义务教育阶段的科学教育：关键问题与对策建议

田 伟，辛 涛，胡卫平，2

(1.北京师范大学 中国基础教育质量监测协同创新中心，北京 100875；2.陕西师范大学 现代教学技术教育部重点实验室，西安 710062)

义务教育阶段的科学教育事关创新型国家建设。2019年6月，中共中央、国务院发布《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，明确提出“加强科学教育和实验教学”。从教育治理能力现代化的视角看，如何精准促进义务教育阶段的科学教育质量提升成为一个关键问题，也是扭转与建设创新型国家要求不相适应的教育教学现状必须回答的迫切问题。本文以我国义务教育阶段科学教育现状调查数据为基础，重点分析科学教育实施过程中存在的突出问题，并为精准提升教育质量提出对策建议。

一、深化义务教育阶段科学教育的政策背景

(一)培养创新精神与实践能力的时代诉求

随着人类社会从工业社会加速向信息社会转型，科技创新被摆在国家发展全局的核心位置，成为引领发展的第一动力。为了科技人才队伍规模与质量同步提升，为加快创新型国家建设提供强大的人才支撑，党中央、国务院高度重视培养具有创新精神与实践能力的人才。

2006年3月，国务院印发《全民科学素质行动计划纲要(2006—2010—2020年)》，明确提出“提高公民科学素质，对于提高国家自主创新能力、建设创新型国家”具有十分重要的意义，设定了“未成年人对科学的兴趣明显提高，创新意识和实践能力有较大增强”的奋斗目标(1)《全民科学素质行动计划纲要(2006—2010—2020年)》，2006年3月20日，http://www.gov.cn/gongbao/content/2006/content_244978.htm，2021年3月15日。。2019年2月，中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》，再次提出要发展中国特色世界先进水平的优质教育，创新人才培养方式，推行探究式等教学方式，培养学生创新精神与实践能力(2)《中共中央、国务院印发〈中国教育现代化2035〉》，2019年2月23日，http://www.gov.cn/zhengce/2019-02/23/content_5367987.htm，2021年3月15日。。2019年6月，中共中央、国务院发布《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，再次聚焦“着力培养认知能力，促进思维发展，激发创新意识。”(3)《中共中央、国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，2019年6月23日，http://www.gov.cn/gongbao/content/2019/content_5411564.htm，2021年3月15日。2020年9月，习近平总书记在科学家座谈会上的讲话中再次强调“要把教育摆在更加重要位置，全面提高教育质量，注重培养学生创新意识和创新能力”(4)《习近平：在科学家座谈会上的讲话》，2020年9月11日，http://www.gov.cn/xinwen/2020-09/11/content_5542862.htm，2021年3月15日。。近期一系列的政策和中央领导讲话均表明在新一轮科技革命和产业革命深入发展的时代背景下，义务教育阶段的科学教育被摆在培养创新精神与实践能力，提高国家自主创新能力和建设创新型国家的战略位置。

(二)培养创新精神与实践能力的政策要素

课程标准是义务教育阶段科学教育的纲领性文件，承载着党的教育方针和教育思想，规定了课程目标和课程内容等问题。以《义务教育小学科学课程标准》为例，“创新”出现的频次为12次，“实践”出现的频次为27次(5)教育部：《义务教育小学科学课程标准》，北京：北京师范大学出版社，2017年。，其对创新精神与实践能力的高度重视可见一斑。科学教育在培养学生科学的思维方式、创新精神、创新意识和动手能力方面具有不可替代的作用(6)黄海旺：《小学科学课程改革的几点思考》，《课程·教材·教法》，2009年第10期。，也是新时代义务教育阶段科学教育的核心特点。

课程标准着力强调以科学探究为基本途径培养学生的创新精神与实践能力。探究教学和探究活动成为课程标准的重要内容，旨在培养学生的科学探究能力和创新能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。《义务教育小学科学课程标准》中“探究”的频次高达164次，可见其作为培养创新精神与实践能力的途径的重要地位。2019年11月，教育部发布《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，对全面加强和改进中小学探究实验教学工作进行了系统部署，着力推动国家课程方案和课程标准规定的重要教学方式和内容的落实，全面提高义务教育质量和培养创新人才(7)《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》，2019年11月22日，http://www.moe.gov.cn/srcsite/A06/s3321/201911/t20191128_409958.html，2021年3月15日。。

