郑永和 等 | 中国科学教育研究：历史沿革、发展逻辑与未来展望

郑永和, 杨宣洋, 陶丹, 杨杰

北京师范大学科学教育研究院

郑永和，二级教授，北京师范大学科学教育研究院院长，主要研究方向为科学教育、科技与教育战略等。

陶丹，通信作者，博士，北京师范大学科学教育研究院讲师，主要研究方向为学习科学、科学教育、计算机支持的协作学习。

杨杰，共同通信作者，北京师范大学科学教育研究院博士后，主要研究方向为科学教育、物理课程与教学论等。

一、中国科学教育研究的分析框架

回顾改革开放以来我国科学教育的重要政策和关键事件，结合我国学者提出的不同发展阶段划分方式（丁邦平，罗星凯，2008; 张黎，赵磊磊，2023; Zhang & Wan, 2017），本文将我国科学教育的发展概括为四个主要时期：（1）“科教兴国”战略下的恢复调整期（1978—2001年）；（2）基础教育课程改革背景下的快速发展期（2001—2014年）；（3）基础教育深化改革背景下的创新探索期（2014—2022年）；（4）“教育、科技、人才”三位一体统筹推进的系统建设期（2022年至今）。

科学教育研究的发展不可能脱离所处的时代背景和宏观教育政策，也需要学科建制提供基本保障。为系统分析我国科学教育研究的发展，本文构建了“政策-建制-研究”三维分析框架（图1）。总体来看，科技发展的时代背景、特定时期的科学教育政策和国际研究热点，构成了我国科学教育研究发展的外在推动力。同时，专业学术组织、学术会议、学术期刊、人才培养和研究平台等，为科学教育研究的发展提供了基本的保障。基于科学教育作为一个研究领域的分析标准（Fensham, 2004），以及我国科学教育学科建设实际（丁邦平，王飞，2012），本文确定了学科建制分析的五个子维度：学术组织、学术会议、学术期刊、研究者和实践者培养计划、研究平台。此外，参考国际科学教育研究协会（NARST和ESERA）、国际科学教育核心期刊（Lin et al., 2024）及科学教育研究关键著作（Lederman et al., 2023）关注的主要研究方向，以及我国学者综述的重要研究议题（蔡铁权，陈丽华，2011），本文确定了七个科学教育核心研究议题：体系建设、教育目标、学生学习、科学教学、教师教育、课程与评估、非正式情境中的科学教育。本文基于中国知网（CNKI）数据库中“科学教育”和分科理科教育（包括物理、化学、生物、地理、信息技术等教育）主题的研究，使用普赖斯定律界定了1978年以来我国科学教育研究的高被引文献（刘雪立，2012），并将其作为主要的文献分析对象。

二、中国科学教育研究的历史沿革

（一）恢复调整期（1978—2001年）：改革开放初期，理科教育学科建设逐步恢复，科学教育开始面向大众，明确“双基”课程目标，基于国际科学教育改革趋势和国内实际情况初步实现中小学科学类课程的现代化和本土化

1. 时代背景及关键政策

改革开放后，科技进步和劳动力素质提升在促进我国经济结构变革和社会转型中的关键作用凸显，加强教育和科技事业成为经济建设的重点工作之一。国际上，从“培养精英（Elite）”到“面向大众的科学教育（Science for All）”转型是科学教育改革的重要趋势（Liang et al., 2017, p. x）。1978年的全国科学大会强调“大力发展科学研究事业和科学教育事业”，科学教育正式恢复。1986年普及义务教育工作开始推进，教育部于1992年发布九年义务教育全日制小学自然和初中各学科教学大纲。科学教育在基础教育改革中从“英才教育”向“大众教育”转型，确定了发展学生基础科学知识和现代科学技能（“双基”）的目标（曾琦，1999）。1995年《关于加速科学技术进步的决定》提出实施“科教兴国”战略，科学教育成为增强国家科技实力的关键一环。1999年《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》出台，自此我国基础教育改革进入新阶段，素质教育成为新一轮教育改革的核心方向。同年，美国《国家科学教育标准》的发布引起了国内学者的重视，其崇尚“科学素养”和“科学探究”的理念在我国21世纪初科学教育改革中发挥了重要的借鉴作用。面向新世纪和新要求，中国科学院和中国工程院组成的院士科学家团队研究形成了《面向21世纪发展我国科学教育的建议》（中国科学院学部“面向21世纪发展我国科学教育的建议” 研究组，2000；路甬祥，2000）。

2. 学科社会建制

在此期间，理科学科课程与教学论的学科建设逐步恢复。继1979年中国教育学会成立后，中国教育学会地理、物理、生物、化学教学专业委员会相继成立，1989年小学自然教学研究会成立。这些学会成为团结全国广大相关教育工作者开展教学研究、举办学术交流、提升教学质量的专业学术性组织。1978—1985年间，《生物教学》《生物学通报》《地理教学》《物理通报》等复刊，《物理教学》《中学地理教学参考》《化学教学》《物理教师》《化学教育》《课程·教材·教法》《中学生物教学》等期刊创刊，为研究者和实践者提供了学术成果分享平台。1984年前后，北京师范大学等高校设置理科学科教学论专业硕士点，开始研究生层次的人才培养。

3. 核心研究议题

这一时期的科学教育研究关注教育目标的重新定位、科学类课程的现代化和本土化、以综合科学课程和科学、技术、社会（Science Technology Society，STS）理念为代表的课程与教学创新等。研究方式是国际经验介绍、本土实践反思与经验总结，研究主体以理科学科教育专家和国际比较学者为主。

