做好科學教育加法，可以“加”什么

“科學不等于正確，科學的生命力在于它從不承認自己是絕對正確的。在量子世界里，就算一個實驗步驟被完整地復制，它還是會給出不同的結果?！?/p>

“要建成《流浪地球》里那樣的太空電梯，需要使用至少3.6萬公里的高強度碳納米管作為繩索，但是目前人類在實驗室能造出來的碳納米管不超過1米?！?/p>

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日前，由浙江省教育廳主辦、浙江師范大學教育學院承辦的“院士進師訓——浙江省中小學教師科學素養(yǎng)提升行動”在浙江金華舉行，中國科學院院士武向平，中國物理學會科普工作委員會主任、中國科學院物理所研究員魏紅祥帶來兩堂生動有趣的科普課，引發(fā)了現(xiàn)場熱烈反響。

在提升全民科學素養(yǎng)、開展科學教育等方面，浙江一直走在全國前列。本次活動圍繞在“雙減”中做好科學教育加法、提升教師科學素養(yǎng)、共同培育科學教育的良好生態(tài)等議題，院士、科普工作者、科學特級教師等為來自浙江各地市的1000余名科學教師、科學教研員、中小學學生帶來了一場“科學盛宴”。

“我們希望能通過系列化的設計，利用社會大課堂，發(fā)揮院士、科學家參與師訓的作用，讓我們廣大中小學教師與院士‘面對面’，幫助他們更好地養(yǎng)成科學思維、理解科學家精神。”浙江省教育廳教師工作處處長牟凌剛說。 

科學教育做“加法”迫在眉睫

今年2月，習近平總書記在中共中央政治局第三次集體學習時指出，“要在教育‘雙減’中做好科學教育加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業(yè)的青少年群體?！?/p>

“從當前我國小學科學教育來看，存在一些亟待解決的問題，科學教育做加法，非常必要、非常及時、非常緊迫?！敝袊嗌倌昕萍冀逃ぷ髡邊f(xié)會科學教師教育專業(yè)委員會主任、重慶師范大學教授林長春談及當前科學教育現(xiàn)狀，連用了三個“非?！?。

由北京師范大學科學教育研究院院長、教育部基礎教育教學指導委員會科學教學專委會主任委員鄭永和領銜發(fā)起的一項關于全國小學科學教師隊伍的調查顯示，小學科學教師中，理工科背景教師占比僅27.5%，文科背景占32.3%。同時，超七成小學科學教師為兼任教師，近四分之一小學科學教師每年參加各級教研培訓次數(shù)為“0”。

“小學科學教師隊伍嚴重短缺，專業(yè)素養(yǎng)嚴重不足，已經(jīng)成為當前科學教育開展的掣肘?！编嵱篮驮谥v座中表示，“發(fā)達國家將科學視為同母語和數(shù)學同等重要的核心學科，而我國小學科學與語、數(shù)、外三門重要學科相比，在教師數(shù)量和學歷要求上還相距甚遠，小學科學教師隊伍的規(guī)模擴大和結構優(yōu)化任重道遠。”

科學教師整體素養(yǎng)有待提升，科學教育的方式也亟待“升級”。PISA測試表明，我國青少年在科學技術知識方面表現(xiàn)良好，但知識應用、科學探究、實踐創(chuàng)新等能力很薄弱，“即知道科學知識，但不知道科學知識怎么來的、科學何用、如何用科學思維方式解決問題”。

“我國青少年學生創(chuàng)新能力、動態(tài)綜合的解決問題能力不強，在科學方法掌握以及科學思維的發(fā)展上存在短板?！绷珠L春教授的調研也證實了這一點。

更令從事科學教育相關專家憂心的是，大部分國家K-12（從幼兒園到高中）都有一個體系化的科學課程標準，而我國仍缺乏系統(tǒng)頂層設計。

鄭永和表示，在戰(zhàn)略規(guī)劃和法律法規(guī)中未對科學教育發(fā)展做專門部署，學科布局錯位以及資助體系缺失，小學科學地位極低等因素不利于科學教育開展，為此他呼吁當前亟需建立“高質量科學教育體系”，為國家科技創(chuàng)新提供有力人才支撐。

所幸的是，隨著國際形勢的變化與世界科技創(chuàng)新步伐的加快，黨和國家對科學（科普）教育的高度重視，圍繞科學教育如何更好開展，《全民科學素質行動規(guī)劃綱要（2021-2035）》《關于加強小學科學教師培養(yǎng)的通知》《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》等重磅文件相繼落地，為科學教育的開展創(chuàng)造了良好的氛圍、提供了有力的政策支持。

“我們要搶占機遇，在政策引導下探索科學教師培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展相關各方協(xié)同創(chuàng)新的新路徑和新機制。”鄭永和說。

“做好科學教師的加法”是重中之重 

如何做好科學教育加法？科學教師是關鍵。

做好科學教師的加法，職前培養(yǎng)環(huán)節(jié)是第一塊“硬骨頭”。在《關于加強小學科學教師培養(yǎng)的通知》等文件提出的“建強科學教育專業(yè)擴大招生規(guī)?！被A上，今年教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)的《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》中提出“逐步推動實現(xiàn)每所小學至少有1名具有理工類碩士學位的科學教師”。

鄭永和解釋道，在加緊落實科學教育碩士研究生培養(yǎng)的基礎上，理工類專業(yè)背景的碩士生在學科專業(yè)知識、科學探究和工程實踐經(jīng)驗上具有優(yōu)勢，是適合轉換為科學教師的人才首選。

