9月新學(xué)期伊始，全國各地的中小學(xué)科學(xué)教育也開啟了新的篇章。有的學(xué)校把科學(xué)課作為“開學(xué)第一課”，將機(jī)器人、航空航天、軍事兵器等領(lǐng)域的科技知識融入課堂；有的學(xué)校將教室搬到校外，帶領(lǐng)同學(xué)們實(shí)地參觀科研機(jī)構(gòu)、科技企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，直觀感受科技魅力；北京、天津、杭州、西安等地的中小學(xué)則正式拉開人工智能通識課程教育的序幕，讓科學(xué)教育跟上產(chǎn)業(yè)變革的步伐。
2023年2月21日，習(xí)近平總書記在二十屆中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)時指出，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。
此后，教育部等十八個部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，不少地方政府先后出臺相關(guān)規(guī)劃。
日前，科技日報記者深入采訪多位專家和一線教師，探究如何進(jìn)一步做好科學(xué)教育這道“加法題”。專家們普遍認(rèn)為，近年來，我國科學(xué)教育質(zhì)量顯著提高，但在課程教學(xué)、課標(biāo)制定、人才培養(yǎng)等方面，仍有一些短板亟待補(bǔ)齊。
課程誰來教、怎么教困擾教學(xué)
科學(xué)課程教學(xué)中的問題集中體現(xiàn)在誰來教、怎么教兩個方面。
誰來教？答案當(dāng)然是教師，但我國科學(xué)教師隊伍卻面臨著數(shù)量和質(zhì)量的雙重挑戰(zhàn)。
“事實(shí)上，師資問題是我國中小學(xué)在落實(shí)科學(xué)教育工作時面臨的最重要，也是最難的問題之一?！北本┙煌ù髮W(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院副教授、全國科普工作先進(jìn)工作者陳征認(rèn)為，現(xiàn)在各地中小學(xué)總體上已具備較好的實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)室等基礎(chǔ)硬件；但如果沒有足額且具備專業(yè)能力的師資隊伍，既難以用好實(shí)驗(yàn)器材，也無法讓實(shí)驗(yàn)室高效運(yùn)行。
教師數(shù)量方面，據(jù)統(tǒng)計，2022年，我國小學(xué)科學(xué)專任教師僅24萬人，校均1.61人，數(shù)量嚴(yán)重不足。而根據(jù)2023年發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查，我國小學(xué)科學(xué)教師中超過70%為兼職。
除了數(shù)量不足，教師的師資水平也有提升空間。北京大學(xué)科學(xué)教育研究基地于2023年2月至8月開展的“全國中小學(xué)科學(xué)教育教師問卷調(diào)查”顯示，我國僅約40%的小學(xué)科學(xué)教師擁有自然科學(xué)背景。本科以下學(xué)歷者占比接近30%，研究生學(xué)歷教師占比不足2%，而發(fā)達(dá)國家普遍要求科學(xué)教師具備本科甚至碩士以上學(xué)歷。
“教師是科學(xué)教育的實(shí)施者，教師科學(xué)素養(yǎng)不足，必然嚴(yán)重影響科學(xué)教育的質(zhì)量與效果?！鄙钲诳茖W(xué)技術(shù)館館長、義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組成員鄭永春說。
“科學(xué)課要從照本宣科地灌輸知識轉(zhuǎn)向?qū)茖W(xué)素質(zhì)、科學(xué)思想方法和實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。”陳征建議，可以在教師職前、職中的培訓(xùn)中，支持其參與真實(shí)的科研活動。哪怕是從零開始設(shè)計一個教學(xué)實(shí)驗(yàn)或制作一個科學(xué)裝置，都能夠提升教師的教育能力，進(jìn)而使其在教學(xué)中正確引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識科學(xué)、了解科學(xué)并正確開展實(shí)踐探索活動。
至于課堂教學(xué)怎么進(jìn)行，國家有關(guān)部門制定的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)給出了答案，但執(zhí)行起來仍存在不少難題。
在接受科技日報記者采訪時，中國科普研究所科學(xué)素質(zhì)研究室副主任李秀菊介紹，去年其團(tuán)隊在全國調(diào)研了100多所農(nóng)村地區(qū)的中小學(xué)，這項(xiàng)調(diào)研基本覆蓋了除港澳臺以外的所有省級地區(qū)。
李秀菊說，國家特別重視科學(xué)教育中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，盡管一些地區(qū)和學(xué)校擁有完備的硬件條件，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍落實(shí)得不好，有些學(xué)校甚至連實(shí)驗(yàn)室鑰匙在哪都無人知曉。個別學(xué)校沒有按照課標(biāo)完成教學(xué)，為了應(yīng)對考試要求，在“黑板上做實(shí)驗(yàn)”的情況屢見不鮮。