1992年《九年义务教育全日制小学、初级中学课程计划（试行）》和24个学科教学大纲（试用）的发布，引发了对科学教育目标的讨论。科学教育从“英才教育”向“大众教育”转型，确定了发展学生基础科学知识和现代科学技能（“双基”）的课程目标。同时，“科学”与“人文”融合（唐斌，尹艳秋，1997）、科学史哲（History of Science, Philosophy of Science, Sociology of Science，HPS）教育增强学生对科学本质的理解的作用受到研究者关注（丁邦平，2000）。随着国际“科学、技术、社会（Science Technology Society，STS）”教育理念的引入（乔际平，孙海滨，2000），部分学校也开始在STS理念的指导下进行理科教学和科技活动创新（曾琦，1999）。这些新理念引发了关于科学教育内涵与价值的讨论，以及对科学教育的人文性和社会价值的深刻反思（冯季林，1999; 刘德华，2000）。浙江省编写了综合科学教材和教学指导纲要，1993年秋季在全省实施初中综合理科课程（蔡铁权，姜旭英，2008）。作为我国第一代综合理科课程的代表，浙江《自然科学课程》设计考虑了科学知识体系与科学技能与方法的融合（余自强，1998）。

（二）快速发展期（2001—2014年）：在基础教育课程改革背景下，借鉴国际经验，加强学科建制，“双基”目标拓展到“三维”目标，关注科学素养和探究式教学，修订课程标准，实施综合科学课程，完善科学教师培养

1. 时代背景及关键政策

21世纪初，科技革命和产业变革重塑全球经济结构。在从人力资源大国向人力资源强国迈进的过程中，科技创新能力不足严重制约我国经济发展。同时，随着普及义务教育和强调“双基”的教育改革取得显著成效，实施素质教育和提升教育质量成为基础教育改革的主要任务（张黎，赵磊磊，2023）。2001年教育部印发《基础教育课程改革纲要（试行）》，启动第八次全国基础教育课程改革。同年，《全日制义务教育科学（3—6年级）课程标准（实验稿）》和《全日制义务教育科学（7—9年级）课程标准（实验稿）》发布，形成了小学综合、初中双轨、高中分科的科学课程设置格局。中小学的综合科学课程均以培养“科学素养”为宗旨，“科学探究”作为独立课程内容加以重视。对标国际科学教育研究和实践进展，结合我国科学教育的实际情况，韦钰、母国光等院士团队于2008年提出《关于大力推进和正确引导基础教育阶段科学教育改革的建议》（韦钰，2008）。2010年《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》颁布，明确了我国从人力资源大国迈入人力资源强国的战略目标，“促进人的全面发展、适应社会需要”成为衡量教育质量的根本标准。同年，教育部和财政部联合发起“国培计划”，促进了我国教师培训体系的重建（朱旭东，2010）。鉴于2001年版课程标准及其对应的教材在实验区内试用出现的各种问题，2011年教育部发布修订版的义教课程标准，明确科学课程的性质和基本理念，增强指导性、规范性和操作性（冯爽，2012）。2011—2013年期间，代表国际科学教育改革最新理念的《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》和《下一代科学教育标准》发布，其强调“科学实践”、确定“实践-跨学科概念-核心概念”的三维课程目标、基于核心大概念进阶组织科学课程等理念和做法引起全球科学教育研究者的广泛关注（唐小为，丁邦平，2012）。

2. 学科社会建制

为解决综合科学课程改革中的师资培养问题，2001年教育部批准设置科学教育本科专业，多所高校开始培养科学教育本科生（林长春等，2012）。2001年前后，教育部在北京师范大学等多所高校设置国家课程研究中心，围绕课程标准研制、课程资源和教材编写、在职教师专业发展、新课改效果监测开展研究（Zhang & Wan, 2017）。2002年，韦钰院士率先在东南大学成立第一个从事儿童学习基础研究的教育部重点实验室（缪蓉，董倩，2018）。随着科技场馆和博物馆等在校外科学教育中发挥越来越重要的作用，2006年中国科普所创办《科普研究》，为非正式情境中的科学教育研究提供交流平台。受国际大型评估项目PISA和TIMMS等影响，2007年，教育部基础质量监测中心成立，致力于为基础教育质量监测和基础教育改革效果评估提供基础数据和证据（周济，2008）。2009年，东亚科学教育学会（East Asian Association for Science Education）组建。同年，中国教育学会小学科学教育专业委员会更名为“科学教育分会”，聚焦综合科学课程与教学的理论与实践研究，不定期组织学术会议和教师培训等。2012年，中国教育学会科学教育分会组织的大型国际科学教育研讨会在南京成功举办，为科学教育的研究者和实践者提供了更广泛的国际交流平台（张宝辉等，2013）。为了培养从事科学与技术教育工作的优秀人才，教育部设置了“科学与技术教育”硕士研究生专业（叶宝生，冯煤生，2013），面向中小学和科技场馆培养高层次的科学教师和科技辅导员。

3. 核心研究议题

这一时期科学教育研究围绕科学素养、概念转变、学习进阶、综合课程实施、探究式教学、原始问题教学、实验教学、课程评价、科学教师教育等主题展开。研究以国际比较、现状调查、教学案例分享等经验式、思辨式研究为主（蔡铁权，陈丽华，2011）。参与研究的主体为理科学科教育专家、国际比较学者、学科教研员和一线教师等。为数不多的大部分实证研究来自硕士研究生的毕业论文（Zhang & Wan, 2017）。另有少量科学教育研究发表在国际英文学术期刊上。值得一提的是，2012年国际科学教育领域知名专家柳秀峰教授组织中国学者在《国际科学教育杂志》（International Journal of Science Education）发表“中国科学教育研究：挑战与前景”专刊（Liu et al., 2012），向国际学者介绍了中国科学教育的历史演变、现状、重大科学教育改革。

