美英中學(xué)生物課程教材中的科學(xué)素質(zhì)教育及其啟示

科學(xué)素質(zhì)包括科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度。中學(xué)生物教育中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)應(yīng)從這幾個(gè)方面著手，課程目標(biāo)及教材編制也應(yīng)予以全面體現(xiàn)。長期以來，我國中學(xué)生物教材在體現(xiàn)科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度教育方面顯得薄弱，本文試通過分析美英生物課程教材中的有關(guān)內(nèi)容，希望能為我國中學(xué)生物課程教材建設(shè)帶來一定的啟發(fā)。

一、美國生物課程教材中的科學(xué)方法與科學(xué)態(tài)度教育

美國重視科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)始于60年代初，到90年代提出2061計(jì)劃更把提高全民的科學(xué)素質(zhì)作為科學(xué)教育的目標(biāo)。就科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度教育而言，60年代主要是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究態(tài)度和技能，教材中的體現(xiàn)是增加大量的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，把科學(xué)方法的學(xué)習(xí)放在首位。如《生命科學(xué)的概念與挑戰(zhàn)》，第一單元為“科學(xué)方法與技能”，講了以下幾個(gè)問題：什么是生命科學(xué)、什么是科學(xué)技能、什么是科學(xué)方法、什么是科學(xué)實(shí)驗(yàn)、什么是測量系統(tǒng)、你如何用測量系統(tǒng)進(jìn)行測量、顯微鏡是什么、顯微鏡的結(jié)構(gòu)。在整套教材每一章后面都有與科學(xué)研究有關(guān)的內(nèi)容，它們是：生命科學(xué)生涯、科學(xué)聯(lián)系、科學(xué)研究人員、科學(xué)與社會(huì)、（學(xué)校）活動(dòng)、科學(xué)回顧、課下活動(dòng)。

又如《生命科學(xué)的焦點(diǎn)》，它也將“科學(xué)方法”作為獨(dú)立的一章，介紹科學(xué)研究的基本方法和原理，并將相應(yīng)的訓(xùn)練體現(xiàn)于教材中心。[1]其對科學(xué)方法訓(xùn)練的目的要求為：

1.使學(xué)生了解應(yīng)用科學(xué)方法解決問題的步驟，包括：明確問題——收集資料——提出假說——驗(yàn)證假說——接受或摒棄假說——得出并報(bào)告結(jié)果。

2.使學(xué)生掌握應(yīng)用科學(xué)方法解決問題所需要的一系列過程技能。其中基本的過程技能有：觀察、分類、推論、交流、認(rèn)識(shí)和利用空間關(guān)系、測量、應(yīng)用數(shù)學(xué)方法；復(fù)雜的過程技能有：解釋資料、形成假說、分解和控制變量、實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建模型、形成操作性定義。[2]

美國注重對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的過程及技能教育，科學(xué)方法的訓(xùn)練內(nèi)容也比較全面。2061計(jì)劃中指出：各種科學(xué)領(lǐng)域中知識(shí)的探索和技術(shù)的應(yīng)用都隨著時(shí)間的發(fā)展和新設(shè)備的出現(xiàn)而不斷變化，但各種科學(xué)探索的過程是相似的，科學(xué)研究都需要有證據(jù)、可以進(jìn)行操作的假設(shè)、邏輯及理論上的分析、得出并解釋理論結(jié)果、努力識(shí)別和避免偏見。[3] 因此，美國更注重行為教育而非單純的理論學(xué)習(xí)。例如，對喝生水會(huì)引起疾病問題的學(xué)習(xí)，教師并不直接告訴學(xué)生生水里有細(xì)菌、不衛(wèi)生，而是讓學(xué)生對生水進(jìn)行衛(wèi)生檢查、測定，并提供多種有關(guān)的數(shù)據(jù)和材料，然后由學(xué)生分析自己的研究結(jié)果和材料，回答為什么不能喝生水。學(xué)生通過親自參與這些簡單的科學(xué)研究過程，學(xué)習(xí)和應(yīng)用科學(xué)方法，并懂得了如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這正是美國的科學(xué)教育重視培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來生活的能力和素質(zhì)的體現(xiàn)。

