摘要：科学教育内容作为科学教育发展的重要组成部分，是科学教育改革的核心内容之一。美国科学教育内容标准的出台与不断完善，内容体系中对科学核心概念的强调，以及对工程实践领域内容及其工程实践能力的关注，体现了科学教育内容发展的新特点，对我国科学教育内容发展具有重要的借鉴和启示意义。
关键词：科学教育内容；核心概念；学习进阶；美国；
作者简介：高潇怡(1975-)，女，辽宁海城人，北京师范大学教育学部副教授；；李艾欣(1991-)，女，山西忻州人，北京师范大学教育学部研究生。
美国历来重视公民科学素养的提高，且从国家战略高度看待科学教育的意义和价值。始于学前阶段贯穿青少年发展过程始终的科学教育改革成为近年来美国国家教育改革的重要组成部分。从20世纪80年代至今，美国学前科学教育内容框架伴随科学教育改革一直处于不断发展之中。回顾和梳理美国学前科学教育内容发展的特点和新变化，对我国学前科学教育的发展具有重要借鉴和启示意义。
一、科学教育内容标准的出台与不断完善
美国从20世纪80年代开始，就已经在国家层面出台和颁布各种政策法规，以促进和发展学前科学教育内容发展。1990年，布什政府提出了六条“国家教育目标”，接着由克林顿政府继承扩充为八条[]。“国家教育目标”首次提出了“教育标准化”的概念和设想，旨在按照不同学科，制定各学科从中小学一直下沿到幼儿园的可量化的国家课程标准、课程与教学标准和评价体系，以此来提高全国教育质量。在“教育标准化”政策的影响下，学前科学教育内容作为学前教育的重要构成，也在政策文本中得到了规定。这种政策文本的规定，不仅仅是泛泛的目标描述或者教学指导，而是对学前阶段所应该学习的科学内容的标准进行了较为明确的规定，为教师的教学提供了直接的指导和参照。从20世纪80年代到现在，这种政策文件上对科学教育内容标准的支持一直在持续，并且不断更新和完善。
1989年以后，美国对学前科学教育内容标准规定日趋完善。1996年，美国首部《国家科学教育标准》(以下简称《前标准》)颁布，将K-12年级分为K-4、5-8、9-12三个阶段，其中K-4就是从幼儿园到4年级，《前标准》从整个阶段的角度对科学教育内容进行了较为清晰的阐述，但是并没有进一步区分年龄段，没有将学前科学教育内容标准进行单独论述。2011年到2013年，在美国新的科学教育改革浪潮下，《K-12核心概念、跨学科概念、工程实践框架》(以下简称《新框架》)以及《下一代科学教育标准》(以下简称《新标准》)相继出台，可以说是当前美国最具有权威性和代表性的科学教育政策文本。在这两部文本中，将K-12年级的分段进行了重新划分，K-2成为了第一阶段，并且对每一年级的科学教育都有了详细的目标和内容的表述与规定，这是在1996年《前标准》基础之上的进一步完善和超越。
除了这几部全国性的标准之外，各州同样建立了本州的学前科学教育标准，它们基本都体现在各州的K-12教育标准之中。如，2004年《佐治亚州幼儿园科学课程》、2008年《怀俄明州科学内容和表现标准》、2009年《华盛顿州K-12科学学习标准》、2009年《明尼苏达州学术标准：科学K-12》、2010年《弗吉尼亚公立学校科学学习标准》、1998年《加利福尼亚公立学校科学内容标准(K-12)》和2014年《加利福尼亚下一代科学教育标准》、《威斯康辛科学模范学术标准》、《伊利诺伊学习标准》等等。这一系列州立的学习和教育标准，除了威斯康辛州和伊利诺伊州未对学前阶段的内容标准做出具体规定，在其余州立的标准中，都对学前阶段的科学教育内容进行了细致的规定。在2011年《新框架》和2013年《新标准》出台以后，各州已经开始积极行动，纷纷对自己原初的标准进行修改和重新拟定，宾夕法尼亚州和加利福尼亚州已经率先出台了新修订后的学前科学教育标准，而密歇根州、伊利诺伊州等州也在积极地筹备和酝酿当中。
从美国近年内围绕学前科学教育内容标准所出台和修改的如此多的文本来看，美国对于科学教育的重视程度，是能够用国家发展战略的高度来衡量的。从美国的经验来看，一方面，我们看到了学前科学教育在青少年科学教育体系中的重要性；另一方面，出台与整体学段相衔接的学前科学教育内容标准是当前的大趋势和迫切需求。
二、科学教育内容中对科学核心概念的强调
科学教育内容是学前科学教育的核心问题。科学教育是内容中心还是过程中心，一直以来都是备受教育者和一线教师探讨和争议的问题。
美国科学教育内容的发展经历了不同阶段，20世纪60年代，在科学教育内容上强调科学知识结构；20世纪70年代，科学教育目标转向“掌握科学研究的方法和过程”，在科学教育的内容上强调传授科学方法、过程[]。20世纪80年代，提出了科学教育的全新目标即提升学生的科学素养，科学教育内容逐渐体现了“过程”与“内容”的统一。2011年《新框架》和2013年《新标准》的出台，进一步凸显了科学教育内容发展的新理念并由此带来了新一轮变革，其突出表现为强调发展学生对科学核心概念的理解。
