摘要：本文分析国际间日趋严重的STEM危机的主因—初级中学阶段以综合科学课程代替物理、化学和生物的分科设置。综合课程大大降低了科学教育在基础教育中的比重。教师对非本专业的学科一知半解，无法胜任综合课程的教学。定性描述的科学普及性质，更不具备为理工科奠定基础的功能。联合国教科文组织自上世纪六十年代起大力倡导和推行的这类课程，对世界范围内的科学教育造成了长期而根本性的损害，是教育史上一次严重的矫枉过正。作者呼吁恢复初中阶段物理、化学和生物作为主干课程的分科设置，重振科学教育。
一．世界范围STEM教育的衰落
半个世纪以来，西方科学（science）、技术（technology)、工程(engineering) 和数学(mathematics) 教育的下滑；令这四个英文词汇的缩写“STEM”为愈来愈多的人所熟悉。科学技术，工程及数学，何等宏大而重要的一个领域！
美国教育部在2010年发布题为“科学、技术、工程和数学教育：为了美国的全球领导力”的报告。报告指出：“美国是全球领导者。然而今天，我们的这一地位受到了挑战。美国已经落后。在全球化经济的激烈竞争中，这是不可接受的。”
请看以下数据：
u 据2011年《美国高等商科教育论坛》 报告：美国高中12年级学生，仅有31%对STEM学科有兴趣，而既有兴趣又有足够的数学能力者仅占17%。
u 美国《国家教育进步评估》披露，12年级科学类学科的成绩，在满分300的评估测试中，自2009至2015年始终为150分。大致掌握和掌握所学知识的学生仅占22%。
u 据美国国家教育统计中心（NCES）数据，2003至2009年间全美进入本科各专业的学生中，STEM之总和为28%，而商科一类即占26%。
u 据国际经合组织（OECD）统计，2016年，中国STEM本科毕业生人数为4,700,000；而美国仅568,000；中国为美国的8.24倍，远高于人口比例4.36倍。
衰落不限于美国。国际经合组织在2015年国际学生评估（PISA）的报告中指出，OECD国家中：
l 平均仅8%的学生科学成绩达到较高级的熟练程度（五级和六级）。
l 20% 的学生低于最低基准线的二级。
l 只有四分之一的学生表示希望寻求与科学技术相关的职业。
半个世纪以来西方基础教育的衰退，已是不争的事实。尤为严重的是数学、科学和工程技术领域。西方年轻人科学知识之贫乏令人吃惊。例如，年、月、日以及四季的形成，很多人不了解；牛顿三定律，欧姆定律等，清楚的人更是寥寥无几。
眼下西方科技人才的短缺已引起普遍的忧虑。在美国，許多美國人因数学和科学程度不合格，无法担负较高技能的工作。在激烈的竞争中，企业只好雇佣外來人才，或迁移到其他国家设厂。不但企业，政府部门也闹人才荒，很多职位同样招聘不到合适的人选。
数学与科学教育的成败决定一个国家的经济命运。这就是美国和其他西方国家近年来反复呼吁并加大投入，希望振兴STEM教育的原因。
笔者在国内读了硕士，曾在大学、中学执教；在加拿大拿到博士学位后，又在卑诗省讲授数学、物理近二十年。两种不同教育体系下读书和教学的经历，给了笔者第一手资料，得以深入了解东、西方不同的教育。迄今为止，西方对其基础教育问题的检讨集中在师资水平、教学管理、教材深度、社会和家长对教育重视与否以及学生自身的努力等较为软性的层面。而笔者认为，教育制度、课程设置和标准上的不同，更为直接、更硬性地造成了今日的结果。
本文探讨的，是其中一项极其重大的科学教育改革举措—以各科学分支组合在一起的综合科学课程（Integrated Science，国内又称综合理科）代替物理、化学和生物的分科课程。这一课程设置已实行半个世纪，从根本上改变了世界的中等科学教育，同时不可避免地影响了高等科技与工程教育。
综合科学课程是怎样兴起的？具体设置情况如何？为科学教育究竟带来了什么呢？
二．综合科学课程的兴起与发展
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、1973、1974、1977、1979、1990年，UNESCO相继出版了六卷题为“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。
联合国教科文组织推行综合课程的力度之大，恐前所未有。据报道，1978年，各种综合科学课程的数目已达130种之多。1986年UNESCO的报告显示,绝大多数国家和地区都取消了传统的分科设置，在初中阶段设置了综合科学课程；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。本世纪以来，事实上，中国教育部也以综合课程作为教改方向，大力推行。但遭遇基层与广大教师的抵制而未能大面积实施。
可以说，在全球范围内，综合课程早已取代物理、化学、生物而成为初级中学科学课程的主干，占据统治地位。
综合科学课程设立的缘由，首先，人们认为初中阶段没有必要为后续学习打基础，分科课程内容在初中和高中的重复是一种浪费。第二，许多发展中国家缺少足够的师资开设分科课程，而综合课程不失为一种可行的解决方案。第三，初中学生接触的科学现象属于综合性质，学生的思维逻辑不适应分科学习。最后，教育已向全民和大众性质转化；人们认为理科科目过多过深，是迁就精英学生的需要，而不适合于大多数学生。
综合科学课程已引入半个世纪，不但面向就业类和文科类学生，实际上也必须承担为理工科学生奠定学业基础的任务。然而，本文第一部分提供的数据，揭示出世界各国学生科学素养之惊人的低下。严酷的事实真相摆到了面前；我们不能不质疑，综合课程究竟为科学教育带来了什麽？它果真达到了人们的预期，改进了科学教育，抑或恰恰相反？
