北美理工科教育是如何衰落的? —— 向中国教育部和教育界进言 沈乾若 摘要:半个世纪以来北美及西方理工科教育大幅衰落,原因是多方面的。 课程、师资与教学层面:中小学数学课程标准频繁变更,削减内容,降低深度;尤其小学‘发现式’课标,从内容、结构到方法均处置失当,对数学教育釜底抽薪;联合国教科文组织推行综合科学课程,取代物理、化学和生物的分科设置,颠覆了基础科学教育;理科师资素质低下,培训与管理均不到位;全盘否定传统教学及过度推行‘个性化教学’,损害了课堂教学的效果。 制度层面:北美的综合中学单轨制既拉低了升学类学生的学业水准,也延误了就业类学生的职业培训;学分制与走班制的开放松散管理,令多数学生上进不足,校园里反智、抽烟、吸毒和霸凌风气蔓延;毕业与升学的低标准和过度的自由选择,迁就学生盲目跟风、避难趋易等倾向,使社会人才配置呈现不合理的局面,理工人才严重匮乏。 以上种种,一些因素长期起着潜移默化的作用;而另一些——频繁而盲目的‘教育改革’,则伤筋动骨,在短时间内破坏了传统教育。 一.前 言 本世纪以来,中国大陆热衷于学习美国教育的理念与做法:综合科学课程,学分制与走班制,‘发现式’数学课标,个性化教学与课堂革命,高考改革授学生以选择权,教育信息化,STEM(Science, Technology, Engineering, and Mathematics的首字母缩写)教育,......,等等。教育改革轰轰烈烈,热火朝天。中国教育从西方确曾取到过一些真经;然而上述各项是否均为成功经验?有没有实践结果表明美国、加拿大等西方国家的做法都更有效,更先进呢? 事实上,在国内大力学习西方的同时,西方有识之士正在认真思考东方教育的长处。其中较为突出的是,2016年7月英国教育部宣布:投入4100万英镑,在8000所小学推行上海数学教学法,以提高英国学生的数学能力。 若干年前美国提出STEM的概念,正是由于这些领域的衰落,需要特别的关注和增加投入。 美国大学入学考试ACT公司在其2017年的报告中指出,“美国确实是一个STEM匮乏的国家,尽管承认这一点很难堪。” 请看以下数据: u 据2003至2004学年的统计,全美本科学生仅14%在STEM领域学习,含计算机科学5%;工程技术4%;生物学与农学3%;理化和数学各不足1%。 u 全美颁发的学士及以上学位,以2015年为例,本、硕、博分别为1,894,934、758,708、178,547个;而STEM领域仅336,465、112,252、28037个;占比17.8%、14.8%、15.7%。但商科一项的学士即有363,799个,竟多于STEM! 不难想象数据背后的真实图景。STEM所涉及的学科构成学校教育的半壁江山,决定一个国家的科技进步和经济发展。当只有很少一部分学生进入这个需要真才实学的领域;试问国家的发展前景如何? 美国之能够维持霸主地位,在于它是一个强大的移民国家,其人才不仅依靠自己培养,更以其它国家如中国、印度等为后盾。事实上,整个世界的精英,特别是理工科人才,相当的一个比例在为美国服务。即便如此,其科技人才的短缺也已引起普遍的忧虑。许多美国人因不懂数学和科学,无法担负较高技能的工作。企业和政府都闹人才荒,很多职位招聘不到人选。据统计,STEM领域加大投入的2004-2014十年间,尽管毕业生增加了30835名,而有关工作岗位增加了230,246个;故仍须依赖外来人才。 国内人们很难想象美国和加拿大中青年几代人的科技知识何等贫乏。年、月、日以及四季的形成,牛顿力学定律,欧姆定律等,了解的寥寥无几;1/3 - 1/4这样基本的分数运算,会做的凤毛麟角。更有人指出,美国2008年的房贷危机是由于上至总统,下至普通民众数学能力的欠缺所造成的。 笔者原在国内中学与大学执教;在加拿大取得博士学位后,又从教十数年直至退休;故对两个教育体系均有了解。 本人并非完全否定西方的基础教育。美国教育是分层的,大众教育固有严重弊端,精英教育却不曾放松。少数公立高中和私立学校,在教学与管理上都很严格,培养出了精英人才。美国奥数连续三年夺冠便为明证。再者,西方传统教育的理念和做法:定位于全面发展的人文教育,独立自主的批判思维,珍视与培养创新能力,人才培养的多样化理念与渠道等等,极其宝贵。