理解的基础上来学习科学知识的这个中心目标是完全背道而驰的。学校的科学要反映作为当代科学实践之特点的理性传统与文化传统。学生们要获得有关科学与自然界的丰富知识，就必须熟悉科学探究的手段、使用证据的规则、形成问题的方式和提出解释的方法。使学生了解科学与数学的关系以及科学与技术的关系、认清科学的性质也应是对学生进行科学教育的一个组成部分。学生们应该加深对什么样的东西是科学、什么样的东

32、西不是科学、科学能够做什么、科学不能做什么以及科学如何在文化中起作用这一系列问题的认识。国家科学教育标准的一个明确目标是在美国建立一个有很高科学素养的社会。良好的科学素养的一个重要方面，是对科学主题(也就是同物质科学、生命科学和地球科学特别相关的知识)知晓得比较多，理解得比较深。良好的科学素养还包括认清科学的性质、科学事业以及科学在社会和个人生活中所起的作用。国家科学教育标准认为，有许许多多个人都对科学的传统作出了贡献，从历史的角度看，科学已经成为许许多多不同文化中的一种实践活动。科学是格物致知的一种路径，其基本特点是以实证为判别尺度、以逻辑作论辩的武器、以怀疑作审视的出发点。学生们应该加深对

33、什么样的东西是科学、什么样的东西不是科学、科学能够做什么、科学不能做什么以及科学如何在文化中起作用这一系列问题的认识。改进科学教育是牵一发而动全身的教育改革的一个组成部分。国家的目标和国家的标准有助于州和地方发起的那类影响全局的改革，国家的改革工作和地方上的改革工作是相辅相成的。在较大的教育系统内，我们可以把科学教育视作一个子系统，其组元有的是与其他子系统的组元共用的，有的组元是它独有的。这些组元包括学生与教师；有校长、监理和校董会的学校；高等院校中的教师教育大纲；教科书和教科书出版商；家长与学生两大群体；科学家与工程师；科学博物馆；工商业界人士；立法人员。要把上述各方面都有效地调动到改进面向

34、全体学生的科学教育这一重要工作上来，就需要统一目标、统一构想，而国家科学教育标准就可以把我们的目标和构想统一起来，从而可以确保这场长期的改革得以步调统一、首尾相贯。国家科学教育标准中的一些观点和用语诸如“有科学素养”、“科学内容和科学课程”等等用语虽然经常见诸教育讨论和大众报刊之中而又都没有作明确的定义，但是这些用语在国家科学教育标准中使用的时候则都是有特定的含义的。有科学素养所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。在国家科学教育标准中，内容标准给有科学素养作过定义。有科学素养就意味一个人对日常

35、所见所历的各种事物能够提出、能够发现、能够回答因好奇心而引发出来的一些问题。有科学素养就意味一个人已有能力描述、解释甚至预言一些自然现象。有科学素养就意味一个人能读懂通俗报刊刊载的科学文章，能参与就有关结论是否有充分根据的问题所作的社交谈话。有科学素养就意味一个人能识别国家和地方决定所赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来。有科学素养的公民应能根据信息源和产生此信息所用的方法来评估科学信息的可靠程度。有科学素养还意味有能力提出和评价有论据的论点，并且能恰如其分地运用从这些论点得出的结论。不同的人会以不同的方式表现出自己的科学素养，例如能恰当地使用技术术语，或者能运用科学的概念和

36、科学的过程等等。每一个人的这种素养在不同的领域中也会有所不同，例如对生命科学的概念和术语可能懂得多一点，而对物质科学的概念和术语可能懂得少一点。有科学素养的程度和形式并不是一成不变的，其程度上的由低而高、修养面的由窄趋宽是发生在人的一生之中，而不是只发生在就学的年代。但是人在早期确立起的对科学的态度以及价值观念，对其成年时在科学素养方面所能达到的境界则会有决定性影响。内容和课程学校科学的内容，广义地说，包括在科学方面具体地应该了解的知识、应该懂得的道理和应该会做的事情。内容标准并不是一种科学课程。课程是传授内容的方式：它包括课堂所讲内容的结构、组织安排、轻重处理及传授方式。内容标准不是所要教授