关于科学教育目标，我国学者围绕科学素养（郭元婕，2004）、STS（蔡铁权，2002）以及科学本质（黄晓，2010; 王健，刘恩山，2007; 袁维新，2004）、科学史哲（袁维新，2010; 张晶，2008）、科学与人文教育（丁邦平，罗星凯，2008; 孟建伟，2004; 杨叔子，2002）等展开大量讨论。在学生科学学习方面，受国际建构主义学习理论和科学教育领域关于概念转变研究影响，我国学者开展基于“学习者共同体”的教学设计与研究，在综合理科教学中进行了实践（裴新宁，2001），并对概念转变过程（徐宁，郭玉英，2009）和迷思概念发生机制（李雁冰，刁彭成，2006）进行了总结、提炼和反思，形成了对学生科学学习过程的新认识（张红霞，2003）。

此外，受国际热点议题“学习进阶”的影响，大量学者基于特定学科核心概念认知进阶进行了讨论，并推进相关认知模型建构研究（Wang et al., 2016）。关于科学探究，除了引介国际情况（李高峰，刘恩山，2009），较多学者围绕探究式教学的策略和实践问题进行反思（廖伯琴，2008; 罗星凯，2004; 马宏佳，2005; 彭蜀晋，2002），部分学者还针对学生的科学探究能力结构模型（李春密等，2004）和教学评价体系（蒋永贵等，2005）进行研究。关于探究式教学的理论与实践，最具代表性的是韦钰院士倡导、教育部与中国科学院和中国科协联合发起的“做中学”项目（韦钰，2019）。该项目历时10年、试点遍及全国22个省份的幼儿园和小学，为中小学的科学教育改革积累了丰富经验。关于综合科学课程的设计和实施，我国学者分享相关国际经验（郭玉英，曲亮生，2001），讨论综合科学教材设计（方红峰，2002）以及实施的策略与挑战（蔡铁权，姜旭英，2008）。针对教学中学生实际问题解决能力不足的现状，我国学者提出了从抽象问题到原始问题解决的教学方式创新（邢红军，2007）。在此期间，实验教学的研究也涌现出众多新工具和新方法。以手持技术和网络技术为代表的数字化实验研究开始出现（钱扬义等，2003），通过对信息技术和科学实验教学的整合，实现了对传统实验教学的超越。此外，研究者还基于Rasch模型构建了化学实验认知能力的测评工具，为化学实验教学的改革提出了建议（王祖浩，杨玉琴，2012）。在教师教育方面，我国学者大多围绕科学教师专业化的内涵、教师专业素质的构成和提升路径等进行讨论（蔡铁权，陈丽华，2011）。关于新课程改革中的评价问题，研究者介绍了过程性评价的理念与功能，并构建了教材评价的维度与标准（高凌飚，2007）。

（三）创新探索期（2014—2022年）：基础教育深化改革背景下，科学教育充分与国际接轨，多主体参与强化学科建制，明确发展学生科学核心素养的教育目标，构建本土化的学生核心素养框架，关注STEM教育，基于实践经验和实证研究修订课标和教材，校外科学教育快速发展

1. 时代背景及关键政策

这一时期经济全球化深入发展，新兴市场国家、发展中国家和地区崛起，成为推动世界多极化的重要力量。科技进步和创新驱动经济发展的背景下，我国启动了一系列宏观政策调控以维持我国经济稳定持续增长，也为教育改革和发展提供了有力的财政保障（张黎，赵磊磊，2023）。2014年，教育部印发了《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，确定培育学生“核心素养”的教育目标。2017年教育部发布的《义务教育小学科学课程标准》和高中分科课程标准，以“科学素养”和“学科核心素养”将育人目标进行具体化。同时，小学科学调回至一年级开始，研制了基于学习进阶的教学目标和内容分段描述，有机融入技术与工程教育（刘恩山，2017）。2018年至2019年间，中共中央、国务院先后发布《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》《中国教育现代化2035》和《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，规划了新时代教师队伍建设的蓝图，为建设现代教育体系和深化教育教学提供了总体框架和具体措施。2019年教育部发布《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，明确了中小学实验教学发展的目标和方向（刘强，2020）。2021年《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》出台，促成了对校内外教育的功能区分和资源协同的深刻反思，也推进了家校社协同、科教协同的体制机制创新。

2. 学科社会建制

为推进教育研究范式转型和教育质量提升，华东师范大学于2015年开始定期举办“全国教育实证研究论坛”（朱军文，马银琦，2020）。同时，东亚科学教育学会2015年国际会议“通过研究推动科学教育改革与发展”在北京师范大学召开，加强了人们对科学教育研究促进科学教育改革关键作用的认识。随着场馆科学教育的迅速发展，2016年中国自然科学博物馆学会创办《自然科学博物馆研究》期刊，为场馆科学教育学术建设和交流提供了支撑平台。中国教育科学研究院于2018年成立STEM教育研究中心，聚焦STEM教育的本土化研究（杨乐，刘丽丹，2021）。截至2018年，我国共有97所高校设置了科学教育专业硕士点，11所高校设有科学类学科教学方向专业博士点，26所高校招收科学教育综合型专业博士，为科学教育的发展培养了一定数量高水平的研究者和实践者（李秀菊等，2020，第1—22页）。2019年11月27日，北京师范大学成立科学教育研究院，汇聚一批校内外专家团队面向国家重大需求开展理论、政策与实践研究。同年，北京师范大学创办国内第一本科学教育的国际英文学术期刊Disciplinary and Interdisciplinary Science Education Research（DISER），旨在为国内外科学教育研究学者提供一个分享最新研究进展的平台。2020年教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会成立，并于2021年开始定期举办全体委员会议和组织全国小学科学课程教学改革论坛，助力科学教师培养和科学教学改革（郑俊杰，2023）。

3. 核心研究议题

这一时期的科学教育研究围绕科学学科核心素养、学生科学学习（学科能力、学习进阶）、科学教学（STEM教育、科学论证、社会性科学议题）、科学教师教育、课程标准、馆校结合等主题展开，以国际比较、实践经验总结、理论思辨和实证研究为主。研究参与主体有所拓展，包括学科教育专家、国际比较教学者、教育技术研究者、科普研究者、教研员和一线教师等。此外，在国内外科学教育期刊中涌现出了一定数量的实证研究，主要贡献者为学科教育和教育技术学领域的中青年学者和硕博研究生。

