对于“做好科学教育加法”的若干思考

2023 年2 月21 日，习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习中指出“要在教育‘双减’中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”这是新时代我国在加强基础研究，建设科技强国，实现高水平科技自立自强的过程中，对青少年科学教育发展提出的新遵循。事实上，从当前我国中小学科学教育现状看，存在一些亟待解决的问题，做好科学教育加法非常必要、非常及时、非常紧迫，每一位科学教育工作者必须对此有深刻的认识，不断推进我国科学教育的高质量发展。

“做好科学教育加法”的战略意义

在当前复杂的国际形势下，要实现高水平科技自立自强，要面对世界科学教育改革发展对我国科学教育高质量发展的挑战等诸多因素，当前“做好科学教育加法”具有十分重要的战略意义。

风云变幻的国际形势对我国科技创新发展的挑战

当前世界正面临百年未有之大变局，一方面我们希望构建人类命运共同体，但同时世界也面临战争等冲突。2022 年2 月爆发的俄乌军事冲突，美欧等西方国家与俄罗斯围绕乌克兰问题激烈博弈，将影响中美俄欧力量对比和相互关系，深刻塑造国际形势的走向。2022 年8月，美国时任議长南希·佩洛西不顾中方反对执意窜访台湾，企图全方位分裂两岸，全方位遏制中国，全方位推进新冷战。此外，“一带一路”沿线也存在安全隐患，美国加大对非洲的投入，试图破坏或者取代中国在安哥拉、坦桑尼亚、南非等国的合作成果和影响力……事实充分表明一个国家的科技发展水平对国家综合竞争力、军事实力乃至国家安全起着重大影响。当前的国际形势对我国科技创新发展带来极大挑战，必须迎头赶上发达国家的科学技术水平，才能确保我国在错综复杂的国际形势中处于有利地位。

实现我国高水平科技自立自强对科技创新人才培养的挑战

衡量国家科学创新水平最重要的表现当属诺贝尔自然科学奖（包含物理学奖、化学奖、生理学或医学奖）了。据统计，2000—2022 年获诺贝尔自然科学奖数量前几位的国家依次是美国（88 人）、英国（20 人）、日本（19 人）、德国（18 人）和法国（11 人），标志着美国的科技创新水平在世界上处于绝对领先地位。自2018 年以来，中美战略博弈的经济竞争引发系列“卡脖子”技术问题。比如2020 年5 月美国发布对中国出售芯片的最强禁令，随后禁止全球所有使用美国技术的芯片制造企业为华为代工。在高端医疗器械方面，我国超90% 的相关产品依赖进口。2023 年，美国研发出ChatGPT 引起世界轰动，进入万物互联时代，认知智能大模型将带来重大产业颠覆和发展机遇。

面对国际科技创新领域的竞争，党和国家提出了实现高水平科技自立自强的任务。习近平总书记强调：“加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强。”“要在全社会营造尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造的环境，形成崇尚科学的风尚，让更多的青少年心怀科学梦想、树立创新志向。”党的二十大提出了加快建设教育强国、科技强国、人才强国的战略任务。习近平总书记强调：“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。”“必须坚持科技是第一生产力，人才是第一资源，创新是第一动力。”

要坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动，坚持为党育人、为国育才，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才，聚天下英才而用之。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》提出“强化国家战略科技力量”“整合优化科技资源配置”“加强原创性引领性科技攻关”“持之以恒加强基础研究”“建设重大科技创新平台”，对我国科技创新人才培养提出了具体的要求。

世界科学教育改革对我国科学教育高质量发展的挑战

自20 世纪末以来，为了适应科技发展对未来人才培养的需要，世界各国都先后开展了基础科学教育改革，最主要的是科学课程改革。

以美国为首的发达国家在基础教育科学课程改革方面发挥了领头羊的作用。1996 年，美国发布《美国国家科学教育标准》，提出了全新的科学教育理念，提出以科学素养为科学教育改革的总目标，以及科学探究式教学的改革方向等。紧接着，英国、加拿大、澳大利亚等国家也相继开展了基础教育科学课程改革，提出了类似的科学课程改革理念。我国在2001 年第八次基础教育课程改革中，无论是中小学科学，还是中学物理、化学、生物学等课程改革，都借鉴了发达国家的科学课程改革经验，结合我国实际分别制定了相应的课程标准，首次提出科学素养的课程目标和科学探究式教学。

