新課標視域下中小學科學教育的發展方向與推進路徑

楊曉夢

摘要中小學校如何系統開展科學教育，成為當前學校管理中的重要議題之一?；谛抡n標視域審視中小學科學教育的發展方向，主要呈現出更加注重素養養成、課程內容及實施樣態更加豐富、資源支持力度提升等特點。當前中小學推進科學教育仍然面臨教師隊伍和良好生態建設的挑戰，未來應更加注重教學方式的轉型和頂層設計的優化，探索以綜合性視角優化課程內容，推進家校社攜手形成科學教育共同體。

關鍵詞 科學教育；科學素養；科學探究；《義務教育科學課程標準（2022年版）》

中圖分類號G63

文獻標識碼B

文章編號1002-2384（2023）06-0030-04

基礎教育階段的科學教育肩負培養青少年科學興趣、提高青少年創新素養的重要使命，對于創新人才成長具有重要的基礎性作用。近年來，中小學校的科學教育體系持續完善，但仍存在一些突出問題。中小學校如何系統開展科學教育，成為當前學校管理中的重要議題之一。在推進新課標實施的背景下，厘清現階段中小學科學教育的發展方向以及面臨的挑戰，可以為探尋科學教育高質量發展路徑提供一定的借鑒與思路。

一、中小學科學教育呈現人本化發展趨勢

當前，隨著科技強國建設的持續推進以及對于創新人才培養需求的不斷加強，科技資源越來越多地流向教育領域，使中小學科學教育展現出更加豐富的實施樣態。

1. 育人理念升級：更加注重素養養成

全球化進程的加劇和數字信息技術的發展加速了全球范圍內關于教育發展方向的討論，一輪又一輪基于“標準”的革命在各個國家系統展開，而居于“風暴”中心的概念就是學生核心素養。各個國家關于學生核心素養標準的描述與確定，最終體現出從“教學內容”向“學生學習結果”的轉向，這樣的標準既包括了教學內容，又規定了學生應具備的核心能力。[1]我國學生核心素養體系于2016年正式發布，它對于各個學科課程標準的修訂產生了重要影響。與語文、數學等學科一樣，科學課程的改變也體現在對于學生從注重知識積累到強調學科核心素養發展的進一步要求之上。

從幾版科學課程標準的發展上可以看出，對于學科素養的培養要求貫穿其中，并不斷被細化完善。2001年印發的《全日制義務教育科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》明確提出小學科學課程要以“培養學生的科學素養”為宗旨。2017年2月印發的《義務教育小學科學課程標準》，第一次將科學課程總目標直接指向科學素養。[2]《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《科學課標（2022年版）》）的突出特點之一，就是以核心素養為導向，彰顯育人性、結構性、進階性、探究實踐性、綜合性。課程層面核心素養的研制是我國的首創，2022版新課標體現出我國課程育人目標從1.0版的基礎知識與基本技能（雙基），到2.0版的知識技能、過程方法、情感態度價值觀（三維目標），再到3.0版的課程核心素養的升級與飛躍。[3]

育人理念從知識到素養的取向轉變也體現在課程名稱的迭代上。以小學科學學科為例，從1978年的“自然常識”到1981年的“自然”，再到2001年改為“科學”，名稱的改變體現出育人理念的持續優化，即要求學生從對自然的常識性了解，發展為對于自然界的物質結構、形態和運動規律的學習和探索。[4]《科學課標（2022年版）》將科學核心素養設定為科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面。[5]小學階段的科學課程擔負起科學啟蒙教育的使命，讓孩子們對自然產生好奇，樹立起正確的科學觀念，為中學階段物理、化學、生物、地理等學科的學習打下基礎?？茖W思維、探究實踐、態度責任的培養要求讓學生能夠基于好奇提出并探究一些問題，通過參與公共討論最終促進科學態度與社會責任感的形成。

2. 課程內容優化：學習形式的綜合化發展

課程內容的設置總是追隨育人理念的發展而實現創新與優化，創新人才培養的需求反映到課程內容上，就呈現出跨學科、多領域、綜合性等特點?；谂囵B學生核心素養的基本遵循，近年來課程改革更加注重教育與學生經驗、生活實際的關聯，注重加強課程內容的內在聯系。因此，跨學科學習成為中小學校教育實踐的焦點，各校在開展融合課程、STEM課程、STEAM課程、STS課程、研學旅行課程等方面貢獻了很多鮮活經驗，其本質上都是跨學科主題學習。加強跨學科主題學習也是本次課標修訂的新要點?？鐚W科主題學習的設立，是在分科課程背景下實現課程綜合性、實踐性的一種積極穩妥的課程舉措，能夠更好地促進學科綜合育人、整體育人任務的完成。[6]

