我國中小學(xué)科學(xué)教育負載有特定的價(jià)值，包括提高公眾科學(xué)素養、樹(shù)立科學(xué)世界觀(guān)、養成科學(xué)觀(guān)念、激發(fā)兒童強烈的科學(xué)好奇心與科學(xué)學(xué)習動(dòng)機、訓練科學(xué)思維品質(zhì)與提高智力能力，以及培養大批科學(xué)技術(shù)后備力量與未來(lái)的科學(xué)精英等，達成這些價(jià)值是科學(xué)教育肩負的歷史使命。但當前我國中小學(xué)科學(xué)教育尚有諸多不盡人意之處，如對科學(xué)本質(zhì)觀(guān)的淡漠、對科學(xué)觀(guān)念理解的偏頗、科學(xué)探究的實(shí)施注重環(huán)節而忽視本質(zhì)、對科學(xué)思維做簡(jiǎn)單化狹隘的理解等，而這正是變革的動(dòng)力、變革的途徑。
我國的中小學(xué)科學(xué)教育已有百年之久的歷史。20世紀80年代以來(lái)，隨著(zhù)基礎教育課程改革的推行，科學(xué)教育的改革取得了令人矚目的成績(jì)，尤其是21世紀初和當前正在進(jìn)行的課程改革落實(shí)立德樹(shù)人、發(fā)展素質(zhì)教育、反映時(shí)代特征、構建中國特色，既具國際視野，又有本土行動(dòng)，將我國的中小學(xué)科學(xué)教育推進(jìn)到一個(gè)新的階段。
近代科學(xué)的興起，使世界逐步邁入了工業(yè)化時(shí)代。在當今科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達又突飛猛進(jìn)的背景下，中小學(xué)科學(xué)教育承載著(zhù)特殊的教育價(jià)值，或者可以說(shuō)負有特殊的歷史使命。但我國中小學(xué)科學(xué)教育由于多方面的原因，存在著(zhù)種種不能令人滿(mǎn)意的地方。欲使我國中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)現面目一新，達到改革的目標，進(jìn)入國際先進(jìn)行列，尚有一段艱難的歷程。為此，針對諸多方面的不足，本文提出變革的建議，攻堅克難，以實(shí)現中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的愿景。
中小學(xué)科學(xué)教育具有特定的價(jià)值，而這種價(jià)值決定了中小學(xué)科學(xué)教育在現實(shí)中所擔負的特殊使命。
中小學(xué)科學(xué)教育是提高公眾科學(xué)素養的關(guān)鍵。公眾科學(xué)素養已成為一個(gè)國家興旺發(fā)達的根本，成為一個(gè)國家可持續發(fā)展的根基。在當代社會(huì )，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為人們生活不可分割的組成部分，現代科學(xué)技術(shù)日益變成一種大眾文化，這種潮流提倡每個(gè)現代公民必須具備科學(xué)技術(shù)的素養。但根據從20世紀90年代至今對我國公眾科學(xué)素養的測試結果來(lái)看，我國公眾科學(xué)素養現狀不容樂(lè )觀(guān)，與建設一個(gè)現代化的社會(huì )主義強國的目標差距較大。而中小學(xué)科學(xué)教育被公認為對公眾科學(xué)素養具有基礎性、根本性、決定性的作用，中小學(xué)科學(xué)課堂是提高公眾科學(xué)素養的主陣地，我國中小學(xué)科學(xué)教育理應承擔這一責任。2.樹(shù)立科學(xué)世界觀(guān)
