科學(xué)教育如何更上層樓

日前，教育部、中國科學(xué)院舉行會商會議，研討深化科學(xué)教育有關(guān)工作。加強(qiáng)和改進(jìn)科學(xué)教育對于進(jìn)一步提升青少年科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備人才具有極為重要的意義。當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教育還存在哪些不足？如何充分利用好各方面資源開展科學(xué)教育？如何改革現(xiàn)有課程體系和教學(xué)方式，使之更有利于提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)？課程周刊擬連續(xù)兩期約請專家和一線教育工作者從理論與實踐兩個視角深入探討這一話題。

近日，教育部和中國科學(xué)院專門就科學(xué)教育進(jìn)行會商，提出將合作加快建設(shè)高質(zhì)量科學(xué)教育體系。部院合作在科學(xué)教育上發(fā)力，必將大大提高我國科學(xué)教育水平，培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的創(chuàng)新人才。作為一名中學(xué)校長，我熱切期待借這次合作東風(fēng)，解決我國中小學(xué)在科學(xué)教育上存在的一些問題，補(bǔ)齊教育體系中的這塊短板，充分發(fā)揮科學(xué)教育在人才培養(yǎng)中的作用，讓更多的青少年崇尚科學(xué)精神、樹立科學(xué)思維、掌握科學(xué)方法，成為未來獻(xiàn)身科技事業(yè)的創(chuàng)新人才。

中小學(xué)科學(xué)教育存在什么問題

國家高度重視科學(xué)教育，在中小學(xué)普遍開設(shè)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物的基礎(chǔ)上，近年來又陸續(xù)增加了科學(xué)和信息技術(shù)等課程。應(yīng)該說，基礎(chǔ)教育階段科學(xué)類課程的學(xué)習(xí)為我國人才培養(yǎng)打下了堅實的基礎(chǔ)。但是，2021年初，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會公布的第11次中國公民科學(xué)素質(zhì)抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020年我國公民具備科學(xué)素質(zhì)的比例達(dá)10.56%，雖然比2015年的6.20%提高了4.36個百分點，但仍明顯落后于西方發(fā)達(dá)國家。究其原因，中小學(xué)科學(xué)教育弱化，還有一些與時代要求不相適應(yīng)之處，主要表現(xiàn)在五個方面。

一是存在重知識輕能力現(xiàn)象。我們習(xí)慣于把“科學(xué)教育”當(dāng)成一個獨立的學(xué)科來對待，把傳授知識放在第一位，重在闡明“是什么”，過于強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性、完整性和邏輯性，而不重視讓學(xué)生體驗知識的產(chǎn)生過程，不重視引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新知識，更談不上學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)思維和科學(xué)方法的培養(yǎng)。

二是學(xué)生的想象力和好奇心受到抑制。中小學(xué)生的好奇心濃、探究欲強(qiáng)，總喜歡問“為什么”，但大多數(shù)教師還是以知識為中心，采用傳統(tǒng)講授方式，采取啟發(fā)式教學(xué)的不多；學(xué)生的學(xué)習(xí)方式主要還是背誦、記憶、做題。這樣的教與學(xué)，難以激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的熱情。

三是掌握科學(xué)教育方法的師資不足。當(dāng)前站在講臺上的教師，他們中不少人自己在成長和受教育的過程中，沒有接受過系統(tǒng)的科學(xué)教育，沒有掌握相應(yīng)的教學(xué)方法，不會在學(xué)科教學(xué)中滲透科學(xué)教育，不擅長培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)思維和讓他們掌握科學(xué)方法。

四是設(shè)施條件成為制約因素。開展科學(xué)教育，需要具備一定的物質(zhì)條件，配備相應(yīng)的硬件設(shè)施。目前有些中學(xué)的實驗室條件比較差，很多物理和化學(xué)實驗學(xué)生沒法動手做，只是通過視頻或者觀看教師演示，甚至只能在腦子中想象，這對于激發(fā)學(xué)生探究熱情、培養(yǎng)動手實踐能力是很不利的。

