芬兰科学教育：强调“参与”的价值

　　文_ 钱文丹

　　在2001 年的PISA 测评中，芬兰教育一跃成名——其学生在阅读、数学和科学素养上的表现均领先全球。特别是芬兰学生的科学素养水平，在过去20 多年里，一直在OECD（经济合作与发展组织）发达国家中位居前三。

　　从横向上对比其他国家，芬兰学生的科学态度和学校的科学氛围表现得都很出色，而且芬兰女生的科学表现在PISA 参与国家和经济体中数一数二。此外，芬兰在科学表现上处于顶尖水平的学生比例在所有国家中也是名列前茅。然而，从纵向上分析国内情况可以发现，芬兰也面临着一个挑战，即维持并提高学生对科学教育的兴趣。OECD的一项数据显示，芬兰同意或非常同意“我喜欢在科学中获取新知识”的学生在学生总数中的占比，2006 年为64%，2016 年则下降到了56%。由此可见，芬兰学生对于科学的兴趣在下降。这是一个具有广泛性的世界难题，可能会影响未来的创新和公众对科学的理解。为解决这一问题，芬兰自2016 年开始实施新课程改革，想方设法地探索更具吸引力的科学教育方法。这次改革的重点之一，即强调在科学学习中学生“参与”（Engagement）的重要性。在此，笔者将结合在赫尔辛基一些学校的课堂观察详细阐述芬兰的相关做法。

　　变革学习方式：通过项目式学习将学习情景化

　　芬兰中小学校普遍采用项目式学习（PBL）和现象式学习（PhBL）等探究性学习方式，以变革和提升学生的学习体验。这要追溯到2016 年的课改要求——“每所学校每一学年至少要实施一个综合教学或跨学科学习模块”。这些学习方式都强调跨学科合作，通过整合多个学科领域，让学生能够在实际情景中应用所学知识，从而更深入地理解复杂的现象和概念。

　　项目式学习在芬兰教育中占据重要地位。这种学习方式要求学生在教师的引导下，围绕一个中心主题或问题开展研究。在学习过程中，学生需要自行搜索信息、提出假设、进行实验，并与同伴共享发现。这样的学习方式，促使学生能够在实际的科学实践中扮演专业科学家的角色，例如通过科学方法和实验来验证自己的假说，这不仅增强了他们的科学技能，也加深了他们对科学工作本质的理解。

　　现象式学习则侧重于对现象进行全面观察，而不是透过单一学科的视角。这种方法通过探索现象背后的科学原理来促进学生对现象的整体理解，教学主要围绕气候变化、可持续发展等复杂问题展开。在这种模式下，学生需要整合应用不同学科的知识，如将生物、化学、物理和地理知识融合，以全面分析和解决问题。

　　这些跨学科的学习方式，不仅是为了知识的积累，更重要的是培养学生的批判性思维、社会情感能力和解决问题的能力。通过小组讨论和观点综合，学生们可以学会如何在团队中协作，如何公开辩论和捍卫自己的观点，同时从他人那里学习和吸收不同的见解。这种教育方式也对教师的教学实践产生了深远影响。通过实施PBL 和PhBL，教师的教学方法更加灵活和创新，也更能激发学生的学习兴趣和参与意愿。

　　变革测评方法：使用经验取样法来测评学生的“参与”

　　我们如何知道高质量的“参与”正在发生？哪些“参与”只是表面热闹？各国心理学家对“参与”有多种理解，并使用不同的方法来确定学生是否在以影响他们表现的方式积极参与。芬兰权威心理学家卡塔莉娜·萨梅拉- 阿若（Katariina Salmela-Ar o）认为，“参与”具有三个关键属性：兴趣、技能和挑战。兴趣是对特定现象的倾向，例如想知道某些材料为何在撞击时会崩溃，或为何蜂巢似乎正在消失；技能是掌握新学习机会所需的先决知识，例如了解牛顿运动定律的基础并能在创建新模型时应用它们；挑战是一个结果不完全可预测但可测试的行动过程，如计划并进行实验以解释现象。与将“参与”概念化为一般趋势的观念不同，芬兰将对“参与”的衡量限定在特定时间内发生的具体时刻，会有强度的不同，这使我们能够比较例如听老师介绍想法与建模时学生参与度的不同层次。卡塔莉娜·萨梅拉- 阿若教授及其团队将高度参与的时刻视为最佳学习时刻：个体在任务中如此深入投入以至于感觉时间飞逝的特定情境。这种体验类似于“心流”状态，即完全沉浸在活动中。

