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中美小学科学教育的比较与启示
四川大学附属实验小学 陈耀华

今年6月，我受乐山师范学院刘院长的邀请，于7月6日去他们学院给“化生学院2010级（下学期大三）科学教育专业本科学生进行培训，课程为《科学教学研究方法专题》，特邀请陈老师做一个讲座，主要涉及内容：四川、全国科学课程开设状况，科学专业发展前景，教学基本素质要求，教学设计要求等相关内容。烦请陈老师做好准备，把您的经验交流给我们的学生！”
接此任务后，我查阅了大量的相关资料。8月上旬，我在家又结合名师工作室的课题“小学科学国际化教育研究”，从多个网站对相关内容进行了搜索、浏览和重点阅读。浏览了约50多篇文章，下载了30多篇文章，重点阅读了20多篇文章，特别关注了美国小学科学教育的发展趋势。如《美国小学教育》、《美国小学科学教育讲座》、《美国小学科学教育比较研究》、《美国小学科学教育科学教育现状研究》、《中美两国中小学科学教育理念的比较》、《美国小学科学课教学模式研究》等。通过自主学习，丰富了自己的阅历，促进了专业素养的提升。同时，我还把一些好文章想尽办法下载下来（有很多网站限制下载），发到武侯区“科学教师QQ群”和“陈特工作室”QQ群，让同仁们和工作室的学员分享。以此分享知识，散播温情，搭建分散研修平台。
通过对大量的资料学习、研究、比较发现：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萃者，但从普遍的角度来说，这却是一个不争的事实。
我们先来看看美国小学科学课案例二则：
　　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。 ……
从上面两个个案中，我看到了两个生动、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。
文献研究发现，中美小学科学教育主要差异表现在以下几个方面：
一、小学科学课程的开设与重视度的差异比较
我国小学目前普遍开设了科学课，但是课程名称几经异名。1977年，这门课叫“常识”课，1978年改名为“自然常识”课，1981年，教育部颁布新的小学自然教学大纲，这门课改称“自然”课，2002年改为小学“科学”课，经历了25年，这门课程的名称改了四次。从开设的课时来看，1977年叫常识课时，只开设了五年级，当时是五年制，每周是2课时，1978年改为自然常识课，开设了四、五两个年级，每周也是2课时，从1982年到1992年，改为小学自然课，开设了三、四、五年级，每个年级每周2节课，到了2002年，又改为小学科学课，在三、四、五、六年级开设，每个年级每周2节。随着第一轮新课改的不断推进，许多学校加大了科学教育的力度，但个别学校由于受应试教育的影响，认为科学课不是主课，在考试阶段甚至在平时都存在挤课现象。总体看来，科学课属于第二平台课程，没有引起全社会范围内的足够重视。
从20世纪80年代以来，美国相继有几个比较长期的基础科学教育的发展计划，其中最有影响力的有美国科学院的《国家科学教育标准》和美国科学促进会的“2061计划”，美国科学教师协会的《范围、顺序和导向》也在20世纪90年代产生了一定影响。在相关文件的指导下，美国小学的科学教育形成了自己的特色。一般来讲，美国小学都开设了科学课，科学课是美国小学课程中最基本、最重要的学科之一，它与英语、数学并列为三大核心课程。小学科学课的名称不统一，学时各州也有所不同，每周从５学时到９学时不等。由于国家政策的影响，美国小学普遍重视科学教育。
二、小学科学课教师素质的差异比较　