此外，通過了解生命科學(xué)的發(fā)展歷程和進(jìn)展、了解科學(xué)家的工作、回顧科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的過程，學(xué)生也可從中學(xué)到科學(xué)研究的思維過程，并學(xué)習(xí)科學(xué)家堅(jiān)韌不拔、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者的聯(lián)系及科學(xué)的本質(zhì)。活動(dòng)過程中，學(xué)生可以有不同的設(shè)計(jì)和結(jié)果，要求學(xué)生各自報(bào)告結(jié)果、開展討論、各抒己見、大膽懷疑，體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，并有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)造力。

二、英國生物課程教材中的科學(xué)方法與科學(xué)態(tài)度教育

與美國相同，英國也是在科學(xué)教育中重視科學(xué)方法訓(xùn)練和科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)的國家。在60年代世界教育改革浪潮中，英國推出的納菲爾德生物學(xué)就具有此明顯的特點(diǎn)。如它的教師指導(dǎo)書中指出：要訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究計(jì)劃的方法、提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（特別是應(yīng)用對照）；使學(xué)生懂得生物學(xué)不僅建立在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，而且建立在懷疑、提出假說、驗(yàn)證假說及互相交流的基礎(chǔ)上。[4] 在教材的編寫上也體現(xiàn)了這種要求。如《生物學(xué)引論》[5]即是其中一套教材， 其中充滿了科學(xué)研究的氣氛。

1.將“探究—發(fā)現(xiàn)”教學(xué)理論引入教材

教材在編寫方式上注重指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究。每章教材的開始總是以談話式的語言把學(xué)生帶入一定的問題情境，激起學(xué)生進(jìn)行探究的欲望。然后，指出觀察、實(shí)驗(yàn)的方法和步驟，并提出相應(yīng)的問題。這樣的結(jié)構(gòu)反復(fù)出現(xiàn)，使學(xué)生在探究活動(dòng)中，自己獲取有關(guān)的知識(shí)。例如，第四章“生命是如何開始的”，連續(xù)讓學(xué)生進(jìn)行如下活動(dòng)：觀察煮熟的雞卵、觀察生雞卵、觀察開始孵化了的雞卵，在暖房參加雞卵孵化的管理工作。隨著這些活動(dòng)的逐步進(jìn)行，學(xué)生的知識(shí)逐漸增加，最后達(dá)到對雞卵的結(jié)構(gòu)、受精卵的產(chǎn)生、雞的個(gè)體發(fā)育等知識(shí)的學(xué)習(xí)。在一些不易安排學(xué)生活動(dòng)的地方，教材采取對可能進(jìn)行的活動(dòng)、可能發(fā)生的現(xiàn)象等進(jìn)行描述的方式，提供學(xué)習(xí)的背景知識(shí)，然后提出問題。所以整套教材沒有純粹的學(xué)術(shù)知識(shí)的介紹，而是提供了引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識(shí)的材料。

2.重視科學(xué)方法的教育

首先，教材用兩章的篇幅將研究生物的方式、方法交給學(xué)生，這里包括了進(jìn)行科學(xué)研究的步驟和方法。第一章“研究生物”分為以下幾部分：（1）研究什么。介紹了一些常見的生命現(xiàn)象， 及我們可以在哪發(fā)現(xiàn)生物體；（2）你發(fā)現(xiàn)了什么。 使用放大鏡分類鑒別所觀察的生物體。給出近30種動(dòng)物的圖畫，讓學(xué)生按這些動(dòng)物進(jìn)行觀察，并試著進(jìn)行分類；（3）從其它方面研究生物。觀察動(dòng)物的結(jié)構(gòu)，研究動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)，尋找動(dòng)物活動(dòng)的證據(jù)；（4）觀察研究動(dòng)物的各種行為。 這里以研究動(dòng)物為例，介紹了兩種研究方法：觀察法、分類法。提示了科學(xué)研究應(yīng)從問題開始，首先應(yīng)明確研究什么，接下來選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行研究。使學(xué)生明白研究內(nèi)容及相應(yīng)方法。第二章介紹了測量、記錄、數(shù)據(jù)處理、分析等方法，學(xué)生練習(xí)列表、填表、繪圖表等技能。

其次，將觀察、實(shí)驗(yàn)有機(jī)地融入課文中。課文的編排是按提出問題、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，再提出問題，再實(shí)驗(yàn)的方式，處處閃爍著科學(xué)研究的火花。