在科学教育目标方面，我国学者围绕科学核心素养的内涵展开了大量讨论和实证研究。在教育部委托课题“我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究”的支持下，北京师范大学牵头启动核心素养培育的学术研究、实践探索和政策制定工作，并于2016年发布《中国学生发展核心素养》（核心素养研究课题组，2016），促成了以“核心素养”统摄的教育变革。《华东师范大学学报（教育科学版）》于2016年和2020年分别发表了“21世纪核心素养”（刘坚等，2016）和“核心素养5C模型研究”（魏锐等，2020）的专题成果，为推动核心素养教育落地提供框架。在讨论核心素养目标的价值和意义的同时，有学者对国内外核心素养理解的差异提出质疑（吴俊明，2016），也有学者对学科知识和观念的区别与联系进行了深入分析（罗莹，2018）。

学生科学学习的研究主要围绕“学科能力表现”和“学习进阶”展开。《教育学报》于2016年发表了“学科能力及其表现研究”专题成果（王磊，2016），提出了学科能力表现指标体系，形成了化学、物理、生物和数学学科能力要素及其表现指标，研发了学生学科能力表现测评工具，为促进学生学科能力发展的教学改进提供了有力支持。同时，我国学者也发表了大量关于高中学生地理核心素养水平划分标准研究及案例成果（王民等，2017）。关于学习进阶的研究，早期的发表以介绍国际研究进展为主（刘晟，刘恩山，2012; 姚建欣，郭玉英，2014），后期我国学者开始构建围绕特定核心概念的认知进阶模型（陈红等，2016; 范增，2013），并形成了相应的教学设计模型（郭玉英，姚建欣，2016）。

在科学教学方面，STEM教育作为一个热点议题受到众多学者的关注。除了早期分析国际STEM教育政策、特点、经验和发展动态（魏晓东等，2017），我国学者也开展大量本土化的研究，包括中小学教育和非正式教育情境中的STEM教育内涵与现状、教学模式、教学方法、技术支持的STEM教学研究、STEM学习环境设计、教学活动策略、教学案例、教学效果评估等研究（曾宁等，2018）。也有学者从核心素养视角分析了STEAM学习在培育学生理性思维和人文素养方面的价值，并对其实施的挑战进行了探讨（崔鸿等，2017）。在科学论证方面，研究者构建了学生科学论证能力的评价标准体系（邓阳，2015）和测量工具（韩葵葵，2016），形成了基于科学论证进阶的教学理论框架（弭乐，郭玉英，2018）。在社会性科学议题方面，学科教育专家在各自学科教学中开展了基于社会性议题的教学研究，形成了面向科学核心素养提升的教学模式（胡久华等，2018）、策略和案例（邴杰，刘恩山，2022）。

在教师教育方面，我国学者介绍国际经验（张一鸣等，2021）的同时，也围绕科学教师的能力结构模型构建（王碧梅，胡卫平，2016）、教学表现测量与评价（何鹏，2017）、科学教师的提问能力（弭乐等，2018）、科学教师模型教育认识水平（王晶莹等，2016）、小学科学教师的课堂教学能力评价（李娟等，2017）等方面开展了大量的现状调查、国际比较及测量与评价研究。此外，在课程标准方面，前期的研究关注对国际科学教育标准的背景和理念介绍（王保艳，冯永刚， 2015），后期研究主要解读我国科学和理科学科课程标准的设计理念和修订变化（刘恩山， 2017; 郑长龙，2018），部分学者还就国际科学课程标准中的跨学科概念（高潇怡，孙慧芳，2019）、国内课程标准中的科学本质体现（杨杰，郭玉英，2019）和教材修订思路（赵占良，谭永平，2020）进行了深入分析。在非正式情境中的科学教育研究方面，我国学者聚焦“馆校结合”的国内外现状与案例分析（张秋杰等，2017）、组织策略和设计思路（朱幼文，2018）、活动设计（叶兆宁等，2019）、课程资源开发（宋晓东等，2019）等进行了反思、总结和设计，为使用校外场馆资源开展科学教育提供了思路和建议。

（四）系统建设期（2022年至今）：“教育、科技、人才”三位一体统筹推进，科学教育受到高度重视，多主体参与，聚焦高质量科学教育体系建设，明确科学探究实践作为提升学生科学核心素养的重要途径，重视学生的科学高阶思维培养，关注小学科学教师培养和科学教师培养体系建设

1. 时代背景及关键政策

在新一轮科技革命、产业变革的历史机遇下，我国面临着进一步优化产业结构和打赢“卡脖子”关键核心技术攻坚战的重大挑战，科技创新人才的自主培养成为我国教育发展的核心任务。党的二十大报告把“教育、科技、人才”三位一体统筹部署作为全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，科学教育在科教兴国、人才强国和创新驱动发展战略中的关键作用进一步凸显。《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》出台，实现九年一贯制科学课程标准设计，明确了核心素养导向的科学课程目标。2022年教育部印发《关于加强小学科学教师培养的通知》，就科学教育专业扩大招生规模、加大科学教师人才培养力度、优化小学科学教师人才培养方案、创新小学科学教师培养协同机制四个方面提出了具体的要求。作为教育部首次针对具体学段和学科提出教师培养要求的文件，其发布凸显了社会对小学科学教师的普遍关注。为系统部署教育“双减”中做好科学教育加法，教育部等十八部门于2023年5月联合发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》。这是我国第一份专门针对科学教育国家层面的行动计划，标志着科学教育的发展进入新的发展阶段。为了深入贯彻“双减”中做好科学教育加法的重要指示精神，全面落实教育部等十八部门的工作意见，教育部《关于实施国家优秀中小学教师培养计划的意见》（简称“国优计划”）于2023年7月发布，推动“双一流”高水平高校为中小学培养研究生层次的高素质科学教师。2023年12月，教育部印发《关于推荐首批全国中小学科学教育实验区、实验校的通知》，计划分批启动科学教育实验区、实验校建设项目，探索科学教育实施的有效途径和人才培养的创新模式，构建大、中、小学段纵向贯通、校内外横向联动的“大科学教育”发展格局。同年，教育部委托教育部教育技术与资源发展中心组织研制和发布《中小学实验教学基本目录（2023年版）》，梳理了新课程理念下应开展的900多项基础性实验和实践活动。