科學教育在我國基礎教育階段尤其是中等教育階段，仍以分科教學為主，但課程的綜合性發展已成為基本趨勢。有研究者對2009-2018年以“中小學科學教育”為主題的187篇文獻的關鍵詞進行詞頻分析后發現，跨學科探索成為中小學科學教育的發展趨勢，尤其是“STEM”“STEAM”課程等為主題的文章出現的頻次較為頻繁。[7]科學課程屬于綜合課程，新課標的重大突破之一就是調整了課程結構，取消了領域，實現了真正的綜合。

跨學科主題學習在科學教育中得到越來越多地應用與探索，并以綜合式的課程和實踐性的學習活動為代表。綜合式課程多以校本特色課程、STEM課程、STEAM課程、STC課程為代表。如廣東省廣州市越秀區東風東路小學在尊重學生認知規律的基礎上，融合科學教育教學規律，設置了包括國家基礎課程、學科融合課程、專業社團課程的“三維”課程，并探索增加學生自主學習參與度、學生高階思維訓練度的“雙增”模式，最終構建出“三維雙增”的特色科學教育課程體系。[8]實踐性的學習活動如研學旅行作為科學教育的一個重要模式，其關鍵特征在于能夠為學生創造一種真正意義上的科學生活—在課本之外為學生們開辟一條面向自然、社會，進行科學實踐探究的道路。[9]如廣東省深圳市明德實驗學校研學旅行課程的科技創新板塊，在中學階段設置了騰訊編程課、大疆無人機、華大基因的基因測序等內容；在小學階段設置了與Skyland未來科技館、深圳建科院等機構的資源整合教育內容，促進了“社會即學?！钡睦碚搶嵺`。[10]

3. 資源支持力度提升：科教融合的深入推進

科教融合發展是新課標視域下科學教育高質量發展的支柱之一，也成為目前中小學科學教育發展的趨勢。高校、科研院所等機構參與中小學科學教育，能夠有效提升科學教育的廣度和深度。在整合社會資源上，美國具有比較先進的經驗，如通過成立以科技領域杰出工作者為主導的民間聯盟和發動民間企業贊助，為科學教育提供大量資金支持；通過國家科學基金會的支持，組織各類面向青少年的博物館展覽、科學場館教育活動等。[11]當前，我國基礎教育階段的科教融合發展也呈現出豐富有益的探索，主要包括雙向交流模式，即科學家進校園、學生進科研院所參與實踐；共建共享模式，即科研院所與中學共建科學實驗室、幫助設計實驗課程；以及研學旅行模式等。[12]如北京市面向普通高中學生實施的“翱翔計劃”以及針對義務教育階段學生實施的“雛鷹計劃”，讓中小學生可以走進科技館、博物館以及國家重點實驗室參觀學習，培養創新意識；讓有創新潛能的高中學生能夠進入高校、科研院所參與科研過程，實現個性化成長。

二、中小學科學教育面臨的問題與挑戰

1. 科學素養培養仍待有效落實

基礎教育階段的科學教育強調要培養學生的科學思維與探究實踐能力。然而在中小學科學教育實踐中，重知識而忽視科學素養、創新思維培養的情況卻一直存在。[13]雖然很多學校十分重視科學教育，如中學階段重視物理、化學等學科的建設，在物質層面為學生提供更先進的實驗設備、建設功能更加完備的實驗室，但這樣如火如荼的科學教育卻似乎一直沒有觸及科學的本質。尤其如何考查學生對跨學科核心概念的理解，更是在新課標實施時面臨的重難點問題。同時，當前結果導向的教育思維，更加重了科學教育中過于看重知識教授而忽略對于科學本質的定義與理解的情況。值得關注的是，本次新課標增加了“學業質量”部分，學業質量標準是對核心素養表現的關鍵刻畫，[14]可以幫助教師更好地把握教學要求，因材施教，也為評估科學課程教學的素養轉化提供了基準。