由此我们可以看出，美国在科学教育内容的探索上，也经历了一个“知识”和“能力”此消彼长的“较量”过程，但实际上，知识和能力是不可分割、相互包含并支持的。从美国当前的《新标准》与各州颁布的幼儿园科学教育内容标准来看，“科学核心概念”是内容标准中的统领性内容，也是内容标准中重点强调的内容。传统上的科学教育偏重于自然常识教育，自然常识主要表现为事实性知识，多是对世界的客观描述，具有直接的客观对应物，这类知识往往是特定的，知识之间具有独立性，供人们进行批判和发展的空间很小[3]14。而“科学核心概念”，用少数的核心概念将各种具体的事实性知识归纳整合起来，通过更少更精的内容去帮助学生形成学习更多内容的能力，这也就是科学研究中所说的“lessismore”。科学核心概念能够支持人们更好更高效地获得科学知识，理解科学知识内涵，提高科学学习效果和实践能力，从而提升学生的科学素养。
美国科学教育内容的指向，体现了其对学前儿童学习内容的价值导向，“科学核心概念”凭借自身对于知识结构建构的作用，逐渐成为美国当前学前科学教育内容主题的主要整合方式。表1中2014年宾夕法尼亚州的标准就清楚地体现了这种整合方式。
从表1可以看出，宾夕法尼亚幼儿科学教育内容标准中涉及的内容非常丰富全面，既包含着“科学探究”、“物质科学”、“生命科学”和“地球空间”这四大主要的科学领域内容，同时还包含着“环境和生态”，“农业和社会”这种与社会和人文相联系的主题，充分体现了STEM(科学、技术、工程和数学)教育理念。所有的内容标准，基本都是通过不同的科学核心概念比如“基因”、“遗传”、“进化”或者跨领域的大概念比如“能量”等来进行整合，全面丰富且内涵深刻，直接反映了美国当前学前儿童科学教育在内容方面对科学核心概念的关注。
总之，美国科学教育内容框架中对科学核心概念的强调，体现了当前科学教育学者对科学教育内容的一致性看法：科学教育应当摈弃以往的对无联系的科学事实的关注，以一些重要的科学概念为核心，逐渐帮助孩子建立起完整的对世界的理解。
三、科学教育内容中对工程实践能力的新关注
在1996年首部《国家科学教育标准》颁布以后，在美国学前科学教育内容标准中，主要强调的是科学探究。以2009年《密歇根科学内容水平年级标准》为例(简称《密歇根标准》)，《密歇根标准》将科学探究在不同年级进行了详细的层次划分和规定。
而科学工程实践能力，是2011年《新框架》和2013年《新标准》中最新出现的内容，是科学探究能力的进一步发展和升华，也是近些年为了进一步提高幼儿对科学的深入理解，促进科学教育社会价值的实现而对学前儿童科学能力发展所提出的新要求。科学工程实践能力，在2011年《新框架》中，被解释为七方面的能力：“提问(科学)及界定问题(工程)、建立与运用模型、设计与实验、分析和解释数据、运用数学与计算思维、建构解释(科学)和提出解决方案(工程)、基于证据的论证以及评价和交流信息。”[6]从这七方面的能力可以看出，科学工程实践能力强调动手与动脑的相结合，强调对实际问题的解决与处理，与科学的社会应用能力紧密相关。
基于《新框架》和《新标准》中对科学工程实践的重视，在各州的标准中，亦有对于科学工程实践的新规定和具体描述，科学工程实践能力已经成为幼儿园科学教育内容的一个新的探讨点。以新近的2013年《加利福尼亚科学教育内容标准》为例，它紧跟国家标准的步伐，体现了对科学工程实践能力的关注，如“发展和使用模型：在K-2阶段根据已有经验建构模型，朝着使用和发展模型的方向发展(即，图表、图画、物理的副本，立体模型，戏剧、故事)。使用模型去代表自然世界的关系(K-ESS3-1)；获取、评价和交流信息：在K-2阶段根据已有经验获取、评价和交流信息，使用观察和文本去交流新信息。阅读符合年龄段的文本或者使用媒体去获得科学信息去描述自然世界的模型(K-ESS3-2)。和他人口头交流解决方案或者用模型写成表格或者通过作图提供关于科学的观点(K-ESS3-3)”[7]。
从上面两个例子之间的差异可以看出，科学工程实践能力已经成为美国学前科学教育在能力方面的新提法，如何在科学教育中真正渗透和贯彻科学工程实践，成为全美各州在科学教育内容实施中探讨的重点问题。
四、美国学前科学教育内容发展对我国学前科学教育的启示
我国现代科学教育改革是从1988年开始伴随着我国整个课程改革进行的，在此之前还是几十年沿用的自然课，学前阶段就是常识课。由于时间短、起步相对较晚，学前科学教育仍然是相对薄弱和边缘化的领域，透过美国学前科学教育内容，对我国学前科学教育具有一定的启示意义。