科學(xué)世界觀(guān)是指學(xué)生在與所生活的社會(huì )文化及外在環(huán)境的互動(dòng)交往中，對周?chē)挛锛白匀滑F象的認識、解釋與反應所形成的一套自成邏輯的思維方式。科學(xué)世界觀(guān)不是由對科學(xué)知識的學(xué)習而直接形成的，而是超乎人關(guān)于自然現象的特定觀(guān)念之前。那種認為學(xué)生掌握正確的科學(xué)知識是學(xué)校教育的第一要務(wù)，科學(xué)知識和科學(xué)方法是絕對價(jià)值中立的看法，忽視了學(xué)生所處的社會(huì )文化環(huán)境所帶來(lái)的影響。在科學(xué)教育中注重培養學(xué)生認識并尊重不同種族文化，了解與欣賞本國及世界各地歷史文化，養成相互信賴(lài)、相互幫助的科學(xué)世界觀(guān)已成為一種國際趨勢。科學(xué)觀(guān)念是指存在于某一自然研究領(lǐng)域的某種形而上的信念，是對特定自然領(lǐng)域中的物質(zhì)實(shí)體及其屬性、研究方法、研究目的提出的獨特的看法。同時(shí)，科學(xué)觀(guān)念代表了其所在領(lǐng)域內科學(xué)思想的精華，為科學(xué)共同體的理論活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)提供了思想框架和行動(dòng)準則，是科學(xué)知識體系中最深層的內容、更本質(zhì)的認識。今天，更重要的是我們要養成現代科學(xué)觀(guān)，如演化的觀(guān)念、自組織復雜性觀(guān)念、時(shí)空相對性觀(guān)念、第二次量子革命所引發(fā)的新穎量子觀(guān)念、以“一黑二暗三起源”為核心的現代宇宙觀(guān)念，等等。4.激發(fā)兒童強烈的科學(xué)好奇心與科學(xué)學(xué)習動(dòng)機
科學(xué)好奇心是個(gè)體對于科學(xué)領(lǐng)域的知識和信息表現出強烈的興趣，并予以關(guān)注和探究的行為傾向。對于兒童，科學(xué)好奇心表現為一種與生俱來(lái)的探索精神，對新奇事物的偏好，對復雜或未知性、不確定性與模糊性的偏好，對探尋信息的偏好。而具備科學(xué)好奇心的兒童，未來(lái)才更有可能成為創(chuàng )新型人才，才更有可能成為真正的科學(xué)家。中小學(xué)科學(xué)教育期間，是培養兒童具備科學(xué)好奇心從而具有科學(xué)學(xué)習動(dòng)機的最佳時(shí)期。5.訓練科學(xué)思維品質(zhì)與提高智力能力
科學(xué)思維是人腦有意識地對自然界中事物的本質(zhì)屬性、內在規律，以及自然界中事物間的聯(lián)系和相互關(guān)系的間接的、概括的、能動(dòng)的反應。當代科學(xué)思維具有綜合性、動(dòng)態(tài)性、開(kāi)放性、批判性、創(chuàng )新性等特點(diǎn)，同時(shí)還表現出涌現性、不確定性、復雜性及量子思維模式等現代科學(xué)思維的特征。中小學(xué)科學(xué)教育，訓練科學(xué)思維品質(zhì)與提高智力能力是關(guān)鍵，科學(xué)教育中模型的構建、推理及論證的掌握、批判性思維的養成、創(chuàng )造性思維的培養，既直接影響科學(xué)教育的質(zhì)量，也關(guān)系到兒童的終身發(fā)展。6.培養大批科學(xué)技術(shù)后備力量與未來(lái)的科學(xué)精英
實(shí)現科教興國，達到強國富民、建設偉大的社會(huì )主義強國的目標，我國需要大批基礎扎實(shí)、思維活躍、富有探究實(shí)踐能力、具備創(chuàng )新活力與創(chuàng )業(yè)精神、能有效應對急劇發(fā)展與變化的時(shí)代要求的青年，需要大批能站在科學(xué)發(fā)展前沿、具有世界一流水平的精英科學(xué)家。中小學(xué)是基礎教育，學(xué)生的知識、能力、態(tài)度、志向都處于形成的基礎階段，中小學(xué)科學(xué)教育理應承擔起這個(gè)責任。中小學(xué)科學(xué)教育，為改變我國從明代末期就走向低谷的科學(xué)技術(shù)狀態(tài)，為我國從落后的農業(yè)國轉變成一個(gè)工業(yè)大國做出了不可磨滅的貢獻，取得了不可小覷的成績(jì)。時(shí)至今日，縱覽世界發(fā)達國家的科學(xué)教育水平、理念和科學(xué)教師專(zhuān)業(yè)化成長(cháng)等，我們需要正視現實(shí)，做出冷靜的思考，發(fā)現目前存在于中小學(xué)科學(xué)教育中的問(wèn)題與不足，認清方向，謀求適切的實(shí)踐策略，以推進(jìn)中小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展與改革。1.對科學(xué)本質(zhì)觀(guān)的淡漠