　　为了测试学生在科学学习过程中的“参与”深度，以及学生在课堂上的学术、社交和情感体验，芬兰赫尔辛基大学教育学院领衔并在多个城市使用经验抽样法（Experience Sampling Method，简称ESM）来测量学生在科学课堂上的参与度和社会情感状态。学生在一天中多次被提示，通过智能手机回答关于他们所在位置、正在做什么、与谁在一起的简短调查，以及在被提示时的感受等相关问题。参与的科学教师在与学生相同的时间回答自己的ESM 调查。参与的教师和学生还要完成有关他们的态度、背景、学术福祉和职业目标的调查。这种在较短时间里收集学生学习体验的瞬时评估，可以让研究者看到“参与”的真实性、强度和动态情况，进而设计最佳的科学学习过程。

　　变革学习内容：注重核心的科学知识和实践过程

　　在提升学生科学兴趣和参与度的目标驱动下，芬兰的科学教学内容也在2016 年的课改中进行了一次升级，这一点与欧洲委员会在其“地平线 2020 计划”（EuropeanC om mi s s ion,s Hor i zon 2 0 2 0 WorkProgramme）中的推荐高度一致。此计划提倡学校的科学教育内容应更真实地反映科学的实践过程，满足青年学生的需求和兴趣。所谓“科学实践过程”，包括让学生提出问题和定义问题、计划和实施调查、分析和解释数据，以及设计解决方案等。也就是说，芬兰科学教育变革着重将学习内容从传统的科学知识获取转向科学思维能力的培养，希望每个学生都能够“像科学家一样思考”。

　　在这种教育模式中，学生不仅仅要学习理论知识，也要通过实践活动深入理解科学原理。例如，在一个关于环境科学的单元中，学生们不是简单地从课本上学习关于生态系统的知识，而是要亲自到户外去观察当地的生态环境，记录和分析数据。在这样的课程设计中，教师的角色也发生了转变，从知识的传授者变成了学生学习的引导者。具体来说，芬兰学生被要求研究区域湖泊的水质问题。学生们首先需要定义研究问题，例如，什么因素正在影响湖泊的水质？接着，他们需要计划如何收集必要的水样，并学习如何使用各种测量工具，如pH 计和溶解氧仪。数据收集完成后，学生们将在课堂上讨论如何分析这些数据，并尝试解释数据背后的科学原理。此外，他们还需要探讨如何基于分析结果设计可能的解决方案来改善水质问题，例如通过增加水域的植被覆盖率来自然净化水质。这种教学模式，不仅可以加深学生对科学概念的理解，也锻炼了他们的批判性思维能力和解决实际问题的能力，使他们能够提出问题、做出计划和实施调查。

　　变革教学方式：使用数字工具吸引中学生参与科学学习

　　芬兰通过数字工具革新科学教育的教学方式，以提高学生在科学学习中的参与度。芬兰课程大纲强调学生在使用数字工具时需要掌握如下关键能力——

　　首先，学生应该学会以多样化和创造性的方法使用数字工具。例如，在芬兰的一个中学科学课堂上，教师利用虚拟现实技术来模拟不同的生态系统，学生们通过VR 头盔观察并互动。这不仅可以增强学生对生态环境的理解，还激发了他们探索自然世界的兴趣。

　　其次，使用数字工具进行协作和网络连接也是学生必须掌握的能力。在一节课上，学生们使用在线协作平台进行小组作业，共同研究全球暖化对极地冰帽的影响。通过这种方式，学生们不仅能够处理和分析实时数据，还能与处在其他国家和地区的学生群体进行信息交流和观点分享。

　　再次，当涉及处理数据、信息和知识时，教师可以引导学生使用数据可视化工具，比如创建关于地球自然资源消耗的动态图表。

　　这种图表能够帮助学生更清晰地理解抽象的统计数据，并提升他们对科学数据分析的兴趣。在进一步的学习中，学生应该被指导进行批判性和创造性的知识实践。例如，教师可以引导学生利用数字图书馆和在线数据库进行深入的信息检索，以支持他们完成在气候变化议题上的研究报告。

　　最后，学生要学会使用数字工具构建和操作抽象与具体的工件。例如，学生可以使用软件工具创建概念图和科学模型，如模拟化学反应的动态模型，这种模型不仅能够帮助学生理解复杂的化学过程，还可以作为他们科学探究的基础。这种“以学生为中心”的方法发挥了数字工具的最大潜力，同时培养了学生的科学素养、批判性思维、创新能力以及其他21 世纪技能。

　　（作者系芬兰教学法协会主席、北京师范大学中芬联合学习创新研究院附属研究员）

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