三．综合科学课程设置与内容安排
我们从考察综合科学课程的具体设置与内容安排开始。
小学阶段的科学课程，称为‘自然’或‘科学’，当然是综合性的；没有疑义。中学最后两年，理科仍然以分科设置占据主导地位，亦不成问题。分歧在于中间阶段，即国内初二、初三和高一（学生大致14-16岁）的理科，应当分科还是综合？综合科学课程指的主要是这一阶段的课程，一般含物理、化学、生物和地球/空间科学四大部分。
为了比较，我们先来看一看中国大陆传统的理科设置。中学物理从初二开始，至高三毕业共学五年。化学由初三开始，共学四年；内容安排均由浅入深，循序渐进，扎扎实实奠定基础。生物学科的安排与之类似。作为教改试点的上海，名义上也曾引入综合课程，但只限于六、七年级，作为由科学启蒙到科学入门的过渡；八年级开始仍然分别设置物理、化学、生物等课程。
下面以美国和加拿大为例，介绍西方理科设置的具体情况，及综合课程的地位与作用。
美国采用6-2-4学制，即小学六年，初中两年，高中四年（相当于中国大陆的初三加高中）。小学与初中理科属于综合类型。高中四年，两类课程均有提供。国家和各州科学教学大纲对理、化、生和地/空科学各部分内容与目标分别作了规定，但未规定具体课程安排；从而给学校和学生以极大的选择自由。美国课程的特点是门类多多，非常灵活。毕业要求至少三门理科课程。但与中国大陆的四或五年相比，美国中学理、化、生的分科课程，每科只设置两年。理工类学生高中阶段通常前两年选修综合课程，后两年拿分科课程。或者第一年拿综合课程，第二、三年修分科课程，最后一年拿AP课程。
加拿大的学制是7+5。小学七年，中学五年（八至十二年级），没有严格的初、高中之分。相对美国而言，加拿大科学课程的设置较为整齐划一，尽管教育也是由各省管辖，联邦不设教育部。加拿大八、九、十年级均开设综合课程，称为‘科学’，为必修课。十一、十二年级才提供分科课程，而且均为选修。中学毕业要求很低，两年中只需修一门分科课程即可毕业。
综合科学课程的内容，从笔者所在的不列颠哥伦比亚省的课程标准（表2）可见一斑。为读者获得较为全面具体的了解，十一和十二年级的物理课程内容列于表3。
从表2看出，加拿大八至十年级科学课程涉及学科较多，但不存在实质上的‘学科综合’，不过是组合拼装型的课程而已。
对比表2和表3可见，科学课中涉及的物理内容不多，故物理11必须包罗万象；而且一年内从机械运动讲到相对论，内容之多，跨度之大，学生很难接受。蜻蜓點水，走馬觀花，套公式做题，是学生普遍的学习状态。这样的课程设置之违反科学，显而易见；与中国大陆形成鲜明对照。
在卑诗省讲授十一和十二级物理多年，笔者深知物理是加拿大学生最感困难的学科。选修物理课的学生因而少之又少，大致15-20%。
香港、新加坡、韩国等虽然也引入了综合课程，但与美、加不同，他们的综合课程要麽学习年限较短而分科较早，要麽课程的设计照顾到学科的系统完整性，接近于分科课程。这当是其科学评估成绩排名靠前的原因。
表2. 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 |
表3. 加拿大卑诗省高中物理内容
|
物理11 |
波，声学，几何光学，运动学，力，牛顿定律，动量，能量，狭义相对论，核的裂变与聚变 |
|
物理12 |
矢量，运动学，动力学，功和能，动量，物体平衡，圆周运动，万有引力，静电学，电路，电磁学 |
本文讨论的，是加、美等西方国家实行的，典型的综合科学课程。
四． 综合课程对科学教育的根本性损害
笔者认为，以综合课程取代物理、化学和生物的分科设置，是教育史上一次严重的矫枉过正；对科学教育造成了根本性的损害。
首先是科学教育的地位与比重问题。综合课程的引入，将理、化、生三门课程合并成一门，大大减少了科学教育的课时，将时间让位于文科或其他选修课，以及学生休闲玩乐。科学被其他课程与活动所淹没，得不到足够的投入。科学教育在西方基础教育中的比重，早已今非昔比；它无法承载宏大精深的各学科内容，令学生学不到人生所需要的基础科学知识及科学素养。
科学教育究竟应该占怎样的比重，尽管仍然是一个尚待解决的研究课题；但世界各国正在吞咽长期轻忽科学教育的苦果，则是无法否认的现实。
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学业水准，是否有能力承担综合课程教学？看一看表2便知，只有极少数教师可能掌握科学课所包括的各科内容。即使只是定性的描述，缺乏深入的理解也不可能讲解清楚。综合课程倡导者们以为综合课程对师资的要求低，差矣！本人接手的大多数十六至十八岁学生，全部学过八至十年级的科学课程，却连其中的匀速直线运动，欧姆定律等简单基本的概念和公式都不清楚。十一级物理几乎一切从头开始，这就是综合课程物理部分的教学效果，反映出师资的物理水平。生物部分的效果可能好一些，毕竟难度不同，而且是很多任课教师的专业特长。
鉴于现有师资只接受过单一专业的训练，中国大陆考虑在师范院校设立科学教育本科专业，来培养综合课程所需要的通晓各科的师资。但这难道就现实？四、五年内将基本的理、化、生及地球与空间科学学到手，达到能够自如授课的程度；只怕北大清华的学生都做不到。
在科学尚不发达的时代，科学教育确是以综合课程的形式进行的。然而发展至今，每一门学科都包含信息量极大的一个知识网络；没有人可以再作到无所不知，无所不能；综合课程作为学科基础早已失去了存在的土壤。
