美国科学课与中国科学课的比较

发生在课堂上的科学故事——美国小学科学课教学模式研究[内容提要]美国小学科学课教学注重与生活的联系，提倡学生在"做科学"中学科学，因而就在课堂上出现了一个个精彩的"科学故事"，形成了一种小学科学课的教学模式。

这种模式一方面是基于消除师生对科学和科学研究的迷信，回归"科学自我"的理念；一方面是基于美国科学课程标准的要求。

杜威、皮亚杰、布鲁纳和维果斯基的思想为其提供了坚实的理论基础。

这种模式对我国小学科学课教学具有重要启示。

[关键词]"科学故事"， "科学自我"，做科学，启示许多研究表明，我国的科学课教学与美国有很大区别。

而与此对应的是，我国学生的科学习惯和科学素养也与美国的学生有很大差异。

我国学生素以知识掌握的数量之多和其熟练程度之高而著称于世，而美国的学生却以较强的动手能力和科学研究方法见长。

我国在国外的留学生要等导师为其布置研究课题，而美国学生却善于独立寻找研究问题，进行创造性的研究。

虽然在我国的学生中也不乏出类拨翠者，但从普遍的角度来说，这却是一个不争的事实。

因此，我们有必要研究美国基础教育中的教学方法，吸取其长处，然后再结合我们自己的优势，促使我国学生的健康发展。

一、美国小学科学课"课堂上的科学故事"案例二则案例1：冰这是一个非常寒冷的早晨，因为在两天前下了一场大雪。

低温使一切都变得冰冷，冰雪覆盖了所有的一切。

住在本地的威尔森先生一早就起来，准备好以后，就向他任教的小学走去。

他看到许多冰棒倒挂在屋檐，在初升的阳光照射下放出光辉，很让人喜爱。

于是他伸手打断了其中几根较长的冰捧并将其带入他的三年级教室。

学生们在厚厚的冬装之外还另加了丝巾、手套、和棉帽，陆续来到教室。

他们都坐到自己的坐位上。

完成学校早上例行的事务以后，威尔森先生来到教室窗户外窗台前，在那里他放置了早上拿来的冰棒。

他把这些冰棒拿给学生们看。

问道："你们看我是从哪里找到这些东西的？"孩子们大叫着说早上他们到处都看到过这些东西。

有的学生注意到曾在树枝上看到倒挂的冰棒；有的曾在屋檐上和遮阳蓬上看到过。

还有一些学生今天早上似乎没有看到任何冰棒。

但使大家都感到兴奋的是威尔森先生已经把这些冰棒带到了课上。

他描述了他如何伸出手去到较低的屋檐下漫漫地将其弄下来，试图不让它们断掉。

接着，威尔森问道："你们在这些冰棒上到底看到了什么？"学生们的回答各种各样。

"它们很长"，"它们是冷的"，"它们是坚硬的"，"它们是尖的"，"当它们融化时就要开始滴水"，"如果你用它刺人，就可以对人造成伤害"，……"现在，让我们趁它还没有融化之时，对它进行我们的探索"，威尔森说道："你们的问题是什么？从这些冰块中你们想要发现什么？"一些学生想要知道它融化之后能流多长，其它同学则想要解决下面的问题："如果现在让它融化掉，那么它的重量是否会发生变化？""它们融化后，颜色是否会发生变化？""它们融化后我们能否把它们再恢复成现在的样子？""它们的味道怎样？"……然后具有同样兴趣的学生便三五一组地组织起来，找相关的研究工具，积极地投入到对所提问题的探索中来。

……案例2：两盘水一个二年级教师在教室里陈列出两盘水。

除了一盘水用盖子盖着而另一盘没有盖之外，其它情况都完全相同。

当师生共同用不同方法确定两盘水完全处于相同状态之后，教师和学生共同把这两盘水放好，以待下周上课。

当老师在星期一早上来到教室之时，他们发现没有盖盖子的一盘水的高度比盖盖子的一盘要低。

老师要求学生思考为什么会发生这种情况。

"也许是有老鼠出来喝了"，一个学生猜想到："它是否从洞中出来过？""也许是教室管理员上周末渴了"另一个学生坚持道。

"我们怎么能验证这个想法呢？"教师问道。

学生们检查老鼠洞口是否堵好，告诉教室管理员他们正在用水做实验，然后再一次把两盘水放好。

然而，这一次还是，没盖盖子的盘子里的水少了。

这样，全班同学便得到一个结论。

他们的结论如下：如果你放下两盘子水，其中一个是没有盖着的，那么没盖盖子的那个盘子里的水就会减少。

……二、美国小学科学课教学的基本理念和该教学模式的理论基础从上面两个个案中，我们看到了两个生动、精彩的科学故事，而且这种故事恰恰是发生在美国小学科学课的课堂上的！而且它已经置根于小学科学课教师的头脑中，形成一种独特的教学模式，已经并正在对美国公民的科学素养产生着深刻影响。

如果从科学课的教学内容上来讲，我国和美国是没有多大区别的。

二者都包括了地球和空间科学、生命科学、物理科学几个门类的内容。

但不同的就在教学方法上。

美国的这种教学模式的特性是显然的，本文无意去为其做归纳。

我们可以追根究底地去问：是什么造就了这种教学模式？我们不妨研究一下美国科学课教学的理念和这种模式的理论基础，这个问题就明白了。

（一）美国科学课教学的基本理念（1）首先消除教师对科学家和科学的神秘感，回归"科学自我"。

在一项对科学家的认识的公众调查中，大部分人对科学家的看法是：科学家就是一类"疯狂的天才，他（她）们戴着眼镜，身穿白大褂，把试管摆弄来摆弄去，做着一些（常人）不可逐磨的事情"。