新时代义务教育阶段的科学教育教学注重从知识传授到创新能力培养的转变，不仅是教学内容的转变，更重要的是一种教育教学观念的转变，着眼于“怎么教和学”，从优化教学方式上切实提高课堂教学质量。2019年6月，《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》提出要“优化教学方式。注重启发式、互动式、探究式教学”，“引导学生主动思考、积极提问、自主探究。融合运用传统与现代技术手段，重视情境教学；探索基于学科的课程综合化教学，开展研究型、项目化、合作式学习。”(8)《中共中央、国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，2019年6月23日，http://www.gov.cn/gongbao/content/2019/content_5411564.htm，2021年3月15日。

(三)全面提升义务教育阶段科学教育的条件保障

教育投入和条件的保障是确保义务教育阶段受教者享受平等教育权的基本前提。2001年11月，教育部印发《义务教育课程设置实验方案》，具体规定了四年级每周总课时数为30节，八年级每周总课时数为34节，科学(或选择生物、物理、化学)的课时数所占比例应在7～9%之间(9)《教育部关于印发〈义务教育课程设置实验方案〉的通知》，2001年11月21日，http://www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s7054/200111/t20011121_166076.html，2021年3月15日。。2017年2月，教育部进一步发布《关于印发〈义务教育小学科学课程标准〉的通知》，提出“确保落实规定课时。小学科学课程起始年级调整为一年级。在我部组织修订《义务教育课程设置实验方案》前，原则上要按照小学一、二年级每周不少于1课时安排课程，三至六年级的课时数保持不变”(10)《教育部关于印发〈义务教育小学科学课程标准〉的通知》，2017年2月6日，http://www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201702/t20170215_296305.html，2021年3月15日。。

实验室建设、教师队伍也是科学课程实施的重要条件保障，对于有效实施探究实验教学，培养学生的创新精神与实践能力具有重要影响。2009年11月，教育部印发《中小学实验室规程》，提出“要采取切实可行的措施，解决目前一些地方存在的对中小学校实验室建设工作重要性认识不足，实验室建设缺乏科学规划，经费投入不足，实验室设备缺乏、实验开出率不高、实验室建设和管理不规范等问题”(11)《教育部关于印发〈中小学实验室规程〉的通知》，2009年11月25日，http://www.moe.gov.cn/srcsite/A06/jcys_jyzb/200911/t20091125_78443.html，2021年3月15日。。为进一步保障和提升教育装备质量，2019年5月，教育部发布《初中物理教学装备配置标准》等六个学科教学装备配置标准，进一步促进学生向主动学习、实践性学习、情景化学习、课程综合化学习的转变，真正使教学装备成为深化“课堂革命”的有力助手，助力从传统课堂教学向现代课堂教学转变，培养学生创新意识和动手能力(12)《教育部发布〈初中物理教学装备配置标准〉等6个学科教学装备配置标准》，2019年5月31日，http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/201905/t20190531_383961.html，2021年3月15日。。

对于教师队伍，我国实行教师资格制度。《中华人民共和国教师法》规定，取得小学教师资格，应当具备中等师范学校毕业及其以上学历；取得初级中学教师资格，应当具备高等师范专科学校或者其他大学专科毕业及其以上学历(13)《中华人民共和国教师法》，1993年10月31日，http://www.moe.gov.cn/s78/A02/zfs__left/s5911/moe_619/tnull_1314.html，2021年3月15日。。为了造就高素质专业化创新型教师队伍，2018年1月，中共中央、国务院发布《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》提出，要结合实际逐步将小学教师学历提升至师范专业专科和非师范专业本科，初中教师学历提升至本科(14)《中共中央、国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》，2018年1月31日，http://www.gov.cn/zhengce/2018-01/31/content_5262659.htm，2021年3月15日。。2018年3月，教育部等五部门又发布《教师教育振兴行动计划(2018—2022年)》，提出要“根据各地实际，为义务教育学校培养更多接受过高质量教师教育的素质全面、业务见长的本科层次教师”(15)《教育部等五部门关于印发〈教师教育振兴行动计划(2018—2022年)〉的通知》，2018年3月22日，http://www.moe.gov.cn/srcsite/A10/s7034/201803/t20180323_331063.html，2021年3月15日。。

为全面提高基础教育质量，办好人民满意的教育，中央教育工作领导小组和教育部开始着力加强基础教育的条件保障工作，为全面提高基础教育育人质量提供强大动力和坚强保障。2020年7月，教育部等八部门发布《关于进一步激发中小学办学活力的若干意见》，提出“要依法依规优先保障学校基础设施、经费投入、教职工配备等教育教学基本需求”(16)《教育部等八部门关于进一步激发中小学办学活力的若干意见》，2020年9月15日，http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-09/24/content_5546939.htm，2021年3月15日。。

