本章教学目标
1.概述国际科学课程改革的三次浪潮及其主要特点、国际科学课程改革的趋势。
2.从国际科学课程改革的背景，阐述美国、英国的科学课程改革与发展。
3.概述我国科学课程改革的发展历程。
4.阐述浙江省科学课程改革的特点、困难及对策。
世界范围内的综合科学课程自20世纪60年代末开始迅速发展，在70年代已形成高潮。至20世纪90年代，国际科学课程改革形成三次浪潮。受国际科学课程改革的影响，我国自20世纪80年代后期也开始对科学课程进行改革，并在小范围内进入了改革的试验。
尤其是浙江省，成为我国科学课程改革在全省范围内普遍实施最早的省（1993年秋季），取得了课程改革局部成功的经验，为2001年开始的第八次全国范围的课程改革提供了有益的借鉴。
第一节 国际科学课程改革的三次浪潮
自20世纪后半叶起，世界科学教育改革成为了一场永无休止的运动，这种运动是和社会、经济、科技、教育的高速发展联系在一起的，而以课程改革的方式体现出来。曾在1992-1995年期间担任过美国国家研究理事会（the National Research Council）科学、数学和工程交流中心主任的拜比博士认为，第二次世界大战以后，世界科学课程改革出现过三次浪潮：20世纪50年代末至60年代为第一次改革；70年代至80年代初期为第二次改革；20世纪80年代以来为第三次改革。澳大利亚学者华莱士（J·Wallace）和劳顿（W·Louden）也做了类似的分类，他们认为，20世纪50年代末至60年代为第一次改革浪潮，并称其为“作为学科知识的科学时期”，目标是培养科学家，在学校教育中为新的科学发现奠定基础，课程改革的焦点是学科知识的现代化及其结构化。70年代至80年代初期为第二次改革浪潮，被称为“作为相关知识的科学时期”，目的是将科学作为改善个人和社会生活的工具，课程改革的焦点是理解科学与社会之间的关系。80年代至90年代为第三次改革浪潮，被称为“作为不完善知识的科学时期”，目的是缩小计划课程与实施课程之间的差距，其焦点是个人、社会和文化对科学知识形成产生的影响。这种分类在本质上反映了科学观和科学教育观的变化引起的科学课程的改革，因此对于我国的科学课程改革具有重要的借鉴意义，但年代的划分并不是绝对的，如第三次课程改革浪潮虽然在80年代已初见端倪，却到90年代才在发达国家的科学课程标准之中普遍反映出来。
一、第一次改革浪潮中的科学课程
真正的综合科学课程出现在20世纪50年代末期，开始于美国和英国。由于受苏联第一颗人造卫星发射成功的影响，20世纪50年代末60年代初以来，在美国掀起了改革科学课程的浪潮。美国在国家科学基金会的大强度资助下（大约20亿美金）发展了现代理科课程，如物理（PSSC）、化学（CHEMS）、地学（ESCP）、生物（BSCS）等。几乎在美国现代理科课程产生的同时，英国在纳费尔德（Nuffield）基金会的资助下，也开发了一系列在世界上具有较大影响的科学课程，即纳费尔德课程。
第一次改革浪潮中的科学课程主要集中在适合能力较高学生的分科科学课程上，强调认识学科结构的基础——概念及主要的思想系统，比了解大量事实更重要；强调实验课中的探索研究，使实验成为学生的发现活动的手段。在美国第一次改革浪潮中参加科学课程编制的主要是科学家，也有科学教育家和课程专家参加，但起主要作用的是科学家。英国纳菲尔德科学课程是由经验丰富的理科教师参加编制的，注意在教师用书中告诉教师如何在课堂上引起学生的兴趣，如何运用多种媒体生动地展示科学教材，并把实验作为教材的一个重要组成部分。
英国和美国的改革计划和思想对世界科学课程的发展产生了很大的影响，世界范围内有相当多的国家先后投入到这次科学课程的改革浪潮中去。他们或者直接引进上述教材；或者全部采纳上述课程计划的内容和思想，仅根据本国的具体情况稍作修改；或者汲取上述课程计划中的某些观念和方法独立编写本国的教材。