2. 学科社会建制

2022年6月，华东师范大学和华南师范大学相继成立科学教育研究与教学中心、科学教育工作委员会，组织相关人员系统谋划、整体推进科学教育工作。2022年7月，中国教育学会科学教育分会恢复举办科学教育学术年会，近三年会议聚焦“高质量科学教育专业人才培养体系建设与实践”“面向国际化的新时代科学教育改革”“推进新时代科学教育高质量发展”等议题。同期，教育部联合中国科学院，并于次年增加中国科技馆、中国青少年科技中心、青少年科技教育工作者协会等单位启动“全国科学教育暑期学校中小学教师培训”活动，内容包括邀请院士、科普工作者、教师教育专家、中小学科学教育教研员及科学教育特色学校的名师名校长等进行主题报告、专题讲座和实地考察等（黄浩，2022），致力于提升中小学教师的科学素养和教学能力。2023年8月，30所“双一流”建设高校启动“国优计划”，旨在为中小学培养一批研究生层次的高素质科学类课程教师（唐芊尔，2023）。2023年9月，中国民办教育协会科学教育专业委员会正式成立，致力于汇聚一批具有较强科技实力且在科学教育领域具备优势的科技企业、科学教育特色民办学校及民办科研机构，推进中小学科学教育体系建设。2023年11月，北京师范大学科学教育研究院在珠海第六届中国教育创新成果公益博览会期间举办“2023年京师科学教育大会”，旨在展示我国科学教育领域的创新成果、搭建高水平交流平台和推动科学教育研究发展。2023年12月，中国民办教育协会召开了2023年科学教育大会和科学教育博览会。2024年《中小学科学教育》在京创刊，为中小学科学教育研究和实践提供新的分享和交流平台。

3. 核心研究议题

这一时期的科学教育研究主要围绕科学教育体系建设、科学高阶思维和科技创新人才培养、（小学）科学教师培养展开。研究主体来自科学教育、学科教育、教师教育、教育技术、比较教育领域和科学家群体，论文以观点性思辨和调查类实证研究为主。

在高质量科学教育体系建设方面。2022年，《中国教育学刊》发表了“建设高质量科学教育体系研究专题”（杨玉良，2022），围绕科学教育核心概念与实施途径（裴新宁，2022）、高质量科学教育体系的内涵与框架（郑永和，杨宣洋等，2022）、科教融合培养创新人才（向小薇，周建中，2022）、科技创新后备人才培养的路径选择（胡卫平，2022a）、国际科学教育战略与发展路径（王素等，2022）等重要议题展开讨论。此外，研究者还介绍了科技创新人才培养的国际经验（李玲玲，李梦媛，2024），探讨依托《义务教育科学课程标准（2022年版）》支持科技创新后备人才培养（胡卫平，2022b）。围绕学生科学高阶思维培养，学者们分析了科学高阶思维的内涵、要素与实践路径（王晶莹等，2023; 朱玉军，王香凤，2024），并从不同视角分析了课程标准中科学思维的层次，并提出教学建议（韩泽宇，苏咏梅，2023）。

围绕科学教师培养，尤其是小学科学教师培养，这期间有大量的理论探讨和现状调查类研究涌现。2021年教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会组织了面向全国13.1万名小学科学教师的调查，发现小学科学教师存在队伍严重失衡、知识与信念薄弱、专业发展不足等现实挑战（郑永和，杨宣洋等，2023）；研究者还深入分析了其影响机制，提出发展建议（郑永和，李佳等，2022）。在这些现状和挑战分析的基础上，研究者提出建设高质量的科学教师队伍需要重构科学教师教育体系（张军，朱旭东，2023），并围绕“治理体系”“学术体系”“职前培养体系”和“职后培训”四个子体系进行了讨论。

三、中国科学教育研究的发展逻辑

改革开放至今，我国科学教育研究取得了巨大的进展，也呈现出独有的发展逻辑。本部分从我国科学教育研究的发展动力、基础保障和知识生产三个维度进行总结和分析。

（一）科学教育研究的发展动力：科学教育研究与政策、实践之间关系的重构

每一个阶段科学教育发展所处的时代背景、国际科学教育改革趋势、人才培养目标的重新定位都会带来我国科学教育体系的升级、重构和创新发展，促成新的发展规划与培养目标，从而构建出对应的路径和策略，推动相应的科学教育政策出台。回顾我国科学教育发展经历的四个阶段，我国科学教育政策、实践和研究之间的关系总体呈现出从“简单线性”到“复杂互动”的转变（图2）。

在科学教育发展的“恢复调整期”（1978—2001年）和“快速发展期”（2001—2014年），科学教育研究主要助力科学教育政策落实，同时新出台的各项政策在实践落实过程中出现的各种问题进一步推动研究的发展，表现出政策和实践推动研究的状态。以“快速发展期”（2001—2014年）为例，科技创新能力不足严重限制我国从人力资源大国向强国迈进。作为应对，我国启动21世纪基础教育课程改革，这是我国教育改革历史上迄今为止范围最广、影响最大和持续周期最长的教育事件。在基础教育课程改革的背景下，受国际先进的教育经验和理念的启发，“科学素养”和“科学探究”成为指导我国科学教育政策制定和实践改进的核心理念，具体表现为《全日制义务教育科学（3—6年级）课程标准（实验稿）》和《全日制义务教育科学（7—9年级）课程标准（实验稿）》等文件的出台，以及综合科学课程实验区的建设和推广。对于这个时期科学教育研究而言，一方面，这些政策文件的出台引发了研究者分享关于“综合科学课程”的理解、引介国际经验、提出在课堂中落实“科学探究”的具体建议。另一方面，在新政策引导新实践的过程中，实践中涌现的问题和挑战会推动研究者产生更多关于“综合科学课程”和“科学探究”实践现状和实验区发展过程中的经验反思和改进建议。