科學(xué)本質(zhì)觀(guān)最早可以追溯到1907年，此后，科學(xué)本質(zhì)觀(guān)的研究和在科學(xué)教育中的價(jià)值確認成為國際科學(xué)教育中的熱門(mén)議題，而且流派紛呈，內容十分豐富。理解科學(xué)本質(zhì)是現代社會(huì )公民不可缺少的科學(xué)素養?？茖W(xué)本質(zhì)教育是科學(xué)教育的基本任務(wù)，這在國際科學(xué)教育界已成為一種共識。從調研和國培中我們發(fā)現，科學(xué)教師對科學(xué)本質(zhì)的了解甚少，對科學(xué)本質(zhì)觀(guān)的教育價(jià)值表示出不屑，態(tài)度淡漠。沒(méi)有對于科學(xué)本質(zhì)觀(guān)的深刻理解，如何明晰學(xué)科核心素養的內涵？如何能取得科學(xué)教學(xué)的高質(zhì)量？又怎能推進(jìn)科學(xué)教育的改革？對于科學(xué)本質(zhì)觀(guān)，一方面，科學(xué)教育研究者需要做深入的研究，積累更多的理論成果；另一方面，一線(xiàn)教師要高度關(guān)注、認真學(xué)習、深刻理解、積極實(shí)踐。科學(xué)觀(guān)念是科學(xué)學(xué)科核心素養的中心，統領(lǐng)其他核心素養。由于科學(xué)觀(guān)念具有復雜的層次和長(cháng)期的歷史演變過(guò)程，科學(xué)教師對科學(xué)觀(guān)念的理解會(huì )片面、僵化或簡(jiǎn)單化?？茖W(xué)觀(guān)念在層次上可以劃分為對一種科學(xué)規律的表述，對一種科學(xué)現象的解釋?zhuān)瑢茖W(xué)及其自身形而上的概括的認識，因特定的思維方式形成對科學(xué)本質(zhì)的認識而構成世界的科學(xué)圖景，對科學(xué)宏觀(guān)的、理性的觀(guān)點(diǎn)而指向科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)規律的認識。混淆了層次，會(huì )構成對科學(xué)觀(guān)念理解和區分的混亂，造成應用時(shí)的偏差甚至誤用。各個(gè)層次的科學(xué)觀(guān)念都有歷史的演進(jìn)過(guò)程，不同學(xué)段的兒童與某個(gè)具體的科學(xué)觀(guān)念的一定歷史發(fā)展階段相對應，但又不能凝固化，特別是我們不能無(wú)視當代科學(xué)觀(guān)念的最新發(fā)展及其育人價(jià)值。3.科學(xué)探究的實(shí)施注重環(huán)節而忽視本質(zhì)
很多科學(xué)教師將科學(xué)探究的要素理解成科學(xué)探究的環(huán)節，認為按這樣幾個(gè)步驟去實(shí)施就是探究學(xué)習，就是真探究，把科學(xué)探究教學(xué)聚焦于操作技能訓練。探究學(xué)習的核心是思維活動(dòng)，沒(méi)有促進(jìn)高階思維能力的發(fā)展，就無(wú)法真正理解探究的本質(zhì)，無(wú)法靈活解決現實(shí)情境中的真實(shí)問(wèn)題?？茖W(xué)本質(zhì)觀(guān)的理論表明探究中應遵從的原則有：科學(xué)知識的產(chǎn)生要經(jīng)過(guò)觀(guān)察和實(shí)驗的證實(shí)；觀(guān)察滲透理論、想象力和創(chuàng )造力在探究中扮演重要角色；科學(xué)方法與過(guò)程是非獨特性的，科學(xué)方法是多元化的；探究的方式可以是多種多樣的。探究學(xué)習最終是為了實(shí)現知識與能力、理論與實(shí)踐的融合，實(shí)現不同發(fā)展階段、不同學(xué)科之間的整合，培養學(xué)生獨立思考與自主精神，破除結果與結論的唯一性與標準化，促進(jìn)學(xué)生核心素養的協(xié)調發(fā)展。4.對科學(xué)思維做簡(jiǎn)單化狹隘的理解
