中小学如何开展科学教育

4月15日，第61届中国高等教育博览会在福州开幕。会上同期举办的50余场学术活动中，“科学教育高质量发展学术活动”格外引人注目。论坛上，众多专家学者就如何开展好中小学科学教育分享了自己的观点。近年来，国家对科学教育给予前所未有的重视，校内校外关于开展科学教育的推动力度空前。为避免科学教育走入误区，科学教育到底“教什么、怎么教、谁来教”等问题，急需解惑。对此记者采访了多位与会专家。教什么“不是科学知识的排列组合”科学教育，是“科学+教育”吗？“数理化知识各拿一点，小学、初中、高中知识各拿一点……排列组合就变成科学教育，这是开展科学教育的误区。”在中国科学院院士、中国青少年科技教育工作者协会理事长武向平看来，科学教育不是科学知识的简单传授，也不局限于教育手段和教学方法的科学化，更不是指科学技术专业人才的培养，而是科学素养的养成教育，注重科学思维方式的习得，“让学生可以像科学家一样思考问题”。武向平举例，从“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的哲学视角看，物质无限可分，从数学角度看，数也可以不断除以2，而从物理角度看，物质到量子就无法继续细分，这是人类现有认知的极限。“孩子普遍不相信物质不是无限可分的，但他会记住这个问题，从而启发思考为什么分不下去，怎么分下去。”这也是专家们的共识。“科学教育重在拓展想象和思维。”浙江师范大学资深教授、中国教育科学研究院原副院长马陆亭说，“科学教育要展现科学的神奇、美和力量，激发学生好奇心、想象力、探求欲、思维力，培养学生探索性、创新性的思维品质，激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣，认识科学的意义和价值，从而坚持科学规律，弘扬科学精神。”因此，马陆亭建议，科学教育应当嵌入分科教学中，通过启发式、探究式教学，项目式、跨学科学习等方式，锻炼学生深度思维能力；通过科普讲座、科学实验等形式，激发学生科学兴趣；通过场景式、体验式科学实践活动，解决科学问题。怎么教“从娃娃抓起，按规律培养”开展科学教育过程中如何做到结合学生成长阶段因材施教，也是困扰很多教师的一个共性问题。“开展科学教育不是早早让幼儿园孩子去编程。要根据孩子不同发展阶段因材施教。”对此，陕西师范大学教授胡卫平提供了一个思路：在小学的早期探索阶段培养好奇心和兴趣，在初中兴趣显露阶段要参加科学探究活动和综合性科技创新活动，在初高中的才干浮现阶段培养理论兴趣，要建立科研机构、高等学校与高中联合培养机制，在大学的专业创新阶段，要支持创新人才围绕国家重大需求或国际前沿开展研究。“很多人认为创新人才培养在高校才开始，实际上中小学时期对创新人才的培养更重要。”长期从事创造力研究的胡卫平说。胡卫平进一步表示，需要建立高质量课程教学体系，保障基础教育科学课程理念、教学思想一致性，课程目标与内容循序渐进，还需要建立高质量课程资源体系，提升教材质量，开发更多数字化资源。具体到学校课堂，华东师范大学教育学部教授、科学教育研究与教学中心执行主任裴新宁认为，尽管科学探究可以依据师生实际情况进行适当“降维”，但依然要抓住“思、做、说”3个关键环节，做到“高保真”。“用批判性、证伪等科学的方法来思考问题，用开放式探究、团队协作、建模等科学的方式来做实践，用科学符号、科学概念来解释和表达。”裴新宁说。谁来教在实践中培养创新型师资目前科学教师数量不足、素质不高，是制约科学教育高质量发展的瓶颈。如何培养卓越的创新型科学教师？浙江师范大学教育学院院长、科学教育研究中心主任黄晓介绍，在机制上，浙师大成立教师教育学院，在科学教育硕士培养中发挥“统领”作用。在全校层面组织物理、化学、生物等相关学院共同支持培养，从而解决了科学教师培养分散、知识能力不综合等问题。在课程体系上，一方面设置科学史、科学实验教学研究等课程，让学生掌握科学研究的方法，理解科学精神；另一方面聚焦实践能力，让学生以科学实证方法研究中小学科学教学难点。“只有老师先具有科学素养，才能培养学生的科学素养。要让师范生们从实践中来到实践中去。”黄晓告诉记者，科学教育专业硕士毕业论文的选题都来自他们在中小学实习中的现实问题、前沿问题，通过立足真实教学的科学实证研究，进而解决问题。“他们未来到中小学任职时，就能够从科学的方法论角度发现问题、解决问题，成为卓越的研究型教师，不断反哺教学。”裴新宁认为，还需要培养一大批致力于基础研究的科研队伍，深化我国科学教育的理论与实证研究，培育并倚重一大批致力于把基础研究转化为教学应用的学术团队、课程开发团队、教师，推动科学课程与教学的发展。