不同于前两个发展时期，科学教育发展的“创新探索期”（2014—2022年）和“系统建设期”（2022年至今）则呈现出政策、实践和研究相互影响的复杂关系。经过前两个阶段的发展，科学教育研究成果开始支撑政策制定和指导实践改进，同时实践与政策之间也形成了反馈机制。例如，在“创新探索期”（2014—2022年），我国学生“核心素养”和学科能力及其表现相关的研究形成了大量成果，直接影响了2017年小学科学教育课程标准的制定与调整；同时期围绕“大概念教学”和“学习进阶”的相关研究成果，也为2022年版课程标准的学段目标设置起到重要支撑作用。在“系统建设期”（2022年至今），三者的互动关系更加明显。教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会组织的面向全国13.1万名小学科学教师的调查结果揭示了我国科学教育发展的严峻形势和影响机制，这些研究成果促成了研究者对我国科学教育的系统性认识，引发了社会对科学教师的关注，并进一步带来了后续相关科学教师培养政策的出台。

（二）科学教育研究的基础保障：学科建制及不断拓展的研究共同体逐步形成

任何一个研究领域的发展都需要基于稳定的社会建制形成一定规模的研究共同体，围绕领域的核心议题开展研究。在过去40余年的发展中，我国科学教育领域逐步建成了相关的学术组织，例如：中国教育学会科学教育分会、基础教育教学指导委员会科学教学专委会、东亚科学教育学会、中国民办教育协会科学教育专业委员会等。这些组织定期和不定期举办相关学术会议，为科学教育领域的研究者和实践者提供分享和交流的机会。此外，除了早期以理科学科教育为主的期刊，一系列相关学术期刊陆续创刊，如英文学术期刊DISER和中文期刊《中小学科学教育》等，进一步拓展了研究成果分享的平台。为了培养高水平的科学教师和下一代的科学教育研究者，一定数量的高校开始培养科学教育的本科生、科学与技术教育的硕士研究生、“国优计划”的硕士研究生和理科学科课程与教学论方向的博士研究生。最后，科学教育相关的研究中心的建立也为科学教育研究提供了平台保障，包括21世纪初基础教育课程改革初期设立的国家课程研究中心、近期各大高校陆续创办非实体的科学教育研究院、研究中心、专家委员会等。

在这些学科社会建制发展和形成的过程中，科学教育的研究主体也在发生变化，不断拓展的跨学科研究共同体逐步形成。在科学教育发展的“恢复调整期”（1978—2001年）和“快速发展期”（2001—2014年），参与科学教育研究的主体为理科课程与教学论的研究者、比较教育研究者、学科教研员和一线教师。而在科学教育发展的“创新探索期”（2014—2022年）和“系统建设期”（2022年至今），更多具有多元学科背景的研究者加入其中，包括教育技术学者、教育测量与评价研究者、教师教育研究者、科学家、校外科学教育研究者和实践者。这些研究主体的发展和变化，也体现出科学教育这一领域的复杂性和跨学科特征。科学教育跨学科研究共同体的逐步形成为我国开展系统、有组织的高质量科学教育研究提供了基本保障。

（三）科学教育研究的知识生产：实践经验总结、理论思辨以及实证研究并存

从核心研究议题的发展变化来看，“恢复调整期”（1978—2001年）主要关注科学教育目标的重新定位和科学类课程修订。具体而言，基于人才培养需求的变化，确定“双基”的课程目标，强调围绕STS教育理念总结和反思学科实践中的问题，结合国际科学教育改革趋势对科学类课程和教学进行现代化和本土化创新。在“快速发展期”（2001—2013年），随着基础教育课程改革启动，研究议题更加丰富多元，与科学类课程的修订和实施密切相关的科学素养、概念转变、学习进阶、探究式教学、综合课程、实验教学、课程评价、科学教师教育等议题成为关注的重点。“创新探索期”（2014—2022年）的科学教育研究充分与国际接轨，进一步发展上一时期的研究议题，围绕科学核心素养、学生学科能力、学习进阶、科学教师教育、课程标准等议题开展了大量研究工作。随着不同主体广泛参与科学教育，社会性科学议题、馆校结合等研究议题广受关注。最后，为统筹推进“教育、科技、人才”三位一体战略部署，“系统建设期”（2022年至今）的研究聚焦科学教育体系建设、科学高阶思维和科技创新人才培养、科学教师教育体系建设等核心议题。

