自1996年美国国家研究理事会（National Research Council，简称NRC）颁布第一部科学课程标准至今的十多年以来，科学教育研究一直是美国基础教育研究的热点。正所谓：“鹤鸣于九皋，声闻于野。”美国每次颁布关于科学教育的文件或者推行科学教育的改革，都会波及欧亚各国，并引起连锁反应。1996年，美国第一次颁布《国家科学教育标准》，就确立了探究在世界科学教育中的核心地位，欧亚各国在本国《标准》修订中也纷纷植入了这一理念。我国在2001年颁布的第一份《义务教育科学课程标准（3-6年级）》中，也明确地提出将科学探究作为科学教育核心的理念。美国推行的“做中学”科学教育理念及模式在法国、日本、新加坡、新西兰以及我国台湾地区得到了广泛推广。2011年7月，美国颁布了《K-12年级科学教育的框架：实践、交叉概念和核心概念》（简称《框架》），再一次引起了世界范围内的科学教育变革，我国在2011年颁布的《3-6岁儿童学习与发展指南》也是以该文件作为参考的，提出了在幼儿科学教育领域里应该知道什么、做什么的问题。2013年春，美国又颁布了《下一代科学教育标准》（NGSS）。这个新标准是在什么背景下出台的？它和17年前的科学标准有什么不同？它对我们今后的科学教育又有什么样的指引意义呢？
　　一、对美国《下一代科学教育标准》的解读
　　1.美国《下一代科学教育标准》出台的背景。
　　背景一：科技迅猛发展促使人们考虑如何使科学教育的内容能够紧跟科技发展的步伐。
　　当今世界，科学技术突飞猛进，新的科学发现与技术创新不断涌现，并对社会和经济发展起着越来越重要的作用。科学技术促进了生产力的发展，为人类在更大范围、更深层次上认识并合理利用自然提供了可能，同时推动了社会和经济的快速发展和繁荣，促进了人们的生产方式、生活方式和思维方式的变革。科学技术的快速发展在推动人类社会生产力发展、生活方式转变和思维方式变革的同时，对每一位公民的科学素养提出了新的要求。
　　背景二：近年来的科学研究取得了重大的进展。
　　科学学习研究领域有大量的研究文献向人们揭示儿童是如何学习的，如美国2007年出版的一份研究报告中就提到：“儿童进入学校的时候已经有了对自然世界的认识，也就是说儿童不是一张白纸，等待教师去教他；我们对于儿童学习的年龄特点也有了新的认识，儿童早期的学习经验不仅会改变他的认识、行为，甚至会改变他的大脑结构……”
　　2.美国《下一代科学教育标准》的内容。
　　基于以上背景，美国一批专家共同研制了《下一代科学教育标准》（NGSS）。在目前公布的NGSS的内容中，强调了科学教育中的3个维度，即实践（practices）、跨领域概念（crosscutting concepts）和学科核心概念（disciplinary core ideas，即内容）。
　　（1）实践
　　实践描述了科学家在研究和建构有关自然世界的模型及理论时的行为，以及工程师们在使用设计搭建模型和系统时一系列关键的工程实践。NRC在《框架》和《标准》中使用“实践”代替“技能”，以强调参与科学研究不仅需要技能，而且需要有针对性的知识。使用“实践”能更好地解释和拓展“探究”在科学上的意义。
　　实践更加拓展了工程领域中的科学教育，尽管工程设计很类似于科学探究，但两者仍然存在较大的区别。例如：科学探究涉及的是通过研究可以回答的具体问题，而工程设计包含的是可以通过设计来解决的问题。在NGSS中强调工程方面的内容将帮助学生了解在日常生活中科学、技术、工程和数学方面的联系。
　　（2）跨领域概念
　　跨领域概念在所有科学领域中均可运用。其本身就表明和体现了在不同科学领域中统一的思维方式。《框架》中强调在科学教育中需要明晰这些概念，是因为它们能帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组织成连贯的、条理清晰的基于科学的对客观世界的认知。
　　（3）学科核心概念（学习内容）
　　学科的核心概念具有聚焦K-12年级在科学方面最重要的课程、教学和评测内容的功能。至少具有以下条件中的2条，最好是都满足的概念可被认为是核心概念。
　　能跨越多门学科或工程领域的具有明显重要性的概念，或是一个具体学科知识组织中的关键概念。
　　能提供对于理解和研究更复杂概念和解决问题的关键工具。
　　能与学生的兴趣和生活经验相关，或能连接需要科学和技术知识的社会或个人问题。
　　通过增加深度和复杂性，能在持续的多个年级中教和学。
　　学科概念涉及4个领域：物质科学，生命科学，地球与空间科学，工程、技术和科学运用。