第三，每章后都提供與本章內(nèi)容有關(guān)的背景材料，介紹有關(guān)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，這是可供學(xué)生閱讀的學(xué)習(xí)材料。在這些資料中，包括了科學(xué)研究的步驟、方法，更重要的是科學(xué)家的思維過程。這些思維過程正是進(jìn)行科學(xué)研究的基本思維過程。

不難想象，教材的這種編寫方式，對于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生能力是極為有利的。

80年代中期以來，英國政府開始制訂統(tǒng)一的國家課程標(biāo)準(zhǔn)。其科學(xué)課程中主要關(guān)注的是科學(xué)方法、科學(xué)意識(shí)、科學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系教育，對于概念學(xué)習(xí)的要求層次并不高，對于科學(xué)方法訓(xùn)練的要求比較全面。如1995年的《國家科學(xué)課程》中對11～14歲學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與調(diào)查能力要求是：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程；收集證據(jù)資料；分析資料并得出結(jié)論；認(rèn)識(shí)所獲資料中的優(yōu)點(diǎn)與不足。[6]北方考試與評價(jià)委員會(huì)制定的1998 年《生物學(xué)》教學(xué)大綱中有關(guān)的評價(jià)目標(biāo)為：在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和調(diào)查活動(dòng)中，學(xué)生能設(shè)計(jì)活動(dòng)程序，用正確而系統(tǒng)的方法進(jìn)行測量、觀察、分析和評價(jià)資料，并將其與科學(xué)知識(shí)相聯(lián)系；交流科學(xué)觀察的結(jié)果和思想，用一系列科技術(shù)語及恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)和數(shù)學(xué)方法進(jìn)行討論；評價(jià)有關(guān)的科學(xué)信息，并從中作出有見解的判斷。[7]

可見，英國的生物學(xué)課程不僅重視系統(tǒng)的科學(xué)方法的訓(xùn)練，還將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及科研過程納入教學(xué)要求，要獲得中學(xué)普通證書，學(xué)生還必須具備進(jìn)行科學(xué)交流及評價(jià)的能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解釋生物學(xué)問題的能力、勇于并能夠提出獨(dú)到見解。這些要求將科學(xué)方法教育與科學(xué)品質(zhì)培養(yǎng)提到了相當(dāng)?shù)母叨取?

科學(xué)教育在重視訓(xùn)練科學(xué)方法的同時(shí)，重視科學(xué)態(tài)度教育。如實(shí)事求是、獨(dú)立思維的科學(xué)態(tài)度；加強(qiáng)學(xué)生的集體精神與合作意識(shí)的培養(yǎng)；重視科學(xué)與生活的聯(lián)系；等等。如初中的科學(xué)教學(xué)目標(biāo)中規(guī)定，在一系列探索活動(dòng)中鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行合作；鼓勵(lì)學(xué)生在成員不同的各種小組中活動(dòng)，發(fā)揮各種作用，包括領(lǐng)導(dǎo)作用，小組可以由兩人組成到由全班學(xué)生組成；鼓勵(lì)學(xué)生自省他們對小組活動(dòng)有何貢獻(xiàn)并發(fā)展合作精神及集體工作能力。教學(xué)目標(biāo)還規(guī)定，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用他們的知識(shí)和技能去解決實(shí)際問題；鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)識(shí)并報(bào)告在活動(dòng)過程中出現(xiàn)的誤差和不準(zhǔn)確的根源，識(shí)別異常結(jié)果并在可能時(shí)予以考慮；鼓勵(lì)他們意識(shí)到他們探索活動(dòng)的局限性，從而知道并非所有的探索活動(dòng)都能獲得保險(xiǎn)的、“正確的”解答。

三、對我們的啟示

通過以上分析，我們認(rèn)為美英中學(xué)生物課程教材中的科學(xué)方法及科學(xué)態(tài)度教育，在以下方面是值得我們借鑒的。

1.全面而完善的科學(xué)研究過程和方法的認(rèn)識(shí)與訓(xùn)練。使學(xué)生認(rèn)識(shí)、經(jīng)歷科學(xué)研究的過程，并訓(xùn)練其使用有關(guān)的具體方法完成每一步驟，是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的有效思維方式和操作方式。我國中學(xué)生物教材中，在體現(xiàn)科學(xué)方法訓(xùn)練方面還不夠全面，主要是簡單的具體方法訓(xùn)練，如觀察、分類、實(shí)驗(yàn)等，對于如何發(fā)現(xiàn)并提出問題、形成假說、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、模型化、給出定義等則沒有體現(xiàn)或體現(xiàn)不夠充分。

