论科学教育研究与科学教育改革

丁邦平 罗星凯

[摘要] 科学教育学是国际上近半个世纪以来在历次科学教育改革中诞生与发展的、具有交叉性质的一门教育科学。科学教育改革与科学教育研究密不可分。科学教育改革需要科学教育研究的支撑；反过来，科学教育研究则需要科学教育改革的推动。我国当前和今后的科学教育改革亟需科学教育研究的学术支撑。因此，重视科学教育研究、建立我国自己的科学教育学迫在眉睫。我们应当尽快形成科学教育学的学科建制：把科学教育学增列为教育学的二级学科；在大学建立更多的科学教育研究中心；成立全国性的科学教育学会，创办科学教育研究期刊等等。这是我国科学教育改革的必由之路。

[关键词] 科学教育学；科学教育改革；科学教育研究

[作者简介] 丁邦平，首都师范大学教育科学学院教授（北京 100037）；罗星凯，广西师范大学科学教育研究所教授（广西桂林541004）

科学教育是与人文教育相对应的一个教育领域，旨在形成人的科学素质，提高人的科学探究与应用能力，培养人的科学态度与科学精神，树立正确的科学观和科学本质观。作为普通教育（general education）的一个重要组成部分，科学教育与人文教育一样都致力于“为一个负责任的人和公民的生活做准备的那部分教育。”[①] 。在此意义上，科学教育与人文教育的目的是一致的。

科学教育有狭义与广义之分。狭义的科学教育仅指自然科学教育，即包括物理、化学、生物和地球科学等分科学科在内的、同时也涵盖综合科学教学的学校科学教育。广义的科学教育除了学校自然科学教育外，还包括数学教育、技术教育、社会科学教育及校外非正式的科学教育（如美国“2061计划”的科学教育改革文献所表明的那样）。相应地，科学教育学也有狭义与广义之分。狭义的科学教育学主要研究各级各类学校的自然科学教育、课程、教学、学习与评价等方面的理论与实践问题，而在广义上，科学教育学也涉及数学教育、技术教育、乃至社会科学教育及校外科技教育等方面的理论与实践问题。从世界范围来说，科学教育作为学校课程体制的一部分是从19世纪中叶以后开始进入中小学课程中；而科学教育学作为教育科学中的一个分支研究领域，则是从20世纪中叶以来的历次科学教育改革中兴起与发展起来的。

在我国，科学教育研究的兴起只是近年来的事，迄今尚未从学科建制层面上成为我国教育研究的一部分。科学教育学是一个广泛而复杂的教育理论和实践研究领域，它涉及从幼儿园、中小学至高等学校各个阶段的课程、教学与评价等方面的科学教育问题，同时也包括以提高公众对科学的理解为目标的校外科技普及与科学传播教育。本文的论述主要限于高中以下阶段的学校科学教育改革，着重探讨科学教育学与科学教育改革之间的关系。

作为一个研究领域的科学教育学

从20世纪初期开始，在英语国家，“教育”与“教育学”基本上都使用同一个词来表达，即Education。在欧洲国家，由于其教育学传统不同于英语国家，一般使用Didactics of Science 来表达“科学教育学”[②]。而在我国（不包括港台地区），科学教育学作为教育科学的一个分支在学科建制里尚未正式建立起来，尽管最近几年关于科学教育学的研究已开始增多。

国际上，科学教育学作为教育科学中一个独立的分支学科或研究领域是从20世纪60年代以后随着科学教育改革的需要而产生的。2004年，澳大利亚莫纳什大学著名的科学教育学家彼特·范仙 (Fensham, P. J.) 教授出版了《科学教育学：一门新兴学科的发展历程》一书，全面论述了世界范围内科学教育学作为一个独立的学术领域的诞生与发展历程。根据范仙教授的研究，一个学科或研究领域的建立，需要满足一定的标准。他提出了三类标准：结构性标准（Structural Criteria），研究内部标准（Intra-Research Criteria）和结果标准（Outcome Criteria）。其中，结构性标准作为最基本的标准共有6条：（1）获得学术承认（Academic recognition），即大学里设立某一学科的教授职位，获得学术界的承认；（2）创办研究期刊（Research journals），传播研究成果；（3）建立专业学会(Professional associations)；（4）定期举行学术研究会议(Research conferences)；（5）建立研究中心（Research centres）；（6）进行研究训练（Research training），培养研究人才[③]。这6条标准是相互关联的，它们表明一个独立的学术研究领域或学科的形成及其形成的基本条件，缺一不可。

