美國下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)NGSS

1、自1996年由美國國家研究理事會（National Research Council, 簡稱NRC）頒布第一部科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)至今的十多年以來，科學(xué)教育研究一直是美國基礎(chǔ)教育研究的熱點(diǎn)。國家研究理事會（NRC）、美國科學(xué)教師協(xié)會（NSTA）、美國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會（AAAS）、達(dá)成機(jī)構(gòu)（Achieve）1相繼成為開展科學(xué)教育實(shí)證研究的重要支持者。隨著社會的變革，知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來給K-12年級科學(xué)教育以較大的沖擊。美國在世界格局中下降的競爭優(yōu)勢、美國學(xué)生在國際科學(xué)教育評測中較為落后的學(xué)業(yè)成績，以及學(xué)習(xí)科學(xué)的理論變革促使美國教育界對科學(xué)教育的不斷反思。 通過基于標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)教育研究，2010年7月NRC公布

2、的K-12科學(xué)教育框架（草案），以及1年后正式出版的K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和核心概念（以下簡稱框架）標(biāo)志著美國新一輪科學(xué)教育改革已初步完成，如今即將面世的新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（Next Generation Science Standards，NGSS，以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)）則是該輪教育改革的標(biāo)志性成果。今年5月，達(dá)成機(jī)構(gòu)的官方網(wǎng)站（）以在線方式公布NGSS的內(nèi)容以向公眾征求意見。本文結(jié)合達(dá)成機(jī)構(gòu)及NSTA官網(wǎng)（）上的具體內(nèi)容，介紹美國新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的制定過程和內(nèi)容概要。NGSS的制定過程從框架到標(biāo)準(zhǔn)

3、 先有框架再出臺新標(biāo)準(zhǔn)，這是美國新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)制定中的兩個(gè)核心步驟。 首先由NRC根據(jù)1989到2011年期間匯集的近十幾年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展和科學(xué)教育的研究成果及經(jīng)驗(yàn)的一系列研究文獻(xiàn)，制定新的科學(xué)教育綱領(lǐng)性指導(dǎo)建議，即2011年由NRC正式出版的框架，其中以概念描述的方式明確規(guī)定了K-12年級所有學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容。第二步則在達(dá)成機(jī)構(gòu)的管理下開展K-12年級科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的制定，該標(biāo)準(zhǔn)將擁有豐富的內(nèi)容和實(shí)踐指導(dǎo)，以貫穿學(xué)科和年級的方式組織，為所有學(xué)生提供具有國際化基準(zhǔn)的科學(xué)教育。 NGSS以框架為基礎(chǔ)，為學(xué)生的大學(xué)學(xué)業(yè)和職業(yè)需求做準(zhǔn)備。NGSS的制定由國家和多個(gè)科學(xué)、科學(xué)教育、高等

4、教育和工業(yè)方面的相關(guān)機(jī)構(gòu)合作完成。由國家認(rèn)可的科學(xué)、科學(xué)教育、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人組成的咨詢委員會提供對標(biāo)準(zhǔn)的評論和指導(dǎo)建議。作為必要的制定過程，標(biāo)準(zhǔn)將會經(jīng)歷眾多相關(guān)機(jī)構(gòu)部門對兩個(gè)公共草案的評閱，允許所有與科學(xué)教育相關(guān)的人員有機(jī)會了解和熟悉標(biāo)準(zhǔn)的制定過程。NGSS的內(nèi)容概要3個(gè)維度（Three dimensions） 無論是在框架中，還是目前公布的NGSS的部分內(nèi)容中，都反復(fù)強(qiáng)調(diào)科學(xué)教育中的3個(gè)維度，即實(shí)踐（practices）、跨領(lǐng)域概念（crosscutting concepts）和學(xué)科核心概念（disciplinary core ideas，即內(nèi)容）。實(shí)踐 實(shí)踐描述了科學(xué)家在研究和建構(gòu)有關(guān)自

5、然世界的模型及理論時(shí)的行為，以及工程師們在使用設(shè)計(jì)搭建模型和系統(tǒng)時(shí)一系列關(guān)鍵的工程實(shí)踐。NRC在框架和標(biāo)準(zhǔn)中使用“實(shí)踐”代替“技能”，以強(qiáng)調(diào)參與科學(xué)研究不僅需要技能，而且需要有針對性的特定知識。使用“實(shí)踐”能更好地解釋和拓展“探究”在科學(xué)上的意義，說明實(shí)踐所需要的認(rèn)知、社會和自然實(shí)踐的范圍。 實(shí)踐更加拓展了工程領(lǐng)域中的科學(xué)教育，盡管工程設(shè)計(jì)很類似于科學(xué)探究，但兩者仍然存在較大的區(qū)別。例如：科學(xué)探究涉及的是通過研究可以回答的具體問題，而工程設(shè)計(jì)包含的是可以通過設(shè)計(jì)來解決的問題。在NGSS中強(qiáng)調(diào)工程方面的內(nèi)容將幫助學(xué)生了解在日常生活中科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)方面的聯(lián)系。實(shí)踐方面的內(nèi)容包括2： 提出問