农村地区教育质量的提升也是国家教育事业发展的有机组成部分，是发展更加公平更高质量的教育的不可或缺的内容。2010年7月，《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》提出：“加快缩小城乡差距。建立城乡一体化义务教育发展机制，在财政拨款、学校建设、教师配置等方面向农村倾斜。”(17)《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》，2010年7月29日，http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201008/t20100802_93704.html，2021年3月15日。2021年3月，国务院总理李克强在《政府工作报告》中指出：“发展更加公平更高质量的教育”，“推动义务教育优质均衡发展和城乡一体化，加快补齐农村办学条件短板”(18)《政府工作报告——2021年3月5日在第十三届全国人民代表大会第四次会议上》，2021年3月12日，http://www.gov.cn/premier/2021-03/12/content_5592671.htm，2021年3月15日。。

二、我国义务教育阶段科学教育的现实图景

收集科学的、全面的调查数据是深入了解我国义务教育阶段科学教育现实图景的必要途径。梳理文献发现，义务教育阶段科学教育的相关调查研究较多，调查内容主要包括综合性的实施状况调查(19)李秀菊、黄瑄：《面向 2035 年科学教育发展的几点思考——基于九省市小学科学教育实践现状的调查结果》，《科普研究》，2020年第4期。、科学教师专项调查(20)张莉娜：《新课程背景下北京市中小学科学教师队伍结构的调查研究》，《教师教育研究》，2010年第1期；朱家华、崔鸿：《小学科学教师专业化发展现状调查研究——以湖北省为例》，《中国考试》，2018年第8期；张红霞、郁波：《小学科学教师科学素养调查研究》，《教育研究》，2004年第11期。、教学相关的专项调查(21)黄海旺、王海英：《小学科学教材与教学现状及对策》，《课程·教材·教法》，2007年第6期；原东生：《初中物理科学探究教学现状与策略》，《课程·教材·教法》，2008年第5期。等，它们的共性内容以课程开设、师资状况和课堂教学居多。进一步分析发现，以往关于义务教育阶段的科学教育现状调查通常指向区域性的调查，时间相对久远，而且多从学科研究的学术角度切入，抽样的科学性、严谨性各有差异，加之调查目的、立场差异等原因导致调查研究的价值定向和对科学教育总体现状的反映程度上存在不全之处。

基于以上考虑，我们在文献调研、教师访谈、专家咨询等的基础上，以当前义务教育阶段科学教育相关的教育政策的实施效果评价为根本出发点，以当代科学教育的学科育人价值为核心，设计了课程开设、教师队伍、探究实验教学和教学资源等为内容的调查问题以获取育人现状的数据。调查对象由四、八年级学生和相关科学教师组成，依据国家统计局的我国经济区域划分标准在东部、中部、西部和东北四大地区的七个省通过PPS抽样和随机抽样获得，具体包括四年级学生21467名，八年级学生15739名，四年级科学教师1533名，八年级物理教师1518名，八年级生物教师1003名以及八年级地理教师975名。样本可以科学地反映城乡结构、学校教育教学质量状况。

(一)课程开设：基本保障但未开足开好

根据《义务教育课程设置实验方案》的周总课时数和科学课时比例可以计算得到，四年级科学周课时数应为2-3节，八年级物理周课时数应为2-3节、生物周课时数应为2-3节、地理周课时数应为2-3节。根据这些标准，将学生报告的周课时数分为未达标(2节以下)、达标(2-3节)和超标(4节及以上)三个类别。

调查数据显示，八年级物理课程开设充足，学生报告的周课时数的比例从高到低为4节及以上(44.7%)、3节(45.8%)、2节(9.5%)。然而，其他三个学科的周课时数虽然得到基本保障但离开足开好还有一定距离。一是周课时数未达标的现象依然存在，比例从高到低为四年级科学(12.8%)、八年级地理(6.4%)、八年级生物(6.1%)。二是这三个学科的周课时数以2节为主，比例从高到低为四年级科学(69.3%)、八年级生物(65.2%)、八年级地理(64.9%)，仅仅达到《义务教育课程设置实验方案》的基本规定。

(二)教师队伍：学历水平显著提升但专业素质缺乏

足够数量的具有创新素质的教师是精准传达和实现科学课程育人价值的基础，也是培养学生创新素质的前提。自我国建立教师资格准入制度以来，科学教师的学历水平显著提升。数据显示，相对于科学教师的入职学历而言，四年级科学教师(99.9%)、八年级物理教师(99.5%)、八年级生物教师(99.5%)以及八年级地理教师(99.0%)的目前学历水平几乎全员达到《中华人民共和国教师法》的规定。

