培養(yǎng)新時代中小學(xué)科學(xué)教師的四個關(guān)鍵策略

2023年2月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)：“要在教育‘雙減’中做好科學(xué)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(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體?！苯處熓橇⒔讨尽⑴d教之源。中小學(xué)科學(xué)教師是落實“雙減”政策、實施科學(xué)教育的主體，做好科學(xué)教育加法需要抓住科學(xué)教師這一“關(guān)鍵少數(shù)”因素，直面新時代黨和國家對科學(xué)教育的更高要求。但教師作為政策執(zhí)行的重要主體，仍面臨諸多困難。教育部基礎(chǔ)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會科學(xué)教學(xué)專委會于2021年下半年組織了覆蓋全國 31個省份的大規(guī)模調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：我國小學(xué)科學(xué)教師的隊伍結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，知識與信念薄弱，專業(yè)發(fā)展羸弱，實驗資源匱乏，缺乏精準(zhǔn)化和專業(yè)化培訓(xùn)。[1] 本文圍繞新時代對科學(xué)教育的新要求不適應(yīng)這一突出矛盾，提出中小學(xué)科學(xué)教師培養(yǎng)的定位、內(nèi)容、方式與機制等方面的建議。

一、系統(tǒng)理解科學(xué)教師角色定位，落實立德樹人根本任務(wù)

對標(biāo)“四有”好老師和當(dāng)前做好科學(xué)教育加法的要求，科學(xué)教師培養(yǎng)需要進(jìn)一步系統(tǒng)理解科學(xué)教師角色定位，凸顯科學(xué)教師在完成立德樹人根本任務(wù)中的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

首先，科學(xué)教師的首要任務(wù)是傳授作為人類文明成果的科學(xué)知識，把學(xué)生培養(yǎng)成有科學(xué)知識的人。在讓學(xué)生繼承人類文明成果的過程中，落實立德樹人根本任務(wù)。長期以來，科學(xué)教師的角色往往被“異化”甚至被“矮化”為傳授科學(xué)概念、規(guī)律、原理等顯性科學(xué)知識，并且教會學(xué)生應(yīng)用這些科學(xué)知識進(jìn)行“刷題”訓(xùn)練。但是，死記硬背知識和以機械模仿為特征的“機械刷題”并不是真正意義上的科學(xué)知識傳播。因此，不僅需要明確科學(xué)教師作為科學(xué)知識傳播者的角色定位，更應(yīng)該明確傳播什么樣的知識、怎樣傳播知識。在信息時代，個人學(xué)習(xí)時間的有限性與人類知識增長的無限性之間的矛盾更加突出，科學(xué)教師不應(yīng)是碎片化、淺層化知識點的搬運工，而應(yīng)是學(xué)生建立建構(gòu)科學(xué)知識框架的引導(dǎo)者，這些科學(xué)知識框架會成為未來進(jìn)一步學(xué)習(xí)的“聚合器”，為促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展奠基。

其次，科學(xué)教師應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感，把學(xué)生培養(yǎng)成社會主義建設(shè)者和接班人。在教會學(xué)生科學(xué)知識、掌握科學(xué)方法的基礎(chǔ)上，科學(xué)教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識科學(xué)—技術(shù)—社會—環(huán)境之間的關(guān)系，在真實體驗中學(xué)科學(xué)、用科學(xué)，在豐富體驗基礎(chǔ)上逐漸形成探索自然的內(nèi)在動力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是、持之以恒的科學(xué)態(tài)度，體會科學(xué)家精神，厚植家國情懷，在孩子心中種下科學(xué)的種子，引導(dǎo)孩子樹立成為科學(xué)家的夢想。同時，科學(xué)教師也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的兩面性，形成科學(xué)對人類社會發(fā)展的辯證看法，以及尊重道德規(guī)范、保護(hù)環(huán)境并推動可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感，落實“立德”任務(wù)。這些都無法通過簡單而空洞的說教實現(xiàn)，需要學(xué)生像科學(xué)家一樣經(jīng)歷科學(xué)探索過程，體會科學(xué)家的艱難探索過程，這也正是科學(xué)教育在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感方面具有的獨特優(yōu)勢。