6、題和明確需解決的難題 建立和使用模型 設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究 分析和解釋數(shù)據(jù) 利用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維 建構(gòu)解釋和設(shè)計(jì)解決方案 基于證據(jù)的論證 獲取、評估和交流信息跨領(lǐng)域概念 跨領(lǐng)域概念在所有科學(xué)領(lǐng)域中均可運(yùn)用。其本身就表明和體現(xiàn)了在不同科學(xué)領(lǐng)域中統(tǒng)一的思維方式。框架中強(qiáng)調(diào)在科學(xué)教育中需要明晰這些概念，是因?yàn)樗鼈兡軒椭鷮W(xué)生將不同科學(xué)領(lǐng)域中相互關(guān)聯(lián)的知識組織成連貫的、條理清晰的基于科學(xué)的對客觀世界的認(rèn)知?？珙I(lǐng)域概念包括3： 模式 原因與結(jié)果 尺度、比例和數(shù)量 系統(tǒng)和系統(tǒng)模型 能量與物質(zhì) 結(jié)構(gòu)和功能 穩(wěn)定性與變化學(xué)科核心概念（學(xué)習(xí)內(nèi)容） 學(xué)科的核心概念具有聚焦K-12年級在科學(xué)方面最重要的課程、教學(xué)和評測內(nèi)

7、容的功能。至少具有以下條件中的2條，最好是都滿足的概念可被認(rèn)可為核心概念。 能跨越多門學(xué)科或工程領(lǐng)域的具有明顯重要性的概念，或是一個(gè)具體學(xué)科知識組織中的關(guān)鍵概念 能提供對于理解和研究更復(fù)雜概念和解決問題的關(guān)鍵工具 能與學(xué)生的興趣和生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)，或能連接需要科學(xué)和技術(shù)知識的社會或個(gè)人問題 通過增加深度和復(fù)雜性，能在持續(xù)的多個(gè)年級中教和學(xué) 學(xué)科概念涉及4個(gè)領(lǐng)域：物質(zhì)科學(xué)，生命科學(xué)，地球與空間科學(xué)，工程、技術(shù)和科學(xué)運(yùn)用。 以上3個(gè)維度就像1根繩索中纏結(jié)在一起的3股，應(yīng)將其看作是1個(gè)有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)。實(shí)踐是建構(gòu)和使用核心概念的過程，以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對自然和現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識，三者之間呈現(xiàn)出相輔相成的關(guān)系。（如

8、上圖） 注釋 1達(dá)成（Achieve）是兩黨聯(lián)立的非盈利組織，該機(jī)構(gòu)幫助國家提升學(xué)術(shù)水平、改進(jìn)評價(jià)，以及改善和加強(qiáng)為所有年輕人籌備的高等教育、工作和公民權(quán)益的問責(zé)制。 2具體內(nèi)容可參考中國科技教育2012年第2期P41 3具體內(nèi)容可參考中國科技教育2012年第4期P40新一代K-12科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)(NGSS)的內(nèi)容 NGSS的呈現(xiàn)方式不同于1996年版的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，它將3個(gè)維度結(jié)合在每一條標(biāo)準(zhǔn)中，并在所有標(biāo)準(zhǔn)之間設(shè)置了有意義的連接。為了給所有標(biāo)準(zhǔn)使用者提供指導(dǎo)和說明，制定者創(chuàng)設(shè)出能夠突出標(biāo)準(zhǔn)、所涉及的3個(gè)維度的內(nèi)容，以及與其他年級和學(xué)科相聯(lián)系的體系結(jié)構(gòu)。每條標(biāo)準(zhǔn)都通過表格形式呈現(xiàn)，其中包括3個(gè)