然而，专业专职教师数量缺乏造成的教师专业素质缺乏一直是科学教育质量提升的瓶颈。数据显示，四年级的专业科学教师短缺问题最突出，只有16.6%的科学教师具有科学教育相关的教师资格，其余的83.4%科学教师具有的是语文、数学、外语、思想品德、音乐、体育以及美术等其他学科的教师资格。八年级物理(84.8%)、八年级生物(64.4%)、八年级地理(54.9%)的专业教师所占比例状况也不乐观。较多科学教师都是兼职的，比例从高到低为四年级科学(77.0%)、八年级地理(24.2%)、八年级生物(21.0%)、八年级物理(19.6%)。不仅如此，还有一定的科学教师没有参加过专业培训，比例从高到低为四年级科学(24.6%)、八年级地理(8.9%)、八年级生物(8.4%)，这一现状决定了科学教师队伍中高素质专业化创新型的教师缺乏，也在一定程度上失去了培养创新精神和实践能力的师资基础。

(三)探究实验教学：成效显著但实施程度低

科学探究与实验教学对于培养创新人才具有重要作用。以四年级科学为例，探究教学、实验教学的开展一定程度上促进了学生创新意识水平的提升。卡方检验表明，开展探究教学的频次与创新意识水平之间具有显著的正相关r=0.5(χ2(9)=7181.8，p=.00)；开展动手实验教学的频次与创新意识水平之间具有显著正相关r=0.4(χ2(9)=2785.0，p=.00)。也就是说，开展探究教学和动手实验的频次越高，学生创新意识水平也越高。探究教学和动手实验教学在培养学生的创新意识水平上取得了显著成效。

但是，探究与实验教学的整体实施程度依然低。绝大多数的四年级科学(64.4%)、八年级物理(59.3%)、八年级生物(73.2%)、八年级地理(78.5%)教师开展科学探究教学的频次低。在一个学期中，四年级学生报告从不做和只在有些课上做动手实验的比例为54.6%，八年级学生报告只做过0-2次动手实验或实践调查的比例从高到低为地理(92.4%)、生物(79.3%)和物理(57.6%)。而且，学生报告的在一个学期中从来不做和只在有些课上教师做演示实验的比例从高到低为八年级地理(83.3%)、八年级生物(79.7%)、四年级科学(56.6%)和八年级物理(45.7%)。

总的来看，科学探究与实验教学的实施程度低，尤其是八年级地理、八年级生物以及四年级科学教师开展的频次更低。教学方法不得当，缺少深入开展科学探究的机会，从而使得很多学生难以在真实的、自主的科学探究过程中发展创新精神与实践能力。

(四)实验教学资源：基本配置但利用率低

实验室、实验仪器设备以及实验耗材是开展实验教学、综合实践活动和实施素质教育的重要媒介。当前，各级学校实验教学资源基本配置，《中小学实验室规程》反映的实验室设备缺乏等问题得到显著改善，实验教学资源配置问题进而转向有效使用问题。

调查数据显示，在学校实验室基本配置方面，教师报告学校有实验室的比例从高到低为八年级物理(99.7%)、八年级生物(98.4%)、四年级科学(88.1%)，但是经常使用的比例较低，其从高到低为八年级物理(60.3%)、四年级科学(46.2%)、八年级生物(36.6%)。教师报告学校有实验仪器设备的比例从高到低为八年级物理(99.8%)、八年级生物(98.4%)、四年级科学(93.2%)，经常使用的比例从高到低为八年级物理(76.0%)、四年级科学(50.1%)、八年级生物(39.0%)。教师报告学校有实验耗材的比例从高到低为八年级物理(99.5%)、八年级生物(98.1%)、四年级科学(90.0%)、八年级地理(83.3%)，经常使用的比例从高到低为八年级物理(54.1%)、四年级科学(38.5%)、八年级生物(30.6%)、八年级地理(10.2%)。可见，不同学科实验教学资源的使用水平整体处于较低水平，四年级科学、八年级生物和八年级地理的利用问题更加突出。这种配置而不充分利用的现象，很大程度上造成了实验教学资源的浪费，不利于实验教学资源服务于教学改革，一定程度上损害了创新精神与实践能力的培养。