再次，科學(xué)教師應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生理性思維，把學(xué)生培養(yǎng)成有理性思維的合格公民。在教會學(xué)生學(xué)習(xí)知識的基礎(chǔ)上，更需要使學(xué)生掌握科學(xué)思維方式，學(xué)會探索未知世界，發(fā)展理性思維。在信息時代，很多信息唾手可得，同時人類學(xué)習(xí)知識的速度和容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法與人工智能相提并論。面對如此境地，人類別無選擇，只能與人工智能差異化發(fā)展，發(fā)揮人的優(yōu)勢，重點培養(yǎng)人工智能不可替代的科學(xué)思維，創(chuàng)造性解決環(huán)境污染、人口縮減、氣候變暖等人類面臨的共同問題?？茖W(xué)教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜多變的社會中，運用科學(xué)知識與方法以及非認(rèn)知的情緒情感體驗，合理作出科學(xué)決策的行動力。[2] 在教育實踐中，科學(xué)教師通過提升學(xué)生的理性思維能力培養(yǎng)科學(xué)精神，使其在面對復(fù)雜的社會問題時有能力作出明智抉擇，有能力行使自己的民主權(quán)利，成為新時代的合格公民。這也是構(gòu)建民主、文明、和諧社會的必備基礎(chǔ)。因此，新時代科學(xué)教師應(yīng)該從培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，特別是創(chuàng)新思維培養(yǎng)的高度認(rèn)識自身角色，為學(xué)生應(yīng)對現(xiàn)代和未來社會發(fā)展的不確定性挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)，保證學(xué)生在人工智能時代與機器的競爭中立于不敗之地，實現(xiàn)“樹人”目標(biāo)。

二、優(yōu)化整合科學(xué)教師培養(yǎng)內(nèi)容，賦能科學(xué)教育加法實踐

隨著信息時代的發(fā)展，科學(xué)知識以幾何級數(shù)激增，學(xué)生不可能在有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)把所有科學(xué)知識學(xué)會。我們只需要選擇那些具有統(tǒng)攝性、可遷移并對學(xué)生未來學(xué)習(xí)可發(fā)揮重要引導(dǎo)性的科學(xué)知識。科學(xué)教師需要更好地教授這些圍繞大概念組織的科學(xué)知識，落實學(xué)科核心素養(yǎng)，提升科學(xué)教育的品質(zhì)，就需要首先優(yōu)化整合自身的科學(xué)知識內(nèi)容，提升自身的科學(xué)思維和科學(xué)實踐（包括科學(xué)探究）能力。科學(xué)教師培養(yǎng)內(nèi)容的優(yōu)化整合可以著重從以下幾個方面開展。

首先，以大概念（big ideas）和學(xué)習(xí)進(jìn)階（learning progressions）作為工具幫助科學(xué)教師優(yōu)化整合自身的科學(xué)知識。大概念是能將眾多的科學(xué)知識聯(lián)為整體的科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，對其他概念具有組織、統(tǒng)整功能，能夠用于解釋和預(yù)測較大范圍自然現(xiàn)象的概念。[3] 學(xué)界一般認(rèn)為，學(xué)習(xí)進(jìn)階通常是指孩子在一個較大時間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和研究某一主題時，所遵循的連貫、逐漸深入的思維路徑的描述。因此，大概念有助于學(xué)生形成對科學(xué)知識的整體認(rèn)識，而學(xué)習(xí)進(jìn)階則可以幫助學(xué)生把大概念之中大量的知識按照由淺入深的順序組織起來。而要讓學(xué)生掌握大概念，并使大概念統(tǒng)領(lǐng)的具體科學(xué)知識能有序組織起來，需要科學(xué)教師首先具備這些知識。目前，我國科學(xué)教師在學(xué)科內(nèi)容知識上存在較大的提升空間，需要優(yōu)化整合其科學(xué)知識及其結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)教師職前所接受的基本是“深挖洞式”的分科教育，大部分教師對其他科學(xué)學(xué)科知識缺乏系統(tǒng)的了解和整體的認(rèn)識，較難滿足教師對自然科學(xué)整個領(lǐng)域或某個學(xué)科專業(yè)知識的需求；而在職培訓(xùn)以教育教學(xué)理論、學(xué)科教學(xué)、教學(xué)方法及策略等內(nèi)容為主，較少涉及學(xué)科內(nèi)容知識。[4]

