一、當前美國小學科學教學改革新進展
從上世紀60年代開始，美國小學科學課就由一門選修課轉變為必修課，但這一時期的科學教學主要強調科學知識的牢固掌握。80年代開始，美國科學教育嘗試多元化教學。1996年，全美科學研究協會發布第一個全國性科學教育標準——《國家科學教育標準》，標誌著美國科學課程走向成熟。進入21世紀，美國更加注重小學科學教學改革。2006年頒布的《提高美國競爭力》聯邦教育援助計劃，強調科學教學的主要內容包括：（1）提高教育質量，打下美國兒童在數學和科學方面的堅實基礎；（2）資助300所學校研究數學和科學教學；（3）2015年培養出10萬名高素質數學和科學教師；（4）提供有利於K-12數學和科學教師培訓和發展的有效教學材料；（5）增加對學校數學和科學教育的資金投入；（6）為數學和科學教師提供激勵和培訓；（7）建立一個多達3萬人的兼職教師隊伍以充實數學和科學專業人員；（8）增強數學和科學教育教學方法評價的有效性等。[1]
為進一步促進小學科學的發展，培養學生更高的科學素養，2011年美國公布《K-12科學教育的框架:實踐，跨學科概念與核心概念》，強調使學生掌握跨學科學習的理論與實踐方面的基本知識與能力，培養學生學習科學的濃厚興趣。《K-12科學教育的框架：實踐，跨學科概念與核心概念》全面闡述了K-12年級學生在科學和工程教育中的教學標準，具體內容包括K-12科學教育標準以及課程、教學、評估和教師專業發展標準等。該報告確定了三個維度的核心理念與實踐，分別是：聯結科學和技術的科學研究；重視科學和工程實踐；整合物理科學、生命科學、地球和空間科學、工程、技術和應用科學的核心概念和原理。[2]此外，構建小學科學教學框架是其中至關重要的一個環節，必須通過科學決策和實踐探索來夯實科學教學基礎，促進地方、學區及各學校的科學教學發展。當前，美國科學教學的管理者、標準的制定者、內容的開發者以及教學的工作者都在按照新的教學框架進行教學活動。在新一輪小學科學教學改革中，人們高度重視科學、數學和技術的整合，現行教材也更加貼近兒童社會生活，注重科學與社會的聯繫；科學教學則重在培養學生觀察、探究、實踐的綜合能力，呈現出與別國大不相同的獨特之處，值得我們深入研究。
二、美國小學科學教學的新特點
（一）以建構主義為基礎的教學理念
美國科學課的教學是以建構主義為教學理念和理論基礎的，秉承了杜威、皮亞傑、布魯納和維果茨基的思想。杜威的著名觀點是「從做中學」，鼓勵教師把學生置於問題情境中，幫助他們探究重要的社會和智力問題；皮亞傑主張，知識學習並非被動接受，而是一個積極建構、發現和創造的過程；布魯納設計了螺旋式科學課程，指出科學題材要與生活相關聯，對學生有意義；維果茨基注重社會文化對人的影響，提出個人是在與他人交往中建構和發展自己的。[3]以建構主義為基礎的教學與別國或傳統教學有著顯著區別，體現在：
1.尊重學生原有的知識基礎。學生的知識凝聚了自己在實際生活中的體驗，是通過與他人的交流逐步建構起來的，儘管缺乏科學理論的系統性，但卻是真實的、有價值的。充分尊重了學生已有經驗，把科學與自然、社會、技術等融合在一起，鼓勵學生像科學家一樣去探索發現。
2.參考教材靈活教學。傳統教師習慣以教材為綱，完全按照教材講解。而以建構主義為核心的教學關注學生興趣，鼓勵他們勇於嘗試，教師不完全依照教材，必要時可稍微偏離教材方向。
3.教師需要隨堂觀察。在單元教學之前，教師可以預先設計問答題對學生進行摸底測驗，其目的不是為了進行教學或學生評價，而是為了隨堂觀察、及時跟蹤，了解學生有哪些不科學的看法，以便進行針對性教學。
（二）以貼近生活為原則的教學內容