37、的科学课，不是教程，不是学习进度，也不是学校科学大纲。内容标准所描述的各部分科学内容可以依各种不同的强调点和不同的视角组织成多种不同的课程。内容标准的组织格局并不是准备作为课程来用的；科学概念、科学过程和科学题目的范围、顺序和协调都留给科学大纲的课程的设计者与编制者来自行决定。课程常常会把来自不同的学科领域例如生命科学和物质科学的一些题目、来自不同的内容标准例如生命科学和从个人角度和社会角度看的科学的一些题目以及来自不同的学校学习科目例如科学与数学、科学与语言艺术或科学与历史的一些题目集于一身。有科学素养就意味一个人能识别国家和地方决定所赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来。

38、 知识和领悟能力实施国家科学教育标准意味要获取科学知识，要培养领悟科学的能力。科学知识指的是科学事实、科学概念、科学原理、科学定律、科学理论和科学模型，科学知识是可以通过多种途径来获取的。一个人要领悟科学就得将多种多样的知识包括科学上的各种思想观念、这种思想观念与那种思想观念之间的相互关联、存在此种相互关联的缘由、运用这些思想观念来解释和预测其他自然现象的方式以及将此类思想观念运用于许许多多事情上去的方式等综合在一起。领悟能力包括运用知识的能力，而要能够运用知识就要能分辨什么是科学思想，什么不是科学思想。培养领悟能力的先决条件是，学生们对科学上的思想观念要有追根问底的极大欲望，对自然界要有多方

39、面的经验。探究科学探究指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。探究是一种有多侧面的活动，需要做观察；需要提出问题；需要查阅书刊及其他信息源以便弄清楚什么情况已经是为人所知的东西；需要设计调研方案；需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西；需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据；需要提出答案、解释和预测；需要把研究结果告之于人。探究需要明确假设，需要运用判断思维和逻辑思维，需要考虑可能的其他解释。学生们在学习探知自然界的科学方法时将会参与科学探究活动中

40、的某些方面的工作，但是学生们也应该培养自己从事完整的探究活动的能力。这部标准虽然强调探究，但是这不能解释为我们建议科学教学只应取探究的方式。教师们应该运用不同的策略设法使学生们掌握内容标准所描述的知识，弄懂所描述的道理，学会所描述的技能。只动手不动脑的科学活动无法达到探究的目的，从书本中学习科学与科学探究也不能同日而语。要掌握第六章中所描述的那些应该弄懂的东西和应该学会的技能，靠任何单一的教学策略或学习活动都是无法办到的。科学和技术这部标准所使用的科学和技术两语，其间的根本区别在于二者的目标有所不同：科学的目标是探知自然界，而技术的目标是对这个世界加以改造使之适应人类之需。以设计为特点的技术在

41、这部标准中是同以探究为特点的科学相互并存的。技术与科学是密切相关的。一个单一性的问题常常包含科学和技术这两个方面。对自然界的种种问题要作出回答的需要导致技术产品的研制；技术上的种种需要又可促进科学研究工作的开展。技术产品，从较为简单的铅笔到比较复杂的计算机，可以为我们提供一些手段和工具，推动我们对自然现象的研究工作。在这部标准里，“技术”一语的用法不要同“教学技术”一语发生混淆，后者指的是为学生和教师们从事探究、领悟科学而提供的像计算机这样的生动手段。对国家科学教育标准较为重要的一些其他用语，诸如“教学”、“评价”、“学习机会”等等，都在用到这些术语的那些章节中分别作了界定。我们自始至终都很注