三、义务教育阶段科学教育深入发展的实践困境

(一)学科育人价值难为

实现学科育人功能，是全面提高义务教育质量的内在要求。育人价值指向学生个体精神发展的全部，以科学素养为具体体现和根本目标追求。以育人价值为核心才能促进教育教学各环节形成合力，有效落实党的教育方针和战略规划。然而，受到长期积累的主副科划分和应试教育的深刻影响，义务教育阶段的科学教育在实施过程中严重偏离了学科育人这一根本出发点，与培养创新精神和实践能力之间的矛盾日益突出。

长期以来的实际情况是义务教育阶段的科学课程地位低下，中考的强化作用进一步反噬到教育教学当中，导致教育教学的终极目标是追求考试高分而不是学科育人价值。语、数、外是三门主科，小学科学以及中学的物理、生物、地理等是副科，语、数、外和副科中的物理，作为中考必考科目其分值比重较大，故而大家重视程度高并投入大量资源。中学生物、地理作为名副其实的副科，一般分值比重较低或仅作为招生录取的参考依据，故而大家重视程度较低。考什么、教什么、学什么这一教育教学管理行为，加之当前评价内容知识化、碎片化等的倾向依然存在，使得科学课程蕴含的丰富学科育人价值难以落实，这一尴尬局面始终是素质教育的痛点。

根深蒂固的以考试为中心的应试局面对科学教师的教育教学观念产生了深刻的影响，重知识、轻能力、重理论、轻实践的知识教育观还普遍存在。教师高度重视知识的理解与应用，在一定程度上忽视了科学思维以及创新意识与实践能力相关的学科教育(见表1)。

表1 不同学科科学教师认为科学素养成分(部分)重要的比例

知识教育观下，在学生科学素养的培养方面产生了很多的现实问题。归纳针对科学教师的深度访谈结果，其中包括：很多学生善于考试，却没有思想，不能真正认识科学的价值；多数学生对科学的好奇心不足，不关心与考试无关的内容；学生不敢报告与众不同的实验结果；学生只会回答问题不会提问，提问题的兴趣在减弱且质量不高；学生不善于独立思考，在实验过程中不能根据假设，自己设计过程、选择实验器材；学生合作与表达交流的能力欠缺；学生动手意识淡薄，更喜欢被动观望，很少参与；学生不能把质疑建立在科学的方法和有效的证据基础之上；学生盲从课本、教师或优等生的结论等。

与此同时，这种以考试为中心的功利化教育态度严重抑制了学校和教师的教育教学活力与创新。学校作为课程实施的责任主体，有的在落实国家课程方案和课程标准的过程中，受制于提高教学成绩等压力和责任，对于科学教育的支持程度不高，甚至严重偏离政策目标，使得学科育人价值的条件保障无从谈起，这也是造成周课时数、教师队伍、课堂教学、实验教学资源无法有效支撑整体育人功能实现的主要原因之一。

(二)政策目标在执行过程中产生偏离

当前，创新精神与实践能力的人才观已经深入人心，国家对优质人才的需求不断增长，并发布一系列政策文件着力推动育人方式改革。但是课程开设、课堂教学改革以及实验教学资源等政策目标在执行过程中产生了偏离。

符合政策要求的周课时数是学科育人价值实现的基本保障，本应严格依据《义务教育课程设置实验方案》进行开设。但是一些地方在执行过程中不仅存在不开课的情况，而且还有占课、变相占课等深层次问题。调查发现，四年级科学的占课、变相占课问题最为突出，多达15.3%的学生报告上科学课的时候经常上的是其他课；22.3%的学生报告科学课上科学老师经常讲其他课，这在语数外老师兼任科学教师的情形下较为突出；31.6%的学生报告快到期末考试时，科学课会被停课或减课。对于八年级生物、八年级地理，虽然平时被其他课占用的情况相对较少，但快到期末考试时，12.6%的学生报告生物课会被停课或减课，12.8%的学生报告地理课会被停课或减课。

探究实验教学作为培养创新精神与实践能力的核心政策要素，遇到严重的实施困境。以《义务教育小学科学课程标准》为例，其中明确提出倡导探究式学习。“小学科学课程倡导以探究式学习为主的多样化学习方式，促进学生主动探究。突出创设学习环境，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究式学习机会”。但实际上，仅有35.6%的四年级学生报告科学教师开展探究教学的频次较高。此外，实验教学作为科学探究教学的一种重要形式(22)平亚茹：《基于教材探究活动创生全面育人的科学实践》，《课程·教材·教法》，2020年第8期。，较高比例的学生报告教师开展动手实验/外出实践和演示实验的频次都很低，这一比例从高到低为八年级地理(82.9%)、八年级生物(74.8%)、四年级科学(41.5%)、八年级物理(36.7%)。