从这些标准看，除美国以外的所有其它国家的科学教育学都是在20世纪60年代以后才产生和发展起来的。如英国伦敦大学国王学院和里兹大学分别于60年代和70年代在其教育学院建立了科学与数学教育研究中心，并设立了“科学教育学”教席(Professorship of Science Education)。到1985年英国已经有11所大学培养科学教育学博士生。德国于1966年在基尔大学（University of Kiel）建立了国家级的科学教育研究所（简称IPN），共有50余名科学教育研究人员。法国于1970年在国家教育研究所（简称INP)内建立科学教育研究部。澳大利亚1967年在新建立的莫纳什大学建立了第一个科学教育学教席，聘请彼特·范仙为澳大利亚第一位科学教育学教授。80年代澳大利亚的科廷理工大学建立了科学与数学教育中心，现已后来居上成为全世界最大的科学与数学教育博士生培养基地，目前共有400多名博士研究生。在亚洲国家中，日本、印度、韩国、泰国、马来西亚与新加坡等国家也从70年代起先后在大学建立了科学教育学博士点，培养科学教育博士生。

从专业组织和学术期刊来看，美国的全国科学教学研究协会（简称NARST）创办于1928年，现已成为世界上最大的科学教育研究专业学会，每年4月份召开一次国际性的科学教育年会，2006年与会者多达1000多人。其会刊《科学教学研究学刊》（简称JRST）每年出10期。英国的科学教育学会（简称ASE）创建于1963年（其前身是男科学教师协会与女科学教师协会，最早追溯到20世纪初），定期于每年一月份召开一次年会，发行《科学教育》（Education in Science）、《小学科学评论》(Primary Science Review)、《学校科学评论》（School Science Review）和《科学教师教育》（Science Teacher Education）等期刊。1995年成立的欧洲科学教育研究会（简称ESERA）每两年召开一次学术年会，并每隔一年举办一次专门针对欧洲国家科学教育博士研究生的暑期研究班。其他国家如澳大利亚科学教育学会出版《科学教育研究》（Research in Science Education）期刊，每年也举行一次科学教育学术年会。另外，还有一些不隶属于学会的著名期刊，如美国的《科学教育》（Science Education），创刊于1916年；英国里兹大学的《科学教育研究》（Studies in Science Education）创刊于1974年；《国际科学教育学刊》(International Journal of Science Education),创刊于1979年，在国际科学教育学界影响都很大。

科学教育研究与科学教育改革是分不开的。科学教育改革需要科学教育研究的学术支撑；反过来，科学教育研究也需要科学教育改革的推动。科学教育研究又分理论研究与基于实证的经验性研究（empirical research）。前者从科学哲学、科学社会学、认知心理学等学科视野出发进行包括建构主义在内的当代各种教与学的理论探讨，后者则从科学课堂教学实践的视角开展定量研究、质性研究、行动研究、案例研究、叙事研究等。这些研究都为各国的科学教育改革政策制定和基础科学教育中科学课程、教学及评价的改革提供了强有力的理论与学术支持。如1989年美国出版的《2061计划：面向全体美国人的科学》这本权威的科学教育政策文献中，我们发现，在附录B中列出了26条关于科学教育或与科学教育有关的最重要的参考文献（专著、研究报告或专题论文），它们都是1980年至1988年期间出版的。可见，即使是一个国家科学教育改革的政策文献，也要以大量的高质量的学术研究为基础才能制定出来。又如1995年出版的美国《国家科学教育标准》，每一章的后面都列出了大量的参考文献（可惜中文译本都把它们删除了）。再如20世纪80年代以来西方国家在科学教育研究中，基于建构主义理论框架的经验性研究论文和专著数不胜数。由此可见，倘若没有这些基础性的科学教育理论研究和经验性研究，美国《国家科学教育标准》就不可能达到这样的高水准。其他国家（如英国、德国、澳大利亚及新西兰等）新一轮的科学教育改革无不得力于本国和国际的科学教育研究及其为科学教育改革所提供的充分的学术支持。