42、意，尽可能不使用对与实施这部标准有关的许多群体来说有其不同含义的那些术语。 国家研究理事会 美国国家科学教育标准第三章科学教学标准 科学教学是种复杂的活动，科学教学活动是国家科学教育标淮对科学教育所作构想的核心。科学教学标准提供给人们的是一把量尺，用以量度人们朝着那构想中的目标究竟前进了多大一段距离；科学教学标准所描述的是各级科学教师应该知道些什么，应该能够做些什么。我们把科学教学标准放在最前面就是为了突出教师在科学教育中的重要地位。然而，要实现这部标准中所描述的科学教育目标，整个系统都需要加以改变。教师是教育的核心，但是，绝不能把教师们置于令其独自担此改革重任的境地。教师们将需要在工作同人戮

43、力同心、组织安排井然有序、方针政策稳妥适宜这样一种有助于搞好科学教学的氛围内进行工作。除此之外，学生们也必须担负起他们在自己的学习中所应担负的那份责任来。在这部标准对科学教育所作的构想中，称职的科学教师应该善于营造一种环境，使教师和学生都能以学习者的身份积极地学习，以期教学相长。学生要积极地学习有关自然界的知识以及了解自然界所需要的科学原理，而教师则要不断与自己的工作同人相互切磋，以扩大自己有关科学教学的知识面。要教好这部标准所描述的科学，教师们就必须具备有关科学、学习和教学的理论知识、实践知识和这几方面的能力。科学教学标准基于以下五点判断：口这部标准所作的科学教育构想要求对整个系统进行全面改

44、革。口教师的教学方法会对学生们之所学有很大影响。口教师对科学作为一种事业的认识以及他们对科学作为一门要教要学的课程的理解会深深地影响教师的教学行为。口学生们的领悟能力是通过一系列个人活动和社会活动能动地建立起来的。口教师对学生的了解以及教师与学生们的关系会对教师的教学行为有极大的影响。这部标准所作的科学教育构想要求对整个系统进行全面的改革。教育系统一定要采取措施确保有效教学的进行。全系统的日常工作、奖励制度、组织结构和种种预想都必须符合这部标准所作的科学教学构想的要求。教师们必须有如大纲标准和系统标准所述，能够获得实施改革所需的财力与物力、时间和机会。他们必须在一种能激励他们努力的组织系统内工

45、作。教育系统为确保良好的科学教学所要进行的改革是最重要的改革。教育系统内的各个环节都将有所变化。变化的大小、快慢会有不同，而大多数变化都将是渐进的。不过，必须在教学上先开始变，然后再去解决那类牵动全局的问题。教师的教学方法会对学生们之所学有很大影响。教师对教学内容和教学活动的选定，教师与学生的相互作用，评价办法的选择，教师所表现出的思维习惯，教师在所教学生中间的熏陶作用，以及教师在有意与无意间所表现出的态度，都会影响到学生对知识的获取，理解力的提高，智能的发展和种种观念的形成。 教师必须具备有关科学、学习和教学的理论知识、实践知识和这几方面的能力。教师对科学作为一种事业的认识以及他们对科学作为

46、一门要教要学的课程的理解会深深地影响教师的教学行为。他们只有在能够对这部标准所赖以建立的那些原则有充分的理解时，只有在有机会对他们自己的那些信念加以检验时，他们才有可能成为学生们学习科学的胜任愉快的向导。学生们的领悟能力是通过一系列个人活动和社会活动能动地建立起来的。科学家是在寻求有关自然界的各种问题的答案的过程中积累知识，深化认识，而学生们也要像科学家们那样，在积极地参与科学探究单独地和与他人一起的过程中逐渐对自然界有所认识。教师对学生的了解以及教师与学生们的关系会对教师的教学行为有极大的影响。科学教学标准要求教师必须能与学生们建立起牢固而持久的关系。教师与学生间的这种关系的基础就是要对学生

