国培示范项目：国家级高中生物学骨干教师研修班南京师范大学 2012-11

23/4/20 北京师范大学刘恩山 1

国培示范项目：国家级高中生物学骨干教师研修班南京师范大学 2012-11

国外科学教育发展概览-- 聚焦美国的科学教育发展

刘恩山北京师范大学生命科学学院

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推荐阅读• 刘晟、刘恩山 . 从“科学教师协会

（ NSTA ） 2012 年会”看美国科学教育的发展 . [J]. 中国科技教育 , 2012, (5): 4-6

• 王威、刘恩山、李倩 . 将跨学科概念融入高中生物学课程初探 . 生物学通报， [J].2012 ， 47 （ 8 ）： 29-33

• 刘晟、刘恩山 . 学习进阶：关注学生认知发展和生活经验 . [J]. 教育学报 , 2012, (2): 81-87

• 刘恩山 . 基础教育理科课程未来十年展望 . [J]. 基础教育课程 , 2011, （ 12 ） V96: 17-18


引言从我的中学时代说起；从 walkman 到 iPhone 、 iPad;美国科学教育发展令人关注 ;

• 视科学教育为国家安全；• 追求卓越、力争上游；• 基于证据和研究的课程发展决策；• 《 K-12 科学教育框架》、《下一代科学教

育标准 (NGSS) 》推动科学教育的发展。


1. 劳动力市场变化推进教育改革美国经济的变化• 60 年代后的 30 年间，制造业的主导地位

由以信息、知识和创新为支撑的服务业所取代

• 信息产品和基于信息的服务业在 1967 到1997 已经由 36% 上升至 56% ，并在以后的十几年间产值持续超过制造业


1. 劳动力市场变化推进教育改革

美国就业市场的变化 • 1995 年至 2005 年，美国失去了三百万个

制造业的工作岗位• 与相同时却创造了一千七百万个服务业的

工作机会• 其中主要是高新的信息服务业工作


1. 劳动力市场变化推进教育改革

美国就业市场的变化 • 信息服务业员工与制造业员工年收入的差距平均

是两万美元 • 迅速增加的就业机会中，重要集中在高端的职位 • 美国服务业的就业已经成为就业市场主导• 新的岗位需求还对就业者的能力提出了新的要求• 应对复杂问题的能力、高效的交流能力、管理信

息能力、团队工作能力及创造新知识的能力


1. 劳动力市场变化推进教育改革对科学教育的关注 • 国家利益：在竞争中、在经济链条中的地

位； • 个人的发展：谋生、就业机会，社会中的

地位； • 科学教育的应对措施


2. 科学实践：科学探究与工程学实践并重

• 工程学实践与科学研究并重，但不尽相同；• 工程学教育的价值得到高度关注；• 人工世界对我们的影响；• 对人工世界的认识和建造；• 工程学教育与创新国家的确立；• 更好地理解科学和数学。


2. 科学实践：科学探究与工程学实践并重

• 科学探究既是是学习方式、也是学习内容；• 工程学实践与科学研究并重，但不尽相同；• 科学探究虽然是科学家研究自然界规律的方式，其基于证据和逻辑来解释现象、寻求答案的思维方式对每个公民都是重要的；

•自然科学领域以外的许多工作岗位上，也需要使用科学探究的技能。


3.少而精：聚焦学科的核心概念• 以核心概念构建的内容框架；• 自然科学划分为三个领域；• 每个领域聚焦少数核心概念；• 少而精是设计思路和教学要求；• 关注学生认知发展和生活经验的学习进阶

（ learning progression ）；• 科学教育体系在宏观上具有良好的一致性与连贯性；

• 跨学科和跨年级的整体设计。


4. 跨学科通用概念进入课程• 跨学科通用概念让学生更加深入地认识科学；• “ 在科学、数学和技术领域中反复出现一些重要

的概念，这些概念超出学科的界限，在说明事物、创造理论、以及观察和设计时发挥着重要的作用” ;

• “反复使用这些概念进行教学可以强化学生对学科核心概念（ disciplinary core ideas ）的理解”。

• “运用这些概念将科学各学科内及学科间建立有效的联系”。


4. 跨学科通用概念进入课程• 跨学科通用概念：•模式（规律）（patterns）•因果关系：机制与解释•系统与系统模型• 物质与能量•结构与功能•尺度、比率和数量•稳定与变化


4. 跨学科通用概念进入课程跨学科通用概念：• 科学探究• 科学本质


5.NGSS ：下一代科学教育标准

•用各学科的核心概念、跨学科通用概念、学习进阶建构 K-12 科学教育标准在水平、垂直和发展三个维度上达成一致与连贯；

• 26 个州承诺弃用各自的原有标准 NGSS;• 2 、 5 、 8 和 12 年级对各学科内核心概念

和通用概念的理解水平及其发展进程 ; • 对学生表现的描述：既是课程与教学标准、又是表现与评价标准。

5.NGSS ：下一代科学教育标准



6. STEM 融入科学课程• 中小学科学教育中重视工程教育

（ Engineering Education ）；• “ 工程知识与实践”和“科学知识与实

践”为具有同等重要性的两大主题；•什么是工程学？“ The science of building

useful stuff using science.”• 工程师做什么？


6. STEM 融入科学课程

•哪些是工程师的作品？•这些产品给我们带来什么？• STEM 教育成为关注的焦点；• 新的课程、教学设计和资源支持 STEM 进

入课堂；• STEM 对科学教育的全面改革。


7. 跨学科能力： 21 世纪的技能

适应能力 • 应对新的、非常规的、迅速变化的工作环境• 应对突发事件、危机状态• 学习新的工作、技术和方法的能力• 应对工作压力•适应不同个性的人员•体能适应能力



多种交流能力•处理和解释其他人发出的文字和非文字的信

息；•沟通、说服、协商和劝导• 与他人磋商，并达成建设性的成果


7. 跨学科能力： 21 世纪的技能非公式化的问题解决• 成熟的问题解决者•审视宽泛的信息，察觉规律（ patterns ）•筛选信息来剖析问题。•梳理和思考信息的关联情况•判断解决问题的策略是否有效•整合表面看上去并无关联的信息



自我管理及自我发展能力• 主动工作；•自我动员和自我监控•乐于并有能力获得与工作有关的新知识和技

能



系统化的思维能力• 理解系统如何运转的能力• 理解系统中一个部分的运动、变化或故障对系统的其他组分产生的影响

• 对工作有整体、全面的认识•包括判断、决策、系统分析


8. 思考与建议• 为学生步入社会打下良好的基础• 关注学生持久的发展

– 学习的乐趣和动机– 兴趣和人生规划

• 关注学生全面的发展– 学习基础： STEM– 21 世纪技能– 强健的体魄。


结语• 我们不会放弃对经济链中高端位置的最求；• 我们要培养可以胜任高端职位的优秀人才；• 跨学科能力成为影响人的就业和发展；•用学科核心概念和跨学科概念构建知识框架；• STEM 教育的发展对教师提出更高的要求；• 我国生物学课程改革与国际科学教育发展同向、同步；

• 科学教育要为创新国家的实现做出贡献。


参考文献：略

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