新课标视域下中小学科学教育的发展方向与推进路径

杨晓梦

摘要中小学校如何系统开展科学教育，成为当前学校管理中的重要议题之一。基于新课标视域审视中小学科学教育的发展方向，主要呈现出更加注重素养养成、课程内容及实施样态更加丰富、资源支持力度提升等特点。当前中小学推进科学教育仍然面临教师队伍和良好生态建设的挑战，未来应更加注重教学方式的转型和顶层设计的优化，探索以综合性视角优化课程内容，推进家校社携手形成科学教育共同体。

关键词 科学教育；科学素养；科学探究；《义务教育科学课程标准（2022年版）》

中图分类号G63

文献标识码B

文章编号1002-2384（2023）06-0030-04

基础教育阶段的科学教育肩负培养青少年科学兴趣、提高青少年创新素养的重要使命，对于创新人才成长具有重要的基础性作用。近年来，中小学校的科学教育体系持续完善，但仍存在一些突出问题。中小学校如何系统开展科学教育，成为当前学校管理中的重要议题之一。在推进新课标实施的背景下，厘清现阶段中小学科学教育的发展方向以及面临的挑战，可以为探寻科学教育高质量发展路径提供一定的借鉴与思路。

一、中小学科学教育呈现人本化发展趋势

当前，随着科技强国建设的持续推进以及对于创新人才培养需求的不断加强，科技资源越来越多地流向教育领域，使中小学科学教育展现出更加丰富的实施样态。

1. 育人理念升级：更加注重素养养成

全球化进程的加剧和数字信息技术的发展加速了全球范围内关于教育发展方向的讨论，一轮又一轮基于“标准”的革命在各个国家系统展开，而居于“风暴”中心的概念就是学生核心素养。各个国家关于学生核心素养标准的描述与确定，最终体现出从“教学内容”向“学生学习结果”的转向，这样的标准既包括了教学内容，又规定了学生应具备的核心能力。[1]我国学生核心素养体系于2016年正式发布，它对于各个学科课程标准的修订产生了重要影响。与语文、数学等学科一样，科学课程的改变也体现在对于学生从注重知识积累到强调学科核心素养发展的进一步要求之上。

从几版科学课程标准的发展上可以看出，对于学科素养的培养要求贯穿其中，并不断被细化完善。2001年印发的《全日制义务教育科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》明确提出小学科学课程要以“培养学生的科学素养”为宗旨。2017年2月印发的《义务教育小学科学课程标准》，第一次将科学课程总目标直接指向科学素养。[2]《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《科学课标（2022年版）》）的突出特点之一，就是以核心素养为导向，彰显育人性、结构性、进阶性、探究实践性、综合性。课程层面核心素养的研制是我国的首创，2022版新课标体现出我国课程育人目标从1.0版的基础知识与基本技能（双基），到2.0版的知识技能、过程方法、情感态度价值观（三维目标），再到3.0版的课程核心素养的升级与飞跃。[3]

育人理念从知识到素养的取向转变也体现在课程名称的迭代上。以小学科学学科为例，从1978年的“自然常识”到1981年的“自然”，再到2001年改为“科学”，名称的改变体现出育人理念的持续优化，即要求学生从对自然的常识性了解，发展为对于自然界的物质结构、形态和运动规律的学习和探索。[4]《科学课标（2022年版）》将科学核心素养设定为科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面。[5]小学阶段的科学课程担负起科学启蒙教育的使命，让孩子们对自然产生好奇，树立起正确的科学观念，为中学阶段物理、化学、生物、地理等学科的学习打下基础。科学思维、探究实践、态度责任的培养要求让学生能够基于好奇提出并探究一些问题，通过参与公共讨论最终促进科学态度与社会责任感的形成。

2. 课程内容优化：学习形式的综合化发展

课程内容的设置总是追随育人理念的发展而实现创新与优化，创新人才培养的需求反映到课程内容上，就呈现出跨学科、多领域、综合性等特点。基于培养学生核心素养的基本遵循，近年来课程改革更加注重教育与学生经验、生活实际的关联，注重加强课程内容的内在联系。因此，跨学科学习成为中小学校教育实践的焦点，各校在开展融合课程、STEM课程、STEAM课程、STS课程、研学旅行课程等方面贡献了很多鲜活经验，其本质上都是跨学科主题学习。加强跨学科主题学习也是本次课标修订的新要点。跨学科主题学习的设立，是在分科课程背景下实现课程综合性、实践性的一种积极稳妥的课程举措，能够更好地促进学科综合育人、整体育人任务的完成。[6]

