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，在满分的评估测试中，自至年始终为分。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，至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，年，中国STEM本科毕业生人数为4,,；而美国仅,；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）。
l20%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（IntegratedScience，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。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。、、、、、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，年，各种综合科学课程的数目已达种之多。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
Science8
细胞与系统
光学基础、流体
地球上的水
九年级
Science9
繁殖
原子、元素、化合物
电学基础
空间探索
十年级
Science10
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。
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