中小学科学课，“科学味儿”够吗

本文转自：中国科学报

■本报记者 胡珉琦 杨晨

3月6日，本报刊登了全国政协委员、中国科学院院士周忠和的一份提案，呼吁将中学地理课程升级为地球科学课程，引发了诸多关于科学教育的讨论。

其实，两会前夕，人民网开展了2023年全国两会调查，经过网友投票，“教育人才”列十大热词首位。大到一个国家，小到一个家庭，都希望能培养出创新性人才，而科学教育就是为此而推行的。

我国科学教育起步晚、发展较慢。那么，现在的中小学科学教育还差什么？科学界如何才能更好参与到科学教育的改革和实践中？

学科壁垒难打破

“现行中学地理课程缺少地球科学整体视野，难以容纳其他分支学科的内容，无法适应高等院校对地学人才早期培养的要求，问题和矛盾十分突出。”周忠和告诉《中国科学报》。

中国教育学会科学教育分会副理事长、浙江省教育厅教研室初中科学教研员王耀村对此深有感触，因为浙江省探索初中综合科学课程的教学已有30多年，但至今全国选择实施综合科学课程的地方依然是极少数。

“我们初中科学类课程一直是分科编排的，这导致学科间呈割裂化与碎片化状态，课程内容脱离社会实际。”王耀村告诉《中国科学报》，综合性特别强的天文学、空间科学、环境科学等日益重要的科学内容难以进入科学课程。

“自然界是统一的整体，学生对自然的认识应具有整体性。”王耀村介绍说，浙江目前的《科学》教材整合了生命科学、物质科学、地球与宇宙等领域的内容，以“存在的自然-演化的自然-人与自然”为主线。“这样的结构体系有利于学生从整体上认识自然和科学，帮助学生从相互联系发展的角度深入理解科学，建立开放型的科学知识结构。”

但他坦言，跨学科的科学课目前很难普及。“综合科学教材的编制比较复杂，需要通晓初中理化生地各学科内容的专家编制。”

北京师范大学科学传播与教育研究中心副主任李亦菲则谈到了综合科学课程普及困难的另一个重要原因——科学老师普遍缺乏。多数大专院校长期以来并没有科学教育专业，综合科学课程的实施对于大多数习惯于分科教学的教师而言很有挑战性。

对此，王耀村提到一个经验做法，即设立科学教研组，建立集体备课与研讨制度。“从教研组整体来看，有理、化、生等不同专业背景的教师，可以通过互助弥补个体知识结构的不完善，从而把握教学要求。”

提升科学素养不是唯一目标

除了综合性不足外，周忠和还谈到，目前学校科学课的内容设计趣味性不足，探究与实验少，难以调动学生的学习兴趣。以美、英、澳等国开设的中学地球科学课程为例，该课程不仅体现了自然灾害防治、全球变化、预测预报等前沿内容，而且重视科学原理和方法的传授、注重科学与生活的联系。

如何才能上好科学课，与我们对科学教育目标的认知相关。这关乎我们到底要培养什么样的人。

提升科学素养一直是科学教育最核心的目标。李亦菲解释，狭义理解就是要掌握科学知识，学会运用科学方法，养成科学的态度和精神。

“以我的经历为例，我所招收的硕士生或博士生，在刚入学的时候很少有人懂科学研究的四个步骤，即观察自然、提出科学假设、验证假设、得到结论。他们只是为了做研究而做研究，不是为了发现并解答科学问题而做研究，缺少基本的科学素养，更缺少热爱科学的科学家精神，甚至不少高校或研究所的科研人员都存在这样的问题。而且现在一些科研人员‘坐不住’，导致研究成果解决不了‘国家事’。”全国人大代表、中国科学院华南植物园主任任海坦言，科学教育不仅是为了普及科学知识，还要培养科学素养和科学家精神，并以此规范和指导行为。

王耀村认为，想要达到这样的目标，就要在基础教育阶段的科学教学中坚持以问题为导向、以实验为基础、以探究为方式、以思维为核心，优化科学教学的过程。

比如，科学教师可以通过创设问题情境，让学生有更多机会参与实践和探究活动，为学生观察、实验、分析和讨论等环节留出充足时间。利用多种方式对学生进行科学探究的训练，让他们在发现问题、提出假设、设计实验方案、获取事实证据、作出解释评价、讨论交流的过程中，逐步提升科学探究能力。

在李亦菲看来，提升科学素养的过程很容易忽视学生的科学兴趣。“没有兴趣作为支撑的科学素养是没有持续性的，因为这始终是被动学习的结果。因此，科学兴趣的培养从某种意义上讲是科学教育的一个最基础目标。”

此外，他认为科学教育的更高目标，是要促进个体与社会的发展。“要使学生懂得科学技术和社会之间的关系，以及它们相互依赖的一些重要方式，知道科学的力量和局限在哪里，激发学生更富有思想地主动将所学应用到生活中，并关注科学知识对技术和社会的积极与消极影响。”李亦菲告诉《中国科学报》，这意味着我们要倡导一种人文主义导向的科学教育。

“虽然科学学科和人文学科各有分工，但分工不意味着割裂。”李亦菲直言，如果人文学科的教育只关心目的、意义、价值，科学学科的教育只关心手段，而不是将科学与人文有机结合起来，那么培养出来的人很可能是“分裂”的。

“同盟军”欠缺制度化保障

在科学教育中，科学家群体本是教育界天然的同盟军，可在现实中，这两个群体长期以来存在着割裂现象。

中国科学院深圳理工大学附属实验高级中学（以下简称中科附高）校长宋如郊谈到，过去7年，中科院深圳先进技术研究院（以下简称先进院）一直在实践如何把自身科学资源与基础教育真正融合起来。先进院与先进院实验学校、中科附高开设“博士课堂”，研发了“物质科学”“生命科学”“地球与环境”“工程与技术”四大类100多项课程内容，每周由先进院博士生、助理研究员对中小学所有年级的学生进行分阶段、分层次的课堂教学。

但宋如郊表示，并非所有学校都能直接对接科研院所或高校资源。在这种情况下，科学界可以更多介入科学教育的理论研究、科学教材的编写和更新，以及科学教师的培训等更有普遍意义的工作层面。

周忠和认为，可以组织科学界的院士专家、师范院校教育专家、中小学校的教研员和优秀教师深入分析科学课当前的课程方案和课程标准，从整体上修订课程标准和课程内容，指导课程建设，编写经国家教材委员会审查通过、符合全国使用要求的科学课教材。

科学家还可以参与科学教师的继续教育和职后培训。今年，教育部和中国科学院联合启动了“特色科学教师研修班”，目的就是帮助提升中小学教师科学素养。

任海认为，可以鼓励博士生拓展自己的职业选择，加入到科学教师队伍中，提升科学教师队伍的科学素养。

李亦菲提到，科学家群体在创新人才培养方面大有可为。科学家可以帮助那些在初高中阶段就显现出科研潜质的学生走进实验室，进行高水平研究性学习，在这一过程中可以提前渗透高等教育的课程内容，引导学生成为科技领域的“后备人才”。

毋庸置疑，教育界需要科学界“赋能”。李亦菲提出，在国家大力推进教育数字化转型的背景下，可以通过建设“专家指导云平台”助力科学界与教育界深度合作。