47、们的背景、经历，以及他们现在对科学的看法上的异与同能有很好的了解。今天的学生这一群体中彼此间存在的巨大差异性，以及我们对科学教育面向全体学生这一原则的信守，都要求我们有这样的坚定信念：所有的学生是都能学习科学的。科学教学标准若是把科学教学分成几个可以相互独立的部分，那就是把一种复杂的活动过分简单化了；不过，为了把有效的科学教学的这些衡量标准阐述清楚，把这一工作分成某几个小的方面还是很有必要的，而这样做就是允许有某种重叠。此外，这些教学标准也不可能把精于此道的教师所能有的素养和能力全都涵盖无遗。所以，科学教学标准所集中讨论的是与科学教育、与这部标准所描述的科学教育目标的联系极为密切的那些素质上。

48、科学教学标准从教师所作的长期计划这个焦点问题开始，然后论及促进学习、改进评价，以及改善课堂环境的问题，最后是讨论教师在教学班里的作用。科学教学标准对各个不同年级的教学都适用，但是，不同年级的教学将有所不同，以反映不同年龄段上的学生在能力和兴趣上的差异。科学教师将面临的一件颇费气力的工作就是，他们要拿眼前的各种需要同其年度目标计划中的安排与构想加以权衡，使它们很好地统一起来。全国各地的教师在后面将会发现，他们目前的一些做法有的已经得到了反映。他们还会发现，有些准则将要求他们得在教学上采取新的不同的做法。因为变化需要时间，变化又都是局部地进行，所以个人的、学校的以及地区的差异，都会反映在不同的改革

49、途径、不同的进展速度和不同的侧重点上。例如，一个初做教师的人有可能把着重点放在培养管理学习环境的技能，而不是放在长期计划的制订上；而那些比较有经验的教师则有可能会一起努力去研究评价学生成绩的新模式。要想把改革推广开来，持久地进行下去，那么能够在较长的一段时间内瞄准这里所描述的科学教学目标，脚踏实地地坚持做下去就是很重要的了。教学标准A：科学教师要为学生制订一个以探究为基础的科学大纲。为此，教师要口为学生制订一个年度目标和短期目标的计划。口选择科学内容，修改与设计课程，使之适应学生的兴趣、知识水平、理解力与其他能力和他们的经历。口选择教学与评价的方案，使之有助于提高学生对知识的理解、有助于把学校

50、变成学科学者积极参与学习的场所。口在学科和年级内外与工作同人协力工作。为学生制订一个年度目标和短期目标的计划。教师们都知道，制订计划是有效教学的一个关键环节，而制订计划的一个重要方面就是确定目标。在这部标准所作的科学教育构想中，科学教师有责任确定年度的目标和短期的目标。在确定这些目标的时候，他们要根据学生们的经历和兴趣（个人的和集体的）不仅对州的和国家的也对学校的和学区的大纲目标作些适当的修改。教师们制订出了目标计划之后，其中的具体安排还是可以灵活变动的。决定下来的东西是可以根据经验加以检验和再检验的。针对理解而进行的教学，要求根据学生情况作适当变通。所以，与教学有关的活动和方案要不断地加以修

51、改，使之更具针对性，这样就可以把学生们在探究和经验中产生的题目以及从学校、地方和国家的事件中产生的题目都纳入教学内容之中了。教师也可以改变他们根据对学生成绩的评估和分析以及学生们先前所表现出的知识水平和信念而制订出来的计划。例如，一次探究活动因为能够激起学生们的兴趣而可以把时间拉长，一堂课因为某个具体概念学生们尚未弄清楚而可以增加某项活动，或者为了促进相互交流也可以在原订计划中多加入点小组活动。摆在科学教师面前的一项艰巨工作就是，他们要对目前的需要与年度目标计划中的具体构想认真地加以权衡，把它们很好地结合起来。在制订计划的时候，要把诸项目标转化成一门课程，也就是变成有助于学生认识他们的那部分世

