当前我国科学教育存在的主要问题
我国的科学教育已开展了二十多年, 并取得了一定的成效, 但其存在的一些问题也需要我们认真思考. 首先, 从最能直接判定科学教育的水平及其有效性的学生科学素养上看,2000年北京市中学生科学素养状况调查显示, 北京市中学生科学态度正确的占60.5％, 不正确的占39.5％；科学文化知识方面正确选择的占68.9％,31.1％的中学生没有正确选择；生活举止良好的占54.2％,45.8％的中学生缺乏良好的生活举止. 其次从国民的科学素养看, 我国在1992年采用国际通用的抽样调查方法, 调查了我国国民的科学索养情况, 并与14个发达国家进行比较, 发现国民对科学知识的理解程度, 我国排在倒数第一. 学生的科学素质是学校教育的产物, 国民素质反映国家的整体教育水平. 可见, 我国科学教育确实存在很大的问题. 探究其原因, 主要是我国科学教育教学内容、教学方法及课程设置与发达国家相比, 存在较大的差距.
1科学教育的教学内容与实际生活相脱离
长期以来, 在传统的学校精英教育体制下, 中小学的教育功能主要是为升入高一级学校培养优秀学生的, 在教育内容上以学科知识体系为主, 只学必考的内容, 其他内容可以少学或不学. 在这种体制的影响下, 中小学科学教育在内容上完全脱离日常生活, “封闭的实验室研究与抽象的问题为主, 导致学生对科学理论的来源和科学理论对实际生活作用的认识仍是知其然而不知其所以然. 一位访美学者说：“理论与实践相结合是中美两国学校里的重要问题. 然而, 焦点不同, 中国的学校更强调学习理论, 而美国的学校则更强调学习实践. ”其实, 实践与理论间并没有不可跨越的鸿沟, 技术就是理论与实践的桥梁.
2科学教育的教学方法带有权威性和机械性
我国科学教育的教学方法主要是“教师为中心, 以教师的讲解和提问为主, 学生从上学之日起就围绕着教师、教材、考试转, 听课、记笔记、背诵、做练习是大多数学生的主要学习策略. 这种学习策略完全违背了科学的含义和价值. “灌输式”的教学方法只会使科学知识变得枯燥无味, 错过了学习科学的本质即科学精神的机会. 同时, 这种教学方法, 忽视了学生原有的认知结构, 即忽视了前科学概念. 按照建构主义的观点, 知道某些事情并不涉及我们的概念图式和它们所代表的含义之间的一致性, 我们不能直接地接近那个真实的世界.
3科学教育的课程设置趋向单一性和专门化
从课程开发的模式看, 有两种基本形态：分科课程和综合课程, 我国科学教育课程设置采用的是分科教学法, 体现在如小学的自然和中学的物理、化学、生物、地理等课程中. 而在美国, 从20世纪60年代的课程改革起, 其科学课程的整合就已开始, 从幼儿园到8年级的科学教育早已是综合性的了. 当代科学既高度分化又高度综合, 分科课程教学只注重学科本身内在的逻辑性、完整性, 而忽视了学科之间的联系. 在今天这个需要大量的复合型人才、素质型人才的社会里, 单一的学科教育束缚了学生综合能力的发展, 直接有碍于公众科学素养的整体提高, 是不符合个人和社会的需要的.
另外, 我国科学教育课程设置的问题还体现在科学教育与人文教育的分离上.20 世纪是“科学主义”与“人文主义”教育思潮相互整合的时代, “科学主义”与“人文主义”教育的整合是现代教育发展的必然结果, 也是社会发展对现代教育提出的客观要求. 我国当前以应试教育为主要特征的科学教育具有浓厚的“科学主义”色彩, 把科学教育的目标局限在单纯地培养科学专家和技术专家上. 忽视了对其人文精神的培养.
二、解决对策
我国的科学教育应该将重点放在科学教育的情景化上, 即教会学生把在学校学习的科学知识用于理解和解决日常生活中出现的实际问题上. 按照当代科学社会学和科学教育学及科学哲学的观念, 科学非纯科学, 科学是在广阔的社会背景中发展起来的, 它受社会价值的影响, 同时又影响着社会价值. 并且, 科学知识是依赖于杜会背景而决定的研究成果. 因而很多构成科学方法、判断和激情等方面的东西只有在让学生亲自与科学接触时才可以获得. 基于上述观
点．本文试以情景化这思想为核心提出解决的对策.