2. 科學教師隊伍建設亟待加強

培養學生的科學素養需要依靠政策支持以及區域和學校層面的共同努力，而重心最終將落在科學教師肩上。但我國中小學科學教師隊伍現狀目前仍不能有效滿足培養創新人才的需求。有學者在2021年開展了針對我國31個省份小學科學教師的問卷調研，發現我國小學科學教師隊伍存在結構嚴重失衡、知識與信念薄弱、專業發展支持不足等問題。[15]教師沒有接受過系統的科學教育訓練，就不能掌握科學教育的有效方法，難以真正發揮科學教育應有的育人作用，更不可能培養出具有科學精神、科學思維、創新意識的學生。

新課標中對于學生科學核心素養培養以及跨學科課程設計的要求，都對教師的教育教學能力、課程設計能力、課堂組織能力提出了新的挑戰，尤其是如何將講授式課堂轉變為探究式課堂，如何有效促進學生科學素養的形成，都對教師職前素養和職后培養提出了更高要求。但是目前針對科學教師培訓的內容仍存在單一化現象，多數學校并不能為科學教師提供系統有效的培訓，培訓形式也多為授課觀摩或理論講授，很難從根本上提升科學教師的專業水平。有學者調研發現，我國現有的小學科學教師培訓中，科學學科方法、前沿領域和實驗教學等學科專業內容不足，跨學科、項目式、問題解決等教學法培訓欠缺，尤其是有關科學高階思維教學的學科核心素養培訓匱乏。[16]同時，我國目前尚未出臺科學教師專業培養的相關標準，使得教師在職后培訓中也不能獲得精準有效的專業支持。

3. 科學教育良好發展的生態環境仍需完善

現階段，我國中小學科學教育雖然走在蓬勃發展的道路上，但在平臺建設、資金支持、家校社協作等方面還有很大的努力和提升空間。雖然科教融合發展的程度越來越深，但是社會資源融入科學教育還沒有形成相關標準，如在課程內容與形式、師資水平以及對于場館的評價激勵機制上都沒有明確標準，這就不可避免地造成系統性課程缺乏、科教融合形式重于內容、專業師資配備力量不足等情況。缺乏相配套的評價激勵機制，也會造成科技類場館以及科技企業在與中小學協作共同培養創新人才方面欠缺主動性。

三、中小學科學教育高質量發展的路徑聚焦

1. 從注重教到引領學：加強教學方式的轉變與優化

因受到凱洛夫教育學思想的影響，講授法成為我國中小學課堂采取的主流教學方式，同時使得“演繹”的思維方式成為多數學生開展學習活動時的偏好。但科學學科所注重的理性精神、探究意識、科學思維等核心素養是無法在講授型課堂上獲得的，因此亟須推進課堂教學方式的轉型。這首先需要教師轉變思想，更需要國家層面對中小學科學教育支撐體系進行系統規劃，如用好高端力量，引導和鼓勵科學家參與到教師培訓中來，深入探索科學教師素養提升的協同培養機制等。[17]但是，科學家或者教學理論專家并不能提供學校需要的關于教學和課程問題的所有答案，這意味著學校和教師仍需自行尋找有效的解決方案。由此，成立校際課程和教學改革聯盟，按照學段和學區建立工作坊，組織校際活動，分享和推廣教學創新成果，實現學校之間的知識互補，對于教育教學方式的創新和持續改進有著重要的意義。[18]

2. 重視深度與融通：以綜合性視角助推課程內容完善

注重綜合是《科學課標（2022年版）》的一大特點，綜合性既是培育學生核心素養的需要，也是國際科學課程改革的趨勢，還是課程方案的要求。[19]從提升綜合性的視角聚焦課程內容的完善，著力點可放在提升學習內容的深度和學科間的融通度上?；谝陨侠砟顒撛O的課程強調的是真實性、實踐性，注重將課程內容與學生的生活經歷建立聯系，讓學生在主動探索中收獲新知。如四川省成都市實驗小學開設的融合課程將上課地點選在湖中小島，內容涉及科學、數學、藝術、語文等學科，學習內容包括以下方面：小島建筑材料的提取和運用，尋找湖水中的生物，在大自然中寫生，以戲劇形式創編故事，組織小島故事會等。[20]

