“大中小”科学教育一体化的价值诉求、现实困境与实践路径

[摘 要] 科学教育是人类认识世界与改造世界的重要实践活动，只有不断适应人与社会的发展需要，逐步趋向一体化发展，才能实现真正的理论创新与实践创新。“大中小”科学教育一体化是服务于人的全面发展、跨学科融合以及社会发展价值导向的一体化。本研究首先从教学目标、教学内容、教学方法和教学管理一体化机制方面分析“大中小”科学教育一体化发展面临的困境，继而提出树立系统观念，实现教学目标统一整合；坚持认知引领，实现教学内容有机衔接；秉持因材施教，实现教学方法多维匹配；健全运行机制，实现教学管理纵横协同，最终形成“大中小”科学教育一体化的优化路径。

[关键词] 科学教育；大中小一体化；科学素养；内容割裂；衔接整合

[中图分类号] G521 [文献标识码] A [文章编号] 2096-2991（2025）01-0100-11

作为一项人类认识世界与改造世界的实践活动，科学教育必须实现理论创新与实践创新，这是其适应社会发展需要的重要前提。我国的“大中小”科学教育一体化将对教育过程进行改革，旨在更好地培养具备良好科学素质与科学精神的大中小学生，以满足教育强国、科技强国、人才强国的战略需求。因此，教育部等十八部门在《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中明确指出，“通过3至5年努力，在教育‘双减’中做好科学教育加法”[1]，并强调做好相关改革衔接，尤其要“重视体系化设计安排，助力不同阶段有机衔接”，“促进家校社协同育人”[1]，引导“大中小”科学教育一体化系统有序地落到实处。

一、“大中小”科学教育一体化的价值诉求

长期以来，小学、中学和大学三个学段的科学教育自成体系，相对独立。随着融合时代知识边界的逐渐消弭，传统的科学教育模式已不能满足人们对科学知识在广度和深度上的需求变化，在落实立德树人、发展素质教育理念引领下变革教育模式，以满足学生对科学教育的需求成为新时期科学教育的主要任务。“大中小”科学教育一体化是伴随着社会、科学和教育活动的发展应运而生的。“大中小”科学教育一体化，就是以人的身心发展阶段特征为基础，以“大中小”学段为经，以教育要素为纬，形成纵向衔接、横向贯通、螺旋上升的科学课程体系，表现为科学教育各要素的一体化衔接，特别是相邻学段科学教育的教学目标、内容、方法、管理方面的一体化衔接。[2]打破大中小学以往各自为营、互不衔接的旧格局，优化各学段科学教育与学生认知发展的适配性，满足各学科协同一致发展学生科学素养与科学能力的价值诉求，对解决新时期科学教育面临的矛盾具有重要的实践意义。

（一）促进学科知识的贯通与递进

尊重科学知识的生成规律是“大中小”科学教育一体化的前提与基础。知识是学生学习的基本内容之一，学生建构知识的活动是通过对新信息与原有知识经验的联结和加工实现的，要以原有的知识经验为基础对新知识进行同化，以产生知识的顺应性，最终实现向认识的平衡过渡。小学属于最初的知识经验阶段，中学就到了知识的同化与顺应阶段，大学则达到符合环境要求的动态平衡状态。一体化对科学知识内化于人发挥了整体性运作的功能，符合学生发展与知识需求的递进关系，有助于学生更全面地理解和运用科学知识，为进入更高阶段的学习作准备，最终满足社会对高层次科技人才需求的阶段性培养要求。

义务教育阶段科学教育的目的在于培养学生掌握基本的科学知识、思维方法、科学方法和科学态度，形成初步的科学观念、科学思维能力、探究实践能力以及树立正确价值观和社会责任感。[3]50-53做好小学科学和初中科学的学段衔接能够更好地实现知识与技能、情感态度与价值观同核心素养导向相一致的培养目标。高中阶段的科学知识体系呈现出更加系统化、更富探究性、更具前沿性的特征，是初中科学教育的延续和高阶表征。大学科学主要指自然科学，包括物理科学和生命科学等分支，是比高中阶段科学知识更专业化、更具应用价值的知识体系。小学到大学的科学学科发展所呈现的阶梯状、螺旋式形态，因一体化而更加具体，使小学、中学和大学三个学段科学教育的课程体系、教学体系、教材体系、师资体系、管理体系形成紧密联系的共同体。