2013 年，美国发布《新一代科学教育标准》（NGSS）[1]，提出了学科核心概念、跨学科概念、科学与工程实践3 个维度，强调科学、技术、工程与技术等的融合。我国在2017 年颁布的小学科学课程标准及普通高中物理、化学、生物学等课程标准，以及2022 年颁布的义务教育科学、物理、化学、生物学课程标准等，都非常强调跨学科学习、核心概念学习等。

以美国为首的发达国家科学教育改革对我国科学教育改革带来巨大影响，新时代我国如何实现科学教育改革发展创新，推进我国科学教育高质量发展，是摆在我们面前十分艰巨的任务。

当前我国科学教育存在的不足

自2001 年我国第八次基础教育课程改革以来，中小学科学教师的科学教育理念不断更新，注意培养学生科学兴趣，引导学生开展一定的科学探究，不断提高学生的科学素养。但是受应试教育影响，我国中小学科学教育还没有全面实现科学课程改革的目标，中小学科学教育还没有取得重大突破，主要存在以下几方面不足。

小学科学教师队伍非常薄弱，科学专业素养不高

据调查，我国目前担任小学科学课程教学的教师中，专职教师不到30%；具有科学教育或者理工科背景的小学科学教师不到30%。当然，不同地区存在不平衡，欠发达地区、少数民族地区、农村地区的情况还要差。大多数小学科学教师是由其他学科，如语文、体育、艺术等学科背景教师担任，而且是兼职担任科学课教学。由于科学课程师资的紧缺，导致许多小学的科学课形同虚设，常常被其他学科占用，严重影响小学科学课程正常实施，进而影响小学生科学核心素养的提高。

中学科学教育仍然存在“重结论轻过程，重知识轻能力”的问题，尤其缺乏创新思维与创造力的培养

受应试教育影响，中学科学课程价值取向表现为明显的功利主义，其本质上是追求考试获得高分。在科学教育中表现为学生的学习过于注重知识结论的记忆，忽视对知识发现过程的探究，仍然是以接受式学习和死记硬背、机械训练为中心的学习方式。与此同时，教师以“讲授式”“填鸭式”“灌输式”为中心的科学教学方式至今仍然普遍存在，导致大多数学生仍然是听着学科学、坐着学科学、被动消极地学科学。功利主义的科学课程观重视课程的知识价值，大量进行题海战术，忽视了对科学教育本质的把握，不重视对学生的科学思维训练和科学方法教育，导致学生不能理解科学本质，科学素养没有得到全面提升，科学实践能力与创造力严重不足。

科学实验室建设、管理与使用现状堪忧，学生开展科学实验探究的机会少

为了解不同区域、不同类型、不同规模学校的科学实验室建设、科学实验室管理及科学实验教学开展等情况，对全国31 个省份的小学科学教师进行了线上问卷调查，调查数据表明，教师对科学实验室满足教学需求的评价处于“基本满足”至“较好满足”之间；教师对科技创新实验室满足教学需求的评价处于“不能满足”至“基本满足”之间；8.4% 的小学科学教师所在学校没有科学实验室，66.1% 的学校没有配备专门的实验员，仅近30% 的教师表示学校有科学实验室建设规划。这些都严重影响了科学实验探究教学的正常开展，影响学生亲身体验科学发现的过程，影响学生科学知识的主动建构，影响学生科学方法的掌握和科学思维能力的培养，影响学生创新精神与实践能力的提高。