五是評價導(dǎo)向不利于開展科學(xué)教育?，F(xiàn)在的評價更關(guān)注學(xué)科知識學(xué)得是否扎實，對創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和能力培養(yǎng)關(guān)注得少，也缺乏科學(xué)的評價手段。如果在中高考選拔中、在對學(xué)校進(jìn)行評價時，科學(xué)教育無法得到體現(xiàn)和重視，最后的結(jié)果就是學(xué)生不愿意學(xué)，學(xué)校也不愿意搞。

科學(xué)教育如何通向科學(xué)素養(yǎng)

通過科學(xué)教育提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，要在兩個問題上澄清認(rèn)識。

一是要正確認(rèn)識科學(xué)教育和學(xué)科教育的關(guān)系。學(xué)科教育的主要目的是傳授學(xué)科知識，學(xué)科教育是科學(xué)教育的重要基礎(chǔ)，但是學(xué)科教育做得好，不一定就能培養(yǎng)出科學(xué)精神和科學(xué)思維，不一定能提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)下的學(xué)科教育是以知識為中心建構(gòu)的，注重通過學(xué)科知識的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。而科學(xué)教育不是一門獨立的學(xué)科，它是跨學(xué)科的。教師在學(xué)科教學(xué)中，一定要有“借題發(fā)揮”的意識，善于發(fā)掘能夠體現(xiàn)和培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法的知識點，通過本學(xué)科的教學(xué)做好科學(xué)教育，這非?？简灲處煹慕虒W(xué)能力和智慧。

現(xiàn)在很多人一提到培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，就想到搞學(xué)科競賽。其實學(xué)科競賽本質(zhì)上是一種更難、更深的學(xué)科教育，和科學(xué)教育絕對不能畫等號。學(xué)科競賽是小眾化的，對大多數(shù)學(xué)生而言并不適合，而我們提倡的科學(xué)素養(yǎng)是人人都應(yīng)該具備的。有的學(xué)生因為參加學(xué)科競賽而過早地把自己限制在某門學(xué)科的專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，整體的科學(xué)素養(yǎng)反而下降了，這不是個好事情。

二是要正確理解科學(xué)教育的目標(biāo)?？茖W(xué)教育的目標(biāo)不是學(xué)習(xí)多少具體的知識，而是培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)探究能力。科學(xué)精神最主要的是求實精神和創(chuàng)新精神，不求實就不是科學(xué)，不創(chuàng)新科學(xué)就無法發(fā)展。應(yīng)該說，科學(xué)教育沒有專門的內(nèi)容，任何一門學(xué)科的內(nèi)容都可以成為科學(xué)教育的載體。如果說科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法是“經(jīng)”，那么學(xué)科知識就是“緯”，只有“經(jīng)緯交織”才能達(dá)成科學(xué)教育的目的?？茖W(xué)教育就是能夠培養(yǎng)出來這些能力素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容和方式的總和。

加強(qiáng)和改進(jìn)科學(xué)教育的方式

加強(qiáng)和改進(jìn)科學(xué)教育，包括兩個方面：所謂加強(qiáng)，就是要更加重視，應(yīng)該有而缺失的東西，我們要花功夫下力氣建構(gòu)起來；所謂改進(jìn)，是說我們教育實踐中有些做法偏離了科學(xué)教育的正確軌道，應(yīng)該進(jìn)行糾偏、改正。

具體而言，我提出五點建議。

第一，要從教育哲學(xué)的高度，讓每一名教師認(rèn)識到科學(xué)教育的重要意義。科學(xué)素養(yǎng)是一個人綜合素養(yǎng)的重要組成部分，提升科學(xué)素養(yǎng)是建設(shè)高質(zhì)量人才培養(yǎng)體系的必然要求。教師要從育人理念的頂層邏輯出發(fā)，找準(zhǔn)科學(xué)教育的目標(biāo)定位。現(xiàn)行的課標(biāo)、教材里并沒有明確細(xì)致地說明某門學(xué)科該如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教師在進(jìn)行學(xué)科教學(xué)時，頭腦里要有提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)這根弦，把教材整體梳理一遍，尋找學(xué)科知識點與科學(xué)教育的結(jié)合點，看整個教育教學(xué)過程中哪些地方可有機(jī)融合，這樣就能改變有科學(xué)知識而缺科學(xué)教育的狀況，科學(xué)教育的短板就會補(bǔ)長。這和“課程思政”的理念及教學(xué)方式有異曲同工之妙。

