动手实践或非教授科学最好方法

马萨诸塞州高中生参加科学展览。资料来源:大众化/轻弹

在最近的一次全国科学测试中，在科学课上经常接触岩石或矿物的高中生比那些从未参加过这种实践活动的高中生表现更差。从不在课堂上混合化学试剂或通过显微镜观察事物的学生在测试中表现得和经常参加这些活动的学生一样好。

对此感到惊讶吗？这些惊人的结果来自最近发布的2015年国家教育进步评估(NAEP)科学能力评估。他们似乎完全违背了实践学习是教授科学的最佳方式的传统观点。

*官员将NAEP视为美国的成绩单。科学测试定期对4年级、8年级和12年级学生的代表性样本进行测量，包括他们对生命、物理、空间和地球科学以及科学方法的知识，并且是正在进行的阅读、数学、公民学和其他学科评估的一部分。两个低年级的成绩是按州分别统计的，这导致媒体报道通常聚焦于一个州领先或落后于其他州的原因。

报告显示，2015年中小学生的总体表现略好于2009年测试的NAEP学生。与此同时，4年级和8年级白人学生和少数民族学生之间的巨大差距已经略有缩小。相反，该国12年级学生的分数没有改变，种族差异也没有缩小。

很少有学生参加动手实践。

然而，NAEP远非竞争对手。它还包括一项由23个问题组成的调查，这些问题涉及课堂上实际发生了什么以及学生如何参与科学。例如，其中一个问题将要求学生回答他们参与化学和地球科学等7个领域的实践活动的频率——从不、很少、有时或经常。

只有在一种情况下，即涉及操作简单机器的活动，在NAEP有实际操作经验的学生得分较高。具体来说，从未接触过机器的学生得了155分(所有12年级学生的平均分数是150)，而那些操作过机器的学生通常得了171分。

然而，也许更发人深省的是，很少有学生报告参与实践活动。例如，只有29%的学生“有时”或“经常”操作简单的机器。大约58%的学生从未做过这样的事情，而14%的学生很少做。大多数学生对显微镜和化学制品更不熟悉:只有17%和18%的学生报告说他们在科学课上“经常”使用显微镜和化学制品。

国家教育统计中心(NCES)的官员说，他们没有责任解释NAEP的结果，包括为什么实际操作和分数之间存在负相关，以及任何其他违反直觉的结果。然而，该领域一位不愿透露姓名的专家表示，询问学生“今年”在科学课上做了什么可能会导致不准确的结果。

例如，学习好的学生通常在高中最后一年参加物理或高等生物课程，为进入精英大学做准备。因此，他们不能处理12级的岩石或矿物。与此同时，为了满足毕业所需的课程要求，需要补习课程的学生可以选修物理科学课程，岩石处理是课程的一部分。即便如此，这种解释仍然无法解决为什么很少学生报告使用显微镜的问题。显微镜被认为是学生学习高级生物学课程的重要工具。

很难找到评估结果。

NAEP测试接受者描述的12年级学生对科学的低参与率可能会引发科学教育者的直接和广泛的愤怒，如果他们知道实际情况的话。但是，在NCES(负责NAEP)维护的网站上找不到评估结果。例如，一个邀请用户查找学生问卷的链接只提供了每个年级学生回答的几个问题的数据。真实数据隐藏在一个叫做数据浏览器的搜索工具中。即使是有经验的研究人员在查询这些数据时也可能面临相当大的困难。

"有些菜单标签不太直观。"帮助处理数据和公布评估结果的NCES统计学家格雷迪·威尔本承认。然而，他也表示，自从10年前采用目前的格式以来，“我们已经学到了很多关于如何设计网络工具的知识。”NCES希望在2018年发布2017年阅读和数学评估报告时使用更好的版本。

2015年的科学评估结果还有另一个变化。在学生问卷筛选结果的下拉菜单中，每个项目都描述了对NAEP分数有积极影响的活动。

例如，菜单包含一个答案，关于学生是否经常“识别出可以通过课堂实验解决的问题”然而，这只是关于他们是否熟悉科学方法的七个问题之一。一半的学生说他们每周至少确认一次验证假设的频率。这组学生在NAEP测试中的得分比他们的同龄人高得多，他们说他们从来没有或很少做过这样的事情。相反，下拉菜单显示的数据显示动手活动和NAEP分数之间没有负相关。

在互联网上搜索科学内容的问题也面临着同样的情况。从未在网上搜索过的学生的平均分数是144，而一周上网两三次的学生的平均分数是165。然而，菜单忽略了另一项发现，即在NAEP，很少阅读科学书籍或杂志的学生比喜欢阅读的学生得分更高。

NCES官员表示，他们会根据最能引起公众兴趣的内容，从当前新闻报道的主题中选择需要强调的问题。然而，这些选择似乎符合政治家们带来好消息的格言。

结果引起了怀疑。

美国教育部长约翰·金和总统科学顾问约翰·霍尔德伦很快将最新结果吹捧为奥巴马*努力促进科学教育的证据，包括培训更多更好的科学教师，以及更加强调主动学习以开始成功。NCES的代理总监佩吉·卡尔给出了一个更乐观的评估。她告诉记者，结果显示，“在科学方面，我们仍然领先”。

考虑到美国学生在国际考试中处于中等地位，比如国际学生评估项目，来自近80个国家和地区的15岁学生参加了该项目，以及参加NAEP考试的40%的美国高中生甚至没有表现出对科学的基本理解，有些人可能会质疑上述观点。

还值得注意的是，2015年的高年级学生是第一批在2002年《不让一个孩子掉队(NCLB)教育法》框架下度过整个学校生涯的NAEP科学考试获得者。NCLB要求3至8年级的学生每年接受阅读和数学测试。然而，许多美国教育家认为，NCLB没有考虑科学和所有其他科目，因为这些科目不构成法案要求的评估学校表现的因素。

与此同时，霍尔德伦对12年级学生的分数没有上升并不感到惊讶，而是出于不同的原因。他在关于NAEP研究结果的电话会议上告诉记者，NAEP的分数反映了许多因素，包括教师的素质、家庭支持和学生对科学的整体兴趣。“我们很久以前就知道，让孩子们尽快接触科学是非常重要的。”他说，“唯一的方法是让科学令人兴奋，并把它放在解决重要社会问题的背景下。”(宗华编译)

阅读更多

科学相关报道