假設你想教孩子們打棒球或壘球。你會怎麼做？一種方法可能是讓他們坐下來，開始讓他們背誦比賽規則、場地尺寸、過去球員的名字和統計資料，以及其他大量的事實。你會定期停止教學，複習材料，為多項選擇評估測試做準備。那些在記憶大量事實方面表現出極高天賦的學生可以進入榮譽班，在那裡他們將記憶甚至更多的事實。在這個過程結束時，在從未離開教室的情況下，你認為孩子們能打好棒球或壘球嗎？更重要的是，有多少人甚至會想打？
為什麼我們認為這個過程對兒童科學教學有效呢？
下一代科學教育標準（NGSS）旨在解決這種方法。它們是兩黨合作、州主導的努力成果，旨在重寫K-12科學績效期望，使其不僅能吸引和激發學生，還能讓他們透過做科學來學習科學，而不是記憶關於科學的事實。科學教育研究表明，讓學生參與科學家實際進行的多種實踐，不僅能讓孩子們更享受和重視科學，還能更好地記住科學內容。正如體育類比所暗示的那樣，這不足為奇——很多孩子都知道棒球和壘球的規則，甚至知道他們最喜歡的球員的統計資料，但這並不是因為他們在教室裡背誦了這些。
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下一代科學教育標準於2013年完成，到目前為止，大約一半的美國學生致力於學習符合這些原則的科學。截至發稿時，12個州和哥倫比亞特區已正式採納這些標準，其他幾個州已確定了略有不同的版本，其他州的許多學區也已開始採納。
人們很容易認為事情真的不會有太大變化：過去按照一套標準教學的學校，現在只是按照新的標準教學。但事實並非如此。這些標準是評估學生科學學習的全新方法。沒有學生需要記憶的事實清單；重點是更高層次的理解。
以下是一個績效期望的例子，取自高中地球和空間科學課程
能夠證明理解的學生可以分析地球科學資料和全球氣候模型的結果，從而對當前全球或區域氣候變化的速率以及對地球系統相關的未來影響做出基於證據的預測.
這個例子表明了關於下一代標準的幾件事。首先，除了內容旨在提高理解水平外，行動（在本例中為分析和解釋資料）是這裡的關鍵。學生需要做一些事情，而不是依賴記憶、分類或歸類。針對這一特定績效期望的典型評估可能包括向學生展示新的資料集，並讓他們展示構建基於證據的預測和解釋的技能。
其次，這些標準包含大量高中地球和空間科學內容——大約整整一年的內容；相比之下，今天大多數高中都不要求學習任何地球和空間科學。根據美國教育部國家教育統計中心2009年的一份報告，只有九分之一的美國學生在高中選修高階地球科學課程，其中大多數是環境科學課程。在NGSS中，有15個初中地球和空間科學績效期望和19個高中地球和空間科學績效期望。這不僅承認地球科學作為科學領域的合法性，與生命科學和物理科學並駕齊驅，而且承認地球科學與現代人類社會的相關性。對於初中和高中，科學內容大致包括物理科學（大約一個學期的化學和物理）、生命科學和地球科學各一年。這與過去的課程有所不同。截至2013年，只有北卡羅來納州一個州要求高中地球科學（環境研究課程）學習一年，只有六個州（愛達荷州、堪薩斯州、肯塔基州、內布拉斯加州、紐約州和猶他州）要求學習任何高中地球和空間科學概念。
第三，氣候科學在新標準中起著重要作用。這是因為當前地球上正在發生劇烈的全球氣候變化，這主要是由人類活動驅動的，並且認識到過去的氣候變化對人類歷史產生了巨大的影響，包括人口在各大洲的遷徙以及文明的興衰。
新標準面臨挑戰。正如我們在與NGSS無關的專案——數學和英語語言藝術共同核心標準中看到的那樣，任何新的教學方式都需要財政資源。我們需要開發教育材料（課程、教科書、評估），並開展研究來評估它們並提高其有效性。我們需要為現有和未來的教師提供專業發展，使他們能夠接受對科學和工程實踐的新強調，並與科學內容的轉變保持一致。各州和學區需要弄清楚如何最好地實施新課程。
所有這一切都需要在對某些科學領域（例如，美國眾議院目前試圖微觀管理國家科學基金會並削減地球科學，特別是氣候科學的資金，與此同時美國參議院以98票對1票透過全球變暖是真實存在的）抱有不信任和憤世嫉俗的政治氣候中進行。
在未來幾年，隨著新標準在各州逐步實施，孩子們將拿起手套，走向“球場”，就像棒球和壘球賽季的春季開始一樣。一旦學生們看到科學和工程真正是什麼樣的，體驗到探索宇宙如何運作的樂趣、團隊合作的友誼、思想的分享和辯論，以及親自動手設計和改進現實問題解決方案的方法，他們很有可能會在整個K-12教育階段乃至成年後都保持對科學的參與和興趣。這種參與度的提高可能會帶來更強大的STEM相關工作人才儲備、更知情的選民以及美國人個人生活的豐富。也許科學甚至可以成為新的國民消遣？