近30年来，我国台湾地区和香港特别行政区都高度重视科学教育研究。1974年3月，台湾教育行政部门为加强科学教育之研究试验与推广，指定台湾师范大学成立科学教育中心。1979年9月成立科学教育指导委员会，其首任主任委员由著名物理学家吴大猷先生一直担任到2000年他去世为止。为了推动科学教育研究和满足社会对科学教育专业人才的需求，台湾师范大学1986年成立科学教育研究所，1987年科学教育博士班开始招生。随后，彰化师范大学于1987年建立科学教育研究所，1992年开始招收科学教育学博士研究生。高雄师范大学科学教育研究所成立于1993年，1999年开始招收博士研究生。台湾地区在上世纪80年代中期还成立了科学教育学会，至今每年都举行一次科学教育学术年会，并于1993年创办了会刊《科学教育学刊》。90年代以来，香港大学和香港中文大学也开始了科学教育研究，并重视培养科学教育博士研究生。与许多其他国家和地区一样，我国台湾地区与香港的科学教育学高级人才的培养和科学教育研究的拓展，促进了两地基础科学教育的改革与发展，提升了基础教育阶段学生的科学素养。

当前，我国大陆地区正在进行新一轮科学教育改革。新的改革亟需科学教育研究的支持。无论是科学教育政策的制定，新的科学课程的开发，还是探究式科学教学的实施与课程与教学评价的运用，以及科学教师的专业成长，都迫切需要科学教育学提供学术支撑。目前，我国大陆地区只有极少数大学建立了科学教育研究机构，如北京师范大学和西南大学成立了科学教育研究中心，广西师范大学成立了科学教育研究所，开始培养科学教育研究生。但总体上看，我国（除港台地区外）科学教育学科建设还很落后，甚至尚未引起教育管理部门、教育学界及社会的足够重视和支持。

科学教育改革：国际经验与本土建构

自1978年改革开放以来，我国基础科学教育（即从幼儿园至高中的学校科学教育）经历了三次改革浪潮，差不多每隔10年就要进行一次科学教育改革。第一次改革浪潮从1978年开始至80年代中期，主要特点是拨乱反正，恢复被文革“十年浩劫”破坏殆尽的正常教育教学秩序，编写新的科学教学大纲和教科书。这次科学教育改革吸收了世界各国60年代以来科学课程改革的经验，使中学的数学、物理、化学和生物等自然科学的课程内容实现了现代化。第二次科学教育改革从80年代中期至90年代，其特点在初等教育阶段开始重视幼儿园与小学的科学教育改革（当时叫自然学科改革），在中等教育阶段则降低科学课程的难度，同时追求科学课程的本土化。第三次科学教育改革始于千禧年之交，至今仍在进行之中。其特点是进一步与国际科学教育改革接轨，试图衔接小学与初中的科学教育，促使义务教育阶段科学教育课程与教学改革一体化，面向全体学生，以科学素养为目标，注重培养学生的科学探究能力，等等。第一次科学教育改革基本上是从翻译国外中小学科学教材开始的，作为我国自己编写的新科学教材的素材。其理论基础是美国著名心理学家和教育改革家布鲁纳的学科结构课程理论。第二次科学教育改革主要涉及两个方面，一是重视了小学科学教育。由人民教育出版社刘默耕先生主持，引进了哈佛大学小学科学教育专家兰本达的“探究-研讨”教学法，并系统地编写了小学1-6年级的自然（科学）教材。二是在中学阶段改进了统编教材，使原先引进的过于理论化、抽象化和高难度的科学教材内容逐渐变成适合我国国情和学生需要的科学教材。这实际上是由80年代国际化到90年代本土化的一次转换。这次改革虽然不乏其历史意义和贡献，但鲜有深化且缺少突破，只能说是修修补补而已。第三次科学教育改革的背景不同于前两次。一方面，我国市场经济和现代化事业进一步发展，改革开放随着我国成功地进入WTO进一步向前推进，为新一轮科学教育改革提供了社会需求和动力；另一方面，90年代以来新一轮国际科学教育改革在发达国家方兴未艾，对我国科学教育改革提供了良好的国际背景。1997年中国科学技术协会与美国科学院签订了科学教育合作备忘录，为两国科学教育合作提供了有利的合作机制，其重要成果之一是合作建立了科学教育网站（https://www.sedu.org.cn），翻译出版了美国科学教育改革的重要文献，如《国家科学教育标准》（1999），等等。此后，教育部组织一批科学教育专家和教师编写出全日制义务教育《科学（3-6年级）课程标准》（实验稿）和《科学（7-9年级）科学课程标准》（实验稿），由此拉开了新一轮科学教育改革的序幕。此外，我国教育部和科学技术协会还从法国引进了“做中学”幼儿园和小学科学教育项目，在全国许多大中城市的幼儿园和小学里进行基于“动手做”的探究式科学教育的实验[④]。