最后，在推进城乡义务教育一体化发展的过程中，缩小城乡教育资源的差距依然是一个短板。以四年级城乡的实验教学资源配置为例，城市的科学教师报告学校有实验室的比例(90.5%)比农村的(85.3%)高5.2%，城市的科学教师报告学校有实验仪器设备的比例(94.2%)比农村的(92.1%)高2.1%，城市的科学教师报告有实验耗材的比例(92.2%)比农村的(87.2%)高5.0%。

(三)优质师资供给与配置难度大

当前面临科学教师数量严重短缺和质量不高的双重问题，尤其是四年级科学教师、八年级生物教师和八年级地理教师更是如此，亟需大量的专业专职科学教师投入到全面学科育人的实践过程之中。

一是随着义务教育阶段的科学教育不断得到重视，优质教师的供给不足问题愈发凸显，目前专业专职教师比例较少已经可见一斑。综合来看，除了八年级物理教师专业专职教师比例(70.7%)较高之外，其他三科专业专职教师的比例都难以满足学科育人的要求，四年级科学专业专职的仅占8.5%、八年级生物专业专职的仅占57.2%、八年级地理专业专职的仅占47.7%。从总体来看，各年级科学教师的生师比都较高，四年级为164∶1，八年级物理为15∶1，八年级生物为27∶1，八年级地理为34∶1，新时期的科学教育事业发展亟需填补专业专职教师这一巨大缺口。

二是从城乡教师队伍建设一体化规划的角度来看，优质教师资源配置具有很大挑战。义务教育是提高国民素质、培养人才的基础工程，这一阶段的教师资源配置既是义务教育均衡发展的基础与前提，更是实现区域内优质教育均衡发展的关键因素。然而，优质科学教师大多集中在城市学校。其一是从本科学历水平来看，城乡教师配置还有一定差距。如八年级物理教师，农村的本科及以上教师比例(81.1%)比城市(88.3%)低7.2%。其二是从专业专职的角度来看，城乡差异依然显著。四年级城市的专业科学教师比例(20.5%)比农村的(11.9%)高8.6%，城市的专职科学教师比例(32.0%)比农村的(12.1%)高19.9%。八年级城市的专业物理教师比例(90.2%)比农村的(74.7%)高15.5%，城市的专职物理教师比例(86.7%)比农村的(68.7%)高18.0%。八年级城市的专业生物教师比例(73.1%)比农村的(51.4%)高21.7%，城市的专职生物教师比例(85.7%)比农村的(68.8%)高16.9%。八年级城市的专业地理教师比例(62.5%)比农村的(42.7%)高19.8%，城市的专职地理教师比例(81.8%)比农村的(66.3%)高15.5%。

三是专业培训和教研无法有效保障教师成为专业成长型的自我发展主体——这是优质教师培养的核心要求和持续发展的核心动力。以四年级科学教师培训和教研为例，87.5%的教师没有参加过国家级培训，80.5%的教师没有参加过省(自治区、直辖市)级培训，69.2%的教师没有参加过地市级培训，52.5%的教师没有参加过区县级培训。41.7%的教师没有参加过课程标准的培训，42.7%的教师没有参加过科学相关的专业知识与技能培训，37.6%的教师没有参加过教学方法培训，40.1%的教师没有参加过科学探究教学培训，45.2%的教师没有参加过实验室活动教学培训。四年级科学教师认为培训存在的三个主要问题是：培训次数太少(43.0%)，培训形式单一(35.6%)，培训偏理论而对实践指导性较差(35.3%)。由此看来，较高层次培训的覆盖面、培训内容以及培训效果都有待提升。四年级科学教师参加教研活动最多的是集体备课(70.8%)和观看名师教学录像(70.8%)。科学教育是一项极具专业性的事业，对科学教师的专业素养有很高要求，不是简单通过集体备课或观看名师教学录像就可以从本质上提升的。科学教师应进一步将专业发展转化为自我提升的内在动力，形成终身学习和发展的观念，才能从根本上推动形成大量优质科学教师。

(四)探究实验教学实施的条件保障与内驱力不足

科学探究与实验教学不能保证，存在多方面的现实藩篱，诸如教师教育教学观念陈旧、课时限制、实验教学资源相关问题、考试评价的负面导向以及教师专业素质不够等等。调查发现，教师报告影响动手实验开展的因素中比例较高的是：实验仪器设备或耗材不足(四年级科学为65.9%、八年级物理为65.7%、八年级生物为56.5%)，实验仪器设备或耗材与教材不配套(四年级科学为44.7%、八年级物理为46.8%、八年级生物为37.2%)，没有实验员或实验员准备工作不足(四年级科学为37.6%)。在教师的心目中，解决实验仪器设备或耗材的质量(如实验耗材不足、陈旧、质量差，实验耗材得不到更新)与实验员的配置成为推动科学探究与实验教学开展的关键问题。