美國小學科學教材融合了與日常生活緊密相關的生物、物理、化學、地理等學科知識，利於激發學生積極性和求知慾，培養學生的科學態度和素養。其特色集中體現在：
1.結構設計以科學主題為中心。2005年出版的小學科學教材《科學》是主流教材之一。內容分三個主題：生命科學、地球科學和物理科學。這樣的教材編制有助於聯繫學生現實生活，把科學知識融入學生生活世界，同時又能引導學生在生活世界中省察科學知識。[4]
2.呈現形式以問題故事為線索。教科書主題中設置了問題情境，鼓勵學生探索發現，巧妙穿插了豐富多彩的生活故事，學生們在真實性、生活化的環境中體驗建構，極大地刺激了他們的興趣和好奇心。
3.教材編寫以溝通啟迪為要旨。小學科學教材語言生動、豐富有趣，追求人與人、人與社會、人與生活、人與自然的溝通交流，強調培養學生對環境和生物的尊重和責任感，體現出高度的人文關懷，極富啟迪性。
4.教學內容以基礎實用為導向。科學課的內容側重於概念的基礎性、概括性，且滲透著職業意識，如有專門章節介紹與生物相關的職業。強調科技與人類社會生活間的聯繫，這也是美國小學科學課的一大特色。
（三）以智力技能為重點的教學過程
美國小學科學教學十分關注課堂科學活動過程，突出強調發展學生的智力技能。
1.設置簡化的科學發現過程。教師精心設計科學活動，讓學生重演科學家科學發現的過程，學生像科學家一樣觀察、思考、提出假設、檢驗假設、得出結論。[5]這樣簡約化的發現過程有效促進了學生思維力和問題解決能力的發展，同時使學生分類觀察、測量比較、討論交流、實驗推理等智力技能大大增強。
2.突出兒童演示和動手操作。在很多國家，實驗演示和動手實踐大多是為證明教材上的科學理論，學校配給學生固定儀器做相同的實驗；而在美國，實驗目的不是既定的，兒童被鼓勵發現課本上及課本外的知識經驗。所以，科學教學倡導學生設計不同實驗，採用各種方法和材料，得出不同結果和理論，這對培養兒童的創造性、開發他們的智力大有裨益。
3.重視發揮學生主觀能動性。美國小學科學課堂隨處體現以學生為本的思想，教師採用豐富的體態語言活躍課堂氣氛，給予學生充分自由，學生自己收集實驗器材和材料、探索發現、撰寫實驗報告。有問題隨時提問且不需要起立或得到允許，教師職責在於引導教會兒童如何探索。這在提高學生自主能力、培養其智力和科學素養方面給了我們一定啟示。
（四）以開放探究為中心的教學方法
1.開放探究代表著一種新的科學教育方法。探究活動主要包括觀察、設疑、查詢信息；調查、評論實驗數據；用工具收集、分析、解釋信息；設計答案；解釋、預測和交流實驗結果。[6]開放式探究學習讓學生自主設計決策、解決問題、討論交流、評價反饋，充分發揮兒童的能動性，有利於培養團隊合作意識。
2.教師們普遍採用豐富多樣的教學活動形式。包括小組討論、學習提問、課前簡短匯報、小組動手研究、演講和專家講座、教學實習、採訪科學家和工程師、使用計算機、文件包設計和編輯等。[7]此外，也有問題學習、個體活動、現場工作等，這些都為開展探究式教學奠定了堅實的基礎。
3.開放探究的方法強調歸納推理能力的提升。教學過程重在積極引導學生從表層具體的經驗現象出發，一步步逼近抽象的概念和原理。充分利用日常鮮活實例啟發誘導兒童，培養他們獨立思考的能力。
4.探究式教學具有鮮明的教學特點和優勢。它不僅是一種兒童主動的學習，更重要的是它體現著建構主義指導思想。這種「探究—交流」的教學方法，使得兒童能把自己和他人探究的成果，通過交流討論消化吸收，建構成自己的經驗體系，獲得更加豐富的知識。
（五）以公共多元為宗旨的教學資源
美國的圖書館、博物館及網絡等公共教育資源豐富多樣，這是其他國家無法比擬的。當然，這與美國對公共、開放、多元的教學資源的重視和積累密切相關。