“保障優(yōu)質科學教師的供給，不僅要著力培養(yǎng)科學教育碩士研究生，還要積極鼓勵支持理工科背景的碩士生從事科學教育，實現(xiàn)‘兩條腿’走路?！编嵱篮驼f。

從政策層面，林長春則建議地方教育管理部門要為每所小學的科學教師進行定編定崗，小學校要招收專業(yè)科學教師。

與此同時，科學教師的職后培訓也不可或缺。我國現(xiàn)有的20余萬科學教師亟待接受專業(yè)培訓，以提升其教育教學基本能力、科學實踐能力、創(chuàng)新教育能力與信息技術教育能力。

與會專家表示，“由于當下我國科學教師大多并非科班出身，在培訓中首先要完善其專業(yè)知識結構，包括自然科學基礎理論，工程技術、實驗技術、信息技術知識， 科學技術與社會、生產(chǎn)、生活相關知識，科學學科最新發(fā)展動態(tài)與研究成果，科學哲學、科學方法論、科學史等。”

中國青少年科技教育工作者協(xié)會物理教育與普及專委會秘書長、浙江師范大學教育學院院長黃曉則認為，課程教學能力歷來是教師的核心素養(yǎng)，未來科學教師需要具備更強的立足于學生個體心智成長與知識結構狀況組織課程資源、利用智能技術精準有效開展（跨）學科教學的能力。

黃曉以“郵票中科學家與科學史”這一課程資源為例介紹，中國郵政在2017年、2019年、2021年分別發(fā)行《科技創(chuàng)新》紀念郵票一套，其內(nèi)容包括500米口徑球面射電望遠鏡、“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星、體細胞克隆猴、量子反常霍爾效應的實驗發(fā)現(xiàn)、嫦娥5號、奮斗者全海深載人潛水器、揭示蝗蟲聚群成災的奧秘等。

“每一張郵票背后都有豐富的科學內(nèi)涵，如果教師能以這一課程資源開發(fā)相應的科學課程，相信能夠激起學生對科學探究的興趣?！秉S曉說。

“科學教師要懂科學、懂教育，深刻理解科學教育應該教什么、學生如何學習科學、教師如何教科學?！比涨埃逃拷處煿ぷ魉舅鹃L任友群在《光明日報》撰文中這樣談道。

讓學生像科學家那樣去思考

“科學教育不單是指科學知識的簡單傳授，也不是僅限于教育手段和教學方法的科學化，更不是專指科學技術專業(yè)人才的培養(yǎng)，而是關注科學技術代的現(xiàn)代人所必須的科學素養(yǎng)的一種養(yǎng)成教育。”武向平院士在演講中強調，“在教學中，傳統(tǒng)課程注重教授灌輸固定知識，而科學教育著力激發(fā)與培養(yǎng)學生個人興趣?！?nbsp;

為什么我們的學校總是培養(yǎng)不出杰出人才？“錢學森之問”至今仍常被人提及。魏紅祥提醒與會科學教師，在科學教育過程中，要注重培養(yǎng)孩子的“好奇心、批判性、自信心”。

浙江省特級教師、中國教育學會科學教育分會副理事長王耀村以諾貝爾物理學獎獲得者費曼的成長故事為例介紹，費曼從小到大保持著對自然的好奇，對整個世界所有事物全方位的好奇，以及不受約束、追求自由、熱愛動手實踐的本性，這是引導他后來成為著名科學家的重要因素。

“科學課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任等方面。其中，探究實踐能力是基礎，科學思維能力是核心?！蓖跻逄貏e強調培養(yǎng)學生的科學探究實踐能力，倡導學生“多做探究實踐、真做探究實踐”。

“從觀察、實驗到歸納、演繹、數(shù)學邏輯和實證，再到探究方式的提出，再到科學探究的提出，再到探究實踐、科學思維的提出，可以發(fā)現(xiàn)：科學教育從誕生之初就蘊含著探究的思想，科學探究從一開始就與科學思維相互伴隨?！鄙虾＝煌ù髮W教育學院教師嚴曉梅認為，在探究教學過程中，要關注學生親歷探究解決問題，也要關注學生獲得對科學探究本身的理解。

浙江師范大學教授、浙江省教育學會科學分會原副會長陳秉初同樣表示，“對已經(jīng)公布的科學研究成果加以評價，包括審查過程、檢驗證據(jù)、找出錯誤推理，對同樣的觀察結果提出不同的解釋，是科學探究的任務”。

從托勒密“地心說”到哥白尼“日心說”，再到牛頓的宇宙學說，直至當代大爆炸宇宙學說，當時人們認為的“科學”在后面不斷被推翻。武向平一再表示，科學不存在終極理論，而是不斷開放的體系，需要我們不但探索、質疑，這才是真正的“科學精神”。

在本次培訓中，培養(yǎng)學生創(chuàng)新與質疑能力也被專家反復提及。王耀村表示，一旦學生形成了思維定勢，其創(chuàng)造力就會受到限制。

“我們不追求將每個孩子培養(yǎng)成科學家，而是致力于讓每個孩子像科學家那樣去思考。”武向平說。

本次培訓期間，與會專家還圍繞校內(nèi)外科學教育協(xié)同創(chuàng)新、科學實驗室建設、科技創(chuàng)新實踐活動、科學教育研究以及數(shù)字化時代的科普等內(nèi)容展開深入研討。

“可以預見，從以知識和技能為本位的教育轉向以能力和素養(yǎng)為本位的教育，科學教育的轉型帶來的將是一場育人方式的深刻變革?！编嵱篮妥詈蟊硎?。（中國教師報-中國教育新聞網(wǎng)記者 黃浩）