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1996年，美国出台了《国家k-12科学教育标准》，但在十多年间，人类对于科学已有了新认识，加之《国家k-12科学教育标准》并不系统，教育效果不尽如人意。为此，美国开始新一轮的科学教育改革，自2010年7月推出《科学教育标准框架（草案）》，2011年7月19日正式颁布了《新一代k-12科学教育标准框架：实践、交叉概念及核心观念》（简称《新框架》）。这是美国出台《全美新一代k-12科学教育标准》的第一步，也是新科学教育标准制定的基准与总体蓝图。
一、出台背景
（一）科学人才缺乏，全民科学素养有待提高
当下美国拥有厚实科学背景的工人很少，甚至有一部分人缺乏相关基础知识。此外，由自身兴趣、经验推动而从事科学事业的学生数量也远远落后于美国现实需求。为解决这些现实问题，提高全民的科学素养，科学教育改革迫在眉睫。
（二）相关研究成果提供基础与改善空间
关于科学教育已有的很多相关研究成果，为《新框架》提供了依据与基础。《新框架》主要基于美国科学促进会（AAAS）于1993年颁布的《美国全民科学素养基准》（Science for All Americans and Benchmarks for Science Literacy）和1996年国家研究理事会（NRC）颁布的《国家K-12科学教育标准》。除此之外，近年来一些关于科学学习与教学的研究成果，大大推动了美国科学教育的发展。
二、《新框架》特点
（一）目标指向全体儿童
美国新一代科学教育目标旨在为全体儿童做好未来准备。除了向未来可能成为科学家、工程师、技术人员的儿童提供专业基础性知识之外，《新框架》最主要的目标是面向所有的儿童进行科学与工程的普识性教育，使所有儿童在未来，在复杂的科学技术世界作为个人和公民做好准备。具体目标体现在以下几个方面：第一，高中毕业后，所有儿童对科学拥有美好的愿景；第二，在参与科学领域相关的公众决策时，拥有足够的科学、工程知识背景；第三，在日常生活中，作为消费者，能理性分析、处理各种与科学、工程有关的信息；第四，在选择与开展事业时，无论是否从事科学事业，都有相关的科学、工程、技术领域知识与技能。
（二）尊重、信任儿童
《新框架》的指导原则主要有六条：儿童是天生的研究者；重视核心观念与实践；构建持续的过程的理解：科学和工程需要知识与实践；将儿童的兴趣与经验联结；推进公平。这些原则反映出《新框架》所持有的儿童观：将儿童看作有能力的学习者；尊重儿童的兴趣与经验；视每个儿童为平等个体、尊重儿童间文化差异。
第一，将儿童看作有能力的学习者。《新框架》将幼儿形成世界观的这种方式定义为连贯的、带有哲学色彩的。儿童虽然缺乏相关知识经验，但仍旧自己努力找寻问题原因，对世界作出复杂、多样的解释。虽然有时候这些方式是诡辩式。甚至是错误的，但儿童的对世界的早期感知确是帮助他们建构卓越认知的重要基础，哪怕是在幼儿阶段。所以，《新框架》明确指出：儿童利用复杂思维的方式对自然现象进行解释是k-5阶段的核心。《新框架》明确反对科学教育以前在低年级段只描述现象，高年级再对现象做出解释的做法。儿童在很早就可以开始参与科学和工程的实践。
第二，尊重儿童的兴趣与经验。个人兴趣、经验与热情对孩子学习科学或者其他很重要。甚至影响之后的学习或职业选择。《新框架》认为核心观念不仅仅是学校中的问题，也包括儿童在不同年龄段会有的疑问。包括：我从哪儿来？为什么天空是蓝色的？最小的物质是什么？围绕这些问题设置课程会更好地使教师与那些沉默的、被动的儿童交流。
第三，公平对待每个儿童、尊重其文化差异。这里的公平除了要平等看待每个儿童。为其提供平等的学习机会、学习时间与资源外，更重要的是要尊重儿童间的文化差异：不同地区、文化间的儿童的科学经验也不同。例如农村地区与城市地区的儿童对于动物与植物的认识会有所不同。成人要给予这些差异正确的认识，并促进儿童发展。
