为贯彻立德树人教育目标，助力广大中小学校发展学生核心素养，北京师范大学“社会性科学议题学习”项目组于2023年1月7日至8日在线召开“以社会性科学议题学习促学生核心素养发展”2022年学术年会。会议着重研讨了证据驱动、素养导向的社会性科学议题教与学的理论与发展模式，展示交流了国内外社会性科学议题学习的设计与实践应用研究，进一步打造社会性科学议题学习的合作交流平台与专业团队。
四大主题
本次会议共设中科院院士报告1场、国际专家报告7场、国内专家报告10场、6所项目合作校的案例展示以及3位特邀专家点评。会议持续四个半天，由“京师继教”视频号、“强师在线”平台直播，每个半天均有数千人在线参会，点击量上万，受到了广泛的关注。为此，会务组整理会议内容，将陆续在项目微信公众号（AISL科学素养提升）和项目网站（http://aisl.bnu.edu.cn ）同步分享，欢迎关注！
今天与大家分享David Fortus的主旨报告（文中仅为作者个人学术观点），欢迎阅读！转载或引用请注明出处。
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大家好，我叫David Fortus，是以色列魏茨曼科学研究所的教授。今天我想和大家谈谈人类面临的重大社会性科学议题，我称之为大挑战，以及大挑战对整个科学教育的影响是什么，特别是对科学教育标准的影响。这个报告是基于我在过去几年里与美国爱荷华大学的杰夫·诺丁教授所合作的工作。
全球各地的学生正迅速意识到社会性科学议题的紧迫性，这些问题正在塑造他们的未来。这类社会性科学议题包括气候变化、生物多样性丧失、流行病、淡水短缺、塑料和空气污染、抗生素耐药性、能源短缺等等。这些议题融合了科学、技术、经济、政治和教育等各个方面。我们把这些复杂的和多层面的全球性议题称为大挑战。
· 科学教育的两大缺陷
在最近一项针对11000名学生的国际调查中，几乎所有学生都表示希望在学校了解这些全球性议题。然而，只有少数人报告他们有机会这样做。学生想学的东西和学校教的东西之间的差异，反映了全球科学教育的两大缺陷。首先，学生常常看不到科学与他们生活的相关性。其次，学生离校时通常并未做好使用科学思想来参与解决重大挑战的准备。学生要么在职业生涯中参与科学，要么参与公共辩论。学校科学和学生生活之间的差异，在“周五为未来而战”运动中尤为明显。任何决策者或教育者都不应忘记，这场全球运动中抗议的主要形式是学校罢课。这不意味着将学校视为参与解决这些问题并提供有力解决方案的场所。学生们选择放弃自己的学习场所，从而对那些正在塑造他们未来的问题施加影响。这场运动以及其他包括新冠在内的突发性危机是在紧急呼吁：我们要重新思考科学教育如何让学生准备好应对他们即将接手的世界。
· 反思科学教育标准
我们认为，响应这一号召，需要彻底反思学校科学教育的优先事项，特别是关于科学教育标准的构建。科学素养愿景II是许多科学教育标准的基础，旨在解决个人和社会的挑战。培养学生的科技素养，更好地参与对议题的公共讨论。在实践中，这些教育标准往往围绕科学素养愿景I来构建，按学科来分类，提供需要学习的理论和实践清单。没有证据表明现有的教育标准能够极大推动科学素养愿景II目标的实现。几乎没有证据表明科学教育标准的改革运动在改善学生对科学的态度、促进科学教育成果或是促进关于社会性科学议题的公共讨论。
让我们聚焦于美国新一代科学教育标准（NGSS），因为这些标准已经产生了广泛的影响，并且全球科学教育界都很熟悉。这些标准是在大约十年前发布的，它们有足够的时间影响科学教学实践。另外，我们关注的是中学阶段，因为这一阶段通常是学生第一次接受由科学专家作为老师所开展的教学。同时，在这个特殊阶段，学生对科学的态度和参与科学的动机大幅度下降。教育标准的一个核心目的是影响评估和教学。科学教育标准对教学或评估的影响程度因国家而异。例如，在德国，教育标准主要是为了影响教学计划开发、学校发展和教师专业学习。在美国，教育标准的主要功能是指导评估任务的开发，浅显易懂地表述了每个学生的表现预期，包括学生应该了解什么以及能够做什么。无论教育标准是用于影响教学还是评估，它们对科学学习环境的影响可能是有害的，因为它强化了一种有缺陷的观念，即科学教育的中心目标是满足标准和期望，而不是将这些期望视为在校外生活中使用科学的指南。
