AP科學項目發展與我國高中理科課程改革推進

裴新寧      葉瑩 

【摘要】作為全國性高中先修學習項目之一的AP課程在美國日趨普及，近年引入我國。它不僅為學有餘力的高中學生獲得優質高等教育提供了優先保證，更成為培養更多的學生從事高一階段學習所必備的概念理解能力和思維習慣、具有良好學科素養的重要途徑。AP科學項目（物理、化學、生物等AP課程）以促進學習者對概念的深入理解為課程的基本目標，在課程設計、學習方式、評價方式上做出了重大改革；在學習資源建設、教師專業發展以及項目的進一步發展上都邁出了重要的一步。AP科學項目發展的經驗也為我國高中理科課程的改革提供了有益的借鑒。

【關鍵字】AP科學項目  先修學習   高中理科課程改革

一、AP是什麼？

AP是Advanced Placement的縮寫，即大學先修課程。美國高中AP 課程項目（Advanced Placement Program）始於1955年，是由美國大學理事會聯合優秀的高中教師共同為高中學生開發的大學程度的課程。有志升入大學的高中學生在中學期間就可以選修大學一、二年級的數、理、化等自然科學及語言和社會科學的部分課程，高中學生修學AP課程獲得的學分可在其升學至大學後抵作大學學分,達到免修課程、縮短學時、跳級、節省學費和獲得獎學金等目的。本課程項目包括22個門類、37個學科，有英語、數學、信息技術、經濟學、歷史、音樂、藝術等，其中屬於數學及科學類的有8個學科分支的11門課程。起初，AP課程是為少數高中尖子生開設的，但發展到今天已有大約七成的美國高中提供AP課程；AP成績是美國大學錄取的重要依據，不僅如此，世界上40多個國家的近3600所大學承認AP學分為其入學參考標準，其中包括哈佛、耶魯、牛津、劍橋等名牌大學。各國高中學生可以根據自己的實際能力和將來發展的方向選讀AP 課程。AP考試每年5月舉行，全球有80個國家可以舉辦AP考試。近年來，我國少數重點高中也開設了 AP課程，為一些優秀高中畢業生提供了獲得優質高等教育的優先保證。關於AP，多數人瞭解的就是為少數高中生可以帶來一些實用價值。但是我們更應該思考的是，這樣一個在美國極為普及的高中課程項目有什麼新的發展？我國高中課程教學改革可以從中獲得哪些啟示？

二、AP科學項目的今日發展

1. “先修”：不僅僅為了便於升學

參與AP項目對錄取到選拔上嚴格的大學是至關重要的，而且許多大學都認為參加AP是學生願意接受學術挑戰的標誌。^[1]但是，AP是每年五月考試，而成績要在七月份下達。所以，當年的AP考試成績不會影響錄取，但是可用於其後的學分和跳級的決定。先修課程的直接作用顯而易見。除了直接作用，我們需要深入地思考先修課程更深層的價值究竟如何?首先是教育公平。越來越多的人認為，所有的學生都應該享受高品質的教育項目，所以，AP在近年來發展得很快，美國前教育部長賴利要求，2002年每個學校至少有一門AP課程，而10年內以及以後幾年，每校每年都應增加AP的相關課程。大學理事會在大加鼓勵多元學生參與和體現公平性的同時，十分強調保證项目的完整和品質。^[2]其次是追求卓越的教育目標。從學科本身來說，先修的意義並不等同於提前學習或者提前進行大學程度的學習。不僅是科學課程，其他課程也都有一個共同的目標，那就是鼓勵學生在掌握學科的基本資訊、知識、技能以外，還要學會思考概念、學會推理。也就是說，幫助學生獲得深度概念理解是先修學習的主要目的。而且，只有能夠很好地與培養學生的概念性理解這個主要目的結合起來，提前接觸大學內容才是適當的。^[3]

2. 選擇AP：不再是少數人的特權

誰適合學AP，或誰適合教AP？在今天的美國，AP並非專為少數優秀學生而設置。該項目側重的是向那些學業基礎扎實、動機強烈的廣大學生開放；希望更多的學生在先修學習中能更好地培養起從事高一級學習的概念理解能力和思維習慣。選擇AP的人數的多少決定于學生的前期教育機會是否充分、他們的學校是否有能力提供有效的學習環境、是否有合格的教師。AP项目要解決的問題是，如何改進入門和高中教育，讓更多的人能夠進入先修學習，並且一旦被高校錄取就有現實的獲得成功的機會？為此，需要在課程設置、教學方法、評價工具、課程資源建設、教師專業發展等方面做出根本改變，包括學校體制、課程結構以及高等教育體制上的重大變革。尤其必須強調，教師是整個高中體制中最關鍵的資源，是高品質的先修學習和通往先修學習的入門課程的支柱。從世界上AP課程開設情況來看，從事AP教學的教師都是學校中學科知識和教學能力都非常優秀的教師，對我國而言，除了教師專業能力方面的高標準以外，對英語作為教學語言的要求也更加導致了能勝任AP教學的教師為數很少，這是目前AP項目在我國的實施中遇到的最大難題。

3. AP科學：追求概念深層理解

AP科學的各門課程，其主要目標並非是將學生限定于特定的科學主題，而是更關注促進學生的一般傾向和能力的發展，以及科學思維習慣的養成。比如，AP物理課程尤其關注學生們進一步學習物理的興奮感、興趣、動機；熟練地把數學作為一種交流、檢驗、提煉想法的方式的能力；科學的想像力和創造力；科學的思維傾向和習慣等。基於科學概念在物理學中的組織性功能及其在發展學習者科學思維能力方面的特殊作用，強調深入的概念理解也就成為AP科學課程的最基本、最核心的目標，為了促成這一目標的實現，AP科學課程改革正朝以下方向努力。

