科學(xué)教育如何更上層樓

日前，教育部、中國(guó)科學(xué)院舉行會(huì)商會(huì)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(duì)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(kāi)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(qǐng)專(zhuān)家和一線教育工作者從理論與實(shí)踐兩個(gè)視角深入探討這一話(huà)題。

近日，教育部和中國(guó)科學(xué)院專(zhuān)門(mén)就科學(xué)教育進(jìn)行會(huì)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(guó)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(zhǎng)，我熱切期待借這次合作東風(fēng)，解決我國(guó)中小學(xué)在科學(xué)教育上存在的一些問(wèn)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(shù)立科學(xué)思維、掌握科學(xué)方法，成為未來(lái)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(wèn)題

國(guó)家高度重視科學(xué)教育，在中小學(xué)普遍開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物的基礎(chǔ)上，近年來(lái)又陸續(xù)增加了科學(xué)和信息技術(shù)等課程。應(yīng)該說(shuō)，基礎(chǔ)教育階段科學(xué)類(lèi)課程的學(xué)習(xí)為我國(guó)人才培養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是，2021年初，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)公布的第11次中國(guó)公民科學(xué)素質(zhì)抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)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(gè)百分點(diǎn)，但仍明顯落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。究其原因，中小學(xué)科學(xué)教育弱化，還有一些與時(shí)代要求不相適應(yīng)之處，主要表現(xiàn)在五個(gè)方面。

一是存在重知識(shí)輕能力現(xiàn)象。我們習(xí)慣于把“科學(xué)教育”當(dāng)成一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科來(lái)對(duì)待，把傳授知識(shí)放在第一位，重在闡明“是什么”，過(guò)于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性和邏輯性，而不重視讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程，不重視引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新知識(shí)，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(wèn)“為什么”，但大多數(shù)教師還是以知識(shí)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(tái)上的教師，他們中不少人自己在成長(zhǎng)和受教育的過(guò)程中，沒(méi)有接受過(guò)系統(tǒng)的科學(xué)教育，沒(méi)有掌握相應(yīng)的教學(xué)方法，不會(huì)在學(xué)科教學(xué)中滲透科學(xué)教育，不擅長(zhǎng)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(kāi)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(shí)驗(yàn)室條件比較差，很多物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)生沒(méi)法動(dòng)手做，只是通過(guò)視頻或者觀看教師演示，甚至只能在腦子中想象，這對(duì)于激發(fā)學(xué)生探究熱情、培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力是很不利的。

五是評(píng)價(jià)導(dǎo)向不利于開(kāi)展科學(xué)教育。現(xiàn)在的評(píng)價(jià)更關(guān)注學(xué)科知識(shí)學(xué)得是否扎實(shí)，對(duì)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(píng)價(jià)手段。如果在中高考選拔中、在對(duì)學(xué)校進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，科學(xué)教育無(wú)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(guò)科學(xué)教育提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，要在兩個(gè)問(wèn)題上澄清認(rèn)識(shí)。

一是要正確認(rèn)識(shí)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(shí)，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(shí)為中心建構(gòu)的，注重通過(guò)學(xué)科知識(shí)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(mén)獨(dú)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(shí)，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(shí)點(diǎn)，通過(guò)本學(xué)科的教學(xué)做好科學(xué)教育，這非?？简?yàn)教師的教學(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(jìng)賽。其實(shí)學(xué)科競(jìng)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(duì)不能畫(huà)等號(hào)。學(xué)科競(jìng)賽是小眾化的，對(duì)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?yàn)閰⒓訉W(xué)科競(jìng)賽而過(guò)早地把自己限制在某門(mén)學(xué)科的專(zhuān)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(gè)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(shí)，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?？茖W(xué)精神最主要的是求實(shí)精神和創(chuàng)新精神，不求實(shí)就不是科學(xué)，不創(chuàng)新科學(xué)就無(wú)法發(fā)展。應(yīng)該說(shuō)，科學(xué)教育沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的內(nèi)容，任何一門(mén)學(xué)科的內(nèi)容都可以成為科學(xué)教育的載體。如果說(shuō)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(shí)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(lái)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(gè)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(lái)；所謂改進(jìn)，是說(shuō)我們教育實(shí)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(diǎn)建議。