1开设综合性的科学教育课程, 重视技术教育和人文教育
随着当代科学的发展, 科学作为一个系统不仅仅是一个单独的学科, 还是一个由单独学科相互作用所形成的交叉学科, 它是作为科学系统的子系统而存在着的, 这就呈现出科学教育具有综合性或整合性趋势. 综合性的科学教育课程的优势在于：第一, 各学科之间本来就具有相似性和关联性, 综合性的科学教育课程能利用各学科的特点和优点更有效地解决社会复杂的实际问题；第二, 多学科研究协同发展能产生新知识突变, 出现新的科学局面；第三, 使知识科学具有丰富的生活性、具体性和多样性, 有利于提高学生的综合素质. 因此, 在科学教育课程设置上, 首先应重视技术教育. 理科课程应设置相应的“动手动脑”课, 如让学生设计一个方法来固定物体或移动物体, 设计一个天平用于比较两个物体的重量, 设计警报装置的电路等. 学校应定期开展技术设计活动, 展现学生设计制作的作品. 这种课的教学可以参考STS 课程, 即科学—技术—社会教学模式. 它将科学、技术、社会的知识融入科学教育之中, 扩大了科学教育的内容, 使科学教育涉及到社会生活的诸多方面, 并十分关注科学的热点问题. 如最早开展STS 课程的英国, 其课程包括读物、教师指导书、录音、决策游戏、幻灯片和统计材料等. 教材按不同年龄段设计为成套的模块组合. 每套包括100～120个模块不等. 在取材时不但考虑到自然科学学科, 而且特别留意使用这样三种题材：(1)与日常生括及现实社会有关联的同题；(2)科学史上的重要人物及其发明、发现；(3)赞成与反对的观点并存和答案不限于一个的日常生活中有争议的科学、技术问题.
科学教育需要人文科学的融合. 人文科学以其“隐性”的特点有助于科学教育的发展和完善. 隐性教育主要是通过校园的建筑、文化、学习气氛等对科学教育产生影响. 在台湾的科学课程改革中就增加了“潜在课程”. 目前台湾的一些小学已修建了植物园、动物园及科学信息橱窗等. 根据整合的思想, 隐性教育还需要与显性教育整合才能使科学教育更有效. 现代建构主义明确提出, 要在科学课程中进行显性的科学本质教学, 以达到教育的人文化. 因此, 可以通过在科学史和科学哲学的课程内容中融入对科学本质的讨论. 通过对一些著名的科学产品和科学实验的背景及发明创造者的介绍, 了解这些对我们生活有重大影响的科学事物的由来和科学家高尚的科学品质和生活逸事, 使学生融入科学文化中, 通过榜样示范效应激发学生学科学的兴趣.
2分析、了解学生的认知结构, 使教学符合学生的发展水平
一般来说．学生是按自己的想法去解答在学习中遇到的问题的. 在这一过程中, 学生不是简单地复习学过的内容, 而是用新的观点去改造原有的想法. 因为每个学生学习知识都有一种再创造和再发现的过程, 学生要牢固地掌握科学知识, 就必须用内心的创造与体验的方法来学习. 正如皮亚杰所说：“学生通过吸收并与原来知识相融合的过程来建立理论的层次结构. ”而哈什维总结了实证研究的结果, 指出学生一般倾向于观察那些符合自己“概念”的实验, 而忽视那些与自己“概念”相左的结果. 这说明学生力求发现的仅仅是他们目前“概念”所允许他们发现的内容. 因此, 根据学生学习的这一特点, 教师在科学教育中应该遵从以下原则：(1)了解学生现有的科学知识水平, 针对学生的思想实际讲授. 教师可以通过在课堂上提问题的方式了解学生的现有知识水平和思维品质, 然后再介绍常规知识、概念等. 按照建构主义的学习原则, 提问题应注意：要求学生作出一个可检验的预测；利用不很昂贵的设施或器材；有一定的复杂性, 可以使学生提出多种解决问题的途径；适合于小组活动.(2)教师要引导学生用正确的思想取代错误的观念. 学生原有的知识结构难免存在一些错误, 教师应认识到学生看似错误或迷惑的观点恰恰表明他们目前的理解程度, 因此, 需要教师去主动了解学生的思想状况并据此备课, 正是因为了解学生的“错误观念．所以才能通过教与学的互动, 使观念转变, 形成科学的思考方法, 从而获得科学知识. 正如许多有丰富教学经验的教师所说“备课一方面是备教材, 另一方面是备学生.