小学科学教师是一个特殊的群体。从专业性质来看，它是一个专业技术性要求比较高的职业。近些年来一些相关调查表明，小学科学教师的科学素养令人担忧。2003 年初，有关部门对全国21 个省、市、自治区的1737 位小学科学教师(主要是城市教师)进行了“小学科学教师科学素养”的问卷调查。调查结果反映了当今肩负培养学生科学素养重任的小学科学教师“科学素养普遍较低”这样一个事实。小学科学教师存在的一些问题与其培养的模式有关。长期以来，中等师范学校在有针对性培养小学科学教师的意识比较淡。大多数的中师在这方面重视并不够，有不少地方的中师甚至没有树立培养小学科学教师的意识。原因很多，一是由于上面的原因，中等师范学校长期徘徊于解决小学教师缺口这一问题上，侧重培养语文、数学教师，忽略了小学科学教师的培养。二是由于长期来对小学科学教育重要性的认识不足，重视不够，甚至对小学自然课程有错误的认识，以为自然课程内容显浅，很容易对付，使小学科学教育课程长期被轻视，其结果必然导致培养的前端——中师对小学科学教师培养上的轻视。2005年经教育部同意，贵阳学院教育系率先在全国创办“科学教育（科学技术教育方向）”本科专业，到今年4月，全国有63所高等院校开设了这个专业。近几年，虽然一些大专院校开设了“科学教育专业”。但这些毕业生大多到中学教理科去了。对城市小学来讲，科学专职教师的比例稍偏高一点，对于农村来讲，受过专业科学教育的专职教师的比例就更少了。就我校近几年招聘科学代课教师来看，要招聘到一个较为理想的科学老师很困难。从在职的科学老师来看，他们的教学工作也连同他们所执教的科学课程一样，长期被置于边缘的状态。从而产生大量科学素养水平较低。一些小学科学教师原有的专业知识不能满足教学的需要，对教材缺乏整体性的把握，导致我国小学科学教育长期来低水平教学。
美国小学教师均由设在大学的教育学院（系）培养，至少应取得学士学位，除了学历达标外，教师还要具有学识丰富、诚实正直、身体健康等素质。教师在大学期间都接受了理科相关学科的学习，在职期间也经常有各种各样的专业培训课程，经常有接受各种专业培训的机会。因此，小学科学教师的总体情况是：学历层次高，知识非常丰富，驾驭教学的能力特别强。科学教师的高素质也让学生对这门课充满了兴趣，小学科学课程是学生最喜欢的一门课。
三、小学科学课教学的差异比较
1、科学课程 ，一纲多本
从2002秋季开始，全国中小学生先后按国家课程指导纲要开设了科学课。开始用上了与以往完全不同的教材。这标志着我国新一轮以课程、教材为核心的教学改革进入新阶段。在这次课程改革中，科学课程的改革因其力度、深度和广度而受到广泛关注。我国不仅第一次制定了中小学科学课程标准，在课程设置上打破人为学科界限，而且在教材编写上实行“一纲多本”，据我所知，有科教版、苏教版、河北版、京版、北师大版、湘版、青岛版、冀教版……，成都市用的是科教版。无论哪种版本，教学内容主要包括生命科学、物质科学和空间科学等，与美国相比，尽管课程编排顺序存在差异，侧重点稍有不同，但教学内容基本相同。
美国科学教材类型多样化，美国传统的小学科学教育教材按照其科学教育哲学中科学知识的领域分类（即生命科学、物质科学、空间科学）进行编写，并以教育哲学提出的三大科学概念为核心。《标准》出台之后，出现了多种旨在培养科学探究能力的小学科学教材。美国的教材主要向所有的学生提供生命、地球、自然科学和技术方面丰富的体验和培养其批判性思维与解决问题的能力。
２．教学组织形式和教学方法
国内教学组织形式以班级授课制为主，小学科学教学中采用的方法主要有：讲授法、演示法、实验法、观察法、活动法（采集标本、实地参观）等。由于条件所限，大多数地区的小学科学课仍旧多采用讲授法，或者辅以演示实验等。我国的小学科学教学注重基本理论多于实践，尽管当前提倡“做中学”的探究式教学方法，但现阶段还未能在全部小学有效开展。科学课程被作为知识体系传授给学生，在课堂教学中多表现为粉笔加黑板进行教学。科学活动的探索性被严重忽视，教学缺少真实有效的科学实践和问题探究