从过去到现在，大多数西方国家的教育标准文件是根据科学学科结构而构建的，确定那些科学概念和实践，来构成每个学科的详细概述。从学习科学的角度来看，这是非常有问题的。情境学习理论强调认知不能脱离其发生的情境。情境学习并不是说要将学习活动放到有意义的情境中来强化学习，而是说，学习总是与其发生的情境相联系。当科学教育教学是围绕教科书中的一系列概念和实践来组织，且服务于在学校科学评价中取得良好表现，那么学习的情境就是课本和考试。这种类型的学习不能轻易应用于学生校外日常生活中的环境。
研究清楚地表明促进知识应用的最佳方式，不是直接学习抽象的核心原则，而是在多种不同的情境中反复使用同一核心原则。在这些情境中，同一核心原则用于理解有意义的不同情况。这种学习方式有助于更好地提高学习者的综合知识。学习者的思想是围绕最核心的解释性概念来进行组织的。当需要在现实世界中解决问题时，这种良好的综合知识反过来又指导未来学习。
由于科学教育标准几乎都是围绕抽象的科学概念来组织的，如相互依存和生态系统、物质结构等，因此需要教师或课程设计者对标准进行分组，并为这些分组后的标准找到合适的情境。这是一项极具挑战性和耗时的任务。对于大多数教师来说，在全日制学校教学时间和资源都有限的情况下，充分参与这项工作的要求实在太高了。因此，教学通常反映了教育标准自身的构建。这些标准是围绕科学学科或科学理论组织起来的，并没有落实到真实情境。科学教育标准从科学家角度来呈现科学，而不是从对学生有意义的角度，或帮助教师以有意义的方式将科学介绍给学生的角度。教育标准与有效教学之间存在着巨大差距。这一差距需要教师来弥补。这是一项非常艰巨的任务，只有少数人才会选择去尝试。
最新的标准除了规定学生应该了解什么知识，还强调应该如何让学生参与科学实践时有能力运用知识和思维方式。虽然现在的标准相较以前有了很大进步，但目前的形式仍然不符合现代学习理论，也未能清楚地向教师传达什么是有效的教学。一项针对美国教师的大规模全国性调查对比了NGSS出版前和出版5年后的情况，发现NGSS的使用对教学的影响很小或没有可计量的影响。几十年的研究表明学生参与科学的动机和对科学的态度在青春期显著下降。在某些情况下，这种下降是从转入中学开始的。在另外一些情况下，早在小学三年级，学生的动机和态度就开始下降了。大量研究表明，科学领域的职业倾向往往在年轻时就开始萌芽。一项针对数千名学生的研究表明，到14岁时，大多数学生已经清楚意识到自己并不渴望从事科学事业。这些调查结果表明，许多学生在很早的时候就对自身发展方向有了感知。学生学习科学的动机、对科学的兴趣和态度都有所下降，这是值得关注的。因为，相比于科学成绩，在校科学学习的积极体验与科学领域的职业选择之间的相关性更强。
小学后期和中学是塑造学生对科学的态度和发展学生扩充自己科学知识的动机的关键时期。在很多国家，中学实际上是最后一次机会去培养学生的科学鉴赏力，让学生了解科学如何帮助理解世界以及如何帮助我们找到大挑战的解决办法。在未来许多年里，那些正在影响他们生活的社会性科学议题将继续影响他们。如果学生离开中学时对科学持消极态度、对科学与一般规则的关系不感兴趣、对科学与大挑战的关系不感兴趣，之后也不太可能改变他们对科学的态度，因此也不太可能会使用科学参与公共辩论，也不太可能是理性的科学消费者。当面对个人议题时，科学可以提供一个有用的视角。
· 重建科学教育标准
目前，我们所熟悉的所有教育标准文件都忽略了态度、兴趣、自我效能和动机等与成功的科学教育相关的关键内容。我们建议围绕大挑战，而不是围绕科学学科，重建和重组中学科学教育标准，为教师提供指导，让教师了解如何将教学置于情境中，以便教师帮助学生理解科学的相关性，培养学生对科学的积极态度和对科学的兴趣，同时不会贬低科学内容、知识或科学实践的重要性。