（三）建构系统的、有意义的科学学习过程
与1996年版的科学教育标准不同，《新框架》中没有依据年级线性地设置科学课程内容，而是从更综合、广泛的视角来组织课程内容。《新框架》分为三个维度。并将三大维度融合到标准中，贯穿科学教育的课程内容、指导与评价中（见表1）。从此结构可以看出新一代科学教育旨在建构一个系统的、有意义的科学学习与教育过程。这可以结合表1从以下几个方面进行分析。
第一，开阔学习视角，重视交叉概念，科学与工程并重。《新框架》认为若只局限于学科内的核心观念不利于科学的应用，而交叉概念可以弥补这一局限。工程、技术能向学生提供相关内容来检验他们的科学知识，应用知识到实际问题中。这也会使儿童认识到科学、工程、技术的相互作用，增强儿童对科学的兴趣。
第二，围绕核心观念，建构系统学习框架。掌握核心观念是专家区别于新手的最大特点，《新框架》旨在使儿童更像专家而不是新手，帮助儿童形成复合、广泛的科学理解。相对知识的广度，更需要关注的是知识的深度。所以，每一个核心观念贯穿k-12年级。观念的深度、复杂程度随着年级的变化不断增加。
第三，突出学习过程。想要对世界做出深入、科学的解释，儿童需要通过多年时间循序渐进地构建观念，而不是在几个星期或者几个月内，这就是所谓的学习过程。让儿童有足够的时间可以构建有意义理解，这使得科学教育能在k-12阶段期间具有连续性和连贯性。
第四，学习方式重视“知行合一”。科学不仅是当前人类对世界认识的主体内容，同时也是一套用来构建、延伸、提炼知识的实践。科学中，知识与实践这两个元素都很重要。知识给实践提供理论指导和基础，实践也可以进一步检验、修正知识。《新框架》强调实践而不是原来的“技能”（skill）正是为了表明实践中知识与技能并重。 三、对我国幼儿科学教育之启示
（一）重视幼儿科学教育的基础性与普识性
目前，我国升学与就业巨大压力使得学生、家长、甚至一些教育者存在错误认识：只要未来不从事相关职业，科学、工程、技术知识的学习就不那么重要。这种观念在升学高压下甚至影响到幼儿园的科学教育，将科学知识当作是未来职业的储备，而非作为个人、公民应该具备的知识素养。前面提到科学教育的主要目标是面向所有儿童，使其能在未来科学技术发达的世界很好适应，包括私人生活、公民决策、事业选择、甚至是人类面临的一些难题。幼儿阶段的科学教育必须是基础性与普识性的。面向全体幼儿，以保护幼儿与生俱来的好奇心与探索精神。从幼儿无数的“为什么”中对幼儿进行科学教育的启蒙，为以后更深入的科学学习打好经验、心理基础。
（二）尊重幼儿感知世界的方式，鼓励幼儿进行阐释
在科学教育过程中，教师应该理解、尊重幼儿认识自身与周围世界的方式，将其视为有能力的学习者。并鼓励幼儿对周围事物、现象做出自己的解释，哪怕幼儿常常是想象性的推测。阐释过程中，教师引导幼儿澄清自己的观点，让幼儿了解事物的因果联系，形成爱思考、爱探索的好习惯。在此过程中教师也利用了幼儿的直接经验来引导幼儿构建合理的科学知识背景，对内部知识结构进行调整与完善。
（三）重视实践与问题解决
幼儿生性好动，且主要通过操作来进行学习，获得直接经验。所以在幼儿科学教育中，实践是十分重要的学习方式。幼儿通过实际的操作和问题的解决有利于其获得相关知识经验。教师应该避免割裂的实验教学和知识传授，而应该从幼儿生活的实际问题出发来进行科学教育。鼓励幼儿自主探究。从实际问题解决中获得经验，也增加了对科学重要性的认识和学习兴趣。
（四）充实幼儿科学教育的学科范围
我国传统的幼儿科学教育主要集中在数学与物理科学上，如物理、化学等。而生命科学、地球与空间科学、工程学、技术与科学应用涉及较少。这使得幼儿科学教育内容单一，范围较为狭窄，不利于幼儿建构完善的科学素养。幼儿园教师应该注意引导幼儿关注、热爱自然与生命；感知空间、地球与人类活动：同时体验科学应用、感知工程、技术、科学与人类社会间的联系。引导幼儿获得丰富的科学经验，拥有广阔的科学视野。
（五）围绕“学科核心观念”实施主题活动和综合课程