美国小学在教学组织形式上主要实行灵活的班级授课制，学生可以跳班，以活动化的教学形式发挥学生的自主性、积极性和独立性。在教学组织形式上个别化教学获得了迅速发展，充分考虑儿童个体多方面的差异，使教学能面向每个儿童，并使之获得良好的培养。小队教学、游戏教学、多组教学等类型在科学课程实施中占有很大比重。在教学上有两个显著特点：注重实践，教学内容以动态的问题探究为主；重视儿童的体验，并将其与科学教学内容有机结合。小学科学课教学以杜威、皮亚杰、布鲁纳和前苏联维果茨基的理论为基础，形成了自己独特的教学模式——探究式教学模式。
3、教师中心和学生中心
长期以来，我国小学科学教学是以教师为中心的，就是以教师的讲解和提问为主，复习与重复性练习是教师用来控制和巩固课堂教学的主要手段；学生要反复练习以便能熟练解答与考试相似的问题。这种教学模式培养出来的学生擅长背诵公式和解答纸面上的问题，但缺乏独立思考的能力。近年来，我国教育界虽大力提倡以学生为中心的教育思想，鼓励学生积极参与教学过程，提倡让学生自己发现问题和解决问题，但这种理念在“应试教育”的环境里很难得到贯彻。而美国中小学科学课完全以学生为中心，表现在美国的教师更加重视学生的兴趣、个性和创造性。他们的教学方式很随意，教师在课堂上十分幽默，教学中穿插科学故事，运用大量的身体语言，等等。在师生关系方面，美国的教师与学生的关系很随意，他们鼓励学生成为与他们平等的人，允许学生怀疑、提问、标新立异、与众不同。
比较而言，在中国，科学教学是件严肃的、按部就班的事。如有文章报道，“美国科学教育协会代表团，在上海一所著名的重点中学听了一节特级教师的物理课，其教学内容精当、目标明确、节奏紧凑、学生活动充分，教师的提问都是精心设计的，学生的回答也都是清晰明了的。按传统的评价，这堂课真是天衣无缝子。可是美国代表团成员却说，课堂上都是老师提问，学生回答，既然学生都已能回答了，为什么还要上课呢?上课应该是学生有问题，学生提问，教师回答，师生共同讨论……”为什么会出现两种完全不同的评价呢?这里反映了两种根本不同的教育观念。中国传统的衡量教学的标准是，将有问题的学生教育得没问题、“全都懂了”。所以中国的学生年龄越大，年级越高，问题越少。而美国衡量教学的标准是，将没问题的学生教育得有问题，假如学生提的问题连教师都回答不了，那才是成功的。所以，美国的学生年级越高，越富有创意，越会突发奇想。
4．教学资源
我国大多数城市小学有供科学课教学专用的实验室，配以实验器材、模型、挂图、标本等；少数学校有多媒体课件、乡土教材，还有互联网可供学生使用。有些学校能积极利用校外资源如科技馆、博物馆等。部分农村学校没有专用的实验室，但是有少量实验仪器、教学录像、模型、挂图等。尽管我国的科学课教学资源状况有了明显改善，但与美国相比还有很大差距。
在美国的小学，教室里有许多不同类型的书架，一个２０名左右学生的班级足有５００多册书，随时可以翻阅。教室里多媒体计算机、打印机、电视机、录像机、录音机、投影仪等现代化设备一应俱全，还有和书本配套或适合课外阅读的大量教学软件随时可用，课堂有限的空间得到延伸，学生获得的信息是多元化的，开放的。公共教学资源也对小学科学教育提供了大力支持。美国对图书馆、博物馆以及网络等公共教育资源的积累非常重视，到处都有公共图书馆和各种名目的博物馆，与科学有关的有航空航天博物馆、自然历史博物馆等，这些博物馆都是免费的。因此，形成了颇具规模的教育的社会支持系统。
四、美国小学科学教育对我们的“十点”启示
通过比较可看出，我国的小学科学教育在全民范围内的重视程度、师资队伍建设、科学教学方法、教学资源等方面与美国存在明显差距。因此，应有针对性地改善我们的薄弱环节。
1、提高对科学教育的认识，突出科学课程的地位。改革师范教育，培养良好师资：吸取美国的相关经验，在培养未来科学教师的高师院校相关课程教学中，提倡采用探究式的、开放的教学方法，开展多种多样的教学活动，使师范生亲历的活动可以迁移到以后的教学中，有利于将教学理论真正用于实际教学。