科学教育在我国基础教育阶段尤其是中等教育阶段，仍以分科教学为主，但课程的综合性发展已成为基本趋势。有研究者对2009-2018年以“中小学科学教育”为主题的187篇文献的关键词进行词频分析后发现，跨学科探索成为中小学科学教育的发展趋势，尤其是“STEM”“STEAM”课程等为主题的文章出现的频次较为频繁。[7]科学课程属于综合课程，新课标的重大突破之一就是调整了课程结构，取消了领域，实现了真正的综合。

跨学科主题学习在科学教育中得到越来越多地应用与探索，并以综合式的课程和实践性的学习活动为代表。综合式课程多以校本特色课程、STEM课程、STEAM课程、STC课程为代表。如广东省广州市越秀区东风东路小学在尊重学生认知规律的基础上，融合科学教育教学规律，设置了包括国家基础课程、学科融合课程、专业社团课程的“三维”课程，并探索增加学生自主学习参与度、学生高阶思维训练度的“双增”模式，最終构建出“三维双增”的特色科学教育课程体系。[8]实践性的学习活动如研学旅行作为科学教育的一个重要模式，其关键特征在于能够为学生创造一种真正意义上的科学生活—在课本之外为学生们开辟一条面向自然、社会，进行科学实践探究的道路。[9]如广东省深圳市明德实验学校研学旅行课程的科技创新板块，在中学阶段设置了腾讯编程课、大疆无人机、华大基因的基因测序等内容；在小学阶段设置了与Skyland未来科技馆、深圳建科院等机构的资源整合教育内容，促进了“社会即学校”的理论实践。[10]

3. 资源支持力度提升：科教融合的深入推进

科教融合发展是新课标视域下科学教育高质量发展的支柱之一，也成为目前中小学科学教育发展的趋势。高校、科研院所等机构参与中小学科学教育，能够有效提升科学教育的广度和深度。在整合社会资源上，美国具有比较先进的经验，如通过成立以科技领域杰出工作者为主导的民间联盟和发动民间企业赞助，为科学教育提供大量资金支持；通过国家科学基金会的支持，组织各类面向青少年的博物馆展览、科学场馆教育活动等。[11]当前，我国基础教育阶段的科教融合发展也呈现出丰富有益的探索，主要包括双向交流模式，即科学家进校园、学生进科研院所参与实践；共建共享模式，即科研院所与中学共建科学实验室、帮助设计实验课程；以及研学旅行模式等。[12]如北京市面向普通高中学生实施的“翱翔计划”以及针对义务教育阶段学生实施的“雏鹰计划”，让中小学生可以走进科技馆、博物馆以及国家重点实验室参观学习，培养创新意识；让有创新潜能的高中学生能够进入高校、科研院所参与科研过程，实现个性化成长。

二、中小学科学教育面临的问题与挑战

1. 科学素养培养仍待有效落实

基础教育阶段的科学教育强调要培养学生的科学思维与探究实践能力。然而在中小学科学教育实践中，重知识而忽视科学素养、创新思维培养的情况却一直存在。[13]虽然很多学校十分重视科学教育，如中学阶段重视物理、化学等学科的建设，在物质层面为学生提供更先进的实验设备、建设功能更加完备的实验室，但这样如火如荼的科学教育却似乎一直没有触及科学的本质。尤其如何考查学生对跨学科核心概念的理解，更是在新课标实施时面临的重难点问题。同时，当前结果导向的教育思维，更加重了科学教育中过于看重知识教授而忽略对于科学本质的定义与理解的情况。值得关注的是，本次新课标增加了“学业质量”部分，学业质量标准是对核心素养表现的关键刻画，[14]可以帮助教师更好地把握教学要求，因材施教，也为评估科学课程教学的素养转化提供了基准。

