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美英中學生物課程教材中的科學素質(zhì)教育及其啟示
科學素質(zhì)包括科學知識、科學方法和科學態(tài)度。中學生物教育中培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)應從這幾個方面著手，課程目標及教材編制也應予以全面體現(xiàn)。長期以來，我國中學生物教材在體現(xiàn)科學方法和科學態(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內(nèi)容，希望能為我國中學生物課程教材建設帶來一定的啟發(fā)。一、美國生物課程教材中的科學方法與科學態(tài)度教育
美國重視科學素質(zhì)培養(yǎng)始于60年代初，到90年代提出2061計劃更把提高全民的科學素質(zhì)作為科學教育的目標。就科學方法和科學態(tài)度教育而言，60年代主要是培養(yǎng)學生的科學探究態(tài)度和技能，教材中的體現(xiàn)是增加大量的實驗活動，把科學方法的學習放在首位。如《生命科學的概念與挑戰(zhàn)》，第一單元為“科學方法與技能”，講了以下幾個問題：什么是生命科學、什么是科學技能、什么是科學方法、什么是科學實驗、什么是測量系統(tǒng)、你如何用測量系統(tǒng)進行測量、顯微鏡是什么、顯微鏡的結構。在整套教材每一章后面都有與科學研究有關的內(nèi)容，它們是：生命科學生涯、科學聯(lián)系、科學研究人員、科學與社會、（學校）活動、科學回顧、課下活動。
又如《生命科學的焦點》，它也將“科學方法”作為獨立的一章，介紹科學研究的基本方法和原理，并將相應的訓練體現(xiàn)于教材中心。[1]其對科學方法訓練的目的要求為：
1.使學生了解應用科學方法解決問題的步驟，包括：明確問題——收集資料——提出假說——驗證假說——接受或摒棄假說——得出并報告結果。
2.使學生掌握應用科學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、認識和利用空間關系、測量、應用數(shù)學方法；復雜的過程技能有：解釋資料、形成假說、分解和控制變量、實驗、構建模型、形成操作性定義。[2]
美國注重對學生進行科學研究的過程及技能教育，科學方法的訓練內(nèi)容也比較全面。2061計劃中指出：各種科學領域中知識的探索和技術的應用都隨著時間的發(fā)展和新設備的出現(xiàn)而不斷變化，但各種科學探索的過程是相似的，科學研究都需要有證據(jù)、可以進行操作的假設、邏輯及理論上的分析、得出并解釋理論結果、努力識別和避免偏見。[3] 因此，美國更注重行為教育而非單純的理論學習。例如，對喝生水會引起疾病問題的學習，教師并不直接告訴學生生水里有細菌、不衛(wèi)生，而是讓學生對生水進行衛(wèi)生檢查、測定，并提供多種有關的數(shù)據(jù)和材料，然后由學生分析自己的研究結果和材料，回答為什么不能喝生水。學生通過親自參與這些簡單的科學研究過程，學習和應用科學方法，并懂得了如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這正是美國的科學教育重視培養(yǎng)學生適應未來生活的能力和素質(zhì)的體現(xiàn)。
此外，通過了解生命科學的發(fā)展歷程和進展、了解科學家的工作、回顧科學知識產(chǎn)生的過程，學生也可從中學到科學研究的思維過程，并學習科學家堅韌不拔、實事求是的科學態(tài)度，認識科學、技術、社會三者的聯(lián)系及科學的本質(zhì)。活動過程中，學生可以有不同的設計和結果，要求學生各自報告結果、開展討論、各抒己見、大膽懷疑，體現(xiàn)了科學態(tài)度的培養(yǎng)，并有利于培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)造力。
二、英國生物課程教材中的科學方法與科學態(tài)度教育
與美國相同，英國也是在科學教育中重視科學方法訓練和科學態(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就具有此明顯的特點。如它的教師指導書中指出：要訓練學生進行科學研究計劃的方法、提出問題、設計實驗（特別是應用對照）；使學生懂得生物學不僅建立在觀察實驗的基礎上，而且建立在懷疑、提出假說、驗證假說及互相交流的基礎上。[4] 在教材的編寫上也體現(xiàn)了這種要求。如《生物學引論》[5]即是其中一套教材， 其中充滿了科學研究的氣氛。
1.將“探究—發(fā)現(xiàn)”教學理論引入教材
教材在編寫方式上注重指導學生進行科學研究。每章教材的開始總是以談話式的語言把學生帶入一定的問題情境，激起學生進行探究的欲望。然后，指出觀察、實驗的方法和步驟，并提出相應的問題。這樣的結構反復出現(xiàn)，使學生在探究活動中，自己獲取有關的知識。例如，第四章“生命是如何開始的”，連續(xù)讓學生進行如下活動：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。隨著這些活動的逐步進行，學生的知識逐漸增加，最后達到對雞卵的結構、受精卵的產(chǎn)生、雞的個體發(fā)育等知識的學習。在一些不易安排學生活動的地方，教材采取對可能進行的活動、可能發(fā)生的現(xiàn)象等進行描述的方式，提供學習的背景知識，然后提出問題。所以整套教材沒有純粹的學術知識的介紹，而是提供了引導學生自己獲取知識的材料。
2.重視科學方法的教育
首先，教材用兩章的篇幅將研究生物的方式、方法交給學生，這里包括了進行科學研究的步驟和方法。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種動物的圖畫，讓學生按這些動物進行觀察，并試著進行分類；（3）從其它方面研究生物。觀察動物的結構，研究動物的運動，尋找動物活動的證據(jù)；（4）觀察研究動物的各種行為。 這里以研究動物為例，介紹了兩種研究方法：觀察法、分類法。提示了科學研究應從問題開始，首先應明確研究什么，接下來選擇適當?shù)姆椒ㄟM行研究。使學生明白研究內(nèi)容及相應方法。第二章介紹了測量、記錄、數(shù)據(jù)處理、分析等方法，學生練習列表、填表、繪圖表等技能。