　　以上三个维度就像一根绳索中缠结在一起的三股，应将其看作是一个有机结合的系统。实践是建构和使用核心概念的过程，可以帮助学生实现对自然和现实世界的认识，三者之间呈现出相辅相成的关系。
　　当我们看到这个文件的时候感觉很难同化它所给出的三个维度，这三个维度分别是：学科内容、横向概念和交叉概念或是跨学科的概念、科学与工程实践。这三个维度和过去相比有一些什么样的变化？我想其实这三个维度中每一个维度都有一个变化。
　　第一个维度是关于学科内容的，最大的变化就是强调精选核心概念。在《下一代科学教育标准》中根据生命科学、物理科学、地球与空间科学、工程与技术这4个领域列出了13个大概念。有些教师看了这些核心概念感觉难，就认为学生也不能理解，其实每个概念在幼儿园和小学阶段只是一个开端，最重要的是相关经验的获得。
　　第二个变化是在第二个维度中，这也是近10年来非常强调的跨学科概念。我们在教这些学科概念的同时，也要考虑怎样渗透一些横向的跨学科概念，而这些概念实际上给学生的是一种看待周围世界的方式，而不是一个具体的知识。
　　第三个变化是强调科学与工程实践，这是一个非常大的变化，同时也是一个比较容易引起困惑的变化。在这个领域中过去我们讲的是科学探究技能，而在新的标准中提到的是科学与工程实践。用实践这个词取代了探究，但不等于否认了探究。因为实践应该是以探究为基础，但更强调用它所得到的概念去解释现象、解决问题。 　　二、《下一代科学教育标准》对我国的启示
　　前面是我对美国《下一代科学教育标准》三个维度的介绍和解读，实际上每一个维度都蕴含着和过去标准不一样的地方。下面我想还是立足于我国科学教育的实践，去反思我们科学教育是不是也应该做出一些改变。本文重点讨论学生要学什么和教师应该怎么样教。
　　首先，我想谈的是学习内容。
　　从刚才介绍的《下一代科学教育标准》来看，我想它对我们最大的冲击就是学生究竟要学多少科学知识。我们要去反思究竟哪些知识对学生来说是必要的。大概念是一个科学领域中的核心思想，是人们认识世界、改造世界的核心思想和观念。它是领域内每个事实、知识、主题的高度概括，而不是具体的知识。引导学生建构核心概念是一项复杂的工作，它不是简单地把核心概念讲解告知，而是应在教学活动每一个环节上都进行细致的设计，并能巧妙的渗入学生心中。在实践当中有一些做法我是不太赞同的，如总想找一些标新立异的课题，为什么我们不去深入地探讨如何教好大的科学概念，而非要找一些标新立异的东西？
　　根据我的经验，凡是一些稀奇古怪的课题，多多少少都不太合适。选择内容有两个标准，第一是从学科的标准来说，第二是从生活的标准来说。如果不符合这两条标准，我觉得这个内容就要再深思一下。我想问大家的一个问题是难道我们真的是为了让学生知道这些东西才把它作为教育的内容吗？不是！而是这些东西背后所蕴含的学科的核心概念，或者我们所讲的大概念。比如说认识常见的动植物，你不要问我要认识哪些，这对学生来说不重要，他身边的动植物都可以去认识。如果他家里养了猫，他就可以去观察猫，教室里的种植角种了萝卜，他就可以去观察萝卜。
　　其次，来谈一下教学方法。
　　在课堂实践中经常发现这样的情况，教师只给学生材料，让他去探索，至于学生的探究是解决问题还是在瞎玩、疯玩，教师也不管。可能教师对于探究的理解有一个误区，以为动手了就是探究了，其实不是，探究的本质是动脑，是解决问题。且绝不是仅仅通过学生动手做的经验就可以获得这个答案的，一定是需要语言的互动介入。科学探究是科学家探索和了解自然、获得科学知识的主要方法。以证据为基础，运用各种信息分析和逻辑推理得出结论，公开研究结果，接受质疑，不断更新和深入，是科学探究的主要特点。
　　小学科学学习的方式是多种多样的，探究式学习是学生学习科学的重要方式之一。探究式学习是指在教师的指导、组织和支持下，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，以获取科学知识、领悟科学思想、学习科学方法的学习方式。小学科学课程倡导探究式学习，并为学生提供充分的探究式学习机会，强调做中学，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，突出学习能力、创新精神、实践能力，以及批判性思维和创造性思维能力的培养。
　　不管你是在一个自然的情境中，还是在一个有设计的情境中，关键是你如何关注问题并引导学生去探究问题。说到底是我们有没有用开放的心态去接纳学生的想法，这更多的是基本观念的问题。我觉得这个观念的转变是需要过程的，我相信随着教育改革的不断深入，新旧观念的不断冲击，教师的反思、研讨都能带来更多新的认识和行为上的转变。
　　（作者系幼教专家、南京师范大学教授、国家小学科学课程标准研制组成员）