(一)学前科学教育内容标准的建设与完善
统一的内容标准在推动学前科学发展中具有其独特价值：统一的内容标准能够为学校和教师提供一个“灯塔”，指明“课程所需遵循的航线”[]，指引着教师和学生在正确的道路上前行；统一的内容标准具有系统性和连贯性，很大程度上减轻了教师在科学教育内容选择上的难度，减少了教师在科学活动设计中出现“纰漏”的比率；此外，统一的内容标准会给全国各地树立一个标杆和水准，有利于全国科学教育水平差距的减小，实现教育公平。
从我国的情况来看，2001年颁布的《幼儿园教育指导纲要》，对科学教育内容的描述非常笼统且表现为具体的“科学事实”，没有形成科学教育内容框架；2012年教育部颁布《3—6岁儿童学习与发展指南》，在内容的范围上，主要涉及常见的事物和现象、动物和植物、自然现象、科学技术成果、科学家、自然环境与人类生活的关系、事物的数量关系、事物之间的关系及用科学原理解决问题等，但仍然是对内容的描述，内容之间的体系和结构关系并不清晰。
我们认为，在我国当前背景下，逐步研制全国性的学前科学教育内容标准具有其自身的价值以及制定的必要性，为学前科学教育实践研制一套成系统、具有一定引领作用的科学教育内容标准有助于我们将科学教育理念和目标落到实处。
(二)学前科学教育内容标准要兼具统领性与灵活性
提到“内容标准”，有人会不自觉地把它当成“唯一标准”或者“绝对标准”，这是一种认识误区。从美国的经验来看，在这二十年的科学教育内容标准化运动中，一直是采用国家和州立标准并行的“双轨制”[]。可见国家标准不是绝对的唯一标准，各州在国家标准之下应有自己的空间。即使是近年来美国加大了对国家标准的推广力度，但这种“双轨制”仍然存在，依旧可以保证地方在课程内容选择和实施中的自主权利。
从我国学前科学教育的现状来看，一方面，我们需要全国性的统一内容标准的指引性作用，同时要兼顾灵活性，兼顾地方文化和区域特色，为科学教育内容的实施留有余地和空间。在这样的观念之下，我们才能逐渐建立一个具有活力和适应性的学前科学教育内容体系。尤其是对于一线的教师而言，一套现成的标准并不是课程实施的唯一依靠，引领教师发挥积极主动性，尊重儿童好奇、探索和创造的特点，赋予儿童自由和主动发展的权利[]，去创造性地实施科学教育内容；否则，统一的内容标准就会成为唯一或者是标尺，变成限制教师能力发展的障碍，甚至会影响幼儿特殊个性的发展。
(三)学前科学教育内容体系架构中渗透体现“科学概念”、“学习进阶”等理念
在科学教育内容中体现以科学概念为统领，促进科学内容的进阶式学习，是当今美国科学内容发展的一个重要特点。
科学概念是有组织的、有一定覆盖程度的、超越科学事实的一些科学观点和思想，作为一种组织性的观念，科学概念具有相对的普遍性和概括性。学生通过参与科学和工程学实践，深入探索关键性的科学概念，能够获得对科学知识的整合理解。美国新的科学教育内容中涉及的科学概念既包括“共通概念”，又包括“核心概念”：共通概念侧重跨学科内容的组织，而核心概念多用来整合某一学科内的具体知识[]。我国学前科学教育内容发展，应该体现对科学概念的研究和进一步关注。
学习进阶(learningprogressions)理论的研究起源于美国，2004正式在科学教育领域被提出，美国国家研究委员会将学习进阶界定为“对孩子们在一个较大时间跨度内学习和研究某一主题时，所遵循的连贯的、逐渐深入的思维路径的描述”[]。在学前科学教育内容中遵循循序渐进、不断深入、螺旋上升的思路，从具体简单的现象逐渐发展为复杂的概念理解，进而建构概念的发展进程，形成多学科融合的概念体系，为学习的研究和课堂教学实践架构连接的桥梁，为课程开发者和教师提供指导，可以成为我国学前科学教育内容体系架构的重要指导和参照。
(四)学前科学教育与基础阶段科学教育的连贯性
学生科学知识的积累、科学思维能力和情感的培养以及科学素养的养成，不是一朝一夕可以形成的，它需要从小开始奠基，逐步发展。在美国1996年《标准》和2013年《标准》中，都将学前一年纳入了公立教育体系，使得K-2年级成为初等教育阶段科学教育的开端。学前科学教育与基础阶段科学教育的连贯一致，将为早期儿童提供科学学习和科学思维发展的机会和条件，从而为他们以后进入更高年级的科学学习做有效铺垫。纵观英、美、澳、加等发达国家的相关科学教育政策，幼儿园与小学一、二年级都属于国家科学教育标准的内容范围，科学教育内容呈现出完整性和连贯性。而从我国来看，幼儿园与小学科学教育内容的有效衔接仍缺乏连续性，存在一定的断层现象。因此，构建幼儿园至小学阶段连贯一致的科学教育内容标准，也是未来我国科学教育发展值得关注的重要问题。