学科核心观念是对科学教育综合性与连续性的重视。科学教育不是一个个割裂的知识教学，而是围绕核心观念的深度挖掘与理解。在幼儿园中，综合课程和主题活动受到欢迎与肯定。幼儿园教师可以围绕一个核心观念组织主题活动，实施综合课程。使幼儿在活动中，通过实践，有充分的机会和时间对科学形成良好的理解。
一、出台背景
（一）科学人才缺乏，全民科学素养有待提高
当下美国拥有厚实科学背景的工人很少，甚至有一部分人缺乏相关基础知识。此外，由自身兴趣、经验推动而从事科学事业的学生数量也远远落后于美国现实需求。为解决这些现实问题，提高全民的科学素养，科学教育改革迫在眉睫。
（二）相关研究成果提供基础与改善空间
关于科学教育已有的很多相关研究成果，为《新框架》提供了依据与基础。《新框架》主要基于美国科学促进会（AAAS）于1993年颁布的《美国全民科学素养基准》（Science for All Americans and Benchmarks for Science Literacy）和1996年国家研究理事会（NRC）颁布的《国家K-12科学教育标准》。除此之外，近年来一些关于科学学习与教学的研究成果，大大推动了美国科学教育的发展。
二、《新框架》特点
（一）目标指向全体儿童
美国新一代科学教育目标旨在为全体儿童做好未来准备。除了向未来可能成为科学家、工程师、技术人员的儿童提供专业基础性知识之外，《新框架》最主要的目标是面向所有的儿童进行科学与工程的普识性教育，使所有儿童在未来，在复杂的科学技术世界作为个人和公民做好准备。具体目标体现在以下几个方面：第一，高中毕业后，所有儿童对科学拥有美好的愿景；第二，在参与科学领域相关的公众决策时，拥有足够的科学、工程知识背景；第三，在日常生活中，作为消费者，能理性分析、处理各种与科学、工程有关的信息；第四，在选择与开展事业时，无论是否从事科学事业，都有相关的科学、工程、技术领域知识与技能。
（二）尊重、信任儿童
《新框架》的指导原则主要有六条：儿童是天生的研究者；重视核心观念与实践；构建持续的过程的理解：科学和工程需要知识与实践；将儿童的兴趣与经验联结；推进公平。这些原则反映出《新框架》所持有的儿童观：将儿童看作有能力的学习者；尊重儿童的兴趣与经验；视每个儿童为平等个体、尊重儿童间文化差异。
第一，将儿童看作有能力的学习者。《新框架》将幼儿形成世界观的这种方式定义为连贯的、带有哲学色彩的。儿童虽然缺乏相关知识经验，但仍旧自己努力找寻问题原因，对世界作出复杂、多样的解释。虽然有时候这些方式是诡辩式。甚至是错误的，但儿童的对世界的早期感知确是帮助他们建构卓越认知的重要基础，哪怕是在幼儿阶段。所以，《新框架》明确指出：儿童利用复杂思维的方式对自然现象进行解释是k-5阶段的核心。《新框架》明确反对科学教育以前在低年级段只描述现象，高年级再对现象做出解释的做法。儿童在很早就可以开始参与科学和工程的实践。
第二，尊重儿童的兴趣与经验。个人兴趣、经验与热情对孩子学习科学或者其他很重要。甚至影响之后的学习或职业选择。《新框架》认为核心观念不仅仅是学校中的问题，也包括儿童在不同年龄段会有的疑问。包括：我从哪儿来？为什么天空是蓝色的？最小的物质是什么？围绕这些问题设置课程会更好地使教师与那些沉默的、被动的儿童交流。
第三，公平对待每个儿童、尊重其文化差异。这里的公平除了要平等看待每个儿童。为其提供平等的学习机会、学习时间与资源外，更重要的是要尊重儿童间的文化差异：不同地区、文化间的儿童的科学经验也不同。例如农村地区与城市地区的儿童对于动物与植物的认识会有所不同。成人要给予这些差异正确的认识，并促进儿童发展。
（三）建构系统的、有意义的科学学习过程
与1996年版的科学教育标准不同，《新框架》中没有依据年级线性地设置科学课程内容，而是从更综合、广泛的视角来组织课程内容。《新框架》分为三个维度。并将三大维度融合到标准中，贯穿科学教育的课程内容、指导与评价中（见表1）。从此结构可以看出新一代科学教育旨在建构一个系统的、有意义的科学学习与教育过程。这可以结合表1从以下几个方面进行分析。