另一方面，缺乏内驱力也是阻碍科学探究与实验教学有序开展的关键问题。绝大多数四年级科学教师(66.7%)、八年级物理教师(90.9%)、八年级生物教师(89.6%)、八年级地理教师(89.0%)报告评价教师主要还是依据学生的学习成绩。然而，各级评价或者还没有将动手操作纳入考试范围，或者以纸笔测验很难考查出学生是否进行了科学探究。加上组织探究教学费时费事，而考试成绩并不比别人单纯讲授的分数高时，探究教学就不能坚持了(23)原东生：《初中物理科学探究教学现状与策略》，《课程·教材·教法》，2008年第5期。。这种内驱力的缺乏，是影响探究与实验教学的根本问题。

四、进一步推进义务教育阶段科学教育持续改进的建议

课程开设、教师队伍以及教育资源等是长期存在的历史问题，其中一些问题在不断改革的进程之中得到局部治理、总体向好，也有一些是前进发展中产生的新问题、新形态，还有一些问题依然没有得到有效改善。当前，在国家着力建设高质量教育体系之际，义务教育阶段科学教育的持续改进触及的问题逐渐转入深层次，问题的系统性越来越强，治理难度也越来越大。在新的发展阶段，有必要充分利用现代制度、现代技术以及现代理念为“高质量”发展创造良好的环境和新的途径。

(一)将学科育人制度设计作为基本保障

一是树立正确的学校科学教育质量观，把促进全体学生的科学素养发展、适应社会需要作为衡量义务教育阶段科学教育质量的根本标准，引导学校、家庭、社会形成科学的教育质量观、政绩观。各级各类学校首先要树立科学的教育质量观，坚持正确的育人理念，打破唯分数论，着眼于全体学生科学素养的发展，着力培养学生的创新精神与实践能力。

二是各级各类学校要以大教育观为核心构建“学校——家庭——社会”的协同育人格局和机制。充分利用“第二课堂”建立促进全体学生爱科学、学科学的发展新局面。一方面可以特色活动为引导，进一步形成生动活泼的学科育人局面。如成立科技兴趣小组、科技社团等学生组织，组织科技周、科技节等课外活动，开展持续性的研究性学习、系统的科学校本课程建设，建立开展科学探究活动的教育教学奖励机制等。另一方面，整合各项社会资源全面激活育人主体的活力，构建全社会共同参与学校科学教育的协同育人格局。非正式科学教育是学校科学教育的有益补充，科学馆、植物园、博物馆等具有更加先进的科学设备和成熟的协同育人模式，充分发挥全社会场所的协同育人作用将为提升科学学科育人实效提供坚强支撑。

三是通过教育评价、招生考试等一系列的改革举措，持续加强“育人导向”的教育教学评价制度建设。如积极推进中招考试科目改革，逐步将《义务教育课程设置实验方案》所设定的全部科目纳入中招考试范围，并将实验操作纳入中考范围和高中阶段学校招生录取的依据，充分发挥评价改革的导向作用。鼓励中小学校将科学教师践行育人使命状况作为科学教师职称评聘、绩效奖励等的重要依据，充分调动科学教师上好科学课的主动性和积极性，以实现育人目标和提升育人质量。

(二)将提升政策目标执行水平作为根本遵循

一是从更加宏观的法律、政策层面保障学校科学教育的地位，为推进政策目标的落实提供法律和政策保障，促进各级各类学校上足上好科学课。如英国和美国分别通过了《1988教育改革法》和《美国2000年教育战略》，以立法的形式确立了科学在学校课程中的核心地位(24)胡奇志：《英美两国理科课程改革的一些特点及其启示》，《比较教育研究》，2000年第4期。。新加坡施行技术改进计划、思维训练计划等，增加科学课程的课时和经费投入、扩充科学课程资源等保证科学教育能满足知识经济的要求(25)宋怡、周志华：《新加坡科学教育的现状及改革》，《外国教育研究》，2000年第6期。。

二是加强政策评估和教育督导。建立政府履行科学教育职责的评价体系，定期开展督导评价工作。依据国家政策和标准，对各级各类教育行政机构科学履行义务教育阶段科学教育的行为和规范进行督导，全面贯彻党的教育方针和中共中央、国务院关于教育工作的决策部署，加强各项教育政策和条件保障机制的落实和完善，逐步解决科学教育实施过程中的突出问题。

