假设你想教孩子们打棒球或垒球。你会怎么做？一种方法可能是让他们坐下来，开始让他们背诵比赛规则、场地尺寸、过去球员的名字和统计数据，以及其他大量的事实。你会定期停止教学，复习材料，为多项选择评估测试做准备。那些在记忆大量事实方面表现出极高天赋的学生可以进入荣誉班，在那里他们将记忆甚至更多的事实。在这个过程结束时，在从未离开教室的情况下，你认为孩子们能打好棒球或垒球吗？更重要的是，有多少人甚至会想打？
为什么我们认为这个过程对儿童科学教学有效呢？
下一代科学教育标准（NGSS）旨在解决这种方法。它们是两党合作、州主导的努力成果，旨在重写K-12科学绩效期望，使其不仅能吸引和激发学生，还能让他们通过做科学来学习科学，而不是记忆关于科学的事实。科学教育研究表明，让学生参与科学家实际进行的多种实践，不仅能让孩子们更享受和重视科学，还能更好地记住科学内容。正如体育类比所暗示的那样，这不足为奇——很多孩子都知道棒球和垒球的规则，甚至知道他们最喜欢的球员的统计数据，但这并不是因为他们在教室里背诵了这些。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑支持我们屡获殊荣的新闻业，方式是 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
下一代科学教育标准于2013年完成，到目前为止，大约一半的美国学生致力于学习符合这些原则的科学。截至发稿时，12个州和哥伦比亚特区已正式采纳这些标准，其他几个州已确定了略有不同的版本，其他州的许多学区也已开始采纳。
人们很容易认为事情真的不会有太大变化：过去按照一套标准教学的学校，现在只是按照新的标准教学。但事实并非如此。这些标准是评估学生科学学习的全新方法。没有学生需要记忆的事实清单；重点是更高层次的理解。
以下是一个绩效期望的例子，取自高中地球和空间科学课程
能够证明理解的学生可以分析地球科学数据和全球气候模型的结果，从而对当前全球或区域气候变化的速率以及对地球系统相关的未来影响做出基于证据的预测.
这个例子表明了关于下一代标准的几件事。首先，除了内容旨在提高理解水平外，行动（在本例中为分析和解释数据）是这里的关键。学生需要做一些事情，而不是依赖记忆、分类或归类。针对这一特定绩效期望的典型评估可能包括向学生展示新的数据集，并让他们展示构建基于证据的预测和解释的技能。
其次，这些标准包含大量高中地球和空间科学内容——大约整整一年的内容；相比之下，今天大多数高中都不要求学习任何地球和空间科学。根据美国教育部国家教育统计中心2009年的一份报告，只有九分之一的美国学生在高中选修高级地球科学课程，其中大多数是环境科学课程。在NGSS中，有15个初中地球和空间科学绩效期望和19个高中地球和空间科学绩效期望。这不仅承认地球科学作为科学领域的合法性，与生命科学和物理科学并驾齐驱，而且承认地球科学与现代人类社会的相关性。对于初中和高中，科学内容大致包括物理科学（大约一个学期的化学和物理）、生命科学和地球科学各一年。这与过去的课程有所不同。截至2013年，只有北卡罗来纳州一个州要求高中地球科学（环境研究课程）学习一年，只有六个州（爱达荷州、堪萨斯州、肯塔基州、内布拉斯加州、纽约州和犹他州）要求学习任何高中地球和空间科学概念。
第三，气候科学在新标准中起着重要作用。这是因为当前地球上正在发生剧烈的全球气候变化，这主要是由人类活动驱动的，并且认识到过去的气候变化对人类历史产生了巨大的影响，包括人口在各大洲的迁徙以及文明的兴衰。
新标准面临挑战。正如我们在与NGSS无关的项目——数学和英语语言艺术共同核心标准中看到的那样，任何新的教学方式都需要财政资源。我们需要开发教育材料（课程、教科书、评估），并开展研究来评估它们并提高其有效性。我们需要为现有和未来的教师提供专业发展，使他们能够接受对科学和工程实践的新强调，并与科学内容的转变保持一致。各州和学区需要弄清楚如何最好地实施新课程。
所有这一切都需要在对某些科学领域（例如，美国众议院目前试图微观管理国家科学基金会并削减地球科学，特别是气候科学的资金，与此同时美国参议院以98票对1票通过全球变暖是真实存在的）抱有不信任和愤世嫉俗的政治气候中进行。
在未来几年，随着新标准在各州逐步实施，孩子们将拿起手套，走向“球场”，就像棒球和垒球赛季的春季开始一样。一旦学生们看到科学和工程真正是什么样的，体验到探索宇宙如何运作的乐趣、团队合作的友谊、思想的分享和辩论，以及亲自动手设计和改进现实问题解决方案的方法，他们很有可能会在整个K-12教育阶段乃至成年后都保持对科学的参与和兴趣。这种参与度的提高可能会带来更强大的STEM相关工作人才储备、更知情的选民以及美国人个人生活的丰富。也许科学甚至可以成为新的国民消遣？