即使在大大衰落了的今天,仍然值得发掘与学习。 然而,任何文章均不可能面面俱到。本文主旨为,北美及西方的理工科教育早已大幅衰落,风光不再。他们的许多所谓‘经验’,实际上正是造成衰落的原因。我们照搬的结果,被拖下水是毫无疑问的! 美国理工科教育的下滑自半个世纪前即已开始。一九五七年十月,苏联发射了第一颗人造地球卫星,史称‘史普尼克时刻’,给美国带来极大冲击。美国教育从此进入了频繁改革的一个历史时期,而且带动了其他国家的教育变革。 改变是长期的,多方面的,有些是颠覆性的;造成衰落的因素也是多重的。本文进行概括的介绍和分析,以期读者了解,北美的理工科教育半个世纪以来是如何衰落的。 二.课程与教学的频繁变革 1. 数学课标的蜕变及‘发现式’数学的釜底抽薪 美国和加拿大数学课程的安排,代数、三角、几何等分支内容分散在各个年级;穿插讲授,循次递进。这种做法称为‘螺旋式上升’,为美国人首创。知识比较碎片化,一定程度上影响学生系统、深入和总体性的把握。 数学内容和难度也无法与中国相比。卑诗省九十年代的数学大纲还过得去;然而之后中学数学一减再减,深度一降再降。十二年级的二次曲线、概率统计等均已删除。几何被砍得最狠,变成了‘形状与空间’。即只教是什麽,没有推理证明。最常用的‘相似三角形’,本省高中生竟然未曾听说!立体几何与解析几何更是无影无踪。 内容的削减造成大学学习的困难。很多大学都不得不为新生开设补习课程。 数学改革中危害最甚者为小学的所谓‘发现式数学’。该课程标准是美国在上世纪六十年代的‘新数学运动’中制定的;加拿大引进该标准亦已十余年。发现式数学将传统数学推倒重来,在内容、结构以及思路与方法上全然不同: u 内容方面。小学数学过去称为‘算术’,即核心和主体是算术,辅以几何初步。算术是最早形成的基础学科,含自然数,整数,分数及小数;度量衡;加减乘除四则运算;百分数,比例,比率等等。这些构成人们日常生活与工作中必要且足够的数学知识技能。代数则不同,它是在科学技术的发展中形成的,用来解决比较复杂的问题;日常生活中通常用不到。算术亦是学习代数、三角、物理、化学等学科的前提;而且它简单易懂,贴近生活,适合小学生的兴趣与智力水平。故算术和语文并列,构成一个人的文化基础。 发现式数学的设计者们却把算术当成了丑小鸭。他们删减、压缩算术,将中学数学中抽象的数列、变量、方程等概念下放到小学。这种做法等于建造大厦而不打地基。 u 课程结构。算术被删减,不再有核心和主体,传统小学数学严密的逻辑结构同时被丢弃。取而代之的是‘条目并列’结构。加拿大卑诗省小学数学的条目,包括数与计算(算术),模式与关系(代数),形状与空间(几何),以及概率统计等四项。各条目从一年级引进,年年出现,直到小学毕业,甚至延伸至中学。 不仅如此,条目还可随意变更。一个脆弱的不稳定结构就此大行其道;从而为课程标准的制定者提供‘创新’空间,设计出诸多不同版本的‘发现式数学’。 u 思路与方法。发现式数学轻忽以至放弃加、减、乘、除竖式运算等传统算法;编造出一些幼稚荒唐的套路要求学生掌握。譬如,要三年级学生数圆圈做一位数加法;用10x10的数表数格子做两位数加减法;用‘加倍再加一’的规则计算6 + 7 ;重组方法计算82 ÷ 5?......。花样百出,画蛇添足。本来直截了当的四则运算,硬是让已有初步抽象思维能力的小学生退回原始笨拙的方法。教材中甚至屡屡出现错误。譬如等差数列的公式,教材编写者竟然不会;四个供选择的答案统统是错的! 标准算法被其它莫名其妙的方法挤占,结果学生一无所得;离了计算器寸步难行。最困难的是分数,连通分都不会。 小学数学讲授千百年前建立的古老的数学分支,其内容与方法的稳定理所当然。过去的半个多世纪,在‘创新’的名义下,小学数学被频繁地,任意地改动;疮痍处处,面目全非。不但小学数学被拖垮,也为中学数学和科学造成难以克服的障碍。发现式数学标准釜底抽薪,乃美加数学教育衰败的首要原因。近年来美国大多数州已不再实行发现式数学课标,而采用各州核心课程标准。 2. 综合科学课程颠覆了科学教育 综合科学课程指的是初中阶段,以物理、化学和生物及地球和空间科学组合在一起的课程,国内又称‘综合理科’。