STEM, Common Core, PISA

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概念解释：

STEM: Science,Technology, Engineering and Math. 科学、技术、工程和数学课程的首字母缩写词。这是奥巴马政府坚信美国必须巩固全球领导力的核心之一，也是美国在未来十年的重要教育目标。

Common Core(State Standards): 川普竞选时提及的教育政策中扬言要废除的美国州立课程标准，在这个标准内，明确规定了在K12阶段每一级学年末，学生在数学和英文科目中应该达到的标准。那有些读者可能会问，为什么标准中没有科学科目。因为科学科目执行的是国家标准。

PISA: Programfor International Student Assessment, 由世界经济合作组织（OECD）研发组织，针对世界范围内15岁的中学生的学术水平进行的测试计划，是世界上目前最具影响的国际学生评价项目之一。2015年，世界72个国家经济体的54万多学生进行了测试，新加坡学生排名全球第一，中国的北京上海江苏广东（B-S-J-G）共同参评，排名第十。本次的测评焦点是科学Science科目。

“科学读写能力正与日俱增地与经济增长密切相关，它对于我们解决复杂的社会和环境问题是非常必要的。所有公民，不仅仅是少数的未来科学家和工程师，必须要勇于面对和挑战与科学有关的困境”。（At a time when science literacy isincreasingly linked to economic growth and is necessary for finding solutions to complex social and environmental problems, all citizens, not just future scientists and engineers, need to be willing and able to confront science-related dilemmas.）---OCED

“科学不仅仅是一门学校的科目，或者是化学元素周期表，它应该是我们接近世界的途径，一种理解探索世界、与世界互动的方式，然后我们用它来改变世界”。---Barack Obama

敏锐的读者应该看出了我透过以上的三个词和一些引文想表达的此篇文章核心-Science科学，更确切地说是科学课程。

在PISA排名刚刚出来的那个晚上，我就想写一篇关于K12阶段科学课程的文章，虽然我明白自己面对的巨大挑战。对于一个文科生来说，我不得不承认科学在高中会考之后就远离了我的生活，成为了我自己的知识盲区和表达困境，正如它对于很多人一样。作为一个孩子的母亲，当被孩子问到一些需要科学解释的自然现象时，我会突然发现自己的辞穷。我无法用精确的概念和表述来向一个四岁多的孩子解释很多个为什么以及为什么为什么。科学素养的匮乏以及上学时科学写作训练的缺失其实让我很难处理这样一篇宏大主题的文章，但是有些事，还是得有人来做一做。

我曾经翻过一本数学拓扑学（typology）的译著，书的序言给我留下了非常深刻的印象。那本书的作者清醒地写道，英文原著的内容是拓扑学里艰深难懂的部分，需要或者能够阅读这些内容的读者，想必英文水平已经过关，可以流畅地阅读原著了。但他笔锋一转，接着说为什么他依然执着地把这本书翻译成中文。他饱含深情地提到不希望中文慢慢地退出前沿科学研究的战场，不希望百年之后任何高深的学问都只能用英文来记述，因为到那个时候中文就真正地死亡了。所以我想，哪怕是把我读阅过的所有材料进行个简单的翻译和整理，想必也是有其意义的。

K12阶段，美国的数学教育和英文教育采用的是州立标准(Common Core State Standards)，只有科学课程从1996年开始就执行的是National Standards，即国家科学教育标准，在2012年又被革新为Next Generation Science Standards 下一代科学标准，可见美国对科学教育的重视。奥巴马在2015年非常明确地阐明了STEM教育的优先地位并将其提升至国家发展战略（national strategy）的高度，提出在十年之内，美国学生在科学和数学学科的世界排名从中游升至上游（middle to top）。世界经合组织秘书长认为，科学不是仅仅限于科学家的研究活动范畴。在世界海量信息流和飞速发展的语境下，每个人都需要有能力像科学家一样思考，有能力衡量证据并得出结论，有能力理解科学真相有可能随着时间的变化而发生变化。 （In the context of massive information flows and rapid change, everyone now needs to be able to 全面促进学生的认知能力发展“think like ascientist”; to be able to weigh evidence and come to a conclusion; to understand that scientific “truth” may change over time…）

以下是通读国家科学标准后我提炼出的美国国家K12科学课程的一些重点：

-每项标准都包含三个维度-学科核心内容/观点disciplinarycore ideas/contents、科学和工程实践scientific and engineering practices、纵贯学科的核心概念 cross-cutting concepts

-内容、实践和概念的教授必须在具体的语境下进行，而不是真空环境下

-科学概念的建立必须在K12阶段逐渐、持续地进行，螺旋状上升

-科学探索和工程设计在课堂教学中必须融合，工程设计和技术运用的核心想法必须被强化

-科学课程是为学生的大学和未来事业发展做准备，同时，它必须与英文和数学州立标准配合，

科学和工程实践的内容Scientific and engineering practices

-提出问题、定义问题 asking questions and defining problems

-发展和使用模型developing and using models

-计划和展开调查planning and carrying out investigations

-分析和解读数据analyzing and interpreting data

-使用数学和计算思维using mathematics and computational thinking

-建构解释和设计解决方案constructing explanations and designing solutions

-基于事实和证据的辩论engaging in an argument from evidence

-获取、评价和交流信息obtaining, evaluating and communicating information

纵贯全局的核心概念Cross cutting concepts in NGSS
-模式patterns

-成因和效果cause and effect                    

-尺度，比例，和数量scale, proportion, and quantity

-系统和系统建模systems and system models

-能量和物质energy and matter in systems

-结构和功能structure and function

-系统的稳定性和可变性stability and change of systems

 参考资料来源：

OECD网站

美国教育部网站

下一代科学标准官方网站

图片来源：google images

待续