科學(xué)思維應包括數理邏輯思維、形象思維、抽象思維、批判性思維、創(chuàng )造性思維，也包括直覺(jué)、靈感與頓悟等。由于課標主要列舉了幾種有代表性的思維，教師便誤認為思維就只有這幾種或只需要培養這幾種。為落實(shí)培養科學(xué)思維素養的目標，構建思維型課堂教學(xué)是一條可取的路徑：教學(xué)導入引入課題，創(chuàng )設情境，提出問(wèn)題，引起認知沖突激發(fā)思維；教學(xué)過(guò)程使學(xué)生掌握知識與技能，強調思維互動(dòng)，加強方法教學(xué)，注重探究；教學(xué)反思掌握知識、方法，反思經(jīng)驗教訓，形成認知結構；應用遷移注重實(shí)踐，學(xué)習在真實(shí)的情境中解決具體問(wèn)題，突破學(xué)科的束縛，跨學(xué)科綜合運用，培養創(chuàng )造力。5.科學(xué)教育的內容沒(méi)有足夠體現當代科學(xué)成就，遠離前沿
中小學(xué)科學(xué)教育的內容基本上是16—19世紀之間的經(jīng)典科學(xué)知識，很少涉及20世紀以后興起的現代科學(xué)，課標和教科書(shū)的少量?jì)热莸秸n堂教學(xué)實(shí)施時(shí)，又會(huì )被“腰斬”。近年來(lái)，獲得飛速發(fā)展的量子科學(xué)、粒子物理、宇宙學(xué)等，我國科學(xué)家做出了杰出的貢獻，有些領(lǐng)域已處于世界前列。這些成就不斷改變人類(lèi)對物質(zhì)世界、對自然界的認識，改變人類(lèi)的思維方式，甚至將改變人類(lèi)的生存方式、生活方式、生產(chǎn)方式。目前不是這些知識不能納入中小學(xué)科學(xué)教育的問(wèn)題，而是如何進(jìn)入教學(xué)、如何進(jìn)行教學(xué)的問(wèn)題，是轉變理念、改變態(tài)度的問(wèn)題。6.科學(xué)態(tài)度與責任目標在具體實(shí)施中虛設化
在中小學(xué)科學(xué)教育中，教師對態(tài)度責任素養內涵認識不足，對幾個(gè)核心素養之間的內在關(guān)系沒(méi)有充分理解，對態(tài)度責任素養構建的理論基礎不了解，對它的教育價(jià)值認知片面。因此，在教學(xué)設計時(shí)，教師對態(tài)度責任素養目標常常以套話(huà)、大話(huà)表述，在具體的教學(xué)過(guò)程中流于形式、走過(guò)場(chǎng)。要充分認識態(tài)度責任素養的科學(xué)教育價(jià)值，培養有道德情操的一代新人，養成有科學(xué)素養的現代公民，凸顯科學(xué)精神與科學(xué)思想，消弭科學(xué)與人文的隔閡，培養非智力因素以促進(jìn)智力的全面發(fā)展，樹(shù)立強國富民的責任擔當等，使態(tài)度責任素養的內涵得到充實(shí)，在科學(xué)教育中的價(jià)值得到彰顯，在教學(xué)過(guò)程中得到落實(shí)。7.初中綜合課程的推行阻力重重，發(fā)展舉步維艱
中小學(xué)的科學(xué)教育，尤其是義務(wù)教育階段的科學(xué)教育，實(shí)行分科教育的優(yōu)勢在于分科培養的教師容易適應，能最大化地鞏固學(xué)科知識。但自然界是一個(gè)整體，對學(xué)科的分類(lèi)是人為的。義務(wù)教育階段科學(xué)的分科教育不利于學(xué)生從相互聯(lián)系的整體的視角理解和認識科學(xué)、認識自然、認識世界，限制了學(xué)生用多學(xué)科知識解決具體實(shí)際問(wèn)題的能力。由于種種原因，初中科學(xué)實(shí)行綜合課程只有浙江省堅持了三十多年不動(dòng)搖，而在全國的影響和輻射卻不明顯。部分省市也推行過(guò)初中綜合課程，但多年來(lái)沒(méi)有擴展施行，或又中途退回。這是一個(gè)很值得研究的理論與實(shí)踐問(wèn)題。8.對科學(xué)教育中跨學(xué)科實(shí)踐動(dòng)手能力的培養執行不力