3创设情景教学环境, 以探究的教学方法将科学知识教授给学生
美国的《科学教育标准(草案) 》明确指出了“科学探究是学生科学学习中“基本的、起支配作用的原则”, 要让学生在“实践中学习”, 通过活动和探究获得知识, 掌握科学的方法, 形成对自然的科学态度. 情景教学和探究式学习方法在科学教育中的有效性在于；第一, 大量研究揭示、科学知识是依赖于社会情景而形成的研究成果, 它是在实验室的控制下、在大自然的情景中、在社会生活的实践中探索出来的, 而且科学观点或理论在被科学团体确认前i 币要经一些主要的科学社会机构进行交流和检查, 因此它具有情景性和社会性, 如果忽视它的这种特性, 那么必然会使科学概念和理论过于抽象. 加拿大的科学教育就强调科学课程需要通过积极的实验方法去学习, 要求所有的学生参加实验活动, 要求在可能的情况下, 教师应该在真实的问题与事件的情境中教授科学概念；第二, 就思维活动的功能而言, 既需要主体批判地考察已有的认识成果, 又需要大胆创新. 在认识过程中, 批判是创造的前提, 而创造又是科学批判精神的内在要求. 建构主义认为, 任何优秀的“教”和“学”的实质是一种批判性的关系.
根据情景教学的优点和思维的特点, 教师在教学中应做到：第一, 教师应注重科学教育内容的时代性、现实性, 即科学知识应与时俱进. 发达国家就很重视科学教育内容的时代性．如英国的电脑教育, 在整个欧洲都是出色的, 不仅抓得早还抓得紧. 另外, 科学教育的内容应与社会牛活日常生活相结合, 不但使学生容易掌握, 而且使学生能更好地解决实际生活中的问题, 以及处理好偶发事件. 第一, 科学教育课程应重视实验课和讨论课, 将学生放入一个真实的情景中进行学习. 第三, 善于利用认知冲突, 将学生置于问题情境中, 使学习的重点从学生对教师所讲的内容进行复制转移到学生成功地组织他们自己的经验. 第四, 引导学生对问题进行科学的解释. 教师所起的作用是引导学生、启发学生；引导学生获得可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据；引导学生根据事实证据形成解释, 对科学问题作出回答；引导学生通过比较其他可能的解释来评价他们自已的解释；引导学生交流和论证他们所提出的解释.
现代科学教育的内容应该是具有实践性的, 教学方法应该是客观有效的, 教授过程和课程设置应该是灵活的, 培养出来的学生应该是富有时代感、拥有理性思维和具有灵活应变能力的新一代.
当前我国科学教育存在的主要问题
我国的科学教育已开展了二十多年, 并取得了一定的成效, 但其存在的一些问题也需要我们认真思考. 首先, 从最能直接判定科学教育的水平及其有效性的学生科学素养上看,2000年北京市中学生科学素养状况调查显示, 北京市中学生科学态度正确的占60.5％, 不正确的占39.5％；科学文化知识方面正确选择的占68.9％,31.1％的中学生没有正确选择；生活举止良好的占54.2％,45.8％的中学生缺乏良好的生活举止. 其次从国民的科学素养看, 我国在1992年采用国际通用的抽样调查方法, 调查了我国国民的科学索养情况, 并与14个发达国家进行比较, 发现国民对科学知识的理解程度, 我国排在倒数第一. 学生的科学素质是学校教育的产物, 国民素质反映国家的整体教育水平. 可见, 我国科学教育确实存在很大的问题. 探究其原因, 主要是我国科学教育教学内容、教学方法及课程设置与发达国家相比, 存在较大的差距.
1科学教育的教学内容与实际生活相脱离
长期以来, 在传统的学校精英教育体制下, 中小学的教育功能主要是为升入高一级学校培养优秀学生的, 在教育内容上以学科知识体系为主, 只学必考的内容, 其他内容可以少学或不学. 在这种体制的影响下, 中小学科学教育在内容上完全脱离日常生活, “封闭的实验室研究与抽象的问题为主, 导致学生对科学理论的来源和科学理论对实际生活作用的认识仍是知其然而不知其所以然. 一位访美学者说：“理论与实践相结合是中美两国学校里的重要问题. 然而, 焦点不同, 中国的学校更强调学习理论, 而美国的学校则更强调学习实践. ”其实, 实践与理论间并没有不可跨越的鸿沟, 技术就是理论与实践的桥梁.
2科学教育的教学方法带有权威性和机械性
我国科学教育的教学方法主要是“教师为中心, 以教师的讲解和提问为主, 学生从上学之日起就围绕着教师、教材、考试转, 听课、记笔记、背诵、做练习是大多数学生的主要学习策略. 这种学习策略完全违背了科学的含义和价值. “灌输式”的教学方法只会使科学知识变得枯燥无味, 错过了学习科学的本质即科学精神的机会. 同时, 这种教学方法, 忽视了学生原有的认知结构, 即忽视了前科学概念. 按照建构主义的观点, 知道某些事情并不涉及我们的概念图式和它们所代表的含义之间的一致性, 我们不能直接地接近那个真实的世界.