其次，梳理科學(xué)思維方式并引導(dǎo)科學(xué)教師掌握，提升科學(xué)教師培養(yǎng)科學(xué)思維的能力?？茖W(xué)發(fā)展的過程不僅是科學(xué)知識不斷積累的過程，也是科學(xué)思維方式不斷豐富和迭代的過程。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力已經(jīng)成為各學(xué)科課標(biāo)的共識，這就需要科學(xué)教師掌握科學(xué)思維方式，具有較高的科學(xué)思維能力。但是，大部分科學(xué)教師所接受的傳統(tǒng)科學(xué)教育更強調(diào)碎片化科學(xué)知識點的學(xué)習(xí)并用于解題。因此，隨著新時代科學(xué)教育目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)移到側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，首先要培養(yǎng)科學(xué)教師具有較高的科學(xué)思維能力。要提升科學(xué)教師的這一能力，可以從以下兩個方面開展：一是梳理科學(xué)知識建立或者應(yīng)用于解決問題中所蘊含的思維方式，并把這些科學(xué)思維方式進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化，形成解決問題的一般化思路；二是在解決真實情境問題中遷移應(yīng)用這些科學(xué)思維方式，增加科學(xué)教師的科學(xué)思維過程體驗，從而使這些科學(xué)思維方式更容易被激活并提取。

再次，增加科學(xué)教師“做科學(xué)”的體驗，提升科學(xué)教師的科學(xué)實踐能力。國內(nèi)外科學(xué)教育研究普遍認(rèn)為，科學(xué)教育應(yīng)該把科學(xué)與工程實踐作為科學(xué)教育的核心內(nèi)容，并逐漸體現(xiàn)在各國課程標(biāo)準(zhǔn)之中。例如，我國新修訂的義務(wù)教育和普通高中階段的物理、化學(xué)、生物等各科學(xué)分科的課程目標(biāo)，也都一致強調(diào)科學(xué)探究實踐。因此，科學(xué)實踐育人已經(jīng)成為中小學(xué)各階段和國內(nèi)外課程標(biāo)準(zhǔn)的共同關(guān)注點。但是大部分科學(xué)教師在職前、職中培養(yǎng)過程中較少體驗真正的科學(xué)實踐過程，因此面對做好科學(xué)教育加法這一時代要求，需要豐富科學(xué)教師“做科學(xué)”的體驗，提升科學(xué)教師的科學(xué)實踐能力，從而為其進(jìn)行科學(xué)教育做好準(zhǔn)備。

另外，需要通過科學(xué)教育有效促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，因此需要提升科學(xué)教師自身的科學(xué)閱讀、寫作能力，圍繞特定主題進(jìn)行讀寫課程開發(fā)的能力，以及指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)閱讀、寫作的能力。科學(xué)自身的發(fā)展提供了新的科學(xué)教育內(nèi)容，并催生了新的教育方式，特別是人工智能、數(shù)字化技術(shù)對教育具有革命性影響，各類數(shù)字化實驗儀器、教學(xué)輔助手段日新月異，也豐富了科學(xué)教師培養(yǎng)內(nèi)容。

三、更新迭代科學(xué)教師培養(yǎng)方式，提升培養(yǎng)品質(zhì)和效率

信息時代的知識傳播手段和途徑更加豐富多樣，VR等技術(shù)層出不窮；同時，科學(xué)教育對科學(xué)教師的知識、思維能力、探究實踐能力等方面提出新的更高要求。因此，科學(xué)教師的培養(yǎng)方式也需要迭代升級，提升科學(xué)教師培養(yǎng)的品質(zhì)和效率。