第一，要從教育哲學(xué)的高度，讓每一名教師認(rèn)識(shí)到科學(xué)教育的重要意義?？茖W(xué)素養(yǎng)是一個(gè)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?，F(xiàn)行的課標(biāo)、教材里并沒(méi)有明確細(xì)致地說(shuō)明某門(mén)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(shí)，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(shí)點(diǎn)與科學(xué)教育的結(jié)合點(diǎn)，看整個(gè)教育教學(xué)過(guò)程中哪些地方可有機(jī)融合，這樣就能改變有科學(xué)知識(shí)而缺科學(xué)教育的狀況，科學(xué)教育的短板就會(huì)補(bǔ)長(zhǎng)。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。現(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(kāi)展科學(xué)教育的能力水平高。教師個(gè)人對(duì)科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)和掌握，既需要在職前培養(yǎng)中夯實(shí)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(shí)踐中一邊學(xué)習(xí)，一邊反思和提升。

第三，學(xué)校要開(kāi)設(shè)跨學(xué)科的綜合課程（如STEAM課程），倡導(dǎo)開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。綜合課程是以思維和方法為中心、以綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)為手段、以解決實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)導(dǎo)向的課程。開(kāi)設(shè)綜合課程不是為了學(xué)習(xí)某一領(lǐng)域的新知識(shí)，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(shù)立科學(xué)思維，掌握科學(xué)方法。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）方式包括提出問(wèn)題、規(guī)劃方案、解決問(wèn)題、評(píng)價(jià)和反思等中心環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作和自主探究，對(duì)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。科學(xué)興趣怎么來(lái)？就需要通過(guò)項(xiàng)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(shí)踐活動(dòng)，把學(xué)生的興趣激發(fā)、調(diào)動(dòng)起來(lái)。

第四，推動(dòng)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(tái)是中小學(xué)開(kāi)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(qǐng)科學(xué)家到學(xué)校舉辦講座、現(xiàn)身說(shuō)法，請(qǐng)科學(xué)家來(lái)學(xué)校，目的并不是讓他通過(guò)一兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間教學(xué)生掌握某種科學(xué)方法，而是請(qǐng)科學(xué)家用通俗的語(yǔ)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(guò)程中發(fā)生的一些特別動(dòng)人的故事，讓科學(xué)家激發(fā)學(xué)生的興趣，點(diǎn)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(zhuān)業(yè)科研人員指導(dǎo)下，開(kāi)展某些科學(xué)探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程；可以通過(guò)線上線下多種方式（如“天宮課堂”）開(kāi)展科普宣傳，向?qū)W生傳遞知識(shí)、激發(fā)興趣，同時(shí)將科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法等融入其中。

第五，開(kāi)展豐富多彩的科技探究活動(dòng)和社團(tuán)活動(dòng)?？茖W(xué)教育的舞臺(tái)不應(yīng)局限于教室，豐富多彩的校園科技活動(dòng)和綜合實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣和熱情有著獨(dú)特的作用?？萍忌鐖F(tuán)活動(dòng)可以根據(jù)活動(dòng)小組學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)、探究能力水平及個(gè)性特征設(shè)計(jì)和選擇活動(dòng)內(nèi)容。學(xué)校應(yīng)大力支持學(xué)生科技社團(tuán)開(kāi)展活動(dòng)，比如清華附中就有“爬蟲(chóng)社”等多個(gè)科技社團(tuán)，學(xué)校投資建設(shè)了創(chuàng)客空間、高研實(shí)驗(yàn)室，盡可能為學(xué)生開(kāi)展課題研究和科技探索活動(dòng)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(dòng)過(guò)程中開(kāi)闊視野，提高創(chuàng)新意識(shí)，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(zhǎng)、清華大學(xué)教育研究院基礎(chǔ)教育研究所所長(zhǎng)）

《中國(guó)教育報(bào)》2022年05月13日第9版