幼儿园科学教育需要关注的新进展
一、引子
2009年1O月，在罗蒙湖边召开了一次有重要意义的科学教育研讨会。会议期间，颁发了“Purkwa”(发音近似法语“为什么”)奖，这个奖项由法国科学院和圣艾蒂安矿业学院设立，其目的是为了鼓励孩子们提问和求知。这是全球儿童科学教育领域著名的国际奖项，授予全球在儿童科学教育领域做出过杰出贡献的人士。参加这次研讨会的人士不多，只有10位，但都是在国际范围内关心科学教育改革的经验丰富的科学家、工程师和长期从事科学教育的教育家。这些来自不同国家、不同学科背景的科学家们集中研讨了如何让科学素养能够通过教育惠及人类的下一代。他们以科学家的视角对全球科学教育提出了一些新的重要看法：科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当审慎选择一些重要的科学观念，用恰当的、生动的教育方法，帮助孩子们建立一个完整的对世界的理解，初步形成科学态度，掌握科学方法，了解科学精神，建构一个人健康协调发展的基础。其中，值得幼儿园科学教育关注的是科学教育的1O项原则和科学教育需要关注的14个科学中的大概念，这对确定有价值的幼儿科学教育目标和内容、选择适宜有效的途径和方式具有重要的启示和指导意义。
二、科学教育的两个重要新进展
随着相关研究的不断深入，科学教育的方法和内容也有了新的进展。主要表现在基于探究的教学法得到广泛的认同，其成效也被证实；科学教育内容的广度必须减少，在选择和确定科学探究的内容时应朝着更少、更高、更清晰的方向发展。
近年来，在全球许多国家，儿童的科学学习广泛倡导和采用基于探究的教学方法，也被称为探究式科学教育。探究式科学教育强调儿童用与科学家相似的方法进行探究，搜集实证，用实证去检验他们对所研究对象的解释，获得对周围世界的认识和对知识的理解，发展儿童对科学和科学探究的积极态度。新的研究指出，基于探究的科学教育会大大增加理解的深度，但需要花更多的时间，内容的广度必须减少，必然需要选定一些大概念。
进展一：科学教育应聚焦14个科学中的大概念
目前，科学家们认为，科学教育很重要的是让学生接触到发展着的宽泛的科学知识，了解周围世界，并能够在未来科学和技术越来越重要的世界中成为一名能够有依据地进行决策的公民。科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程，这样做有助于学生理解与他们生活相关的事实和现象。
科学中的14个大概念包括10个科学概念和4个关于科学本身的概念。10个科学概念包括：1．宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的；2．物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用；3．改变一个物体的运动状态需要净力作用于其上；4．当事物发生变化或被改变时，会发生能量的转化，但是在宇宙中能量的总量总是不变的；5．地球的构造和它的大气圈以及在其中发生的过程，影响着地球表面的状况和气候；6．宇宙中存在着数量极大的星系，太阳系只是其中一个星系——银河系中很小的一部分；7．生物体是由细胞组成的；8．生物需要能量和营养物质，为此，它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争；9．生物体的遗传信息会一代代地传递下去；1O．生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。这10个大概念应成为组织幼儿园科学教育活动内容的引领，因此也是幼儿园教师必须掌握的通识性自然科学知识。关于科学本身的4个概念包括：1．科学认为每一种现象都具有一个或多个原因；2．科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的；3．科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务；4．科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。这4个核心概念是重要的科学观和世界观，是幼儿园教师必须理解、掌握并将其作为自己对科学和世界的基本看法。
进展二：科学教育应遵循的1O项原则