此外，《科學課標（2022年版）》對課程內容進行了結構化改造，加強了各學段內容的一體化設計，這要求學?；谡w思維和貫通視角對科學課程進行重新思考。這樣的貫通除以上提到的學科課程、學習內容的融通，還應包括學段間的貫通，即大中小幼科學教育貫通開展。同時，還應做好拔尖創新人才教育體系和大眾科學教育體系的聯通，為更多具有科學天賦和創新能力的青少年提供多元化、個性化的成長路徑。

3. 從隨意到有序：加強對于社會資源的調動與使用

只有家校社攜手形成教育共同體，基于一致的育人理念開展科學教育，才能有效提升學生的實際獲得感。當前，雖然各類科技資源融入中小學科學教育實踐呈現出多維發展的樣態，但這種合作總體上還顯得不夠充分，其中一個重要原因是教育部門與社會機構及科研部門之間缺少暢通的協調與合作機制。因此，進一步促進科教協同發展，首先需要政府層面探索確立政府部門之間協同、政府與社會協同、教育與科研協同的工作機制，明確教育主體與各資源供給部門的權責關系。[21]其次，應聚焦高等院校、科研機構等層面對于科技資源轉化成教育資源有效性的實踐研究，以幫助篩選科教融合的高效路徑。最后，應推動教師、家長、社區人員的科學教育共同體建設。

參考文獻：

[1] 辛濤，姜宇，劉霞.我國義務教育階段學生核心素養模型的構建[J].北京師范大學學報（社會科學版），2013（1）：5-11.

[2] 聶晶，肖奕博.新課標·新挑戰：新小學科學課程的重構與落實[J].中小學管理，2017（9）：30-32.

[3] 陳云龍.義務教育課程修訂的定位、突破與發展趨勢[J].中小學管理，2022（6）：10-12.

[4] 謝恭芹.中國近現代小學科學課程演變研究[D].北京：首都師范大學，2008.

[5] 中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：4-5.

[6] 郭華.跨學科主題學習的基本類型及實施要點[J].中小學管理，2023（5）：10-13.

[7] 胡華.我國中小學科學教育研究的現狀與未來發展—基于2009-2018年期刊論文的分析[J].上海教育科研，2020（1）：29-34.

[8] 彭婭.溫度融承深度：小學科學教育的自主探索[J].中國基礎教育，2022（2）：39-42.

[9] 孟建偉.走向“科教融合”的科學教育—關于中小學“研學旅行”的哲學思考[J].北京行政學院學報，2020（1）：113-118.

[10] 魯江，付華敏.突破學校圍墻對教育的阻隔—廣東省深圳市明德實驗學校研學旅行課程設計[J].人民教育，2019（24）：17-20.

[11] 孫宏艷，肖玉雯.今天我們該如何做科學教育？—國外中小學科學教育的經驗及啟示[J].中小學管理，2014（12）：49-51.

[12] 向小薇，周建中.科教融合培養創新人才的實踐、問題與建議[J].中國教育學刊，2022（10）：1-6+54.

[13] 王殿軍.普及與提高：中小學科學教育的雙重使命[J].中國基礎教育，2022（2）：36-38.

[14] 崔允漷，郭華，呂立杰，等.義務教育課程改革的目標、標準與實踐向度（筆談）—《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》解讀[J].現代教育管理，2022（9）：6-19.

[15] 鄭永和，楊宣洋，王晶瑩，等.我國小學科學教師隊伍現狀、影響與建議：基于31個省份的大規模調研[J].華東師范大學學報（教育科學版），2023（4）：1-21.

[16] 王震，周丹華，盧婧，等.我國小學科學教師培訓現狀、問題及發展建議—基于31個?。ㄗ灾螀^、直轄市）131134名教師的大規模調研[J].中小學管理，2023（1）：52-55.

[17] 周德進.大力支持科學家參與到科學教師培養中來[J].中國基礎教育，2023（2）：14-16.

[18] 余凱.知識管理視角下的有效教學支持系統[J].中小學管理，2014（3）：21-23.

[19] 胡衛平.在探究實踐中培育科學素養—義務教育科學課程標準（2022年版）解讀[J].基礎教育課程，2022（10）：39-45.

[20] 曹培杰.STEM教育的關鍵：跨學科、靈活課時與深度學習[J].中小學管理，2018（10）：31-33.

[21] 王素，張永軍，方勇，等.科學教育：大國博弈的前沿陣地—國際科學教育戰略與發展路徑研究[J].中國教育學刊，2022（10）：25-31.

（編輯 王淑清）