首先，采用浸入式、體驗式培養(yǎng)方式，引導(dǎo)科學(xué)教師深度參與科學(xué)實踐和科學(xué)教育研究。科學(xué)教師需要真正經(jīng)歷科學(xué)實踐過程，這里的實踐不僅僅指驗證或者探究物理規(guī)律的科學(xué)實驗，還包括應(yīng)用所學(xué)科學(xué)知識、方法進(jìn)行科學(xué)解釋、科學(xué)論證、創(chuàng)新設(shè)計等實踐活動，這樣才能獲得豐富的科學(xué)實踐體驗。沒有豐富的科學(xué)實踐經(jīng)驗的科學(xué)教師很難教好科學(xué)課。要更新科學(xué)教師的教學(xué)理念往往非常困難，可以引導(dǎo)科學(xué)教師參與科學(xué)教育研究，深度研究、對比不同教學(xué)理念和不同教學(xué)方式的效果差異，基于實證改進(jìn)科學(xué)教學(xué)理念，從而以更高水平的科學(xué)教育研究支撐更高品質(zhì)的科學(xué)教育實踐。

其次，拓寬科學(xué)教師培養(yǎng)途徑，提升科學(xué)教師綜合素養(yǎng)。教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》提出“增加并建強一批培養(yǎng)中小學(xué)科學(xué)類課程教師的師范類專業(yè)，強化實驗教學(xué)能力”“鼓勵高水平綜合性大學(xué)參與教師培養(yǎng)，從源頭上加強高素質(zhì)專業(yè)化科學(xué)類課程教師供給”。科學(xué)機構(gòu)參與科學(xué)教師教育，既是必要的也是可行的，對其自身的科學(xué)研究和科學(xué)教師教育都有積極促進(jìn)作用。[5] 強化與科學(xué)相關(guān)的部門通力協(xié)作，統(tǒng)籌動員高校、科研院所、科技館、博物館、文化館、圖書館等單位，向科學(xué)教師開放所屬的場館、基地等科學(xué)教育資源，為廣泛實施對科學(xué)教師進(jìn)行科學(xué)實踐培養(yǎng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。還可積極動員各類企業(yè)，尤其是與高精尖技術(shù)密切相關(guān)的科技企業(yè)，與學(xué)?？茖W(xué)教師合作開發(fā)基于企業(yè)科技資源的科學(xué)創(chuàng)新課程。

同時，為了激發(fā)科學(xué)教師的探究欲望和參加科學(xué)教師培養(yǎng)活動的主動性，可以基于目標(biāo)導(dǎo)向和問題導(dǎo)向設(shè)計教師培養(yǎng)課程體系。這類以目標(biāo)或者問題為導(dǎo)向形成明確任務(wù)的科學(xué)教師培養(yǎng)方式，可以有效驅(qū)動科學(xué)教師參與學(xué)習(xí)的主動性和熱情。例如，針對義務(wù)教育物理、化學(xué)、生物等科學(xué)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，開設(shè)以提升科學(xué)教師跨學(xué)科教學(xué)能力的培養(yǎng)課程；針對科學(xué)教師挖掘科學(xué)知識中蘊含的思維方式存在的困難，開設(shè)科學(xué)思維挖掘能力培養(yǎng)課程。

四、貫通科學(xué)教師職前和職中培養(yǎng)，促進(jìn)專業(yè)可持續(xù)發(fā)展

科學(xué)的知識內(nèi)容和探索途徑、科學(xué)教育對教師的專業(yè)要求、科學(xué)教師自身的專業(yè)需求等方面都是逐漸發(fā)展的，這就決定了作為人類科技文明成果傳播者的科學(xué)教師需要終身學(xué)習(xí)，提升自身專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力。