师资问题其实很好解决，恢复从前的分科教学即可。现在的做法，现成的师资不得用其所长，一些教师却不得已讲授自己一知半解的东西。半个世纪实行下来，几代人被耽误了。
第三，课程性质。只要对课程稍有了解，便知综合课程讲授的知識是描述性、常识性的，属于科学普及一类。很少概念的深入讲解和公式的推导应用；与奠定学业基础的要求相距甚远。另外，各分科课程均构成有机的整体，具有内在逻辑性；利于学生扎实、系统、完整地掌握知识；综合课程又哪里具有这样的功能呢？故综合课程无法为理工科学生奠定基础。
然而倡导者们说，综合课程的目的，本来就不在于为高中的理科学习打基础，没有必要。这样的说法，内行人—理工专业的科技人员和教师—没有几个会赞同的。初中阶段是学生逻辑思维、智力开发的黄金时期，错过了一生都难以弥补。由于安排了综合课程，后续的物理、化学和生物每科只能学两年，而真正意义上的学科学习这时方才开始。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，成就科技人才？
事实上据笔者的了解，由于缺少合格师资，学生从综合课程学到的知识少之又少。不但无法为理工科人材奠定基础，在培养低层技术员工方面，也不合格；即便作为科学普及都十分勉强。
至于学生知识的建构过程，“初中学生的思维与智力不适合学习分科课程”的说法，更令人费解。如果初中学生不宜，初中分科设置何以能够长期存在？
综合—分科—再综合，是一个人知识结构形成的大致过程。第一个综合是感性的，初等的；小学的‘自然’或‘科学’属于此一类型。第二次综合是理性的、成熟的，以广博的知识作为基础。也就是说，真正的综合建立在分科基础之上。没有足够的、扎实的分科知识，何来综合？培养数学与科技工程（STEM）人材，中学是关键。走马观花，蜻蜓点水式的综合课程无法担此重任。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。能达此目的的，非分科课程莫属。即使文科和就业类学生，在当今的高科技时代，初中阶段学习并切实掌握各门科学的基础知识也是必要的。
综合课程可以设置在分科学习完成或大致完成之后，作为辅助性、提高性的选修课，以期建立不同学科之间的联系，探索其共同本质。
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，培养出一代又一代各个档次的人才，满足了科技与经济发展的需要。这本已充分证明了分科设置的有效性。对照综合课程实行以来半个世纪，科学教育江河日下的局面，综合课程究竟带来了什么？结论一清二楚了！
五、结束语
中外教育史上多次改革的失败说明，改革绝不等同于进步。历史上多年形成的东西有其优势和存在价值，未经认真严格的论证、辩论和试验就轻易放弃，很容易出乱子。
科学和数学教育成败决定一个国家的科技与经济命运。由于教育对社会影响存在一个滞后期，一项错误的教育决策往往经过很长时期，在造成了严重后果之后才逐渐为人们所认识。联合国教科文组织半个世纪以来大力推行的，以综合课程代替理、化、生基础分科设置，就是一项重大的错误决策。综合科学课程实施时间之长，范围之广，后果之严重，很少其他教育举措可以相比。
笔者相信，西方国家要恢复科学教育的元气，必须取消初中阶段作为主干的综合科学课程，恢复理、化、生分科设置。
国内一些人学习西方，倡导综合课程，以之为理科教育的发展方向；原因是盲目相信西方，对国外教育缺乏切实了解，尤其不知晓综合课程的实施结果。实践是检验真理的唯一标准。希望在综合科学课程的问题上，万勿学了西方的糟粕，丢了自己的精华，重蹈西方覆辙。
参考文献：
1.“综合理科课程的兴起、发展与展望”, 刘植义,河北师范大学生命科学学院, 2006年10月
2.“综合与分科科学课程的标准和实施结果的比较研究”，刘健智，博士学位论文，西南师范大学，发表于《西南大学》，2007年
3.“综合理科若干问题探析”，魏冰，2005年1月，天津教研网
4.“初中科学课程的尴尬与出路”, 林赛霞、林海斌, 2008-09-05，人教网
5.“高师科学教育本科专业设置与基础教育课程改革”,林长春，西南师范大学出版社课标教材网，2008年第54号
6.“当代西方综合理科课程的基本理念及其启示”，周仕东、郑长龙，《外国教育研究》第29卷第8期，2002年8月
7.“能力取向的新加坡中学科学教育改革”，潘苏东、代建军，《课程 教材 教法》,2006年第2期
8.“分科课程与综合课程：课程结构理论的视角——兼论独中综合课程实施问题”， 林国安，《马来西亚华文教育》，2006年
9.“美国高中理科课程设置顺序调整研究及启示”,周仕东，郑长龙，李德才,《比较教育研究》2010 年第8 期
10.“英国中学课程的改革与设置分析”，崔成前,《基础教育参考》2004年 第12期
11. “Disciplinary versus Integrated Curriculum”, Institute of Advanced Studies, GradyVenville, Léonie J. Rennie, John Wallace, Issue 10, August 2009
12. “Science Curriculum Reform in the United States”, Rodger W. Bybee, Redesigning the ScienceCurriculum. Colorado Springs, Colorado: Biological Sciences CurriculumStudy, 1995.