3科学教育的课程设置趋向单一性和专门化
从课程开发的模式看, 有两种基本形态：分科课程和综合课程, 我国科学教育课程设置采用的是分科教学法, 体现在如小学的自然和中学的物理、化学、生物、地理等课程中. 而在美国, 从20世纪60年代的课程改革起, 其科学课程的整合就已开始, 从幼儿园到8年级的科学教育早已是综合性的了. 当代科学既高度分化又高度综合, 分科课程教学只注重学科本身内在的逻辑性、完整性, 而忽视了学科之间的联系. 在今天这个需要大量的复合型人才、素质型人才的社会里, 单一的学科教育束缚了学生综合能力的发展, 直接有碍于公众科学素养的整体提高, 是不符合个人和社会的需要的.
另外, 我国科学教育课程设置的问题还体现在科学教育与人文教育的分离上.20 世纪是“科学主义”与“人文主义”教育思潮相互整合的时代, “科学主义”与“人文主义”教育的整合是现代教育发展的必然结果, 也是社会发展对现代教育提出的客观要求. 我国当前以应试教育为主要特征的科学教育具有浓厚的“科学主义”色彩, 把科学教育的目标局限在单纯地培养科学专家和技术专家上. 忽视了对其人文精神的培养.
二、解决对策
我国的科学教育应该将重点放在科学教育的情景化上, 即教会学生把在学校学习的科学知识用于理解和解决日常生活中出现的实际问题上. 按照当代科学社会学和科学教育学及科学哲学的观念, 科学非纯科学, 科学是在广阔的社会背景中发展起来的, 它受社会价值的影响, 同时又影响着社会价值. 并且, 科学知识是依赖于杜会背景而决定的研究成果. 因而很多构成科学方法、判断和激情等方面的东西只有在让学生亲自与科学接触时才可以获得. 基于上述观
点．本文试以情景化这思想为核心提出解决的对策.
1开设综合性的科学教育课程, 重视技术教育和人文教育
随着当代科学的发展, 科学作为一个系统不仅仅是一个单独的学科, 还是一个由单独学科相互作用所形成的交叉学科, 它是作为科学系统的子系统而存在着的, 这就呈现出科学教育具有综合性或整合性趋势. 综合性的科学教育课程的优势在于：第一, 各学科之间本来就具有相似性和关联性, 综合性的科学教育课程能利用各学科的特点和优点更有效地解决社会复杂的实际问题；第二, 多学科研究协同发展能产生新知识突变, 出现新的科学局面；第三, 使知识科学具有丰富的生活性、具体性和多样性, 有利于提高学生的综合素质. 因此, 在科学教育课程设置上, 首先应重视技术教育. 理科课程应设置相应的“动手动脑”课, 如让学生设计一个方法来固定物体或移动物体, 设计一个天平用于比较两个物体的重量, 设计警报装置的电路等. 学校应定期开展技术设计活动, 展现学生设计制作的作品. 这种课的教学可以参考STS 课程, 即科学—技术—社会教学模式. 它将科学、技术、社会的知识融入科学教育之中, 扩大了科学教育的内容, 使科学教育涉及到社会生活的诸多方面, 并十分关注科学的热点问题. 如最早开展STS 课程的英国, 其课程包括读物、教师指导书、录音、决策游戏、幻灯片和统计材料等. 教材按不同年龄段设计为成套的模块组合. 每套包括100～120个模块不等. 在取材时不但考虑到自然科学学科, 而且特别留意使用这样三种题材：(1)与日常生括及现实社会有关联的同题；(2)科学史上的重要人物及其发明、发现；(3)赞成与反对的观点并存和答案不限于一个的日常生活中有争议的科学、技术问题.
科学教育需要人文科学的融合. 人文科学以其“隐性”的特点有助于科学教育的发展和完善. 隐性教育主要是通过校园的建筑、文化、学习气氛等对科学教育产生影响. 在台湾的科学课程改革中就增加了“潜在课程”. 目前台湾的一些小学已修建了植物园、动物园及科学信息橱窗等. 根据整合的思想, 隐性教育还需要与显性教育整合才能使科学教育更有效. 现代建构主义明确提出, 要在科学课程中进行显性的科学本质教学, 以达到教育的人文化. 因此, 可以通过在科学史和科学哲学的课程内容中融入对科学本质的讨论. 通过对一些著名的科学产品和科学实验的背景及发明创造者的介绍, 了解这些对我们生活有重大影响的科学事物的由来和科学家高尚的科学品质和生活逸事, 使学生融入科学文化中, 通过榜样示范效应激发学生学科学的兴趣.