鉴于科学教育现象和实践的多面性和复杂性，研究者需采纳多重视角和方法论围绕科学教育的核心议题开展研究（李均，2018）。从宏观的科学教育决策、中观的科学教育目标到微观的课堂教学策略和方法，中国传统思维方式的“整体性”“直觉性”“模糊性”与西方注重实验和逻辑推理的思维方式各有优势。为了推进科学教育的学科知识生产，明确科学教育研究的本体论、认识论、价值论是不可回避的基本问题。有关科学教育本体论和认识论的问题可以通过实证研究来解答，而有关科学教育价值论的问题则少不了哲学层面的探讨（Taber, 2017, pp.3—19）。长期以来，我国教育学研究因为缺乏实证依据和实践价值而备受诟病（范涌峰，宋乃庆，2016），这种困扰对于科学教育研究同样存在（蔡铁权，陈丽华, 2011; 何善亮， 2020; 胡华，2020）。当前，我国教育研究中哲学思辨占据重要地位，但从实践中的重要研究问题出发、强调客观事实经验和证据、倡导实验研究和逻辑推理也已成为一套公共规则（周作宇，2001）。尽管开展实证研究并不能保证教育研究的科学性（项贤明，2017），实证研究依旧是促进教育领域知识积累和学科发展的重要途径之一（袁振国，2017）。经过40余年的发展，我国的科学教育研究已经呈现出多元化的特征，经验总结、理论思辨、行动研究、国际比较、文献分析、调查研究、实验研究、案例分析等普遍存在。“恢复调整期”（1978—2001年）和“快速发展期”（2001—2013年）以实践经验总结和理论思辨为主导，而“创新探索期”（2013—2022年）和“系统建设期”（2022年至今）的研究范式更加多元，呈现出实践经验总结、理论思辨与实证研究并存的现状。尽管理论思辨和行动研究依旧是主导，定性、定量和混合类实证研究开始占据一定比例（律智赢，马勇军，姜雪青，2020a; 律智赢，等, 2020b; 宋雪等，2020），这一情况在国际科学教育的英文期刊发表中更为突出（Luo et al., 2023）。尤其是2018—2022年期间，我国科学教育研究者的英文实证研究发表量首次跃居全球排名第3位，呈现出快速发展的趋势（Lin et al., 2024）。

从知识生产模式上来说，我国科学教育研究从“单一学科组织”和“采纳传统思辨范式”为主的“知识生产模式I”向聚焦“跨学科组织”和“采纳多种研究范式”的“知识生产模式II”（Gibbons et al., 1994, pp. 1–9）的转型已初露端倪。知识生产是科学教育学科建设的重要使命，我国科学教育研究中呈现出的知识生产模式转型趋势为我国未来科学教育学科建设创新提供了基础。

四、中国科学教育研究的未来展望

2022年以来，我国各项科学教育政策与实践举措相继出台，体现了国家对科学教育重要性的高度重视和全面推动我国科学教育改革的决心。在此背景下，融合国家各项科学教育举措、推动高质量科学教育体系建设、构建新时代“学段一体化、主体多元化、要素现代化”的“大科学教育”新格局是全面落实教育“双减”中做好科学教育加法的核心工作。科学教育工作的顺利开展有赖于在国家层面系统规划科学教育政策、建制和研究三者间的良性互动，以解决科学教育实践中的关键问题为导向，实现科学教育学科的自主知识生产。当前，我国科学教育研究面临着研究经费少、研究队伍小、研究成果积累薄弱等艰巨挑战。分析近两年国家社会科学和全国教育科学规划资助情况发现，2022年立项的4675项年度和青年课题中仅有2项标题中谈及科学精神等主题的研究，2023年立项的4790项课题中仅有6项有关科学精神、科学哲学、公众科学和科学史等研究；2022年全国教育科学规划资助的583项课题中，仅有10项科学教育相关的研究，2023年立项的524项课题中，仅有25项科学教育相关的研究。这些基金资助结果反映出我国科学教育在资助经费分配上边缘化的现状。其次，在现有学科建制下，科学教育是“教育学”下二级学科“课程与教学论”的分支，定位于学科课程的教学实践，难以涵盖科学本质、科学思维培养以及科学与工程技术实践等关键研究议题。并且，我国现有科学教育方向的高校学科课程与教学论队伍校均少于4位，未来5-10年需要补充的相关人才数量远超实际高校和研究机构可以提供的数量（胡咏梅等, 2023）。这些现状表明我国高校和科研院所在建制化的科学教育研究队伍组建方面存在明显不足。最后，我国科学教育研究在原创性理论和实证研究成果方面还存在欠缺，普遍存在理论研究与实践脱节的情况（何善亮，2020; 胡华，2020; 蔡铁权，陈丽华，2011）。尽管近期中国科学教育实证研究发表呈现出快速增长的趋势（Lin et al., 2024），离排名第一的美国还存在相当大的差距（2018—2023年统计：美国发表得分511.35，中国发表得分50.40分）。此外，世界范围内比较过去20年国际科学教育研究成果（Wang et al., 2023）发现，中国研究发表数量仅占全球总发表数量的2.85%，且研究被引用数仅占总被引用数量的1.26%。这些数据反映出我国大陆科学教育研究成果在国际范围内数量和质量整体不高的现状。综合当前我国科学教育研究发展面临的现实挑战，对中国科学教育研究的未来发展提出四点建议。

（一）构建科学教育资助体系，加强研究经费保障

稳定的财政支持是保障科学教育研究顺利开展的基本前提。根据美国白宫科技政策办公室最新发布的报告，2023财年美国联邦政府合计投入48.295亿美元支持科学教育研究和实践；其中美国国家科学基金会（National Science Foundation, NSF）设有专门的“STEM教育部”，年度资助经费达16.67亿美元（White House Office of Science and Technology Policy, 2024）。事实上，NSF自成立之初就把科学教育作为资助人才培养的重要方面置于重要位置，每年将其总经费的13%用于资助科学教育。当前，我国科学教育的资助体系尚未建立，现有科学教育研究资助支持渠道分散、支持强度低、覆盖范围窄，难以对科学教育的理论体系建构和实践创新提供稳定的支持（陶丹等，2024）。建议在国家层面加强科学教育的顶层规划，汇聚多方面资源，对科学教育研究经费进行系统布局。具体而言，建议将科学教育研究纳入国家自然科学基金、国家社会科学基金和全国教育科学规划等基金资助体系，设置科学教育研究专项，围绕国家重大需求和科学教育领域重大问题开展深入研究。建议在国家自然科学基金资助体系中设置科学教育申请代码，在继续推进F0701和G0407等教育相关问题研究的资助同时，补充对基础教育阶段科学教育的研究和实践资助，构建全链条科学教育资助体系。