科學(xué)實(shí)踐鼓勵學(xué)生親自動(dòng)手，將身邊的事物作為對象和內容，包括科學(xué)實(shí)驗、發(fā)明制作、生產(chǎn)實(shí)踐等，是科學(xué)教育的重要內容。特別是跨學(xué)科、多學(xué)科的實(shí)踐活動(dòng)，如STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì )、環(huán)境）、SSI（社會(huì )性科學(xué)議題）、STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數學(xué)）等，更是不可缺省?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到當代，工程科學(xué)、社會(huì )科學(xué)、人文學(xué)科已經(jīng)越來(lái)越相互交融、緊密結合。我們應以學(xué)科觀(guān)念、知識和方法為基礎，以跨學(xué)科理解和核心素養為目標，實(shí)現不同學(xué)科之間的整合，形成綜合性、項目制的科學(xué)創(chuàng )新實(shí)踐課程。9.與中小學(xué)科學(xué)教育緊密相關(guān)的社會(huì )資源不足，科學(xué)傳播和科學(xué)普及有待加強
中小學(xué)科學(xué)教育的改革與發(fā)展需要相應的社會(huì )環(huán)境和豐富的教育資源的支持，如博物館、展覽館、青少年科技活動(dòng)中心、自然生態(tài)保護區等，新聞、廣播、電視、電影、報紙、雜志以及豐富多彩的適合各個(gè)學(xué)段兒童閱讀的優(yōu)秀的科學(xué)普及讀物，還包括學(xué)校工場(chǎng)、農場(chǎng)公用基地，學(xué)校STSE、SSI、STEAM相應設施設備的共享工坊，為科學(xué)教育的實(shí)踐應用創(chuàng )造必要的條件，為中小學(xué)科學(xué)教育營(yíng)造良好的社會(huì )氛圍，提供各方面的資源。10.科學(xué)教師的專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)素養亟待提高
我國中小學(xué)科學(xué)教師在科學(xué)本質(zhì)觀(guān)、學(xué)科教學(xué)知識、跨學(xué)科實(shí)踐教育的能力、個(gè)體參與科學(xué)研究與教育科學(xué)研究的經(jīng)歷、社會(huì )科學(xué)與人文學(xué)科相關(guān)知識的了解等方面都存在不同程度的欠缺，這直接阻礙了中小學(xué)科學(xué)教師有效實(shí)施教育和教學(xué)，妨礙了科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高，以及科學(xué)教育的改革和發(fā)展。要改變這種局面，需要形成科學(xué)教師職前培養和職后培訓的體制、機制和體系化的方式、內容，要總體思考、通盤(pán)設計，要講究針對性、實(shí)效性。中小學(xué)科學(xué)教育亟須一大批有企業(yè)家能力、科學(xué)家精神、教育家情懷的卓越教師。我國中小學(xué)科學(xué)教育正處于百年難逢的發(fā)展機遇，我們要抓住這一機遇，乘勢而上。我們必須正確認知中小學(xué)科學(xué)教育的價(jià)值，擔負起歷史使命，又必須直面現實(shí)，看到不足與差距，有針對性地尋求問(wèn)題解決和推動(dòng)發(fā)展的有效方略及實(shí)踐路徑，完成我國中小學(xué)科學(xué)教育的全面轉型，使我國科學(xué)教育的水平和人才培養趕超世界水平，為我國科學(xué)技術(shù)的騰飛與超越提供大批優(yōu)秀的科學(xué)人才。本文來(lái)源于《中國教師》雜志2023年第7期。作者系｜浙江師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所所長(cháng)，教授
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