2.培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力。創(chuàng)造力是科學(xué)素質(zhì)之冠上的一顆明珠，科學(xué)方法教育的成功導(dǎo)致創(chuàng)造力的提高。英國生物課程中對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的要求，美國生物教材中大量的學(xué)生“課下活動(dòng)”，這都是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的表現(xiàn)。另外，他們都注重鼓勵(lì)學(xué)生得出自己的結(jié)論、暢述自己的觀點(diǎn)。這種求新、求異的精神，是創(chuàng)造性人才不可缺少的素質(zhì)，這一點(diǎn)在我國的文化及教育中是極其薄弱的，甚至是被壓抑的，我們的課程教材改革應(yīng)在這方面勇于革新和突破。

3.多渠道的信息交流能力訓(xùn)練和集體協(xié)作精神教育。信息的獲取與交流將是信息時(shí)代公民的生命，與他人的友好合作是信息時(shí)代發(fā)展的重要基礎(chǔ)，美英的科學(xué)教育都看到了這一點(diǎn)。如他們都提倡學(xué)生間的討論與交流，學(xué)生既要進(jìn)行語言交流，還要寫出各自的研究報(bào)告進(jìn)行書面交流；要求學(xué)生在小組活動(dòng)中充分發(fā)揮自己的作用。美國2061計(jì)劃關(guān)于“科學(xué)的思維”中專門提出交流技能，要求從一般閱讀到能清楚地以口頭和書面的方式闡述基本觀點(diǎn)、指示和信息；用表格和簡圖組織信息，繪制草圖；閱讀和理解大眾媒體中出現(xiàn)的科技新聞。我國的教育往往把交流能力的訓(xùn)練歸于語言課、把集體精神的培養(yǎng)歸于思想品德課，這種涇渭分明的劃分是無益的。我們的生物課程教材改革，應(yīng)打破這種框架的束縛，在提高學(xué)生的交流能力上有所加強(qiáng)，在培養(yǎng)學(xué)生的集體意識(shí)上有所體現(xiàn)。

4.注重科學(xué)史教育。美英教材中都有大量的科學(xué)史料，以期對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的思維方法、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)世界觀的教育。正如美國的2061計(jì)劃所說，科學(xué)訓(xùn)練的詳細(xì)知識(shí)本身即是一系列有說服力的世界觀。2061計(jì)劃還指出：科學(xué)素質(zhì)包括按照文化和智慧的發(fā)展史來看待科學(xué)探索。它包括知道科學(xué)世界觀來源于長期積累下來的許多小發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)世界的方法的迅速改革；了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一些特殊事件及我們的文化傳統(tǒng)是非常有益的；懂得一些被證實(shí)了的重要思想，這些知識(shí)對于我們理解事物的產(chǎn)生原理是非常有用的。我國的生物教材改革在此方面有所改觀，但只是出現(xiàn)于閱讀材料中極少量的內(nèi)容，閱讀材料應(yīng)去掉一般性科普知識(shí)介紹，加強(qiáng)生物學(xué)發(fā)展史、生物學(xué)家生平、生物學(xué)知識(shí)與社會(huì)、生物學(xué)知識(shí)的過去、現(xiàn)在與未來的介紹。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Charles H.Heimler Constultant T. Davik Lockovrd, Focuson Life Science,Published by Chauls E.Merrill Publishing Co.1981,22—34.

[2,4] 王志宏.將科學(xué)方法訓(xùn)練納入初中生物課程[J].學(xué)科教育，1998，（10）：9。

[ 3] J. Rutherford, Project 2061: promoting science andtechnology literacy, Innovations in science and technologyeducation,Edited by Edgar W.Jenkins,Unes co.Publish,1997.

[5]Crace Monger, Introducing living things, Published byLongman Group Limited,1982,Page 1—29.47—61.

[6] Department for Education, Science in the NationalCurriculum,Printed in the Unitted Kingdom for HMSO, Dd298343C2370/1995,15—16.

[7]Northern Examinations and Assessment Board, GeneralCertificate of Secondary Education Syllabus for 1998,3.

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