王青教授谈中小学科学教育

随着全球科技进步和经济发展加速，创新型人才培养越来越重要，加强中小学的科学教育成为关键性举措之一。

今年7月，中国教育发展战略学会科学与工程教育专业委员会重磅发布《STEM（科学、技术、工程、数学）教育2035行动计划》，其中，科学教育成为STEM教育的“领头羊”。

科学教育不仅传授科学知识，更重要的是培养具有科学素养的创新人才。好的科学教育能够教会学生用科学的眼光看待世界，用逻辑推理和实证方法来理解问题，发展他们的科学思维和推理能力，帮助学生掌握基本的科学知识、方法与技能。这些知识和思维模式，将对学生从事其他研究和生活决策产生持续影响，为他们终身学习、发展和健康生活奠定基础。

中小学科学教育，面临哪些挑战？

基础教育对培养学生的科学精神、创新素养起着决定性的作用。但目前，我国中小学阶段的科学教育依旧面临着不少困难和挑战。

首先，新课标提出了开展科学教育的各种教学新方式，如要求开启各种项目式、探究式、研究性学习和跨学科学习等，但由于目前中小学的科学教育专有学时和课时紧张，导致这些学习目标难以落实。

即便对科学教育进行一定的资源倾斜，但落到具体操作阶段，且不说科学教育的学时占比能予以“倾斜”或“加强”，其实，很多学校连这方面的师资都显得比较稀缺。我们曾走访过不少中小学，发现在现有的科学教师队伍中，兼任教师比例高，专职科学教师少，不同学校、教师间的专业水平参差不齐。即便是清华大学附属小学这类教学资源相对丰富的学校，科学教师都有明显的缺额。由此可以预见，大部分中小学科学教师的缺口更大，农村地区科学教育专业师资的配备率尤其低。

近年来，虽然中国科学院和中国科学技术协会不断推动科普和科学教育，但科研机构和高校在推动中小学科学教育方面，眼下基本处于“各自为战、互不关联”的状态，既缺乏整体性、系统性的科学教育计划，也没有相对独立的组织机构和专门的教学设计。

同样值得关注的，还有在中小学开展科学教育的具体内容和教学形式。我们调查发现，大多数学校的科学教育，讲授的主要是小学的科学课和中学的数学、物理、化学、生物等课程；课外形式往往是独立于学校的各种活动，大多安排一些简单的活动，让学生“一玩了之”。就现状来看，中小学科学教育的内容和形式较为同质化，与前沿科技发展脱节，与人文学科的融合也不够，未能清晰、有效地呈现与学生核心素养提升之间的关联。

同时，在对学生科学素养和能力考察的过程中，我们也缺乏有效的考核标准和评价方式。目前，对中小学科学教育的评价，主要针对的是学生是否掌握了科学静态知识，一般以总结性评价为主，难以客观反映学生的科学素养水平和对科学方法的掌握情况。

此外，现阶段针对中小学科学教育的检查、评估和考核工作在落实层面也有提升的空间。很多时候，不少专家、学者或者主管部门提出的建议，存在“过于虚化，缺少硬指标”的问题，这样的建议很容易在实际执行中被糊弄过去、草草应对。

因此，要促进中小学科学教育的进步和发展，需要相关专家提出更多可检查、能评估、有考核的具体举措出来。

提升核心素养，教学环节尚未达标？

眼下，不少有条件的中小学开始推动“科学家进校园”，这甚至成为当下比较受欢迎的一种科学教育形式，让科研人员通过“讲故事”的形式，对学生进行科学教育。但从某种程度上说，来自科研机构的人员，对当下中小学的科学教育内容并不完全认可。说得更直接一些，学校课堂中“正统科班”的科学教育，包括小学的科学课和初高中的理化生等课程，在不少大学教授和科研人员看来，尚未很好地承担起国家和社会所期望的科学教育的全部职责。