2. 科学教师队伍建设亟待加强

培养学生的科学素养需要依靠政策支持以及区域和学校层面的共同努力，而重心最终将落在科学教师肩上。但我国中小学科学教师队伍现状目前仍不能有效满足培养创新人才的需求。有学者在2021年开展了针对我国31个省份小学科学教师的问卷调研，发现我国小学科学教师队伍存在结构严重失衡、知识与信念薄弱、专业发展支持不足等问题。[15]教师没有接受过系统的科学教育训练，就不能掌握科学教育的有效方法，难以真正发挥科学教育应有的育人作用，更不可能培养出具有科学精神、科学思维、创新意识的学生。

新课标中对于学生科学核心素养培养以及跨学科课程设计的要求，都对教师的教育教学能力、课程设计能力、课堂组织能力提出了新的挑战，尤其是如何将讲授式课堂转变为探究式课堂，如何有效促进学生科学素养的形成，都对教师职前素养和职后培养提出了更高要求。但是目前针对科学教师培训的内容仍存在单一化现象，多数学校并不能为科学教师提供系统有效的培训，培训形式也多为授课观摩或理论讲授，很难从根本上提升科学教师的专业水平。有学者调研发现，我国现有的小学科学教师培训中，科学学科方法、前沿领域和实验教学等學科专业内容不足，跨学科、项目式、问题解决等教学法培训欠缺，尤其是有关科学高阶思维教学的学科核心素养培训匮乏。[16]同时，我国目前尚未出台科学教师专业培养的相关标准，使得教师在职后培训中也不能获得精准有效的专业支持。

3. 科学教育良好发展的生态环境仍需完善

现阶段，我国中小学科学教育虽然走在蓬勃发展的道路上，但在平台建设、资金支持、家校社协作等方面还有很大的努力和提升空间。虽然科教融合发展的程度越来越深，但是社会资源融入科学教育还没有形成相关标准，如在课程内容与形式、师资水平以及对于场馆的评价激励机制上都没有明确标准，这就不可避免地造成系统性课程缺乏、科教融合形式重于内容、专业师资配备力量不足等情况。缺乏相配套的评价激励机制，也会造成科技类场馆以及科技企业在与中小学协作共同培养创新人才方面欠缺主动性。

三、中小学科学教育高质量发展的路径聚焦

1. 从注重教到引领学：加强教学方式的转变与优化

因受到凯洛夫教育学思想的影响，讲授法成为我国中小学课堂采取的主流教学方式，同时使得“演绎”的思维方式成为多数学生开展学习活动时的偏好。但科学学科所注重的理性精神、探究意识、科学思维等核心素养是无法在讲授型课堂上获得的，因此亟须推进课堂教学方式的转型。这首先需要教师转变思想，更需要国家层面对中小学科学教育支撑体系进行系统规划，如用好高端力量，引导和鼓励科学家参与到教师培训中来，深入探索科学教师素养提升的协同培养机制等。[17]但是，科学家或者教学理论专家并不能提供学校需要的关于教学和课程问题的所有答案，这意味着学校和教师仍需自行寻找有效的解决方案。由此，成立校际课程和教学改革联盟，按照学段和学区建立工作坊，组织校际活动，分享和推广教学创新成果，实现学校之间的知识互补，对于教育教学方式的创新和持续改进有着重要的意义。[18]

2. 重视深度与融通：以综合性视角助推课程内容完善

注重综合是《科学课标（2022年版）》的一大特点，综合性既是培育学生核心素养的需要，也是国际科学课程改革的趋势，还是课程方案的要求。[19]从提升综合性的视角聚焦课程内容的完善，着力点可放在提升学习内容的深度和学科间的融通度上。基于以上理念创设的课程强调的是真实性、实践性，注重将课程内容与学生的生活经历建立联系，让学生在主动探索中收获新知。如四川省成都市实验小学开设的融合课程将上课地点选在湖中小岛，内容涉及科学、数学、艺术、语文等学科，学习内容包括以下方面：小岛建筑材料的提取和运用，寻找湖水中的生物，在大自然中写生，以戏剧形式创编故事，组织小岛故事会等。[20]