另外有人经常把科学理解为"一种持有理解宇宙秘密的钥匙的学科"，这就把科学和科学家神秘化了。

教师中持此看法者也不乏其人。

因而首先让教师们找回"科学的自我"，形成一种正确的对科学的认识。

把握科学的两个层次：一是其过程，一是其概念。

科学作为一种过程意指科学家进行工作的方式。

他们通常始于对他们从事的自然中的问题的探索，而这种问题本身有时也并不是那么清楚的。

那么就要先搞清楚究竟什么才是一个科学问题？然后，为了得到答案，通常从以下几个方面去考虑：仔细地进行观察；建立一个实验并探索其结果；进一步实验以验证他们的思想；让别人再做重复性实验以得到对结论的肯定。

而科学的探索过程中的"过程技能"不外观察、预测、推测、假设、目标的制定、调查研究和一系列想象与判断过程。

科学过程并不一定就要发生在科学实验室，而却常常发生在我们生活的这个日趋复杂的世界的所有领域。

比如在冬天我们观察天气并据此决定我们该穿什么衣服，在这一活动中我们就用了两个基本的"过程技能"；另一个是科学的一套概念。

这是通过观察、实验、探索和重复性试验而获得的。

它包括对自然现象的定义和解释。

如能被定义为做功的能力。

而功是一个力推动一个物体移动一定的路程（功=力×距离）。

教师具备了这种对科学的初步认识后，再带领学生在"做科学"中学科学，注重学习科学的研究方法，而不止学习科学知识本身。

强调身边的科学，把这些东西转化成象上面所说的课堂上正在发生的科学故事。

（2）对新美国《国家科学课程标准》的要求的应答。

在二十世纪八十年代初，美国就国家科学教育状况（从幼儿园到十二年级）出台了一系列国家报告，其中有两个警示美国公众，所有学生都应该有一个坚实的数学、科学和技术基础。

一个是《国家处于危急之中》（1983），一个是《为了21世纪的美国教育》（1983）。

在这些报告中的一些部分里提出建立国家标准。

先是数学，再是科学，最后是技术。

一个突出的例子是《科学素养基准》（AAAS，1993）。

该《基准》作为美国2061计划的一部分，规定了到二、五、八、十二年级未的学生在科学、技术和数学上应该掌握的知识和技能。

1996年又出版了《国家科学课程标准》（NSES），这些标准提出获得科学知识、理解、和能力的发展应该是教育的中心环节，"正如科学已经成为世界的中心环节一样"。

关于教师的教学，NSES强调了以下五点：我们通过做科学来学科学；我们通过探索来学科学；我们通过合作来学科学；我们需要用时间来学科学；我们通过发展学生个人的知识来学科学。

这些文件和报告都促使小学科学课采用生动活泼的教学方式，促使学生通过独立探索和合作活动达到自我建构。

因而把科学课置根于生活之中，让学生在学科学的同时学会科学的研究方法，与学生共同做科学，便在课堂上出现了这么多趣味性的"科学故事"。

（二）美国科学课教学模式的理论基础美国科学课的这种教学模式有其深刻的理论基础。

概括起来就是四个人的理论，这四个人是杜威、皮亚杰、布鲁纳和前苏联的维果茨基。

杜威教育哲学的著名观点就是"从做中学"，他认为学校应该是大社会的一个缩影，而在这一社会中，课堂教学应该是真实生活中的问题解决的实验室。

学生通过参与各种集体的社会活动，渐渐增长其经验，养成参与社会生活和适应社会生活的能力，从而起着传递和交流人类社会生活经验的作用。

因而他鼓励教师把学生置于问题情境中，并帮助他们探究重要的社会的和智力的问题。

杜威还提出问题解决的一些具体步骤，也反映了他对科学研究方法的重视。

他的一些实验虽然走过了头，已经引起人们的普遍反思，但他的思想仍是美国小学科学课的这种教学方法的直接的理论基础之一。

皮亚杰、布鲁纳和维果斯基的观点构成了重要的建构主义心理学派。

皮亚杰描述了儿童认知发展的阶段：感觉运动阶段（十八个月--二岁）、前运算阶段（二岁--七岁）、具体运算阶段（七岁--十一岁）和形式运算阶段（十一岁--十五岁）。

他得出如下的结论：知识的增加是学习者个人建构的结果。

对个体来说，知识并非被动地接受而是一种积极建构的--发现和创造的过程。

这样看来，课堂教学就应该从儿童的已有知识为出发点，结合生动的现实生活经验，在自主的活动中进行积极的建构，而不应照本宣科，不顾学生的已有经验和知识，让学生成为一个被动的接受者。

布鲁纳作为皮亚杰理论的支持者，提出他的发现学习理论。

他的区别于皮亚杰理论的一个重要方面在于，他提出儿童一直在一定水平上处于概念学习的准备状态，而皮亚杰认为这种特定学习准备状态依赖于其认知发展阶段。

因而布鲁纳便设计了螺旋式的科学课程。

指出科学题材要与学生的生活相关联，要对特定的学生是有意义的。

综合地说，之所以多年来皮氏和布氏的理论一直是美国小学科学教学的理论基础，是基于如下三点：儿童是积极的学习者；儿童是在他们对世界的经历的基础上建构自己的思想的；儿童在先在知识--他们从所有先前经验中所学到的知识--在决定新旧概念的结合上是至关重要的。