那么，问题的根源在哪里？

其实，无论是教育界、科技界还是社会公众，想做好、做优中小学科学教育的期望是一致的，然而，科学教育的目标要在一线教学中落地生根，需要身处一线的教师达成共识，充分意识到它的重要性。

我们在调研中发现，大多数老师只是在教学设计环节，将培养学生科学观念、科学思维、探究实践、态度责任这四个核心素养进行“一对一”的刻板设计，不论是在学术水平上还是实际操作层面，都无法达到“落实核心素养”的效果。因此，核心素养往往成为“表面素养”，甚至只是一种形式、一句口号。这样的教学不伦不类，凭空还增加了不少一线教师的负担。

反观科研院所的研究员，他们从事科普并没有太多约束，也没有中小学教师所面临的考试、升学压力。也就是说，科研人员只需要讲好科学故事，让故事打动人、让听众喜欢听即可。其实，这种不刻意强调核心素养、非功利性的科学教育，才恰恰能实现无心插柳柳成荫的效果。

同时，科研人员对科学本身的理解深入、学术积累相对深厚，在做科普时，更容易做到深入浅出，把高深的科学概念转化为普通大众听得懂、易理解的语言，其讲授的科学知识更具有学术性和可读性。他们完成的科学教育，可能比课堂上和书本里所描述的科学内容质量更高，甚至更生动。

我们在调研中发现，教育界对于科学教育有着不低的期待，但现实是，绝大部分中小学的教育水平还远达不到“润物细无声”地提升学生核心素养的程度。因此，就科学教育渴望实现的目标，即希望让所有的知识点都覆盖所谓的“核心素养”，这一点在近期是无法实现的。

这当然也从另一维度对科研人员的科普提出了要求：希望通过他们的努力，填补这其中的差距。

适应新质生产力，科学教育如何提质？

那么，在重重困难和挑战之下，我们又该如何克服障碍，做好中小学的科学教育？

就学校而言，我们认为，要合理高效地进行义务教育内容的学时分配。要根据时代发展，调整各学科的教学重点，从“重知识传授”向“重能力培养”转移，增加科学教育的学时。同时，需要社会各部门紧密联系、通力合作，打通各方资源，实现校外科学教育与课堂科学教育的“双向奔赴”，做好科学教育社会课堂阵地集群构建；要拿出合理有效的评估、考核体系，驱动各单位具体有效落实加强科学教育。

在科技发展日新月异的今天，中小学的科学教育亟需跟上时代的发展脚步，适应以人工智能为代表的新质生产力。步入人工智能时代，现有的很多科学理论或许会被超越，但这并不意味着科学思维会被抛弃，科学家们仍在用标准的科学思维，不断发展和推动当下的研究。同时，面对人工智能时代的挑战和机遇，培养青年人才的提问能力和决策能力，将成为科学教育的重要目标。

为何决策能力的培养在科学教育中如此重要？其实，科学界对于这一点的呼声从来就没有停止过。早在2014年，美国物理教师协会就呼吁，在物理实验课程中，要把做实验研究中的一系列决策权交给学生，通过形成科学决策，发展学生的综合能力。因为，让学生在实验活动中自主做出各种决策，可以帮助他们更好地自主构建知识与观点，同时通过描述实验和观察的结果，识别物理概念，形成科学知识。

对拔尖创新人才提问能力的培养，更是被频频强调。1944年的诺贝尔物理学奖得主伊西多·艾萨克·拉比曾回忆，他上小学的时候，周围的妈妈都问自己的孩子，你今天遇到什么好玩的？学到了什么？他的妈妈则问他：今天有没有问一个好问题？此外，我国著名物理学家黄昆也曾提出，“要善于发现和提出问题，尤其是要提出在科学上有意义的问题；要善于提出模型和方法去解决问题；还要善于作出最重要、最有意义的结论。”关于提问，菲尔兹奖首位华人得主、中国科学院外籍院士丘成桐也在公开场合谈到不少中国学者创意不足等问题时指出：问一个好问题，有时比解决问题更重要！