9、主要部分，即預(yù)期成果（performance expectation）、基礎(chǔ)框（the foundation boxes）和聯(lián)系框（the connection boxes）。如下圖： 為更好地說明和了解標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容和意義，以下闡述中以5年級“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、特征與相互作用”主題為例進(jìn)行說明。預(yù)期成果 每條標(biāo)準(zhǔn)的表格的第一部分為“預(yù)期成果”，是說明評測內(nèi)容的欄目，也是每條標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容。通過預(yù)期成果的方式描述出學(xué)生掌握該條標(biāo)準(zhǔn)后應(yīng)達(dá)到的能力和水平，再由“說明”給出相關(guān)實(shí)例，“評測界線”則對該條表述的評測給予指導(dǎo)。例如： 預(yù)期成果雖然是按照主題的方式呈現(xiàn)，但其實(shí)也可以獨(dú)立出來。主題成組的方式并未暗示這

10、是教學(xué)的最佳順序，同樣也不是一個(gè)主題下的所有預(yù)期成果都必須在一個(gè)課程單元中教與學(xué)。基礎(chǔ)框 基礎(chǔ)框圖中提供了附加的有用信息，拓展并解釋與預(yù)期成果相關(guān)的3個(gè)維度中的具體要求?；A(chǔ)框圖中的每一條陳述的末尾都用代碼標(biāo)志出與其對應(yīng)的預(yù)期成果。依據(jù)3個(gè)維度，基礎(chǔ)框分為“科學(xué)與工程實(shí)踐”、“學(xué)科核心概念”和“跨領(lǐng)域概念”3個(gè)欄目，其中“科學(xué)與工程實(shí)踐”的陳述選自K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨領(lǐng)域概念和核心概念（以下簡稱框架）中8個(gè)實(shí)踐種類的具體內(nèi)容，以進(jìn)一步解釋在每個(gè)年級段科學(xué)和工程實(shí)踐的重點(diǎn)；“學(xué)科核心概念”欄目的陳述內(nèi)容完全對應(yīng)于框架，詳細(xì)的描述對于支持學(xué)生掌握核心概念非常必要；“跨領(lǐng)域概念”欄目的陳述

11、也源自于框架，進(jìn)一步解釋了在每個(gè)年級段強(qiáng)調(diào)跨領(lǐng)域概念的重要性。例如： 需要說明的是，雖然大多數(shù)主題中強(qiáng)調(diào)的僅是幾種實(shí)踐類型，其實(shí)所有實(shí)踐類型對于每個(gè)年級段都很重要，教師在教學(xué)中都應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生使用多種實(shí)踐類型。同樣，雖然大多數(shù)主題中只強(qiáng)調(diào)幾個(gè)跨領(lǐng)域概念的類型，其實(shí)所有跨領(lǐng)域概念都可以在每個(gè)年級段內(nèi)強(qiáng)調(diào)。因此，基礎(chǔ)框中列出的僅僅是重點(diǎn)，并不全面，也沒有限制教學(xué)的意圖。聯(lián)系框 聯(lián)系框分為3個(gè)部分，即“同年級段中其他學(xué)科核心概念的聯(lián)系”“跨年級段間學(xué)科核心概念的關(guān)聯(lián)”以及“與通用核心國家標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系”。 “同年級段中其他學(xué)科核心概念的聯(lián)系”中包括了同一年級段內(nèi)具有相關(guān)核心概念的其他學(xué)科主題的名稱，例如物

12、質(zhì)科學(xué)和生命科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中都包括與光合作用相關(guān)的核心概念，它們可以在教學(xué)中彼此相關(guān)；“跨年級段間學(xué)科核心概念的關(guān)聯(lián)”中包括了其他科學(xué)主題的名稱，這些主題可能出現(xiàn)在之前的年級段，以提供學(xué)生理解該條標(biāo)準(zhǔn)概念的基礎(chǔ)，也可能出現(xiàn)在后續(xù)的年級段，以說明該條標(biāo)準(zhǔn)為后續(xù)學(xué)習(xí)提供的基礎(chǔ)；“與通用核心國家標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系”中包括了在英語語言藝術(shù)、文學(xué)和數(shù)學(xué)的通用核心國家標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的與該條標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的代碼和名稱。以說明該條標(biāo)準(zhǔn)與語言、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科教學(xué)的聯(lián)系。例如： 雖然目前標(biāo)準(zhǔn)還未最終成形，但達(dá)成機(jī)構(gòu)的官網(wǎng)上已經(jīng)公布了按照主題組織起來的預(yù)期成果的內(nèi)容。這種組織形式不同于框架中按照領(lǐng)域組織大概念的方式，而是通過每個(gè)年級段中可學(xué)習(xí)的主題，以及在該主題中所涉及的3個(gè)維度的具體內(nèi)容來呈現(xiàn)。為更好地理解NGSS的全貌，本頁下方的圖表給出了NGSS中的學(xué)習(xí)主題在學(xué)科和年級上的分布。結(jié)語 從上述簡略的闡述和分析中，NGSS的雛形已展