52、界、有助于他们理解科学基本观念的具体讲题、讲授单元以及按时间排序的一些活动。在教师选择具体的科学讲题时，科学内容诸标准以及州的、学区的和学校的参考准则都可以为他们提供指导。有些准则允许教师在确定讲授题目、讲授顺序、课堂活动和教学材料时有所选择。有些准则则是给教师规定目标、任务、内容和材料。无论是在哪种情况下，教师都要检查一下作为增进学生理解之手段的探究活动和直接实验在一门课程中所占的比重有多大。教师在计划和选择课程时，要尽可能求得在讲题面的宽窄与知识的深浅程度上的平衡。选择科学内容，修改与设计课程，使之适应学生的兴趣、知识水平、理解力与其他能力和他们的经历。教师在确定具体的科学内容和教学活动这

53、是课程的两大组成部分的时候要考虑准备学习这部分科学内容的学生。不论是安排准则所规定的内容和活动从仍然沿用的活动中进行选择还是要试用新颖独创的活动，教师们都是想要使所设计的课程能适应学生们的特殊兴趣、知识水平和现有技能，都是想要从学生们以前产生的问题和形成的理念出发来设计课程。科学内容和活动的确定主要是靠教师对学生的了解，了解他们的认识潜能发育状况、身体素质、情感发展和行为动机，以及他们是怎样学习的。教师不仅要知道学生们的文化背景和经历，以及这种背景和经历对他们的影响，还要知道一定年级的学生在科学上所共有的幼稚想法。教师也要考虑他们自己的强点和兴趣，考虑当地环境中都有些什么可资利用的资源。例如，

54、在克利夫兰，对伊利湖、伊利湖的污染以及伊利湖污染的清除进行探究，正像在洛杉矶地区对地震进行探究一样，就是科学课程的一个重要组成部分。教师们可以与当地的有关人员，例如与当地那些和科学关系极为密切的机构和部门（博物馆、工业中心、大专院校等）中的有关人员一道协商如何对他们的那些有助于学生探究某个具体题目的展览项目和教育活动加以利用。选择教学与评价的方案，使之有助于提高学生对知识的理解、有助于把学校变成学科学者积极参与学习的场所。在过去的若干年里，教育研究工作者们已经提出了很多与课堂科学教学有关的教学与学习模式。教师们对这些模式的强点与弱点了然于心之后就得好好裁夺一下，看看什么样的科学内容应该采用什么

55、样的教学方法。科学教师要把有效的教学与学习模式、切实可行的活动安排以及学生们准备要学习的内容很好地组织在自己的教学方案中。对学生们从所亲历的事物中产生的一些问题进行探究，是科学教学所要采取的主要做法。教师要把在课堂上、在户外，或者在实验室里的探究活动大都集中在现实中的一些现象上，让学生们去研究，去调查，或者引导他们去设计那种有相当难度但又不超出其能力限度的研究方案。在探究较为复杂的题目时，学生们为求得对概念的理解不可能每一次总要回到那类基本现象上去。不过，教师在引导学生从图书馆、政府文献和计算机数据库等信息源中获取和解读信息时或者在从工业界的、社区的和政府的专家那里收集信息时还是可以采取探究之

56、法的。其他一些教学方案则都是要依靠教师、课本和辅助性信息源诸如电视、电影和计算机仿真等。在利用科学知识的信息源时，学生们有必要知道，展现在这类信息源里的这些知识都要用什么方法来获取；学生们有必要了解，这些信息源是具有权威性的，在科学界是得到大家承认的。计划安排的另一面是关于对学生们的组织。科学常常是种协作性的活动，一切科学均取决于思想理念的最终为人们所共有以及人们对思想理念的论辩。课堂上个人和小组中间进行着的相互启发的活动，在经过教师的悉心引导，使学生们人人都能充分参与的时候，这种相互启发对于深化对科学概念的理解，对于加深对科学活动的性质的认识常常是至关重要的。至于小组的规模则取决于学生们的年