三是加强教育政策制定和实施的精准化程度。加强科学教育政策的“准”、“细”、“实”，对于持续有效地支持和改善薄弱学科、薄弱环节以及薄弱地区的突出状况至关重要。针对调查中发现的一些问题，当前亟需针对小学科学、中学生物和地理三个薄弱学科，科学探究和实验教学、中小学师资配备、教育资源等关键环节以及农村薄弱地区加强教育教学改进，从教育政策层面进行引导和支持。

(三)将优化优质师资资源供给与配置作为优先事项

一是加强科学学科的教师教育和教师准入制度建设。一方面，拓宽教师教育的渠道，以加强师范院校师范教育为主体，允许和鼓励其他高校，特别是综合性大学兴办师范教育。另一方面，强化师范教育的顶层设计，确定培养目标、培养重点和政策措施，建立师范教育专业标准，确保培养的质量和水平。同时，加快中小学科学教师准入制度建设，切实保障吸引更多优秀的未来科学教师从事中小学科学教育工作，通过提升优质师资资源的总量从根源上解决中小学师资短缺的问题。

二是全面优化中小学科学教师培训计划。首先，进一步扩大中小学科学教师培训的覆盖面、提升培训的层次，着力解决当前仍有大量科学教师没有参加过各级各类培训的问题。其次，重点做好培训规划和教育需求对接，设计有效的培训课程和实施方案，从源头规避很多教师反映的“培训偏理论，对实践指导性较差”这一突出问题。完善各级各类科学教师培训的教学模式，如推行“理论指导+案例分析+情景模拟+自主反思+行为反馈”模式，切实提升培训的实效性，达到“知行合一”的培训效果(26)胡卫平：《青少年科技创新素质的培养途径》，《科普研究》，2020年第6期。。再次，加强培训内容优化，大幅提升课程标准研读、科学探究式教学、科学实验技能与训练、科学典型实验教学研究等专题的培训，着力解决当前培训内容有效服务于教育教学改革的问题。最后是创新教师专业发展机制。依托信息技术建立国家、省级、地市和区县一体化的教师专业发展图景和网络。基于“国培计划”课程标准，汇集优秀的专家资源，借助信息技术建设优质培训资源共享平台，逐步建立个性化的教师专业发展服务体系，倡导和推行科学教师终身专业发展。

三是重点解决农村科学教师配置和培训问题，促进城乡教师队伍建设一体化和教育公平。其一是通过各项政策条件优惠吸引优质科学教师从事乡村科学教育工作，为乡村学校配齐配强科学教师资源。其二是加强现有农村科学教师的专业培训工作，进一步提升现有存量科学教师的专业素质水平。其三是完善教师管理体制与人事管理制度，进一步统筹城乡优质教师资源，加强城市优质科学教师支援乡村教师的行动，通过共同研修提升农村科学教师的教育教学观念和专业素质水平。

(四)将改善探究实验教学作为关键环节

加强科学教师教育教学观念转变，充分发挥课堂育人的主阵地作用。一是扎实深入推进科学探究和实验教学的理论研究工作，以理论研究成果推动科学探究与实验教学实际问题的解决。科学探究教学是一项理论性和实践性极强的工作，实践过程中很多老师对科学探究的认识不足或有偏颇，不仅存在实施程度低的问题，而且还存在严重的思维缺位、问题意识缺乏、形式主义的现象。为解决这些问题，中小学校、教研员、一线教师应加强教研活动，研究典型经验和先进教法进行推广实施。高校科研人员可进一步围绕教育教学中的现实真问题开展相关理论和实践研究，全面服务于探究与实验教学的有效实施。

二是加强实验教学资源的整体优化，推动实验教学资源与教育教学的实际需求相适应。一方面着力解决物理资源问题，依据中小学实验室规程和教学装备配置标准，建好实验教学场所，配好并及时更新、补充教学仪器设备、消耗性实验材料，满足实验教学基本需求。另一方面加强人力资源配备，为科学探究与实验教学提供人力支撑。合理配置实验室管理员和专职实验教师，确保实验室规范有效管理，保证实验教学顺利进行。

三是推动现代信息技术融入实验教学，拓展实验教学内容的广度和深度，延伸实验教学时间和空间，提升实验教学质量和水平。深化信息技术与科学教育教学深度融合，将实验教学信息化(虚拟仿真实验)作为课堂教学系统性变革的内生变量，以高质量的实验教学助推义务教育阶段科学教育质量的显著提升。