13. “National Science Education Standards”, National Committee on Science Education Standards and Assessment,National Research Council, 1996
14. “ScienceFramework for California Public Schools”, CurriculumDevelopment and Supple
-mentalMaterials Commission, California State Board of Education, 2004
15. “Massachusetts Science and Technology/Engineering CurriculumFramework”, Massachusetts Department ofEducation,2006
16. “SCIENCE K TO 7”, Integrated Resource Package 2005,British Columbia Ministry of Education
17. “SCIENCE GRADE 8”,Integrated Resource Package 2006, British Columbia Ministry of Education
18. “SCIENCE GRADE 9”,Integrated Resource Package 2006, British Columbia Ministry of Education
19. “SCIENCE GRADE10”, Integrated Resource Package 2008, British Columbia Ministry of Education
20. “Physics 11 and 12”, IntegratedResource Package 2006, British Columbia Ministry of Education
21. “Science,the Ontario Curriculum Grades 9 and 10”, 2008,Ontario Ministry of Education
22. “Science,the Ontario Curriculum Grades 11 and 12”, 2008,Ontario Ministry of Education
23.“Science”, the National Curriculum forEngland, Department for Education and Skills, 200444.“Science Curriculum”，Ministryof Education and Human Resources Development，2007，Korea
24. “Creating theWorkforce of the Future: The STEM Interest and Proficiency Challenge”, Business Higher Education Forum, ResearchBrief, Aug. 20115.
25. “The Countries With The Most STEM Graduates”, Feb. 2, 2017, Niall McCarthy, ForbesStatist
26.“STEM Attrition: College Students’ Paths Into and Out of STEM FieldsStatistical Analysis Report”, Nov. 2013, Xianglei Chen & MatthewSoldner, NCES 2014-001, U.S. Department of Education
27. “NAEP Science Result 2015”, NationalAssessment of Educational Progress,National Centre for EducationStatistics
28. “UNESCO and theTeaching of Science and Technology”, www.unesco.org/education/pdf/LAYTON
29. “Problems and Prospects of Teaching Integrated Science in Secondary Schoolsin Warri, Delta State, Nigeria”, Techno LEARN: 3 (1): 19-26.June, 2013. Mark David Otarigho and Djagbo Daniel Oruese
2014年2月第一稿，2015年3月第二稿，2017年10月第三稿
作者：
加拿大博雅教育学会名誉会长 沈乾若
北京大学物理系毕业，北京航空航天大学工学硕士，加拿大西蒙菲沙大学数学博士。中国大陆和加拿大数十年大、中学教学及办学经验
电子信箱：sharon_q_shen@yahoo.com