動手實踐或非教授科學最好方法

馬薩諸塞州高中生參加科學展覽。圖片來源：Masshighered/Flickr (CC BY-NC 2.0)

在最近一次全美科學測試中，經常在科學課上處理岩石或礦物的高中生的表現遠遠不如那些從未參與此類動手操作活動的學生。從未在課堂上將化學試劑混合在一起或透過顯微鏡觀察事物的學生和經常參與這些活動的學生在測試中表現得一樣好。

對此感到驚奇？這些引人注目的結果來自日前發布的2015年美國國家教育進展評估（NAEP）科學能力測評。它們似乎完全違背了認為實踐性學習是教授科學的最好方法的傳統觀點。

政府官員將NAEP視為美國的報告卡片。科學測試會定期衡量一個由4年級、8年級和12年級學生組成的代表性樣本對生命、物理、太空和地球科學以及科學方法的知曉情況，並且是正在進行的閱讀、數學、公民學和其他學科評估的一部分。針對兩個較低年級的結果按州分別統計，導致媒體報道通常關注的是為何某個州領先或落後於其他州。

報告顯示，和此前在2009年接受測試的NAEP隊列人群相比，美國中小學生在2015年科學測評中的總體表現要稍好一些。同時，4年級、8年級的白人學生和少數民族學生在得分上的巨大差距略有縮小。與之相反，該國12年級學生的得分情況並未發生改變，種族差異沒有縮小。

很少有學生參與動手實踐

然而，NAEP遠非一場競賽。它還包括一項由23道問題構成、針對課堂上實際發生的情況以及學生如何參與科學開展的調查。例如，其中一道問題會讓學生回答其參與諸如化學、地球科學等7個領域的實際操作活動的頻率——從未、極少、有時還是經常。

僅在一種情況下，即涉及操作簡單機器的活動時，有過實際操作經歷的學生在NAEP中的得分較高。確切地說，從未同機器打過交道的學生獲得155分（所有12年級學生的平均得分是150），而那些操作過機器的學生通常獲得171分。

不過，更加發人深省的或許是很少有學生報告參與過動手實踐活動。比如，只有29%的學生「有時」或者「經常」操作簡單機器。約58%的學生從未做過此類事情，14%的學生極少做。大多數學生對顯微鏡、化學用品更加陌生：分別只有17%和18%的學生報告稱「經常」在科學課上利用兩者。

美國國家教育統計中心（NCES）官員表示，對NAEP結果作出解釋並非他們的職責，包括為何實際操作活動和得分之間出現負相關等任何違反直覺的結果。不過，據該領域一位要求匿名的專家推測，詢問學生「今年」在科學課上做了什麼可能造成結果不準確。

比如，學習優良的學生通常在高中最後一年參加物理或高等生物課，以便為進入精英大學作準備。因此，他們不可能在12年級時同岩石或礦物打交道。與此同時，為滿足畢業的必修課要求，需要補救課程的學生可能參加物理科學課程，而處理岩石是課程的一部分。即便如此，這一解釋仍無法解決為何如此少的學生報告使用過顯微鏡的問題。對於參加高等生物課的學生來說，顯微鏡被假定為必不可少的工具。

很難發現評估結果

NAEP測試接受者所描述的12年級學生參與科學的低迷狀態，可能會在科學教育工作者中觸發直接和廣泛的憤怒，如果他們知曉了實際情況的話。不過，評估結果不可能在NCES（負責NAEP）維護的網站上搜尋到。比如，邀請用戶查閱學生問卷的鏈接僅提供了關於每個年級的學生回答的少數部分答案的數據。真實的數據被埋沒在一個名為數據瀏覽器的搜索工具中。即便是經驗豐富的研究人員，在查詢這些數據時可能也會面臨相當大的困難。

「一些菜單標籤很不直觀。」幫忙處理數據並且發布評估結果的NCES統計學家Grady Wilburn承認。不過，他同時表示，自從現有格式在10年前被採用，「我們在如何設計網路工具方面已經學到了很多東西」。NCES希望在2018年發布2017年閱讀和數學評估報告時能用上更好的版本。

2015年科學測評結果還有另外一個變化。在來自學生問卷的篩選結果的下拉式菜單中，每個條目描述的都是看上去對NAEP得分產生積極影響的活動。

比如，菜單中含有關於學生是否經常「確認可在課堂上通過實驗得以解決的問題」的答案。不過，這只是關於他們對科學方法熟悉程度的七部分問題中的一個。一半學生表示，他們確認可驗證假說的頻率為至少每周一次。這部分學生在NAEP測試上的得分比表示自己從未或極少做過此類事情的同齡人高很多。與之相反，利用下拉式菜單呈現的數據均未顯示動手實踐活動和NAEP得分之間存在負相關。

關於在網路上搜索科學內容的問題面臨同樣的情形。從未上網搜索的學生獲得的平均分數是144分，而每周上網兩三次的學生在測試中獲得的平均分數為165分。不過，菜單略過了另一項發現，即和喜歡閱讀的學生相比，極少閱讀科學類書籍或雜誌的學生在NAEP中的得分要高。

NCES官員表示，他們基於什麼內容最能激起公眾興趣並且從目前在新聞報道中出現的主題中選擇突出哪些問題。不過，這些選擇似乎與政客們喜歡帶來好消息的格言相吻合。

結果引發質疑

美國教育部部長John King和總統科學顧問John Holdren很快將最新結果吹捧為奧巴馬政府在推動科學教育方面所作努力的證據，包括培訓更多和更好的科學教師以及越來越重視主動學習開始取得成功。NCES代理司長Peggy Carr提供了更加樂觀的評價。她告訴記者，結果表明，「當涉及到科學時，我們仍處於領先位置」。

考慮到美國學生在諸如近80個國家和地區的15歲學生參加的國際學生評估項目等國際性測試中排在中間位次，再加上參加NAEP測試的美國高年級學生有40%甚至沒有展示出對科學的基本了解這一事實，一些人可能會對上述觀點提出質疑。

同樣值得注意的是，2015年高年級隊列人群是整個學校生涯均在2002年《不讓一個孩子掉隊》（NCLB）教育法案框架下度過的首批NAEP科學測試接受者。NCLB要求每年對3～8年級學生進行閱讀和數學測試。不過，很多美國教育人士認為，NCLB並未將科學和所有其他學科納入考慮範圍，因為這些學科並未構成該法案要求評估學校表現的因素。

與此同時，Holdren對12年級學生的得分沒有上升並不感到驚奇，但出於不同理由。他在關於NAEP結果的電話會議上告訴記者，NAEP得分反映了很多因素，包括教師素質、家庭支持和學生對科學的總體興趣。「我們也很早就知道，讓孩子儘早接觸科學非常重要。」他表示，「只不過採用的方式是要讓科學變得激動人心，並將其置於解決重要社會問題的情景下。」

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