新近提出的科学教育的10项原则有些是我们知晓和熟悉的，但有些是我们不了解或不够重视的。深刻理解和领会并在实践中应用这些原则，将使科学教育有正确的方向，提升科学教育的质量。尽管这10项原则主要是针对义务教育阶段提出的，但在包括幼儿园阶段在内的所有基础教育阶段都适用。
原则一，在义务教育的所有年级、学校都应该设置科学教育项目，以系统地发展和持续保持学习者对周围世界的好奇心、对科学活动的热爱以及对如何阐明自然现象的理解。儿童具有寻求周围世界含义和理解的天然倾向，科学教育应增强儿童对周围世界的好奇心、欣赏和探询。亲历发现和将新经验与过去的经验相联系，不仅给他们带来激情和快乐，而且能够让他们通过主动的探究增加知识。
原则二，科学教育的主要目的应该是为了使每个人能够参与有依据的决策和采取适当的行动，这对保证他们个人、社会以及环境的健康和协调发展是重要的。在科学教育中，发展学生对待科学的态度和运用实证来进行决策的态度，有助于帮助学习者成为一个有知识的公民，能够抵制欺骗行为，并认识到证据是被选择用来支持特定行动的论据。
原则三，科学教育具有多方面的目标，科学教育应致力于：帮助学习者理解一些科学上有关的大概念，包括科学概念以及关于科学本身和科学在社会中所起作用的概念；收集和运用实证的科学能力；科学态度。提高学生的科学能力和科学态度至关重要，这是我们比较熟悉的。而大概念是指可以适用于一定范围内物体和现象的概念，相对地，只运用于特定观察和实验的概念称为小概念。如蚯蚓能很好地适应在泥土里的生活，这是小概念；生物体需要经过很长时期的进化形成在特定条件下的功能，是与它相对应的大概念。主要的大概念就是前文中列出的14个关于物体、现象和材料及其在自然界中相互关系的大概念，以及有关科学探究、推理和科学方法的大概念及有关阐明科学、技术、社会和环境之间关系的大概念。
原则四，基于对科学概念的审慎分析以及基于当前对学习是如何发生的有关研究，应该给出为了达到科学教育各个方面目标的清晰进程，指出在不同阶段需要掌握的概念。科学概念通常是复杂的，学生理解概念的进展取决于多种因素，而且有个体差异。但学前到小学再到中学，会表现出一些共同的趋向。包括：逐步提高阐明物体特性的能力，能考虑到不用直接观察到的特征来阐明物体的特性；较高的认知能力，能认识到阐明某些现象时需要考虑多个因素；较好的定量观察能力，能用数学来完善和加深理解；能更有效地运用物理、心理和数学模型。
原则五，应该从学生感兴趣并与他们生活相关的课题开始，逐步进展到掌握大概念。科学活动要让学习者接触到真实的物体和真实的问题，感到有意义和有兴趣。而且设计科学活动的关键是要能保证建立那些能够发展成较大概念的小概念。学生感兴趣的有意义的活动往往会包含数个有关概念的发展。
原则六，学习的经验应该明晰地反映出既包含科学知识，也包含科学探究的理念，并且符合当前科学和教育方面的见解。把科学看作是对世界理解的创新，更能吸引和激励儿童的学习。在寻求理解世界之时，来自物质世界的证据是对科学正确性的最终判断。
原则七，所有科学课程活动都应该致力于深化学生对科学概念的理解，同时应该考虑其他可能的目标。例如，科学态度和能力的培养。能力的培养必须与某个具体的问题相联系，必须有对“实际对象”的观察，必须有关于“实际对象”的数据。如果“实际对象”与理解物质及生命世界无关，所发展的能力就只是一般泛指的能力，而不是特指的科学能力。同样地，教师特别要注意确保儿童的活动不仅仅是停留在兴奋状态，而是要引导他们加深对周围事件的理解。
原则八，为学生设置的学习项目以及教师的职前教育和专业发展，都应该与为达到原则三所需要的教与学的方法保持一致。学生的学习活动是经历探究过程和获得意义的过程，教师的教育课程也应该包括各种类型的科学探究，反思在探究活动中为了让学生理解科学概念和关于科学的概念，教师提供的条件和扮演的角色。
原则九，评测在科学教育中具有关键的作用。无论是对学生学习过程的形成性评测，还是对学生学习进展的总结性评测，都必须考虑到所有的目标。教师要保证提供的学习活动对发展概念和能力的适当挑战性。有助于学习的评测应该是在学习过程中进行的。
原则十，为了达到科学教育的目标，学校的科学项目应该促进教师之间的合作，并需要社会其他力量包括科学家的参与。教师之间的合作以及教师与当地社区之间的合作会使学生受益，教师之间分享彼此不同的经验和专长，咨询科学家，从当地获得有关科学应用的知识，或者参与社区中有关科学的活动，所有的教师也将从中受益。