一線教師對落實(shí)課標(biāo)的重要性深有體會。北京市石景山區(qū)電廠路小學(xué)教師李夢已有十余年科學(xué)課教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，她深刻感受到2022年公布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》相比此前變化明顯，“新課標(biāo)”更強(qiáng)調(diào)以科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向，“把握不好就跟不上形勢”。
“一線教師要將教學(xué)與課標(biāo)對標(biāo)，要學(xué)會用課標(biāo)來指導(dǎo)教學(xué)?！崩顗粽J(rèn)為，課標(biāo)明確了科學(xué)概念在不同年級需要落實(shí)的程度，這既是備課的標(biāo)準(zhǔn)，也是考核的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在是信息冗余時代，能選擇的教學(xué)資料非常多，教師需要根據(jù)課標(biāo)要求來選擇。
“就像吃完三餐才能吃零食?！崩钚憔照f，“科學(xué)教育的主渠道是科學(xué)課堂，現(xiàn)在需要強(qiáng)調(diào)扎扎實(shí)實(shí)地按照課標(biāo)執(zhí)行好課堂教學(xué)。要在落實(shí)好科學(xué)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，再去研究開發(fā)多少校本選修課，帶學(xué)生參加多少科學(xué)活動?！?/p>
課標(biāo)科學(xué)性、整體性有待提升
“我國科技界在科學(xué)教育課標(biāo)制定、教材編寫、教學(xué)實(shí)踐中的參與度還很有限，科技界和教育界的考核評價導(dǎo)向很不一樣，人員流動存在障礙，離教育、科技、人才一體化的要求還有相當(dāng)大差距?！编嵱来赫J(rèn)為，科學(xué)教育需要科學(xué)家和教育家的合作，目標(biāo)是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，教什么應(yīng)該由科學(xué)家主導(dǎo)，怎么教則應(yīng)由教育家主導(dǎo)。
陳征對此表示認(rèn)同。陳征認(rèn)為，在科學(xué)教育的內(nèi)容設(shè)計和課標(biāo)制定中，科學(xué)家要發(fā)揮三方面作用。一是提供準(zhǔn)確的學(xué)科知識體系和邏輯框架?？茖W(xué)家可以發(fā)揮對自己所研究領(lǐng)域的知識積累、概念理解以及整體邏輯框架把握等方面的優(yōu)勢，為課標(biāo)制定和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計提供更準(zhǔn)確的素材。二是提供真實(shí)的學(xué)科研究范式和思想方法。研究范式和科學(xué)思想方法應(yīng)是未來科學(xué)教育的核心內(nèi)容。作為這些內(nèi)容的創(chuàng)造者和使用者，科學(xué)家可以為課標(biāo)制定和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計提供支持。三是堅守科學(xué)精神和科學(xué)家精神，要客觀評價科學(xué)家的工作成果，尊重科學(xué)發(fā)展的客觀事實(shí)。
“當(dāng)前，我國科學(xué)家在科學(xué)教育課標(biāo)制定與教材編寫過程中，應(yīng)該發(fā)揮更大的作用，但這不意味著全部交給科學(xué)家。”陳征補(bǔ)充道，科學(xué)家畢竟遠(yuǎn)離中小學(xué)教學(xué)一線，對中小學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)情、認(rèn)知水平等把握不準(zhǔn)確，關(guān)于教學(xué)法的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也相對較少?？茖W(xué)家和教育家應(yīng)在共同的目標(biāo)下，相互信任、相互理解、積極交流、深入合作。如果將科學(xué)教育比喻成烹飪，那么可以認(rèn)為科學(xué)家負(fù)責(zé)提供食材，教育家負(fù)責(zé)具體怎么做菜。
記者了解到，某發(fā)達(dá)國家為制定K12(即從幼兒園到高中)科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)，其相關(guān)機(jī)構(gòu)曾成立一個由18位專家組成的委員會，包括多位頂尖科學(xué)家、科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)和政策專家。該標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)布前還向多個科學(xué)家組織征求意見。
此外，制定課標(biāo)時還需通盤考慮從幼兒園到高中的科學(xué)教育的整體性和進(jìn)階性。
