胡卫平：学生科学素养有待加强

文 | 本刊记者 孙习涵

胡卫平：学生科学素养有待加强

文 | 本刊记者 孙习涵

在2016年教育部公布的“中国学生发展核心素养”中，科学素养是其中的一项。但在公众眼中，这个名词本身的定义及背后所代表的意义依然是模糊的。科学素养到底是什么？它有几部分的维度？中国学生整体科学素养的现状是什么，而提升科学素养又有哪些可行的途径和手段？

带着这些疑问，本刊记者专访了陕西师范大学现代教学技术教育部实验室主任、中国基础教育质量监测协同创新中心副主任胡卫平教授。

记者：在去年颁布的六大核心素养当中，科学素养是其中的一项，那么科学素养具体应该如何解读？

胡卫平：科学素养的完整表述应该是“科学学科的核心素养”。它的定义与核心素养的内涵相当，是指学生在接受科学教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过科学学习内化的带有科学学科特性的品质，是科学学科育人价值的集中体现。

我们依据学生发展核心素养和科学学科的本质，系统分析了主要发达国家的科学课程标准和国际科学教育研究现状与趋势，总结了我国科学教育的实践和研究，建构了科学学科核心素养。它主要包括四个维度：科学观念与运用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任。

“科学观念与应用”是从科学视角形成的对自然现象的基本认识，是科学概念和规律等在头脑中的提炼和升华，是运用科学知识和方法解释自然现象和解决实际问题的能力。

“科学思维与创新”是具有意识的人脑对科学事物（包括科学对象、科学现象、科学过程、科学事实等）的本质属性、内在规律性及事物间的相互联系和关系的间接和概括的反映，主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。

“科学探究与交流”是指具有科学探究的意识，能在真实情境中提出科学问题、形成猜测和假设，利用科学方法获取和处理信息、形成结论，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。它主要包括问题、证据、解释、交流等要素。

“科学态度与责任”是指认识科学本质，理解科学、技术、社会、环境四者之间的关系，理解人类活动对自然环境、生活条件和社会变迁的影响，具备保护环境、推动可持续发展的责任感。它主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。

这其中，“科学思维与创新”和“科学态度与责任”是两个最根本和最重要的素养。“科学观念与应用”是其他素养的基础，“科学探究与交流”是形成其他素养的手段和途径。

记者：您如何看待目前学生的科学素养现状？

胡卫平：我认为，中国学生的科学素养从总体上来说是不容乐观的。如果从知识上来考核，“科学观念与应用”这一项上或许能取得好的成绩，但“科学思维与创新”和“科学态度与责任”这两个维度上是欠缺的，应该引起我们的高度重视。

比如，在科学思维中很重要的一点是基于证据的思维方式，或者说批判性思维。中国人非常欠缺的正是基于证据的思维方式。批判性思维是一种非常重要的思维方式，我们国家出现了一些不符合科学发展观的现象，比如环境污染，这与中国公民不善于基于证据进行决策有很重要的关系。

另外，中国学生比较欠缺的是创新思维。在20多年的调查研究中，我们发现，从小学到中学，随着年龄层的增长，中国学生的创新素质处于持续下滑的趋势。而从发展心理学的角度来说，从小学到初中，学生的创新素质在某个阶段下降是正常的，但持续性下降并非一种正常的现象。

举例来说，2000年，我们比较了中国与英国青少年的科学创造力，结果发现，比较的7个方面中，有6个方面中国学生不如英国学生，而且创造性产品设计能力持续下降，这一结果也被2007年的技术创造力研究所证实。2010年，我调查了几千名学生，结果发现，从一年级到八年级，学生的学业负担持续攀升，但学生的创造性人格持续下降。2017年，我们做了一个关于学生发展核心素养的评价项目，调查发现：在创造性的学习行为、创造性的学习动机、创造性倾向、创造性环境这些与创新相关的指标中，初中生都比小学生要弱。

而关于“科学态度与责任”，在我们的科学教育中很少会让学生认识科学的本质。美国科学促进会提到了科学知识的本质：世界是可以认识的，科学是可以变化的，科学不能解决全部问题等；科学事业的本质：科学是一种负责的社会活动，科学家既作为专家又作为公民参与公共事务等。但我们整体的科学教育偏重于解题考试，很少会渗透这样的内容。