第一，开阔学习视角，重视交叉概念，科学与工程并重。《新框架》认为若只局限于学科内的核心观念不利于科学的应用，而交叉概念可以弥补这一局限。工程、技术能向学生提供相关内容来检验他们的科学知识，应用知识到实际问题中。这也会使儿童认识到科学、工程、技术的相互作用，增强儿童对科学的兴趣。
第二，围绕核心观念，建构系统学习框架。掌握核心观念是专家区别于新手的最大特点，《新框架》旨在使儿童更像专家而不是新手，帮助儿童形成复合、广泛的科学理解。相对知识的广度，更需要关注的是知识的深度。所以，每一个核心观念贯穿k-12年级。观念的深度、复杂程度随着年级的变化不断增加。
第三，突出学习过程。想要对世界做出深入、科学的解释，儿童需要通过多年时间循序渐进地构建观念，而不是在几个星期或者几个月内，这就是所谓的学习过程。让儿童有足够的时间可以构建有意义理解，这使得科学教育能在k-12阶段期间具有连续性和连贯性。
第四，学习方式重视“知行合一”。科学不仅是当前人类对世界认识的主体内容，同时也是一套用来构建、延伸、提炼知识的实践。科学中，知识与实践这两个元素都很重要。知识给实践提供理论指导和基础，实践也可以进一步检验、修正知识。《新框架》强调实践而不是原来的“技能”（skill）正是为了表明实践中知识与技能并重。 三、对我国幼儿科学教育之启示
（一）重视幼儿科学教育的基础性与普识性
目前，我国升学与就业巨大压力使得学生、家长、甚至一些教育者存在错误认识：只要未来不从事相关职业，科学、工程、技术知识的学习就不那么重要。这种观念在升学高压下甚至影响到幼儿园的科学教育，将科学知识当作是未来职业的储备，而非作为个人、公民应该具备的知识素养。前面提到科学教育的主要目标是面向所有儿童，使其能在未来科学技术发达的世界很好适应，包括私人生活、公民决策、事业选择、甚至是人类面临的一些难题。幼儿阶段的科学教育必须是基础性与普识性的。面向全体幼儿，以保护幼儿与生俱来的好奇心与探索精神。从幼儿无数的“为什么”中对幼儿进行科学教育的启蒙，为以后更深入的科学学习打好经验、心理基础。
（二）尊重幼儿感知世界的方式，鼓励幼儿进行阐释
在科学教育过程中，教师应该理解、尊重幼儿认识自身与周围世界的方式，将其视为有能力的学习者。并鼓励幼儿对周围事物、现象做出自己的解释，哪怕幼儿常常是想象性的推测。阐释过程中，教师引导幼儿澄清自己的观点，让幼儿了解事物的因果联系，形成爱思考、爱探索的好习惯。在此过程中教师也利用了幼儿的直接经验来引导幼儿构建合理的科学知识背景，对内部知识结构进行调整与完善。
（三）重视实践与问题解决
幼儿生性好动，且主要通过操作来进行学习，获得直接经验。所以在幼儿科学教育中，实践是十分重要的学习方式。幼儿通过实际的操作和问题的解决有利于其获得相关知识经验。教师应该避免割裂的实验教学和知识传授，而应该从幼儿生活的实际问题出发来进行科学教育。鼓励幼儿自主探究。从实际问题解决中获得经验，也增加了对科学重要性的认识和学习兴趣。
（四）充实幼儿科学教育的学科范围
我国传统的幼儿科学教育主要集中在数学与物理科学上，如物理、化学等。而生命科学、地球与空间科学、工程学、技术与科学应用涉及较少。这使得幼儿科学教育内容单一，范围较为狭窄，不利于幼儿建构完善的科学素养。幼儿园教师应该注意引导幼儿关注、热爱自然与生命；感知空间、地球与人类活动：同时体验科学应用、感知工程、技术、科学与人类社会间的联系。引导幼儿获得丰富的科学经验，拥有广阔的科学视野。
（五）围绕“学科核心观念”实施主题活动和综合课程
学科核心观念是对科学教育综合性与连续性的重视。科学教育不是一个个割裂的知识教学，而是围绕核心观念的深度挖掘与理解。在幼儿园中，综合课程和主题活动受到欢迎与肯定。幼儿园教师可以围绕一个核心观念组织主题活动，实施综合课程。使幼儿在活动中，通过实践，有充分的机会和时间对科学形成良好的理解。