57、龄、活动的条件和探究的性质。科学教师必须会确定在什么时候以及为了什么目的才运用全班性教学、小组合作和个人单独工作这样一些方式。例如，开初研究简单的电路可能最好是由个人单独来进行。当学生们在进展到制作复杂电路的阶段时，小组活动可能有助于相互启发和材料共享，而随后进行的全班性讨论则可能是用来总结经验，得出结论。教师的教学计划是为全体学生提供学科学的机会的，所以，计划的制订在很大程度上是取决于教师对全班学生的不同能力、不同兴趣和不同文化背景的了解和认识。制订计划也要考虑教学班的群体结构，以及不同的学生群体会给教学带来的具体困难。能收到良好教学效果的计划要包括对学生们的那些可能与现有的科学知识相抵触的

58、观点所具有的针对性，要包括那些有助于对世界作出科学解释的同时也有助于支持人们用新的方式去认识世界的教学方案。教师要设计一些活动，教师和学生们在开始一项学习活动之前用这些活动对学生们所具有的知识水准和种种能力作一评估。此外，教师还要设计出一些适当的方法，用来监测学生们在全学年完成自己学业的过程中在知识、理解和种种能力上都有什么长进。在学科和年级内外与工作同人协力工作。个人和集体计划是科学教学的基础，是人们学习专业本领、增长专业才干的法门。在这部标准所作的科学教育构想中，一组组教师要在年级和学科的层面上作出多种教学计划决策，以便制订出在年级内和年级间能相互连贯、前后统一的教学计划来。学校如果指望教

59、师们能够拿出协作性的教学计划来，就必须给他们提供时间，给他们提供方便，使他们有机会同他们的同事和其他能够用作资源的人一起进行研究。教学标准B：科学教师要会引导学习，会将学习活动化难为易。为此，教师口在与学生相互促进、教学相长的同时，要把注意力集中到探究上，坚持进行探究。口要组织好在学生中间进行的有关科学思想观念的讨论。口要设法使学生们认识到并担负起他们在自己的学习中所应担负的那份责任。口要认识到学生们存在的巨大差异并能采取相应的做法和措施，鼓励全体学生人人都充分参与到科学学习之中。口不仅要鼓励和培养搞科学的一些典型性格，例如有究根问底的好奇心、乐于接受新思想与新信息以及对事物常常持怀疑态度，而

60、且要鼓励和培养探究科学所需要的种种技能。把教师与学生、教学计划、教学材料以及科学教学的课堂环境这样一些因素协调起来使之充分有效地发挥各自的作用，是种艰巨的、不间断的任务。这项标准所集中阐述的是教师在课堂上实施标准A的计划时所要做的工作。在探究的各个阶段上，教师的工作都是指导学生们的学习，把注意力集中于他们的学习，激发和鼓励他们的学习。科学教师要不停地做出各种决断，例如，应该在什么时候改变讨论方向，如何集中个别学生的注意力，什么时候允许学生探究他们个人感兴趣的东西，以及如何抓住机会发展科学技能、培养科学情趣。教师们必须解决好既要引导学生为达到一套既定目标而努力又要允许学生确定他们自己的目标并为之

61、而奋斗的这个难题。教师们还要去面对的另一个类似的难题是，既要肯花时间让学生对某个有趣的题目作更深一层的探讨，也需要及时地把教学活动转移到有待学习的新内容上。此外，教师也要对在培养学生的理解和其他能力方面都有些什么要求而在进行以学生为中心的深入钻研性学习方面又有些什么要求，不断地加以权衡。诸如此类的决断结果就是所制订出来的课程这设计好的课程实际上就是由学生、教师、教材和课堂上的日常活动等诸种因素的相互关系、相互作用所决定的。要把注意力集中到探究上，坚持进行探究。学生在课堂上进行的科学探究包括一系列的活动。有些活动是为观察事物、收集数据、发表见解和对所观察到的现象进行分析打基础。有些活动则是鼓励对辅助性信息源，包括各种媒体、书籍和图书馆的期刊杂志，进行严格的分析。在成功的科学课堂上，教师和学生应是齐心协力，一起出主意、想办法，而学生们则多有创见，对探究活动常常会提出些很新颖的建议来。学生们不仅能提出各种问题，而且也能构想出解决这些问题的方法和途径。他们能收集数据，也知道如何解释这些数