1.大量開放免費的圖書館、博物館、科技館。美國公共圖書館和名目眾多的博物館隨處可見，構成了規模巨大的社會支持系統。1999年，美國就有122347家圖書館，其中公共圖書館就有9046家，而且完全免費，一般居民都可申辦借書卡。[8]圖書館、博物館、科技館還常常舉辦大型科普活動，傳播最新科技信息。
2.多元完備的網絡教學系統。美國網絡信息很豐富，還定期出版網址簿，其中教育網、科普網佔相當比例；這些網絡有各州教育網、科學博物館網、大學網、教材網等，幾乎能查到每個州各科課程標準的詳細內容、與科學教學相關的內容包括圖片、動畫及教案等。[9]
3.力量強大的材料中心。美國為科學課建立了專門的材料中心，中心的一些教師還專職飼養動物、收集資料。中心每學期初把儀器材料裝箱運到每個學校，教師只要按照《教師用書》組織學生體驗科學過程、評價其學習狀況，不需要對教材進行改編、創新或採用其他材料；材料使用完畢則打包還給材料中心，學校也設有專門實驗室來擺放這些儀器。[10]這就為科學教學的順利開展提供了強有力的條件保障，極大地推動了科學教學的長足發展。
三、美國小學科學教學對我國的啟示
（一）高度重視小學科學教學的立法保障
美國小學科學教學是當今世界最先進、最完善的，而這項殊榮是與美國高度重視小學科學教學法律保證緊密相關的。美國國會通過了一系列保障小學科學順利實施的法案和報告，如1963年的《職業教育法》、1985年的「2061計劃」、1993年的《2000年目標:美國教育法》、1996年的《國家科學教育標準》、2006年的《提高美國競爭力》、2011年的《K-12科學教育的新框架》等。這些法令都成為支持小學科學教學穩步發展的強大後盾。另外，美國很早就通過立法形式將科學教育正式納入學校課程，科學教育佔總課程的比例不斷上升，已成為小學三門核心課程之一。[11]由此可見，法律法規和政策報告足以體現國家對某一學科的重視。反觀我國，小學科學課成績不作為學校考評指標，因此造成小學科學課地位極端低下。此外，當今我國並沒有制定相對完善的小學科學教學實施方案，相關法律法規零散薄弱，嚴重阻礙我國小學科學尤其是農村小學科學的正常教學。因此，我們必須改變現狀，自上而下制定相應法律法規，及時更新文件方案，建立健全統一指標體系，引起整個社會對科學教學的高度關注和重視，逐步提升小學科學的地位。只有這樣，才能從根本上確保小學科學教學健康發展。
（二）拓展深延小學科學教學的內容體系
美國小學科學教學經歷了多次改革，教學內容充分體現出成熟性、靈活性、生活性和融合性。教材穿插主題、問題、故事，貼近生活、實用性強，裝幀精美、生動活潑、內容寬泛，不僅能滿足學生發展，還能適應現代社會對科學知識的需求。而我國小學科學教學內容零散，系統性、融合性、銜接性差，設計單調嚴肅，體系狹窄，重識記輕應用。要改變這一狀況，首先要吸取他國先進經驗。我國應該借鑑包括美國在內的發達國家科學教學的課程體系和內容框架，構建出適合我國小學科學系統連貫的課程和內容體系，及時更新教材內容和教學方式。[12]其次，適度拓展教材廣度與深度。如加入數學研究、社會技術、語言藝術、環境教育的內容，加強科學課與其他科目的滲透與聯繫，鼓勵跨領域、跨學科學習。為學生提供寬泛的科學教育。同時，我們不能忽略科學教育內容的深度，這就要求我們在這兩者之間適度拿捏，掌握分寸。再次，加強教學內容與活動的銜接。儘可能設計相關學習活動，在傳達給兒童更多信息的同時，還要給學生一定的時間和機會，讓他們體驗準備材料、實驗觀察、管理儀器、報告總結等與科學有關的活動，培養學生獲取知識的技巧、應用知識的技能、科學探究的意識以及科學學習的態度。