“我國2022年發(fā)布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》沒有對K12教育進(jìn)行整體設(shè)計，進(jìn)階性不明顯?！编嵱来赫J(rèn)為，從幼兒園到高中的科學(xué)教育應(yīng)該形成整體、統(tǒng)一規(guī)劃，其中幼兒園和小學(xué)主要是科學(xué)啟蒙，初中的科學(xué)教育要鼓勵開展科學(xué)探索，高中則要培養(yǎng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的能力。從國際上看，部分發(fā)達(dá)國家已實(shí)現(xiàn)了從幼兒園到高中的科學(xué)教育整體設(shè)計，這對我們有一定參考價值。
加強(qiáng)教學(xué)型、研究型人才培養(yǎng)
根據(jù)“掌上高考”網(wǎng)站7月12日公布的數(shù)據(jù)，我國共有68所高校開設(shè)科學(xué)教育專業(yè)，其中絕大多數(shù)為師范類院校。
早在2022年，中國科學(xué)院院士周忠和就建議破除體制機(jī)制障礙，大幅擴(kuò)充專職科學(xué)教師隊伍。例如吸納一批非師范類理工科畢業(yè)生，經(jīng)培訓(xùn)和資格認(rèn)證后將其納入科學(xué)教師隊伍，同時在理工科院校開設(shè)科學(xué)教育專業(yè)，擴(kuò)大科學(xué)教師的來源。
2023年3月，時任中國教育學(xué)會常務(wù)理事、清華大學(xué)教育研究院基礎(chǔ)教育研究所所長王殿軍撰文稱，教師培養(yǎng)是一個長期的過程，為了較快速地解決目前科學(xué)教師短缺的問題，需要專門招聘一些新教師、遴選有相關(guān)學(xué)科背景的教師進(jìn)行專門培訓(xùn)?？晒膭罘菐煼额愒盒Ｍㄟ^開設(shè)教育方面的輔修學(xué)位、第二學(xué)位等方式，參與到科學(xué)教師的培養(yǎng)中來。
“單獨(dú)開設(shè)科學(xué)教育專業(yè)能夠突出科學(xué)教育的重要性，在科學(xué)教師的招錄、評價和隊伍穩(wěn)定性等方面能夠起到積極作用。但從學(xué)科設(shè)置的角度，對通過開設(shè)科學(xué)教育專業(yè)培養(yǎng)一線科學(xué)教師，我個人存在一定的疑慮?！标愓髡f，中小學(xué)的科學(xué)教育涉及生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、工程與技術(shù)等諸多學(xué)科，如果按照傳統(tǒng)的專業(yè)建設(shè)思路，科學(xué)教育專業(yè)的培養(yǎng)計劃難以涵蓋所有學(xué)科。
陳征認(rèn)為，科學(xué)教育專業(yè)不需要聚焦于特別具體的學(xué)科，因?yàn)槔砉た茖I(yè)的底層科學(xué)思想方法是相通的。因此，在培養(yǎng)科學(xué)教師時，可以適當(dāng)補(bǔ)充教育學(xué)、心理學(xué)、教學(xué)法等課程；或者直接招募理工科專業(yè)畢業(yè)生，通過職前培訓(xùn)的方式補(bǔ)充教學(xué)方面的理論和實(shí)踐訓(xùn)練，提升其教學(xué)水平。陳征提醒，師范教育中科學(xué)探究訓(xùn)練普遍不足的問題也應(yīng)引起注意。“很難想象，一個從未探索過怎么從零開始解決問題的科學(xué)教師，如何教會學(xué)生探索和解決問題?！彼f。
“總之，我們的科學(xué)教育要重視科學(xué)思想和方法，因?yàn)榭茖W(xué)教師要培養(yǎng)的是掌握科學(xué)思想、科學(xué)方法的人?！标愓髡f。
李夢的本科專業(yè)是工業(yè)工程，后來考了教師資格證成為一名科學(xué)教師?！袄砉た扑季S使我在教學(xué)中更重視邏輯思維、更注重科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性、更強(qiáng)調(diào)用證據(jù)說話、更容易接受新的前沿科技。我認(rèn)為這對于培養(yǎng)孩子的科學(xué)思維是有幫助的?！崩顗羟猩眢w會到理工科背景對從事科學(xué)教育的益處。
搞一線教學(xué)的人才很重要，搞專業(yè)研究的人才同樣重要。
2024年6月，時任北京師范大學(xué)科研院常務(wù)副院長徐洪撰文表示，歐美一些國家能夠有效推進(jìn)科學(xué)教育改革并取得一定成效，與其擁有長期穩(wěn)定的科學(xué)教育研究資助體系、專業(yè)化科學(xué)教育研究團(tuán)隊，以及堅持循證導(dǎo)向的研究與實(shí)踐探索密不可分。當(dāng)前我國的科學(xué)教育研究資助還處于起步階段，各方面資源投入有限，難以形成長久的團(tuán)隊合作關(guān)系，這為有效支撐我國科學(xué)教育改革實(shí)踐帶來了困難。
李秀菊認(rèn)為，大量開展高質(zhì)量的科學(xué)教育研究是科學(xué)制定課標(biāo)、編寫高水平教材的基礎(chǔ)，這需要充足的研究隊伍。而我國科學(xué)教育研究人才非常缺乏。
“我們應(yīng)該通過支持科學(xué)教育領(lǐng)域的實(shí)證研究項(xiàng)目培養(yǎng)一批專業(yè)人才。”李秀菊解釋說，科學(xué)教育研究要能更多地指導(dǎo)實(shí)踐。我們要開展實(shí)證研究和教學(xué)實(shí)驗(yàn)，扎扎實(shí)實(shí)地研究課堂教學(xué)，研究中國孩子應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些科學(xué)概念，哪些概念在哪個年齡段應(yīng)該掌握到什么程度，要讓中國孩子在最合適的階段學(xué)習(xí)最合適的內(nèi)容。
“在未來的課標(biāo)修訂、教材編寫中，我們需要看到更多的、來自中國的實(shí)證研究依據(jù)?！崩钚憔照f。
采寫：本報記者 胡定坤 于紫月
來源：科技日報
【編輯:張令旗】