对第一次课程改革所做的大量研究和反思表明，这次课程改革未能达到原定目标，从这个意义上来说是不成功的。但科学课程的第一次改革浪潮，促进了科学课程的不同教育流派之间和不同改革课程之间的交流和碰撞，加速了科学课程的进一步发展。然而，第一次科学课程改革只注重科学体系自身的结构，忽视学生的认知和发展规律，以及学生的认知结构与学科结构之间的联系；只注重对学科知识的发现过程，忽视学科之间的联系以及科学与社会实践和学生日常经验之间的联系。针对第一次科学课程改革中出现的问题，世界各国对学校科学课程的设置和学科内容的安排作了多次调整和进一步的改革，在世界范围内出现了第二代改革的科学课程。
二、第二次科学课程改革浪潮
20世纪70年代开始的第二次科学课程改革浪潮，是建立在对第一次改革浪潮失败教训的反思基础之上的。在第二次科学课程改革中，科学家在课程研制与开发中的作用下降，而来自科学教育实践和研究第一线的科学教育家、教育心理学家以及教育技术和课程理论等相关领域的学者起了更重要的作用。第二次科学课程改革在不同程度上均受到相关性这个概念的影响，力图要扩大科学教育的范围。这一点具体表现在：课程开发者在设计课程时，一方面要扩大教育活动的对象，既为将来深入学习科学的学生打下坚实的基础，又为培养全体学生的科学素养服务，提出了“面向所有学生的科学”（Science for all）的口号；另一方面要扩大课程的内容，突出各学科之间的联系，突出科学-技术-社会的相互联系、科学与环境的联系。
20世纪70年代，科学教育者开始呼吁将重点放在科学素养上的科学课程。例如，着名的科学教育家赫德（P·D·Hurd）认为：“科学教育的目的是造就有见识的公民，能够利用科学的智力资源创造一种良好的环境，这种环境将促进人类的发展。”还有一种观点表达了科学的新功能：“所有的人们都需要一些科学教育，以便他们可以思考与科学有关的事件，对这些事件发表自己的看法并采取行动，因为这些事件可能会影响他们的生活质量。”在科学教育领域，“科学素养”一词描述了70～80年代广泛的、进步的教育目标。科学教育的目的不再是培养科学家，而是培养有科学素养的公民。科学素养涵盖了科学知识、科学过程、科学-技术-社会的关系等方面。由此，我们看到了科学教育目的的转变和扩展，这不是对科学知识的否定，而是反映了科学、技术、社会和学生发展的需求，是反思第一次科学课程改革浪潮的必然结果，这是综合科学课程发展的基础。
与此相联系的是涉及科学的相关性的主要课程改革运动，其中包括科学-技术-社会、环境运动和为所有人的科学。课程发展者设计课程材料的宗旨是，既要让所有的学生都能接受，又要为将来深入学习科学打下坚实的基础。值得注意的是，这些课程大部分都是综合科学课程，例如，美国的个别化科学教学系统（Individualised Science Instructional System）、初级科学教学计划（Elementary Science Study）和中级科学课程计划（Intermediate ScienceCurriculum Study），英国的纳费尔德科学教学计划（Nuffield Science Teaching Project），澳大利亚的科学教育计划（Australian Science Education Project）等。此外，还涌现出了像英国的苏格兰综合科学课程（Scottish Integrated Science）这样有世界影响的适合初中学生的综合科学课程。由此开始形成综合科学课程迅速发展的浪潮。综上所述，综合科学课程的发展是第二次世界科学课程改革浪潮的集中表现。
尽管将提高公民的科学素养作为科学教育的目标在科学教育工作者中已经达成了共识，但第二次课程改革在课程实施方面仍未达到预定的目标，在大多数情况下，发生在课堂中的实际教学过程几乎没有改变。课程材料的设计仍然基于传递科学知识和技能的观点，课程改革的大部分注意力放在编制课程材料而不是放在课程的实施方面。从课程类型来看，以相关性为特征的综合科学课程呈现了多样化的特征，但缺乏内在的统一性，未能实现科学本质与教育本质的最佳结合。这也为第三次科学课程改革留下了突破口。