2、提高在职小学科学教师的专业知识和教学能力。加强对小学科学教师的在职培训，消除他（她）们对科学和科学研究工作的神秘感，转变传统科学课的教学观念，认真领会现代教育理论。使之能引导学生关注生活，关注身边的科学，在科学探索活动中体验到科学是什么，感受科学探索的一般方法，学会捕捉并研究身边的现象，体验到主动学习的成功的乐趣。
3、改善教学中的人际关系，造就教学中的和谐氛围。教师要充分发挥课堂师生交流过程中的积极的情感功能，培养学生树立科学精神，确立“吾爱吾师，吾更爱真理”的学习观。使用有指导的小组合作的探索性学习，促进生生之间、个群之间、群群之间的多向交往活动，使我们“课堂上发生的科学故事”更加生动，更加有教育效果。
4、对美国的这种教学方法要有一个全面的认识。既要看到其经验，向人家学习；又要认识到其不足之处，不能完全照搬。同时也要全面认识我国传统教学的长处，不要看了人家的东西，就把自己一棒子打死。这里面的矛盾是比较尖锐的。这两个方面有时是相互对立的。如果过度强调开放课堂环境，就不能保证学生的充分的练习时间，而且必然使学习知识的质量大打折扣；要过多地强调接受学习，保证练习时间，又容易使学生失去自由探索的机会。我们认为，关键就是寻找二者在对立中的统一的一面，寻找二者的结合点，使学生既具有扎实的基础知识，又掌握了科学的探索方法，而且还对科学保持一种不竭的研究兴趣和习惯。这就需要教师能够在教学中灵活处理，根据学习内容，进行创造性地加工，使课堂教学涌现出勃勃生机，焕发出生命的活力。
5、教学以学生为中心。教师应以学生的已知和需知为基础，鼓励学生从自己的日常生活、兴趣和需要中选择学习主题，并帮助学生确定他们建构知识的最有效途径，引导学生进行分析和创新，以便科学处理各种信息和实验数据，让学生通过科学探究来自己解决问题。
6、采用“探究法教学”。通过设置有利于学生主动探究学习的环境，并提供充分的指导和帮助，让学生从提出问题出发，通过设计实验，系统观察、搜集、分析、解释信息，做出结论，表达和交流等过程，进行学习。小组学习方式是常用的有效途径。
7、强调手、脑结合。要想形成自己的科学认识，不仅要动脑思考，也要积极动手操作实践。只有亲自动手实践，才能产生体验和感悟，取得对各种现象的正确的认识。
8、进行“真实”问题的学习。以自然现象或社会生活的有关科技问题为学习主题，让学生在尝试解决这些“真实”问题的过程中学习科学知识，形成科学技能和态度。
9、重视交流技能的培养。学生要想在探究活动中学好科学，就必须学会表达自己的思想，学会分享小组其他成员的观点，知道如何向大家报告自己的探究结果。要让学生学会使用正确的科学用语，能与他人自由交谈，进行口头汇报，撰写书面报告等。
10、改善学习条件，丰富教学资源：在每个教室中设置科学探究展示柜，摆设常用的实验仪器、少年科技丛书等。既可以让学生充分练习各种仪器的使用，同时为他们展示探究成果提供平台，有利于激发学生探究科学的兴趣，发展学生的想象力和创造力，使学生的潜能得到充分的发展。　　
最后强调：小学科学课“不是讲科学、念科学、看科学，而是要做科学，提倡“做”，在做中学知识。 ——路培琦

参考文献
１、丁邦平．《中美科学教育比较》
2、许新海 《美国小学教育考察》
3、刘 超   《中美两国中小学科学教育理念的比较》
4、郝琦蕾　丁　昕 《中美小学科学教育比较研究>
5、黄设新 苏培升 陈芝辉《探析我国小学科学教师职前培养模式》
6、教育科学研究所 《美国小学科学教育科学教育现状研究》
7、美国学者梁玲《美国小学科学教育讲座》
8、章鼎儿《小学科学课的科学探究活动与课堂教学改革》

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