以综合科学课程代替理、化、生分科设置,是二十世纪中期开始的一项重大改革。 综合科学课程由联合国教科文组织(UNESCO)所倡导并推行。1968年,UNESCO发布了综合科学课程项目规划,并提供一系列出版物、研讨会、前期实验报告以及有关咨询服务。1971至1990年,相继出版六卷题为“综合科学教学发展趋势”的报告,记录、指导和推进该类课程在全球范围的实施。1986年的报告显示, 绝大多数国家和地区均已采用综合课程;包括东亚的新加坡、韩国、香港、台湾和日本。仅有中国和老挝继续分科。中国教育部也曾以综合课程作为教改方向来推行;不过遭遇基层与广大教师的抵制而未能大面积实施。 综合科学课程的内容,从笔者所在的卑诗省的课程标准(下表)可见一斑。所谓‘综合’,并不存在实质上的学科融合,不过组合拼装而已。 加拿大卑诗省中学科学课程设置与内容
| 生命科学 | 物理化学 | 地球/空间科学 | 八年级 Science 8 | 细胞与系统 | 光学基础、流体 | 地球上的水 | 九年级 Science 9 | 繁殖 | 原子、元素、化合物 电学基础 | 空间探索 | 十年级 Science 10 | 生态系统 可持续性 | 化学反应、放射性、 运动(匀速和匀加速) | 自然界能量转换 |
半个世纪的推行,这项改革颠覆了基础科学教育,也损害了高等科技与工程教育;是教育史上一项重大错误。 首先是科学教育的地位和比重。综合课程的引入,将理、化、生三门课程合并成一门,减少了科学教育的课时,将时间让位于文科或其他选修课,以及学生休闲娱乐。科学类课程得不到足够的投入,无法承载宏大精深的各学科内容。 第二,师资问题。足够的合格师资乃课程设置的前提条件。然而以中学教师的知识结构和水准,无法承担理、化、生等众多科目的教学。本人教过的学生,全部学过八至十级科学课程,却连匀速直线运动都不清楚,十一级物理几乎一切从头开始;反映出师资的物理水平。现成的师资不得用其所长,却不得已讲授自己一知半解的东西。半个世纪下来,几代人被耽误了。 第三,课程性质。分科课程均构成具有内在逻辑性的整体;利于学生系统、完整地掌握知识。而综合课程讲授的知识碎片化,又是描述性、常识性的;很少概念的深入讲解和公式的推导应用;故无法承担奠定理工科学业基础的功能。 培养STEM人材,中学是基础。科学主干课程需要足够的时间与投入,扎扎实实,为大厦夯实根基。综合课程在前,后续的物理、化学和生物每科只学两年,而真正意义上的学科学习方才开始。学生年龄已大,时间太短,尤其对物理学科来说更是困难重重。力、热、声、光、电,何其庞大而深奥的一个知识体系?学生如何能够掌握知识,获得像样的训练? 故非分科课程不能担当奠定理工科基础的重任。即使文科类和不准备升大学的学生,在当今的高科技时代,通过初中分科课程来掌握基础科学知识,也是必不可少的。 从初中到高中的物理、化学和生物分科设置延续了一百余年,培养出一代代各个层次的人才,满足了科技与经济发展的需要。这本已证明分科设置的有效性。反观综合课程实行以来科学教育江河日下的半个世纪,其危害一清二楚。 3. 师资与教学中的问题 ‘以学生为中心’,‘个性化教学’,‘探究式学习’,‘翻转课堂’等等,为西方近年来流行的教学理念与模式。具体来说即将教室桌椅摆放成小组讨论式;学生自学加讨论,教师到各桌辅导;学生自学在先,教师解释在后;等等。 这种理念和模式的缘起是针对传统教法满堂灌、填鸭式的弊端,中外皆然。眼下普遍提倡的‘情境教学’,为相当不错的改进。另一方面,传统讲授模式有它天然的合理性,不是可以随便废弃的。国外的全盘否定,事实上大大损害了课堂教学的效果。 与国内相比,美加教学比较多样化。除课堂讲授之外,还有课题研究或设计。前者由学生自己查找资料,综合比较各种意见,并阐述个人看法。设计一类,几个学生一组,分工合作,动手做出实物。另外,国外的科学类课程实验较多,还经常组织外出活动、参观,使学生得到直观感性的知识。 这样一些内容与模式,大致相当于眼下国内所倡导的‘STEM教育’,即实践项目教学。学科教学与项目教学是传授知识的两种不同路径。国内需要借鉴西方,补上项目式教学的短板。然 |