三、第三次科学课程改革浪潮
20世纪80年代初开始的第三次课程改革浪潮是建立在建构主义理论基础上的。促动改革的是关于科学哲学的理论研究和认知科学的实证性研究成果。针对第二次课程改革存在的问题，此次要解决的问题不再是目的的转换，而是要缩短计划的课程与实施的课程之间的差距。
改革的第一个动力来自认识论的转变。在传统的教科书中，科学实践被描述成线性的、理性的、客观的过程，通过客观的实验方法来发现规律，保证理论的可靠性。然而，科学哲学家如拉卡托斯、波普尔、费耶阿本德认为，知识不是被发现的，而是在具有相似思维方式的人群中建构起来的，由此得出的结论是：知识是不完善的，而且不可能被完善。在90年代发达国家的许多课程标准中已体现了对这种科学知识本质的认识，将这种对科学史和科学哲学的新的理解应用到学校课程的设计之中，就产生了万德西在课程中运用科学史简介的做法和赫德森（D·Hodson）的课程设计模式。
认知科学的发展史是课程改革的第二个动力。对前概念的大量实证性研究表明，正规的科学教学与学生长期积累的直觉知识有可能长期和平共处，而不能有效地转变学生原有的知识，科学教育者和认知科学家开始研究学生的错误概念和概念转变过程。80年代的研究集中在儿童带到课堂中去的原有的对科学的认识方面，通过这些研究提出了许多关于学生参与和概念转变的理论以及相关的教学策略。这些理论的共同基础是建构主义的基本观点，即认为学习者是自己知识的建构者，因而知识不能完整地由教科书或教师的头脑传递到学生的头脑中去。理论的核心是在个人和社会层次上进行意义的交流和协商。
建立在上述观点基础上的课程发展的重点是在学生的原有概念和科学概念之间架桥。
在新西兰发展的课程模式的基础上，英国和澳大利亚开发了促进建构主义学习过程的课程材料。例如，英国的“科学中的儿童学习计划”（Childen’ s Learning in Science Project，1987），加拿大的“大西洋科学课程计划”（Atlantic Science Curriculum Project，1986），荷兰的“一千个问题中的化学”（Chemistry in a Thousand Questions，1987）以及澳大利亚的“强化有效学习计划”（Project to Enhance Effective Learning，1986）等课程，都属于这种课程模式。
除了新的课程模式和课程材料的开发之外，这次科学课程改革是以统一性为特征的综合科学课程的发展。从20世纪80年代初期开始，科学教育界对综合科学课程的认识逐渐深化，综合化已由学科之间的综合发展为一种科学课程理念，建立在分科课程基础上的传统的综合科学课程已经不是国际科学教育界关注的焦点，建立在统一性基础上的科学课程在国家层面开始得到重视和发展，这使科学课程的多样化在体现科学本质与教育本质的基础上统一起来。这种建立在统一性基础上的科学课程就是现代科学课程。
传统综合科学的本质特征是相关性。这种相关性包括学科知识之间的相关、科学知识与学生之间的相关、科学-技术-社会之间的相关。现代综合科学课程的本质特征是统一性。综合科学课程的本质从相关性到统一性的发展反映了世界科学教育发展的要求，是科学课程的根本变革。这种变革在以下诸方面都能体现出来。
1.概念的变化
综合科学课程的概念发生了变化，包括对课程本质认识的深化和范围的扩展。现代综合科学课程明确提出了建立在科学本质上的统一性、科学本质与教育本质相统一的课程理念，体现了对科学本质和科学教育本质认识的深化，尤其是对科学探究的意义、教育价值及教学策略有了更深入的研究，并且具有了科学哲学和认知心理学的理论基础。