2分析、了解学生的认知结构, 使教学符合学生的发展水平
一般来说．学生是按自己的想法去解答在学习中遇到的问题的. 在这一过程中, 学生不是简单地复习学过的内容, 而是用新的观点去改造原有的想法. 因为每个学生学习知识都有一种再创造和再发现的过程, 学生要牢固地掌握科学知识, 就必须用内心的创造与体验的方法来学习. 正如皮亚杰所说：“学生通过吸收并与原来知识相融合的过程来建立理论的层次结构. ”而哈什维总结了实证研究的结果, 指出学生一般倾向于观察那些符合自己“概念”的实验, 而忽视那些与自己“概念”相左的结果. 这说明学生力求发现的仅仅是他们目前“概念”所允许他们发现的内容. 因此, 根据学生学习的这一特点, 教师在科学教育中应该遵从以下原则：(1)了解学生现有的科学知识水平, 针对学生的思想实际讲授. 教师可以通过在课堂上提问题的方式了解学生的现有知识水平和思维品质, 然后再介绍常规知识、概念等. 按照建构主义的学习原则, 提问题应注意：要求学生作出一个可检验的预测；利用不很昂贵的设施或器材；有一定的复杂性, 可以使学生提出多种解决问题的途径；适合于小组活动.(2)教师要引导学生用正确的思想取代错误的观念. 学生原有的知识结构难免存在一些错误, 教师应认识到学生看似错误或迷惑的观点恰恰表明他们目前的理解程度, 因此, 需要教师去主动了解学生的思想状况并据此备课, 正是因为了解学生的“错误观念．所以才能通过教与学的互动, 使观念转变, 形成科学的思考方法, 从而获得科学知识. 正如许多有丰富教学经验的教师所说“备课一方面是备教材, 另一方面是备学生.
3创设情景教学环境, 以探究的教学方法将科学知识教授给学生
美国的《科学教育标准(草案) 》明确指出了“科学探究是学生科学学习中“基本的、起支配作用的原则”, 要让学生在“实践中学习”, 通过活动和探究获得知识, 掌握科学的方法, 形成对自然的科学态度. 情景教学和探究式学习方法在科学教育中的有效性在于；第一, 大量研究揭示、科学知识是依赖于社会情景而形成的研究成果, 它是在实验室的控制下、在大自然的情景中、在社会生活的实践中探索出来的, 而且科学观点或理论在被科学团体确认前i 币要经一些主要的科学社会机构进行交流和检查, 因此它具有情景性和社会性, 如果忽视它的这种特性, 那么必然会使科学概念和理论过于抽象. 加拿大的科学教育就强调科学课程需要通过积极的实验方法去学习, 要求所有的学生参加实验活动, 要求在可能的情况下, 教师应该在真实的问题与事件的情境中教授科学概念；第二, 就思维活动的功能而言, 既需要主体批判地考察已有的认识成果, 又需要大胆创新. 在认识过程中, 批判是创造的前提, 而创造又是科学批判精神的内在要求. 建构主义认为, 任何优秀的“教”和“学”的实质是一种批判性的关系.
根据情景教学的优点和思维的特点, 教师在教学中应做到：第一, 教师应注重科学教育内容的时代性、现实性, 即科学知识应与时俱进. 发达国家就很重视科学教育内容的时代性．如英国的电脑教育, 在整个欧洲都是出色的, 不仅抓得早还抓得紧. 另外, 科学教育的内容应与社会牛活日常生活相结合, 不但使学生容易掌握, 而且使学生能更好地解决实际生活中的问题, 以及处理好偶发事件. 第一, 科学教育课程应重视实验课和讨论课, 将学生放入一个真实的情景中进行学习. 第三, 善于利用认知冲突, 将学生置于问题情境中, 使学习的重点从学生对教师所讲的内容进行复制转移到学生成功地组织他们自己的经验. 第四, 引导学生对问题进行科学的解释. 教师所起的作用是引导学生、启发学生；引导学生获得可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据；引导学生根据事实证据形成解释, 对科学问题作出回答；引导学生通过比较其他可能的解释来评价他们自已的解释；引导学生交流和论证他们所提出的解释.
现代科学教育的内容应该是具有实践性的, 教学方法应该是客观有效的, 教授过程和课程设置应该是灵活的, 培养出来的学生应该是富有时代感、拥有理性思维和具有灵活应变能力的新一代.