科学教育研究水平不高，科学教育高层次专业人才培养滞后

国际科学教育期刊《科学与教育》（Science & Education）上曾发表过一篇论文，对1982—2022 年40 年间的国际科学教育研究（science education research，SER）文章数进行了统计。结果表明，8 个国家或地区对SER 的贡献占全部论文的80.21%，它们分别是美国、英国、澳大利亚、土耳其、加拿大、德国、以色列和中国台湾，其中大多数SER 文章来自美国（43.50%）[2]。我国大陆近年来虽然在国际高水平科学教育期刊发表学术论文数量取得了一定进展，但与发达国家相比相差还非常大，表明总体上我国大陆在科学教育研究水平上不高。另外，国际上有著名的科学教育期刊，比如《科学教学研究杂志》（Journalof Research in Science Teaching）、《国际科学教育杂志》（International Journal of Science Education）等10 余种，而我国至今没有综合性的科学教育研究期刊，严重影响我国科学教育研究事业的发展。另一方面，从源头看，我国高校培养的科学教育（含物理、化学、生物学等科学类）博士等高层次人才数量非常有限，招收科学教育博士的单位数量少，每年招生数量也少，导致我国科学教育领域高级人才严重短缺，这也是影响我国科学教育研究水平的主要因素。

科学教育的良好社会生态没有完全形成，社会缺乏对科学教育重要性的正确认知

尽管科学教育非常重要，但是由于传统观念的影响，导致大部分家长、教师，甚至不少校长、教育行政管理部门领导，都认为小学课程学习中，语文、数学、英语是主科，科学是副科，使得目前大多数小学科学教师所在学校的教学工作没有实现同工同酬，在学校的地位不高，导致课程的有效实施十分艰难。对于以培养教师为己任的高等师范院校，有相当一部分也没有积极承担履行培养小学科学教师的责任。据统计，截至2022 年底，教育部先后批准87 所高校招收科學教育本科专业，但招生的仅有41 所，招生规模也非常小。尽管2022年5 月教育部下发《关于加强小学科学教师培养的通知》，要求“相关院校扩大科学教育专业招生规模”，但实际上仅有21 所增加，而多数高校增幅非常小，有10 所大学甚至减少招生规模[3]。在大多数高校的小学全科教师培养中，也把语文、数学作为主要培养方向，开设科学方向培养的非常少，甚至开设的自然科学基础课程也十分少。一些高校宁愿一些专业就业不好而继续扩大招生，也不愿意扩大科学教育专业招生规模。以上种种，导致我国小学科学师资队伍的专业化水平十分低下，严重影响小学科学课程改革，影响小学生科学核心素养提高。

对“做好科学教育加法”的几点建议

科学教师队伍建设需要做好加法，尤其是小学科学教师培养要做好加法

科学教师是开展科学教育、培养学生科学核心素养的关键力量。新时代科学教育课程改革对中小学科学教师提出了前所未有的挑战。

对于中学科学教师队伍而言，要逐步提高学科（理科）教学研究生的入职比例，提高中学科学教师的学历水平。对于小学科学教师队伍，一方面，要从源头上解决科学教育师资问题。

高等院校应积极开办科学教育专业，扩大招生规模，培养专业化小学科学教师，同时鼓励理工科专业的大学生报考小学科学教师。小学教育（全科教师）专业应开设科学方向或者增加自然科学基础与实验、小学科学课程与教学等课程。另一方面，地方政府相关部门要为每所小学的科学教师严格执行定编定岗，招收专业化的科学教师。同时，地方教育行政管理部门应加大力度持续开展中小学科学教师培训，提高教师专业素养，更新科学教育理念，适应基础科学教育课程改革发展对其学科专业素质的挑战和需要。尤其要切实提高在职小学科学教师的专业素养和业务能力，确保小学科学师资能够满足科学课开足、开齐、开好。为此，师范院校要增强培养小学科学教师的社会责任感和历史使命感，为我国小学科学教师队伍的专业化建设作出应有的贡献。

青少年创新科学实践活动需要做好加法

“创新是民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉”，创新驱动已经成为我国高质量发展的重要战略。实现我国高水平科技自立自强需要学校培养大批具有科学家潜质的科技创新拔尖后备人才。创新科学实践活动是培养青少年科学创新精神和科学创新能力的最重要途径。当前我国中小学阶段开展创新科学实践活动的普及性不够、水平不高，究其原因，一些学校尤其是农村学校缺乏创新科学实践活动资源，一些科学教师的科学教育观念陈旧，仍停留在课堂上的科学知识教学，对青少年科学创新能力培养的认识不到位，青少年缺少科学探究机会，缺少科学思维训练，缺少科学方法学习。因此，中小学科学教师要树立科技创新后备人才培养观念，积极创造条件，因地制宜，开展丰富多彩的科技创新实践活动，比如科学调查体验、科学实验、科技小发明、科学小论文、科普研学等。

