科学素养的起源与发展：探讨第二章

科学素养提出的背景，也就是科学技术发展对教育的影响。从欧洲的文艺复兴到大工业革命，极大地推动了科学技术的发展。20世纪初，对物理、化学、生物学的研究，出现了一大批改变人类生存方式的新成果，欧洲的科学教育也随之兴起，很快从欧洲影响到全世界。1902年左右，中国上海已经有了用汉语写的物理、化学教科书，并在一些学校中开始传授科学。令人遗憾的是，二战几乎割断了欧洲的这段历史，三四十年代，大量科学家往美国跑，科学教育受到了极大影响，而美国却迎来了战后科学和科学教育的黄金时代。

为什么会提出科学素养？20世纪50年代中期，苏联的人造卫星上天，其航天技术上的成就触动了美国人的神经。美国人开始反思原因何在，最终归结为教育。各个国家都有自己的教育，唯有其中的科学教育是世界通用的，科学教育水平对国家的发展似乎影响更大。此后不久，美国组织了一大批专家开始研究新的理科课程，编制了新的教科书，但短暂试用后宣告失败。因为这些知识虽然在当时确实很先进，但难度太大，学生无法学懂。科学教育究竟应该往何处去？这是美国人回过头来持续思考的问题。

同时，科学技术迅猛发展，带动了生产力的发展、人类生活方式的变化，科学知识的应用成为当时各国政府最感兴趣的问题。物理学的核能、化学的合成农药，在给人类带来某些积极因素的同时，也出现了一系列负面的问题，如战争和污染等。如何解决这些问题，引起了人们长时间的思考。不久便引发了以美国为首的一些发达国家的STS（Science，Technology and Society）运动，各国都呼唤要处理好科学技术的应用与社会发展的关系，STS很快便成为一种国际潮流，深刻地影响了当时对科学教育的定位。人们重新思考，科学究竟是干什么的，我们要培养孩子学什么，具体表现在什么方面，要让学生知道科学能解决什么问题、不能解决什么问题。在这一背景下，科学素养被提到一个新的高度来认识。20世纪80年代中期，为了迎接新世纪的到来，美国政府对全体美国人提出了新的要求，发表了很著名的“2061计划”。“2061计划”的另一个名字，就是《面向全体美国人的科学》。该书是一本关于人的科学素养的书，共有12章。2001年，美国科学促进协会出版了《科学素养的基准》，涉及科学素养到底是怎么确定的，有了这个基准以后，就知道怎么设计教学。2002年，美国科学促进协会又出版了《科学素养的导航图》，把科学的大概念建立了树状结构，自下而上，从幼儿园开始，按大概念确定学习路径，一直到12年级。

在“2061计划”中，首先，把科学素养定义为“国家目标”，国家的强盛在于教育，教育最核心的是科学教育，学生的科学素养代表国家利益。其次，又进一步说明，科学素养就是“具备并使用科学、数学和技术学的知识做出有关个人和社会的重要决策”。包括两重含义：一是知识，二是能依据知识做出决策。光有知识不叫科学素养，还要有做决策的能力。决策不仅是个人的，还有社会的重要决策。可见，上述的科学素养定义中涉及了重要的科学概念原理、思想方法以及价值观念（决策），是一个很有前瞻性的术语，不局限于对科学的狭义理解。

80年代初，里根当选美国总统，当时美国的教育问题比较突出，尤其是中小学教育，学生缺乏学习动力。美国优质教育委员会（The National Commission on Excellence in Education）发布了一个报告——《国家在危急中：教育改革势在必行》（A Nation at Risk），促使各个行业思考教育改革。1989年，美国科学促进协会（American Association for the Advancement of Science，AAAS）编写了具有科学教育里程碑标志的“2061计划”。克林顿上台后，在全美范围内统一编制了《国家科学教育标准》（1996年），这是一个庞大的科学教育体系。在这本书中，明确提出科学素养是“一个人能识别国家和地方决定所赖以为基础的科学问题，并能提出有科学技术根据的见解”。这就把知识学习和未来社会的发展联系起来了。

随着科学和教育领域研究成果的不断涌现，美国科学教育不断反思谋求发展，以适应社会的快速进步。2011年，美国国家研究理事会（National Research Council，NRC）发布《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》。2013年，美国国家研究理事会、美国科学教师协会（National Science Teachers Association，NSTA）、美国科学促进协会等共同制定了《新一代的国家科学教育标准》（Next Generation Science Standards，NGSS）。NGSS与90年代第一代美国国家科学教育标准倡导的科学探究和科学、技术与社会等观点相比较，有很大的不同，它重视工程实践，强调科学与工程实践、跨学科概念和核心概念，体现了工程与科学并重、探究向实践转变、重视学习进阶等科学教育理念。这说明，随着社会的变化和技术的发展，科学素养的框架和内涵也发生了新的变化。(www.xing528.com)

另外，社会变革和经济发展对公民也有一定的要求。60年代开始，随着科学技术负面效应的日益暴露，美国社会对于科学技术和科技产品应用的公开讨论越来越频繁，科学教育水平和公众科学素养问题开始在美国国内备受关注。美国学者J.D.米勒认为，科学素养是公众在特定社会中履行一定的角色职能所要求的、可接受的最低程度的知识和技能。具体而言，科学素养包含3个方面：一是科学术语与概念的词汇量，二是对科学过程的理解，三是对科学技术对个人和社会影响的了解。米勒教授一直致力于科学素养指标体系的构建及国际推广，其成果对于我国当前公民科学素质测评指标建设具有一定的借鉴意义。

我国从20世纪90年代开始参与国际公众科学素养的测评。2015年之前，中国科学技术协会发布的中国公民科学素养调查结果中，均使用“科学素养”一词；从2015年开始，中国科协发布第9次中国公民科学素质调查结果中，开始使用“科学素质”这一词。那么，“科学素养”与“科学素质”到底有何不同？翻阅美国“2061计划”系列丛书中的《科学素养的基准》发现，这里的科学素养与科学素质基本可以等而视之。素养是先天的，很多素养是个人所有的，很多人是学习不来的；而素质是后天的，很多人的素质通过学习不断得到进步。但素养与素质又不是独立存在的，它们相互交织作用，以先天素养为体，后天素质为用，在体用的并存与实践中不断磨合，然后相融为一。

上述各种有关科学素养的话题，尽管背景不同，但大视角基本不变，主要涉及核心概念、方法和能力、科学价值观等。随着时代的发展，科学素养的内涵更为丰富、深刻。从第一代标准的“科学探究”，到下一代标准强调学生“工程实践能力”，反映了科学素养在新时代的新要求。中国21世纪课程改革，拉近了中国的科学课程和世界的科学教育改革之间的距离。从2001年起，我们的课程标准的框架就是科学素养，可以说，中国的本土实践丰富了国际科学素养的研究成果。2001年，我国颁布了义务教育课程标准，其中有关化学、物理、生物和科学的课程标准中，提高学生科学素养就是课程的主旨，在科学素养之下就是课程目标，即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，也就是常说的“三维目标”。2011年修订颁布义务教育课程标准，仍然是这个框架。可以说，科学素养的培养在中国基础教育课程改革中得到了充分体现。

从前面梳理的科学素养概念，我们看到的是分科的物理、化学、生物乃至技术学科共通的素养，显示了跨学科整合对人才素质培养的重要性，也看到了不同的背景框架对科学素养的重点描述是有差异的：有的是关于教育的，有的是关于经济发展的，也有的是关于评价的，各有侧重。如果进一步研究美国提的“新三维”，就会发现它和课程内容主题的结合是非常密切的。