三、相关研究的新进展对幼儿园科学教育的启示和指导意义
科学教育的10项原则也应成为幼儿园科学教育的原则，引导我们重新审视和改进幼儿园科学教育的目标和内容、方式与方法，变革和改进职前培养和职后培训的内容。
(一)使幼儿的科学学习更有意义
科学教育的新进展让我们坚信幼儿的科学学习既要让幼儿感兴趣又要有意义，在科学活动中幼儿应该是既激动、兴奋又有所收获。
在以大概念的理念进行教学时，科学家们特别强调“这并不意味着要求年幼的学习者参与的活动一定要达到理解大概念的水平。的确，大概念必然更适于较年长的中学生来掌握。但在教师的思维里应该清楚地意识到如何沿着一定的思路来组织活动，认识到帮助学生从早期经验开始发展获得较小的概念，再逐步进展到大概念的重要性”。因此，儿童不可能也不需要获得大概念，但教师必须熟知和理解14个大概念，以引领幼儿的科学学习沿着大概念发展的进程、朝着有意义的方向发展。
幼儿的学习从事实出发，主要是获得有助于形成大概念的小概念或为小概念的形成积累经验。这就需要教师在熟知和理解14个大概念的前提下，会识别和判断哪些小概念有助于形成哪个大概念，而哪些事实和由事实构成的主题又有助于形成这些必要的小概念。为此，要改变以往随意的、主观的确定幼儿园科学活动目标和内容的做法，以科学的14个大概念为远期目标参照，提升活动目标和内容的意义与价值。
(二)使幼儿的科学学习更符合年龄特点
幼儿园科学教育的内容偏、难、深的现象比较普遍。老师们在进行科学教育活动时，喜欢做别人没做过的，甚至把小学的内容拿来做，做得比小学还深。这种做法不符合幼儿的年龄特点和认识规律。根据科学家们的新共识，要从儿童学习进程的角度进行课程设计，为儿童的科学学习提供一个连续不断的、逐渐建构的过程。在不同学段，即使是幼儿阶段不同年龄的幼儿，都处于连续发展的不同阶段。科学课程与教学应充分聚焦这个年龄的幼儿应该发展的目标和能够达到的水平。
教师应努力研究和把握幼儿科学学习的年龄特点和学习进程。以概念发展为例，就某一个概念来说，教师要能够了解核心概念是什么，幼儿在通往核心概念的发展进程中，3岁时的起始水平如何，4岁、5岁和6岁时又分别处于什么样的水平，从而使幼儿的科学学习支持幼儿沿着概念发展的方向不断前进。实际上，在新公布的《3—6岁儿童学习与发展指南》 (征求意见稿)科学领域中也在一定程度上体现了这样的思想。如在生命科学范畴，3～4岁的孩子主要是了解动植物的多样性，4～5岁的孩子主要是认识动植物的生长变化及其基本条件，而5～6岁则重点在发现动植物的外形特征、习性与生存环境的适应关系。这些发展目标和内容都是生命科学领域最核心的概念和观点，这些经验的获得具有基础性和方向性作用，对儿童今后的学习和发展具有重要意义。
新的研究已经显示，儿童的科学学习应围绕着最核心的概念和观点展开，根据年龄特点积累适宜的经验，使核心概念和观点的形成成为一个连续不断的、渐进的过程。在幼儿阶段，学该学的非常重要。因此，幼儿园科学教育研究一个重要的聚焦应该在分析核心科学概念，揭示幼儿朝着目标发展的清晰进程，以及在不同年龄阶段需要达到的水平。
(三)在教师职前培养和职后培训中加强科学教育的内容
教师是确保幼儿获得高质量教育的关键。要使幼儿获得良好的科学教育，就必须在幼儿园教师的职前培养和职后培训中及时反映科学技术的新进步、儿童科学教育的新进展。对照科学教育的10项原则反思我们幼儿园科学教育中的问题，可以看到，我国幼儿园教师的职前培养和职后培训中，由于强调幼儿活动与指导的综合性和一般经验，幼儿园教师对科学领域的本质特点、核心概念和观点以及幼儿园科学探究、科学学习的特点和进程缺乏应有的了解。
由于科学技术的快速进步，国际范围内众多的科学家和教育家投身于儿童科学教育的研究和改革之中，儿童科学教育的研究和变革的步伐也非常迅速。从幼儿园阶段来看，近二十几年来，幼儿科学教育领域几乎每五年就有一次重要的进展，相对于幼儿园五大领域中的其他四个领域来说，科学教育领域的变革是最快的。这种快速的变革对幼儿园教师的职前培养和职后培训都提出了很高的要求，相对于科学教育领域的快速变革，幼儿园教师职前培养和职后培训的变革是极其滞后的，根本不能适应理论和实践的要求。
因此，应在以《教师教育课程标准》和《幼儿园教师专业标准》为先导的新一轮教师教育改革中，通过职前培养和职后培训，全面提升幼儿园教师的科学素养、对科学的理解和对幼儿科学学习的理解，帮助他们及时了解儿童科学教育的新进展。