（三）鼓勵加強小學科學教學的活動探究
科學本身就是一個發現、探究的過程，美國《國家科學教育標準》規定科學教學應當強調活動探究，因此在美國課堂上，科學探究是最核心的教學方法。「探究式教學」的本質是讓兒童親自體驗科學發現過程，培養他們觀察現象、處理信息、解決問題的能力。相比之下，我國小學科學教學存在重理論輕實踐的弊病。小學科學課與其他理論課的教學模式基本相同，都是注重科學知識的記憶，探究教學極度缺乏。因此我們必須作出相應努力：首先，引導兒童積極參加科學探究活動。給學生提供更多的時間和機會參與搜集數據、觀察現象、撰寫概述、使用儀器等活動。[13]其次，注重培養學生的探究精神。小學科學教學與學習的核心在於探究精神的培養，這也是近年來我國科學教學改革越來越關心的話題。因此，有必要通過活動探究來重點培養兒童的科學探究精神、探究態度和探究價值觀。第三，在探究中重視對話和反思。對話和反思，既是兒童認知的重要方式，也是促進兒童對科學理解的基本途徑，它依附於人們的思維又促進人類思維的發展；反思是對行為的重新構建，對得到的意義的重新考察。[14]只有在探究的過程中不斷交流、反思，才能真正提高學生的科學素養和科學能力。
（四）合理進行小學科學教學的有效管理
美國小學科學教學十分重視教學方面的有效管理問題，這也正是美國科學教學一直領先於世界各國的重要原因之一。我國小學科學教學不受重視，其管理研究更是嚴重不足，美國的做法啟示我們：首先，要提高課堂教學效率。美國小學科學課教學時間約為75分鐘，而且教學效率驚人——學生互助合作、快速操作、客觀記錄、高度投入。其次，要科學實施教學行為。美國教師的行為可以分為以下幾個階段：先組織學生針對教學主題交換原有觀點並明確可行的探究問題或任務；然後讓學生對客觀事物和科學現象進行積極的調查研究；再鼓勵學生討論觀察結果，調整他們先前的觀點；最後幫助學生在新的情況下討論和應用他們的新觀點。[15]這就啟發我們，教師與兒童的探究活動要保持一致，行為應當簡明清晰且要有一定技巧性。第三，要適時作出教學決策。在整個教學過程中教師要與學生時刻保持對話，展開充分交流；積極組織學生協作探究；充分發揮教材的基礎性作用。總之，整個教學活動要構建師生學習共同體，一起進行科學探究活動，在真實的情境性中促進兒童的創造性學習。
（五）全力提供小學科學教學的公共資源
如前所述，美國高度重視圖書館、博物館、科技館、網際網路以及材料中心等大量公共、開放的教學資源，整個社會和國家在制度上、經濟上提供了巨大的力量支撐。而我國由於經濟實力不足、教學資源缺乏、學生數目龐大、農村小學較多等客觀因素的限制，再加上小學科學歷來不受重視，在小學科學教學的公共資源配置這方面相當薄弱。雖然要像美國一樣提供大量免費開放的公用教學資源並不現實，但我們應該高度重視，循序漸進，逐步改善當前並不樂觀的現狀。比如，我們可以建立健全地方博物館、科技館，適度開放定量公共圖書館，鼓勵他們積極支持學校教學，聘請地方專家學者定期開展科普活動和教育服務活動；密切聯繫地方學校周邊相關部門，建立參觀、教學與學習基地；地方或學校可以建立小學科學教學服務系統，如科學角、資料角、儀器角、動物角、植物角等；儘可能提供科學課程需要的工具、設備和器材；進一步建立並完善科學實驗室等專業化教室，豐富各種與科學教學有關的工具、書籍、模型；制定相關優惠政策和制度，引導學校帶領學生利用校外公共資源開展教學，充分利用現有教學資源來開展豐富的教學活動，開闊學生眼界，提高教學質量。
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