（二）面向科学教育实践需求，凝练关键科学问题

科学问题是科学研究的逻辑起点。探讨这些基本问题，需要面向我国科学教育实践的需求，不断凝练关键科学问题，形成科学教育的研究纲领，引领系统和深入的科学教育研究。2013年Science杂志出版“面向全体的重重挑战”（Plenty of Challenges for All）的专刊，聚焦“学习目标”“学生学习”“科学教师专业发展”“学生科学学习结果测量与评估”以及“科学教育政策与学校管理”五大核心议题，提炼了国际科学教育领域的20个关键问题（Hines et al., 2013）。对于我国科学教育研究而言，当前在校内外科学学习目标与内容、科学学习规律、科技创新人才培养、科学教师培养、科学教育“教、学、评” 一体化建设、循证科学教育政策制定等方面存在诸多不足（田伟等，2021; 严晓梅等，2018; 郑永和，张登博，等，2023）。围绕这些议题有大量的关键科学问题亟待研究，如：学生的科学核心素养如何发展和进阶？如何基于学生科学核心素养发展规律组织科学课程和教学内容？建议针对当前我国科学教育的现实情境和实践挑战，不断凝练关键科学问题，形成研究成果进一步指导实践改进。

（三）组建跨学科研究共同体，推动研究范式创新

科学教育现象和实践的多面性和复杂性决定了科学教育研究需要跨学科研究共同体多元视角的合作。国际科学教育研究发展的一个核心特征是，科学教育领域与学习科学领域协同演进（Songer & Kali, 2022），打破了学科边界，不断吸纳来自教育心理、教师教育、心理测量与评估、社会学、社会心理学、神经科学、计算机科学、语言学以及科学界等多学科方法，形成不断拓展的跨学科研究共同体（Linn et al., 2016），实现研究范式和方法的创新。分析我国科学教育研究的参与主体可以发现，理科学科课程与教学论、比较教育、教育技术、教师教育、教育测量与评估、科学家、校外科学教育、教研员和一线教师均已参与到科学教育研究中。对于我国的科学教育研究而言，建议在凝练领域关键科学问题的基础上，在全国综合性大学和师范大学建立实体科学教育研究机构，组织相应学科背景的研究者组建跨学科研究共同体。例如，针对“科学学习规律”和“科技创新人才培养”，则需要来自教育神经科学、认知心理学、教育心理学、社会心理学、计算机科学、语言学、社会学、人类学和科学教育实践领域专家的共同参与，围绕科学学习发生的不同时间尺度开展跨学科研究。

（四）重视科学研究方法训练，开展多元实证研究

尽管教育领域的实证研究存在多种局限，它依旧是发展教育学科知识的重要途径（袁振国，2017）。而且，面向实验室场景的纯基础教育研究、面向真实教学情境的应用基础研究、面向课程设计和资源开发的纯应用研究需要不同类型的实证研究支持（Nathan & Sawyer, 2022）。当前，实证研究在我国教育研究领域受到高度重视和普遍接纳。以华东师范大学发起的“全国教育实证研究论坛”为例，自2015至今已经成功举办九届，吸引30万人在线参与，在国内外教育领域内产生广泛影响。然而，分析我国科学教育领域现有研究范式与方法发现，近10年来，我国科学教育研究中接近70%为思辨和行动研究，少量的实证研究普遍以质性的应用研究为主（律智赢，马勇军，姜雪青，2020a; 律智赢，等，2020b; 宋雪等，2020）。这种现状表明，尽管实证研究受到重视和关注，其在科学教育领域的应用和推广仍面临诸多挑战。其关键原因之一在于，当前我国科学教育研究者的实证研究方法训练相对欠缺。为了不断减小与国际发达国家科学教育研究的差距（Lin et al., 2024; Wang et al., 2023），建议加强中青年研究者以及数量庞大的科学教师的定量、定性和混合研究方法训练和指导，为促进未来科学教育领域的知识增长和教学实践改进提供支撑。

（五）联动政策和实践多主体，引领教育系统变革

基于科学教育研究成果建设高质量科学教育体系是一个系统工程，成功的科学教育变革需要在课堂、学校、区域等层面将教师、学校管理者和区域教育政策制定者纳入系统设计和实施工作中。尽管国内外科学教育研究围绕科学教学与学习、科学教师教育、非正式环境中的科学学习等取得了不少进展，利用研究成果指导科学教育政策和教学实践的进展依旧十分有限。这一普遍问题背后的关键原因，一方面在于研究者的意图与实践需求之间的分歧，导致研究成果难以指导教学实践（Tan & Kim, 2012）；另一方面在于具体情境中的实践创新在更广泛的情境中发挥作用的路径和策略不清，难以促进规模化的广泛创新应用，最终带来教育系统变革（Penuel et al., 2014）。为了解决这一难题，国际科学教育政策的研究者开始尝试使用系统化的视角联通科学教育研究、实践和政策多主体，从综合视角关注各自工作中持续存在的挑战，通过多主体合作设计（Co-Design）、实施、评估的循环迭代研究的方式不断拓展课堂层面的研究创新（Anderson et al., 2018）。尽管我国科学教育研究的参与主体在不断拓展，这些人员之间尚缺乏有效的合作与交流机制，未能围绕共同关注的核心议题协作开展研究。建议组建联动政策和实践的多主体实践共同体，为研究的开展和成果推广提供资源组织、基础设施供给、规范制定和多主体责任与义务分配等方面的支持，最终引领科学教育的系统变革。

致谢：在本文规划和写作的过程中，作者团队受到国内科学教育领域专家:（按姓氏拼音排序）蔡铁权、丁邦平、胡卫平、刘恩山、裴新宁、王晶莹、魏锐、徐善衍提供的大量个人回顾性信息的支持，对他们的支持表示衷心感谢！本研究呈现的观点不代表以上专家的个人观点，如有疏漏和偏颇之处，责任在作者团队。