其次，將觀察、實驗有機地融入課文中。課文的編排是按提出問題、實驗活動，再提出問題，再實驗的方式，處處閃爍著科學研究的火花。
第三，每章后都提供與本章內(nèi)容有關的背景材料，介紹有關的科學發(fā)現(xiàn)過程，這是可供學生閱讀的學習材料。在這些資料中，包括了科學研究的步驟、方法，更重要的是科學家的思維過程。這些思維過程正是進行科學研究的基本思維過程。
不難想象，教材的這種編寫方式，對于提高學生的科學素質(zhì)、培養(yǎng)學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)一的國家課程標準。其科學課程中主要關注的是科學方法、科學意識、科學與社會的聯(lián)系教育，對于概念學習的要求層次并不高，對于科學方法訓練的要求比較全面。如1995年的《國家科學課程》中對11～14歲學生的實驗與調(diào)查能力要求是：設計實驗過程；收集證據(jù)資料；分析資料并得出結論；認識所獲資料中的優(yōu)點與不足。[6]北方考試與評價委員會制定的1998 年《生物學》教學大綱中有關的評價目標為：在進行實驗和調(diào)查活動中，學生能設計活動程序，用正確而系統(tǒng)的方法進行測量、觀察、分析和評價資料，并將其與科學知識相聯(lián)系；交流科學觀察的結果和思想，用一系列科技術語及恰當?shù)目茖W和數(shù)學方法進行討論；評價有關的科學信息，并從中作出有見解的判斷。[7]
可見，英國的生物學課程不僅重視系統(tǒng)的科學方法的訓練，還將設計實驗及科研過程納入教學要求，要獲得中學普通證書，學生還必須具備進行科學交流及評價的能力、應用數(shù)學知識解釋生物學問題的能力、勇于并能夠提出獨到見解。這些要求將科學方法教育與科學品質(zhì)培養(yǎng)提到了相當?shù)母叨取?
科學教育在重視訓練科學方法的同時，重視科學態(tài)度教育。如實事求是、獨立思維的科學態(tài)度；加強學生的集體精神與合作意識的培養(yǎng)；重視科學與生活的聯(lián)系；等等。如初中的科學教學目標中規(guī)定，在一系列探索活動中鼓勵學生進行合作；鼓勵學生在成員不同的各種小組中活動，發(fā)揮各種作用，包括領導作用，小組可以由兩人組成到由全班學生組成；鼓勵學生自省他們對小組活動有何貢獻并發(fā)展合作精神及集體工作能力。教學目標還規(guī)定，鼓勵學生運用他們的知識和技能去解決實際問題；鼓勵學生認識并報告在活動過程中出現(xiàn)的誤差和不準確的根源，識別異常結果并在可能時予以考慮；鼓勵他們意識到他們探索活動的局限性，從而知道并非所有的探索活動都能獲得保險的、“正確的”解答。
三、對我們的啟示
通過以上分析，我們認為美英中學生物課程教材中的科學方法及科學態(tài)度教育，在以下方面是值得我們借鑒的。
1.全面而完善的科學研究過程和方法的認識與訓練。使學生認識、經(jīng)歷科學研究的過程，并訓練其使用有關的具體方法完成每一步驟，是培養(yǎng)學生發(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。我國中學生物教材中，在體現(xiàn)科學方法訓練方面還不夠全面，主要是簡單的具體方法訓練，如觀察、分類、實驗等，對于如何發(fā)現(xiàn)并提出問題、形成假說、設計實驗、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)展學生的創(chuàng)造能力。創(chuàng)造力是科學素質(zhì)之冠上的一顆明珠，科學方法教育的成功導致創(chuàng)造力的提高。英國生物課程中對于實驗設計能力的要求，美國生物教材中大量的學生“課下活動”，這都是培養(yǎng)學生創(chuàng)造力的表現(xiàn)。另外，他們都注重鼓勵學生得出自己的結論、暢述自己的觀點。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在這方面勇于革新和突破。
3.多渠道的信息交流能力訓練和集體協(xié)作精神教育。信息的獲取與交流將是信息時代公民的生命，與他人的友好合作是信息時代發(fā)展的重要基礎，美英的科學教育都看到了這一點。如他們都提倡學生間的討論與交流，學生既要進行語言交流，還要寫出各自的研究報告進行書面交流；要求學生在小組活動中充分發(fā)揮自己的作用。美國2061計劃關于“科學的思維”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、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，應打破這種框架的束縛，在提高學生的交流能力上有所加強，在培養(yǎng)學生的集體意識上有所體現(xiàn)。
4.注重科學史教育。美英教材中都有大量的科學史料，以期對學生進行科學的思維方法、科學精神、科學態(tài)度和科學世界觀的教育。正如美國的2061計劃所說，科學訓練的詳細知識本身即是一系列有說服力的世界觀。2061計劃還指出：科學素質(zhì)包括按照文化和智慧的發(fā)展史來看待科學探索。它包括知道科學世界觀來源于長期積累下來的許多小發(fā)現(xiàn)和認識世界的方法的迅速改革；了解科學技術發(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；懂得一些被證實了的重要思想，這些知識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，閱讀材料應去掉一般性科普知識介紹，加強生物學發(fā)展史、生物學家生平、生物學知識與社會、生物學知識的過去、現(xiàn)在與未來的介紹。
【參考文獻】
[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.將科學方法訓練納入初中生物課程[J].學科教育，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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