科學(xué)教師培養(yǎng)需要將職前和職中兩個階段貫通起來，形成合力。這里的“貫通”是以科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展為線索，培養(yǎng)內(nèi)容由淺入深、從簡單到復(fù)雜的縱向關(guān)聯(lián)，以及培養(yǎng)方式逐漸豐富多樣的發(fā)展過程?！柏炌ā敝饕盖昂髢蓚€階段的培養(yǎng)內(nèi)容、方式等方面的銜接和進(jìn)階。培養(yǎng)內(nèi)容的銜接和進(jìn)階，既是科學(xué)教師自身知識、教學(xué)方法等內(nèi)容結(jié)構(gòu)化和拓展延伸的需要，也是科學(xué)教師接受到的培養(yǎng)內(nèi)容在科學(xué)教育實踐中轉(zhuǎn)化為對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育的內(nèi)容和方法的需要。培養(yǎng)方式的銜接和進(jìn)階，既保證了科學(xué)教師學(xué)習(xí)習(xí)慣和認(rèn)知方式的適應(yīng)性，又進(jìn)一步拓寬了自身專業(yè)發(fā)展的方式和途徑。

只有將職前和職中培養(yǎng)有效銜接起來，做到一以貫之，并且需要使職中培養(yǎng)在內(nèi)容的針對性、深度、廣度等方面相比職前培養(yǎng)都有所提升，才能在保持科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展連貫性基礎(chǔ)上，促進(jìn)科學(xué)教師專業(yè)可持續(xù)發(fā)展。2022年北京教科院對中學(xué)物理教師的科學(xué)觀調(diào)研發(fā)現(xiàn)：職前和職中普遍缺乏對科學(xué)觀的培養(yǎng)。但科學(xué)觀是科學(xué)教育的重要內(nèi)容，這就要求在科學(xué)教師培養(yǎng)中加強對科學(xué)教師科學(xué)觀的培養(yǎng)?？梢詫⒖茖W(xué)史、科學(xué)哲學(xué)等內(nèi)容納入職前和職中科學(xué)教師培養(yǎng)課程內(nèi)容，設(shè)計從職前到職中既前后相互銜接又逐漸進(jìn)階的課程體系，以促進(jìn)科學(xué)教師形成良好的科學(xué)觀。在職前和職中培養(yǎng)內(nèi)容銜接的基礎(chǔ)上，還應(yīng)關(guān)注內(nèi)容的進(jìn)階性，例如實驗基本操作規(guī)范、板書、板畫、PPT使用等教學(xué)基本功是科學(xué)教師職前培養(yǎng)的重要內(nèi)容，職中培養(yǎng)應(yīng)在關(guān)注這些教學(xué)基本功的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加實驗創(chuàng)新設(shè)計、數(shù)字傳感器使用、數(shù)據(jù)處理軟件使用等內(nèi)容。

為了提升創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)水平，實現(xiàn)科學(xué)教育支撐服務(wù)一體化推進(jìn)教育、科技、人才高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)，加強科學(xué)教育是根本途徑。科學(xué)教師是學(xué)生掌握科學(xué)知識、科學(xué)思想的啟蒙者，是落實立德樹人根本任務(wù)的“施工人”，是培養(yǎng)科技拔尖創(chuàng)新人才的主力軍，是做好科學(xué)教育加法的“做題人”。加強科學(xué)教師培養(yǎng)，建設(shè)一支高水平的科學(xué)教師隊伍，既是當(dāng)前做好科學(xué)教育加法的需要，更是功在當(dāng)代、利在千秋的強國之基。

注釋：

[1] 鄭永和，楊宣洋，王晶瑩等.我國小學(xué)科學(xué)教師隊伍現(xiàn)狀、影響與建議：基于31個省份的大規(guī)模調(diào)研[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2023，41（04）：1-21.

[2] 裴新寧. 重新思考科學(xué)教育[J]. 科學(xué)教育與博物館，2021，7（04），272-277.

[3] [英]溫·哈倫. 以大概念理念進(jìn)行科學(xué)教育[M]. 韋鈺譯. 北京：科學(xué)普及出版社，2016.

[4] 楊伊，夏惠賢，王晶瑩. 減負(fù)增效視角下我國科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展困境的審視[J]. 上海教育科研，2021（01）：60-65+32.

[5] 張軍，朱旭東. 重構(gòu)科學(xué)教師教育體系[J]. 教育研究，2023，44（06）：27-35.

（張玉峰，北京教育科學(xué)研究院物理教研員）

《人民教育》2023年第19期