在“科学态度与责任”中，我们学生的好奇心、实事求是的精神以及社会责任如何？这些都值得我们深思。

基于我多年来的研究和接触中小学的实践过程，我认为我们国家在“科学思维与创新”及“科学态度与责任”这两个维度上都有很大的提升空间。

记者：您觉得目前阻碍中国学生科学素养形成的原因有哪些？

胡卫平：原因有很多方面，但我认为影响学生创新发展的首要因素应该是评价。如果我们评价的内容偏重于知识本身的话，老师就不会高度重视学生思维和创新能力的培养。我们人才选拔和评价的方式如果不发生改变的话，学生创新能力的培养会是个很大的问题。

比如浙江省高考方案改革之后，学生在进行选科的时候，物理学科选课的人数最少。如果学生都不选择物理的话，我们国家未来科学技术的发展将受到巨大的影响。为什么学生不选物理？因为现在的考试方案是以学生成绩在报考学生中排名的百分比来定分数。很多物理成绩不好的学生不选物理，物理成绩中等的学生如果选择了就成了成绩最差。

其二，我们国家对科学的总体重视是不够的。国家各级教育行政部门、学校和家长对于科学的重视程度都不够。在中国，科学并未作为一门核心课程，和语文、数学处在同等的地位。

今年，小学课程标准发布，要求学校从一年级开设科学课，这个课程标准的发布对于科学教育构成了积极的影响，但小学科学教师的配备严重不足。很多学校的科学教师不是专职教师，更不必说专业的教师。我们在七个省做过调查，有80%的小学科学教师不是理科毕业，这样的教师如何培养学生的科学素养和创新能力。很多孩子在小学阶段对科学的兴趣就这样被抹杀掉了。

在国际知名的PIZA测试（国际学生测评项目）中，虽然上海的学生取得了不错的成绩，但有一项数据令人深思：未来想从事科学相关职业的学生比例仅占所有学生的16%左右，而同比国际平均水平是24%，美国是38%。

其三，在我们的教学当中，过于强调死记硬背，这对科学素养的形成会产生负面的影响。现在国际上研究孩子的学习行为，普遍认为学生在思考的时候才算是学习。如果我们的教学无法围绕着学生的创新素质，发展学生的核心素养，那我们的教学就是有问题的。

如何在科学中教学，我们提倡基于思维的探究式教学。实际上，不只是科学，每一门学科都应该基于思维进行教学，因为任何一个核心素养不通过学生思考是无法培养起来的。所以，教学的改革必须要围绕着培养学生的思维能力来展开。

另外，还有课程体系的问题。国家课程、学校课程如何设置，包括如何将现在热门的STEM教育、创客教育与学校的学科教学形成一个整体，也在影响着学生的科学素养。

记者：落实到具体的教学当中，提升学生的科学思维可以通过什么样的途径？

胡卫平：现在，国际上普遍达成了一种共识，就是要促成学生在学习的过程中进行积极的思考。这些年，我们整合学习理论、学习科学以及脑科学的研究成果，提出了一个“思维型教学理论”。

它可以概括为五个方面的原理：动机激发，没有动机学生就无法思考；认知冲突，有了冲突学生才会积极思维； 自主建构，包括认知建构和社会建构；自我监控，指的是学生把学习活动的本身作为关注的对象，不断地进行计划、评价、反馈和调节；应用迁移，学生要把学到的知识和方法应用到真实的情境中去。

整个过程中，最核心的东西就是要衡量，学生是否在不断思考，如果学生没有思考，获得的就是无效的知识。没有思考，素养是无法发展起来的。

举例来说，我们在教学中有一种思维方法叫分类。分类这种思维方式对一个人而言非常重要，他对于我们的工作和生活都极其有帮助。如果没有形成分类的思维方式，将会对未来的工作产生不利的影响。

比如这次核心素养的制定，林崇德老师所在的课题组给出的定义非常科学严谨：学生在接受相应学段的教育的过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。但却有人提出，要将“必备品格和关键能力”改成“必备品格、关键能力和价值观念”。这就是缺少科学分类的素养的体现，因为必备品格包含了价值观念。

在具体的教学当中，我们对分类设定了一些规则，第一，每一种分类都都要基于一定的标准；第二，分类要穷尽所有的可能性；第三，分类要讲究层次性。

在我们开发的促进学生创新素质的课程——学思维活动课程中，有一个“我把水果来分类”的活动，引导学生从不同角度如颜色、形状等方面进行分类，用这种通俗易懂的活动来让学生理解分类的标准，等到这些孩子接触到生物、物理、化学知识之后，再训练他从学科的层面进行分类。

如果我们从小学到初中步步强化，循序渐进地去做，学生的分类思想就能够形成。