第二，在教師培養(yǎng)方面要加入科學(xué)教育相關(guān)內(nèi)容?，F(xiàn)在的教師，學(xué)歷層次普遍提高，很多中小學(xué)教師擁有碩士、博士學(xué)位，但是學(xué)歷高不等于科學(xué)素養(yǎng)就高，更不等于開展科學(xué)教育的能力水平高。教師個人對科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法的認(rèn)識和掌握，既需要在職前培養(yǎng)中夯實基礎(chǔ)，掌握科學(xué)教育的基本規(guī)范，也需要在職后加強(qiáng)相關(guān)培訓(xùn)，在教學(xué)實踐中一邊學(xué)習(xí)，一邊反思和提升。

第三，學(xué)校要開設(shè)跨學(xué)科的綜合課程（如STEAM課程），倡導(dǎo)開展項目式學(xué)習(xí)。綜合課程是以思維和方法為中心、以綜合運用多學(xué)科知識為手段、以解決實際問題為目標(biāo)導(dǎo)向的課程。開設(shè)綜合課程不是為了學(xué)習(xí)某一領(lǐng)域的新知識，而是要在多學(xué)科融合中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，讓他們樹立科學(xué)思維，掌握科學(xué)方法。項目式學(xué)習(xí)（PBL）方式包括提出問題、規(guī)劃方案、解決問題、評價和反思等中心環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊合作和自主探究，對于提升學(xué)生科學(xué)思維水平很有幫助。在科學(xué)教育中，培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)精神，掌握科學(xué)方法，都要以培養(yǎng)科學(xué)興趣為基礎(chǔ)和前提?？茖W(xué)興趣怎么來？就需要通過項目式學(xué)習(xí)，研究性、探究性的學(xué)習(xí)和豐富的科學(xué)實踐活動，把學(xué)生的興趣激發(fā)、調(diào)動起來。

第四，推動科教融合，充分利用好科學(xué)界的資源?？蒲性核目蒲腥藛T、科研平臺是中小學(xué)開展科學(xué)教育可資利用的寶貴資源。利用的方式多種多樣：中小學(xué)可邀請科學(xué)家到學(xué)校舉辦講座、現(xiàn)身說法，請科學(xué)家來學(xué)校，目的并不是讓他通過一兩個小時的時間教學(xué)生掌握某種科學(xué)方法，而是請科學(xué)家用通俗的語言講解一些特別奇妙的科學(xué)現(xiàn)象，也可以講他在追求科學(xué)真理過程中發(fā)生的一些特別動人的故事，讓科學(xué)家激發(fā)學(xué)生的興趣，點燃學(xué)生科學(xué)探索的激情；中小學(xué)可以讓學(xué)生走進(jìn)科技館或相關(guān)科研機(jī)構(gòu)，學(xué)生可以利用科研機(jī)構(gòu)相關(guān)設(shè)施條件，在專業(yè)科研人員指導(dǎo)下，開展某些科學(xué)探究活動，體驗科學(xué)研究的過程；可以通過線上線下多種方式（如“天宮課堂”）開展科普宣傳，向?qū)W生傳遞知識、激發(fā)興趣，同時將科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法等融入其中。

第五，開展豐富多彩的科技探究活動和社團(tuán)活動?？茖W(xué)教育的舞臺不應(yīng)局限于教室，豐富多彩的校園科技活動和綜合實踐活動，對于激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣和熱情有著獨特的作用?？萍忌鐖F(tuán)活動可以根據(jù)活動小組學(xué)生的實際特點、探究能力水平及個性特征設(shè)計和選擇活動內(nèi)容。學(xué)校應(yīng)大力支持學(xué)生科技社團(tuán)開展活動，比如清華附中就有“爬蟲社”等多個科技社團(tuán)，學(xué)校投資建設(shè)了創(chuàng)客空間、高研實驗室，盡可能為學(xué)生開展課題研究和科技探索活動創(chuàng)造條件并提供支持，讓學(xué)生自主參與、自主探索，在活動過程中開闊視野，提高創(chuàng)新意識，掌握科學(xué)的思維方法。

（作者系清華大學(xué)附屬中學(xué)校長、清華大學(xué)教育研究院基礎(chǔ)教育研究所所長）

《中國教育報》2022年05月13日第9版