此外，《科学课标（2022年版）》对课程内容进行了结构化改造，加强了各学段内容的一体化设计，这要求学校基于整体思维和贯通视角对科学课程进行重新思考。这样的贯通除以上提到的学科课程、学习内容的融通，还应包括学段间的贯通，即大中小幼科学教育贯通开展。同时，还应做好拔尖创新人才教育体系和大众科学教育体系的联通，为更多具有科学天赋和创新能力的青少年提供多元化、个性化的成长路径。

3. 从随意到有序：加强对于社会资源的调动与使用

只有家校社携手形成教育共同体，基于一致的育人理念开展科学教育，才能有效提升学生的实际获得感。当前，虽然各类科技资源融入中小学科学教育实践呈现出多维发展的样态，但这种合作总体上还显得不够充分，其中一个重要原因是教育部门与社会机构及科研部门之间缺少畅通的协调与合作机制。因此，进一步促进科教协同发展，首先需要政府层面探索确立政府部门之间协同、政府与社会协同、教育与科研协同的工作机制，明确教育主体与各资源供给部门的权责关系。[21]其次，应聚焦高等院校、科研机构等层面对于科技资源转化成教育资源有效性的实践研究，以帮助筛选科教融合的高效路径。最后，应推动教师、家长、社区人员的科学教育共同体建设。

参考文献：

[1] 辛涛，姜宇，刘霞.我国义务教育阶段学生核心素养模型的构建[J].北京师范大学学报（社会科学版），2013（1）：5-11.

[2] 聂晶，肖奕博.新课标·新挑战：新小学科学课程的重构与落实[J].中小学管理，2017（9）：30-32.

[3] 陈云龙.义务教育课程修订的定位、突破与发展趋势[J].中小学管理，2022（6）：10-12.

[4] 谢恭芹.中国近现代小学科学课程演变研究[D].北京：首都师范大学，2008.

[5] 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：4-5.

[6] 郭华.跨学科主题学习的基本类型及实施要点[J].中小学管理，2023（5）：10-13.

[7] 胡华.我国中小学科学教育研究的现状与未来发展—基于2009-2018年期刊论文的分析[J].上海教育科研，2020（1）：29-34.

[8] 彭娅.温度融承深度：小学科学教育的自主探索[J].中国基础教育，2022（2）：39-42.

[9] 孟建伟.走向“科教融合”的科学教育—关于中小学“研学旅行”的哲学思考[J].北京行政学院学报，2020（1）：113-118.

[10] 魯江，付华敏.突破学校围墙对教育的阻隔—广东省深圳市明德实验学校研学旅行课程设计[J].人民教育，2019（24）：17-20.

[11] 孙宏艳，肖玉雯.今天我们该如何做科学教育？—国外中小学科学教育的经验及启示[J].中小学管理，2014（12）：49-51.

[12] 向小薇，周建中.科教融合培养创新人才的实践、问题与建议[J].中国教育学刊，2022（10）：1-6+54.

[13] 王殿军.普及与提高：中小学科学教育的双重使命[J].中国基础教育，2022（2）：36-38.

[14] 崔允漷，郭华，吕立杰，等.义务教育课程改革的目标、标准与实践向度（笔谈）—《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》解读[J].现代教育管理，2022（9）：6-19.

[15] 郑永和，杨宣洋，王晶莹，等.我国小学科学教师队伍现状、影响与建议：基于31个省份的大规模调研[J].华东师范大学学报（教育科学版），2023（4）：1-21.

[16] 王震，周丹华，卢婧，等.我国小学科学教师培训现状、问题及发展建议—基于31个省（自治区、直辖市）131134名教师的大规模调研[J].中小学管理，2023（1）：52-55.

[17] 周德进.大力支持科学家参与到科学教师培养中来[J].中国基础教育，2023（2）：14-16.

[18] 余凯.知识管理视角下的有效教学支持系统[J].中小学管理，2014（3）：21-23.

[19] 胡卫平.在探究实践中培育科学素养—义务教育科学课程标准（2022年版）解读[J].基础教育课程，2022（10）：39-45.

[20] 曹培杰.STEM教育的关键：跨学科、灵活课时与深度学习[J].中小学管理，2018（10）：31-33.

[21] 王素，张永军，方勇，等.科学教育：大国博弈的前沿阵地—国际科学教育战略与发展路径研究[J].中国教育学刊，2022（10）：25-31.

（编辑 王淑清）