科学实验室建设需要做好加法

实验室是开展科学探究与创新科学实践活动的重要场所，对培养学生的科学观念、科学思维，学习科学方法，领悟科学精神，培养初步科学探究能力及技术与工程实践能力，初步理解科学本质，树立科学态度与社会责任感，点燃青少年科学好奇心与科学梦想，全面提升青少年科学核心素养具有不可替代的作用。但据调查，一些学校尤其是广大农村学校实验室数量严重不足（有的学校甚至没有实验室），实验室的基本设备、器材陈旧落后，根本不能满足科学教学需要，导致不少学校的科学课是“讲科学”“听科学”，而不是“做科学”。

另外，一些拥有实验室的学校缺乏专门的实验员，导致实验室管理薄弱，增加了科学教师的工作量，最终严重影响中小学科学实验教学质量。2019 年，国务院下发的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中明确要求“认真开展验证性实验和探究性实验教学”；同年，教育部下发《关于加强和改进中小学实验教学的意见》；2023 年5 月，教育部等十八部门发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，这些文件都强调加强实验室建设。因此，加强实验室建设应该成为当前加强中小学科学教育的一项非常重要的工作。

高水平科学教育人才培养和科学教育研究需要做好加法

要建设教育强国，离不开高水平的教育研究，而科学教育研究是教育研究的重要领域，对提高青少年科学核心素养，培养科技创新后备人才具有重要作用。近20 年来，美国之所以能够在世界科学教育改革发展中起到引领作用，与其高水平的科学教育人才队伍及研究水平是分不开的。因此，在我国建设教育强国的新时代，应该加强科学教育高水平人才培养，扩大高校科学教育类博士生招生数量，以满足我国科学教育高质量发展对高水平科學教育人才的需求。此外，我国应该尽快创办高水平的科学教育学术刊物，在国家自然科学基金、国家社会科学基金、全国教育规划办，以及省级相应科研项目中设置科学教育研究课题或者设立专项基金项目，全面推进我国科学教育高水平人才培养和科学教育研究的高质量快速发展。对中小学而言，当前如何实施基于核心素养的中小学科学课程教学改革，全面提升青少年的科学核心素养，成为中小学科学教师亟待解决和研究的课题。因此，中小学科学教师要努力学习、研究、实践、探索。而开展基于“自我反思—同伴互助—专家引领”的UIS（大学、教研机构、中小学）协同校本教研模式，是提升中小学科学教师专业发展的重要途径，比如协同开展课标解读、课堂教学案例解析、教学资源设计开发、同课异构等。科学教师要积极开展基于教学实践的行动研究，切实提高科学教学质量，为成为专家型科学教师奠定基础。

科学教育的良好社会生态营造需要做好加法

科学教育发展是系统工程，需要整合全社会多方力量形成合力。各大主流媒体应大力宣传科学教育对培养青少年科学素养，提高国家创新能力和综合竞争力，建设高水平科技自立自强的科技强国，实现中华民族伟大复兴的重大意义。在全社会形成崇尚科学、尊重科学的良好社会风气，广大家长应支持青少年学科学、爱科学、用科学，以此推进中小学科学教育发展，形成对科学教师职业的尊重，吸引更多优秀毕业生报考科学教育专业，立志成为科学教师，为国家的科学教育事业发展添砖加瓦，贡献自己的青春与才华。中小学要尊重科学教师的劳动，保护其工作和创造热情。要积极努力打造“政府、大学、中小学、教研部门、科技场馆、科研院所、企业”等结合的多元化科学教育协同发展格局，努力建立科学教育专业人才培养的多方联盟和协同创新共同体，着力培养师范生科学实践能力与科学教育教学能力，培养大批具备专业化水平的高素质科学教师队伍。

参考文献

[1] Next Generation Science Standards [S]. [EB/OL].http：//www.nextgenscience.org/ 2013-10-5．

[2] Cemal Tosun. Analysis of the Last 40 Years of Science Education Research via Bibliometric Methods.Sci & Educ （2022）. https：//doi.org/10.1007/s11191-022-00400-9．

[3] 林长春．科学教育师资配备的“困”与“解”[J]．教育家，2022，10（2），37-39．