只关注大挑战并不能完全代表科学事业的广度。它可能会引起一些学生的焦虑，也可能不会激发那些对更稀奇古怪的想法比较容易着迷的学生。因此我们建议除了大挑战之外，标准还应包括“惊奇话题”，也就是那些可以激发学生的兴趣和敬畏的问题和现象。因为这些话题很吸引人，如人造器官、火星生活和个性化医疗，他们的参与度将被激发。我们设想在中学期间分多次解决同一个大挑战，可以一年一次，每年增加一个新的层面、新的视角，并关联其他大挑战。
我们建议，把那些在应对重大挑战中不起核心作用的科学思想留到高中阶段，留给那些正在考虑从事科学职业的学生。通过这种方式，科学教育将与双重愿景保持一致，即科学教育必须培养未来的科学家和未来公民。这些公民能够理解和评估对自然环境和人类社会具有深远影响的议题。
例如，思考牛顿第三运动定律和下面列出的大挑战：气候变化及极端天气和海平面上升等所有相关现象、清洁水稀缺、生物多样性丧失、污染、替代能源、抗生素耐药性，等等。我们认为在必要的参与公共话题层面或者与自己相关的个人决定层面，牛顿第三定律对于理解这些现象并不重要。因此，除非牛顿第三定律在其他重大挑战中发挥核心作用，我们建议将这个定律推迟到高中，只介绍给那些在高中选择主修物理的学生，或那些知道自己要在大学学习物理或工程的学生。
我们发现许多学生都渴望积极地参与重大挑战，以塑造更美好的未来。但为了以一种更全面的方式有效参与，他们不仅需要了解这些议题背后的科学和技术，还需要了解起作用的社会、经济、文化和伦理因素。几十年来。研究人员和决策者的一个核心信念是，更高质量的科学教育将促进公民参与，并提高学生使用科学概念和实践来协商与自己生活相关的科学议题的能力。然而，这一观点在很大程度上缺乏证据支持。研究人员和决策者必须认识到，科学知识本身并不能预测学生是否会将科学当做理解大挑战的有价值的视角。因此，科学教育不仅应关注科学理论和实践，还应包括与大挑战相关的社会、政治和经济问题。这关系到学生的参与动机。很多时候，在科学课上，从社会、政治、经济的角度探讨大挑战，正是吸引很多对科学不太感兴趣的学生的原因。它帮助许多学生认识到科学与大挑战之间的相关性。这意味着，科学课堂可以涵盖较少的科学内容，但涵盖在内的科学内容将会变得更有意义，更有可能在以后的阶段被学生记住和应用。
培养对科学的积极态度与形成概念理解同等重要。没有积极的态度和对科学的兴趣，学生会抗拒科学，不会在校外使用科学课上学到的任何东西。他们学到的任何东西也会渐渐消失，就像从来没有存在过一样。我们所知道的所有科学教育标准并没有展现出情感和知识同等重要这一点。既然师生评价通常是以标准为基础，没有崇高理想驱动的科学教师为什么要投入时间、思考和精力来促进学生的情感呢？除非教师认为这么做能提高学生在评价中的表现。由于忽略了情感目标，当前的政策文件浪潮对科学教育有望推动终身学习和科学素养的愿景形成了巨大阻碍。因此我们认为任何未来的教育标准都需要将学生的兴趣、自我效能、态度和动机作为教育目标，就像囊括内容知识一样，而不是简单地将大挑战作为课堂上架构传统科学教学的议题。
科学教学要让学生在校内外积极参与，在应对大挑战方面发挥重要作用。除了围绕大挑战重组科学标准外，我们认为为学生提供参与大挑战的真实机会是至关重要的。这帮助学生看到科学工作和社会行动可以且应该齐头并进。从情境学习理论上讲，关键是要扩大实践共同体，让学生学会将课堂外的成员纳入其中，让学生在参与他们日益关注的大挑战中得到最大支持。然而，这在学校科学中并没有得到体现。以大挑战为导向的科学教学应该帮助学生将自己视为、也被他人定位为对这些议题做出重要贡献的人。科学教育应该帮助学生发展知情能动性、知识、自信和自我效能，从而在应对复杂挑战，特别是涉及社会性科学维度的重大挑战时，占据一席之地。