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爱文的整合科学——第一篇:西方的科学教育简史

作者| 爱文世界学校全球科学学术主任 Mike Maccarone

自我们 2012 年正式开学以来,爱文的高中科学部就一直在实践着我们的以创新为核心的使命宣言。我们先是按照“物理—化学—生物学”的顺序进行科学内容的教学,但是我们很快就发现了在这个顺序基础上进行创新并针对科学教育领域现面临的问题调整我们的教学方法的机会。从全球来看,科学教育的方法非常多样化,但是很多课程都体现了在高中阶段将科学调查和研究技能与科学知识的学习相互结合的重要性。过去十年里,2011 年 7 月正式发布的美国《K-12科学教育框架:实践、跨学科概念和核心概念》强调了一个丰富的课程的重要性,正如爱文的课程那样;2013 年,美国《新一代科学教育标准》又进一步指出在科学教育领域的应用、整合,以及以问题、项目和挑战为导向的主题式学习的机会。在爱文,我们早已将这些标准内化。

第一篇:科学教育的简史

20 世纪 90 年代早期,利昂·莱德曼——诺贝尔物理学奖获得者、《上帝粒子》的作者、费米国立加速器实验室主任,提出了“物理第一”的概念,这是对传统的科学教学方法的重新思考。莱德曼认为,在高中,“物理—化学—生物学”的学习顺序有助于学生循序渐进地理解复杂的科学概念并打好学习基础。在对物理中的原子结构、力和运动有了基本的理解后,很难的化学概念理解起来也会更容易;真正的生物学课程则需要学生具备化学反应和物质属性的知识。美国的学校反应迟缓,但是那些听取了莱德曼的建议的学校发现“物理第一”的教学顺序(不仅仅是给九年级的学生教物理,而是重新设计课程从而使学生能够掌握相应的知识和技能)真的给学生和老师都带来了更丰富和更有意义的体验。比起他们的接受传统科学教育的同龄人,“物理第一”课程的学生更擅长发现科学之间的关联。

进入 21 世纪,科学家们碰到的问题不再固定、单一。更重要的是,物理、化学和生物学之间的界限日渐模糊。整个 20 世纪,物理学家和化学家掌握的知识日趋靠近。20 世纪末的技术进步使得环境、气候和生命起源的研究进入了科学研究和教育领域。生物化学、分子生物学、生物工程和医学物理学成为了大学课程。应用科学领域的工作机会层出不穷。工程学不再只有传统的机械和电子学,还有机器人技术和遗传学。科学研究机构意识到他们需要具备多元学术背景的科学研究人员,因为生命起源的专家需要其他领域的同事的支持和帮助。试图回答或大或小的问题的物理学家——天体物理学家和弦理论家——介入了纯数学领域,使用公式和电脑模型来预测我们人类无法观察到的各种可能存在。

今天,在爱文的整合科学课程中,我们一直在努力模糊传统科学科目之间的界限。唯有如此,我们才能确保我们的学生不仅学会欣赏物理学中的数学魅力、激动人心的化学反应,或不断演变的生命周期,而且更重要的是,懂得科学的无限创意和可能。

这是有关爱文整合科学的系列文章中的第一篇。继续阅读第二篇,或跳到第三篇

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