（1）學生資格：為深入理解做準備

美國對參加AP物理課程的學生提出了兩個基本條件：其一是應學習過“國家理科課程教育標準”中明確的高中畢業所要求的物理課程，否則學生的學習日程就會很緊，而沒有時間去發展理解的深度；其二是學生應該熟練地掌握學習微積分前所必修的數學課程，特別是應該熟練掌握代數運算和基礎三角知識，因為學生的數學水準在選擇並理解物理主題時會起作用。

（2）課程設計：以大概念來組織內容，挑戰思維

先修學習的內容核心不是強調內容的覆蓋面，而是強調理解的深度。課程內容聚焦的是在規定時間內能夠深入學習的合理數量的概念，包括起組織作用的大概念或原理，以及所基於的實證資訊。為此，AP科學教師及AP科學課程開發者必須能夠識別出組織性的概念和原理，並適當地將其結構化。如AP物理的課程基礎就是牛頓機械力學。這基於兩個方面的原因：其一，精通牛頓機械力學是學生完成先修物理项目進入大學的基本要求；其二，牛頓機械力學為促進概念的深入理解提供了一個理想的框架。為了發展深入的概念理解，牛頓機械力學課程提綱還包括了轉動力學的內容。這不僅是因為這一物理內容本身重要，也因為它對學生提出了智力挑戰，有助於讓他們為未來更高層次的教育挑戰作好準備。這樣，以前內容寬泛的課程變得更具綜合性，也更有深度。

（3）學習：多元方式的參與

教學強調通過提供多種方式（包括，實驗、爭論、猜想、論證、多元表徵等）讓學生以個體或團體的形式參與解決問題，承認並利用學習者的差異。AP科學課程的重要組成部分包括來自真實世界的經驗以及通過觀察來驗證科學概念的方法。參加AP課程的學生已經具備了大量的科學知識和實驗技能方面的經驗，那麼，AP科學課程就應該給學生提供額外的經驗，比如明確敍述他們自己的推測和解釋的經驗，把真實世界的現象與科學共同體提出的概念、原理和理論相聯繫的經驗等。傳統的“食譜式”實驗教學並不能讓學生獲得這些額外的經驗，所以AP物理課程中的實驗強調儘量用科學家們從事實驗的方式提供經驗，包括收集資料以建立理論模型；進行實驗來探索把這些模型應用到新的情境；通過分析、表徵和對結果的批判性評論，等等。這些方式都有助於學生理解重要概念、進行實驗設計並做出科學的決定。

（3）學習資源：多樣靈活的無縫鏈結

AP教學的品質不僅依賴于教師的專業知識和智慧，還取決於學習者進行學習所必需的可持續學習資源（包括教師專業發展的資源）的可獲得性。AP學習資源的建設需要高中學校管理者、AP課程開發者、大學以及相應教育機構的聯手努力。形式上要多樣化，除了實物資料、環境條件，還需要即時的電子資源的網路化支援。管理者應鼓勵教師運用這些資源，尤其是互聯網資源，由此也對這些資源的有效性作出評價。

（4）評價：測量與促進深層理解

每年的AP考試成為先修學習的外部的終結性評價，用於證實學生掌握知識的程度。AP物理的書面考試正在朝向這一方向轉變：強調概念理解，而不是數學技巧；要求學生對推理過程作出解釋；強調將知識應用於新的情境；使用開放式（Open-ended）問題；命制反映普通學生錯誤概念的多選題；給大多數有準備的學生留有充分的時間以完成每個問題；使用創新性的問題探測理解深度；設計對實驗資料進行分析和解釋的問題（或者，要求學生根據他們的綜合知識來概括簡單實驗的設計以測量學生的理解）；改良賦分技巧，使用彈性賦分法，評卷人把學生的回答作為一個整體進行評價（高分只賦予那些物理推理完整而清晰，結論正確的學生；而缺乏推理或推理錯誤的，即使結論正確，也只能得到較低的分數）。^[4]

除了終結性評價，项目工作人員及教師還要開發形成性評價，以便測量學生朝向預期學習結果的學習進展。儘管課堂評價的具體操作者是教師，但是项目人員可以建議合適的策略，提供範例來積極影響學生的進步，提高教學的有效性。

（5）教師專業發展：持續性的專業支持活動

與其他一般的高中教學不同，AP項目教師必須獲得持續發展的經常性機會，獲得在學科內容及教學方法兩方面的支持。這就需要教育行政部門為這些教師提供充足的專業發展的時間，项目支援團隊需要聯絡各方資源專家來支持這一活動。大學科學院系和AP學校必須協同合作，共同開發適合教師持續發展的培訓途徑和學科特定方法，管理部門則監督和幫助學校搞好專業發展工作，更新和強化責任意識。

（6）項目發展：放棄複製，追求卓越

今天的AP已經或正在放棄對大多數的學科大學入門課程的典型複製的做法，在課程設計上更加關注中學與大學課程內容的一致性銜接；大學理事會正在建立和完善課程標準，明確闡述對學生準備的要求、學習機會和公平的策略，確保實現概念理解和複雜推理這一目標，對AP品牌進行高標準的品質監控；同時，正在建立新任AP教師的知識技能要求和專業發展範例庫。