（二）优化各学段科学教育与学生认知发展的适配性

认知科学是学生理解科学学科基本结构的前提，也是推进科学学科创新与发展的重要方式。布鲁纳从心理学的维度指出认知科学的重要性，认为人需要对有关联、非具体的感觉材料的类别进行编码处理从而构成编码系统，编码系统会对相关类别做出有层次结构的安排，较高级的类别比较一般，较低级的类别比较具体，这种内在编码系统被称为认知结构。[4]385-386学习就是认知结构的形成或改变。科学知识是对客观世界的反映，其内容包罗万象、错综复杂，编码处理可将其由具体到一般地呈现，并被人们学习掌握。对于科学的学科结构来说，从具体到一般的陈列符合学生认知发展的阶段性特征。布鲁纳进一步指出，任何学科的学习都要经历新知识的获得、知识的转化与应用、知识的创新生产三个几乎同步进行的过程。对学校教育而言，“不论我们教什么学科，务必使学生理解各门学科的基本结构。这是在运用知识方面的最低要求，它有助于学生解决学生在课堂外所遇到的问题和事件，或者在日后训练中解决课堂上所遇到的问题”[5]27。因此，如何更好地组织学科教学是“大中小”科学教育一体化的关键所在。斯宾塞认为，“多数儿童天生就是博物学家，如果他们受到鼓励，很容易从漫不经心的观察上升到仔细的、深思熟虑的观察”[6]。前期的科学认知对后期的探究与实践运用铺垫非常重要。“大中小”科学教育一体化使得各学段目标、学科核心概念、学习内容、学业要求、教师教学互相衔接、前后连贯，有利于实现科学教育与学生认知发展的统一。

学习者主体性特征的凸显以及重要性的提升，使得对知识的有效建构成为学生认知发展的重要方式。认知发展从婴儿期开始至青少年时期达到高峰值后趋于稳定，具有阶段性、顺序性和连续性的一般规律，这与“大中小”科学教育一体化发展态势相吻合。按照皮亚杰的认知发展阶段理论，小学属于具体运算阶段，儿童认知结构可通过学校教育得到重组和改造。这一时期的儿童能够掌握基本的运算法则和守恒定律，学会借助具体事物或者事物的表象进行逻辑思维，但还不能脱离具体事物，对于形成概念、发现问题和解决问题仍需要与熟悉的事物或场景相联系。儿童在这一阶段养成的基本推理能力和思考习惯是进一步学习自然科学的基础。[7]23-24中学属于形式运算阶段，学生的思维逐渐摆脱具体事物的束缚，使形式从内容中解脱出来，推理能力获得提高，思维以命题的形式进行，并能发现命题之间的关系。学生能够进行假设性思维，学会采用逻辑推理、归纳或演绎的方法解决问题；理解符号的意义以及隐喻和直喻；能够对知识做一定的概括。[7]24这一阶段的科学教育已由小学阶段简单的整合性概念分解为具体的多种学科概念，学生主要通过实验探究物质的性质、形态和在环境中的变化。依据怀特海智力发展节奏理论，18至22岁是综合运用阶段，即从青年迈向成人的阶段。在大学教育中，培养综合运用能力占主导地位。大学生应该基于一般概念，致力于研究如何将一般概念应用于具体实践之中，并在实践过程中实现创新突破，升华对概念的认识。[8]所以一种设计得很好的大学课程是对普遍规律进行的广泛研究。大学教育的真正价值在于借助智力培养促使学生走向澄明，即帮助大学生在透彻理解普遍原理的基础上，将其运用于各种具体的实践之中，并在理论与实践转换的过程中实现对理论的创新认识与创造发展。大学的目标是把一个孩子的知识转变为成人的力量。[9]38-39因此，大学的科学教育更具理论性与实践性，学生更加独立、自由，追求自我实现。大中小学科学教育要实现帮助学生从初步认知到深入了解与探究再到实践应用的完整过程，即与一体化的培养目标相吻合，这对学生思维品质的塑造、科学知识的完整获得、科学技能的有序锻炼、科学精神的持续塑造具有深远的影响力。

（三）促进各学科协同一致，发展学生科学素养与科学能力

培养科学素养与科学能力是科学教育的内在诉求。“大中小”各学段学生的科学素养有不同的内涵与表征。学生发展主要以核心素养为培养价值标准，即关于学生知识、技能、情感、态度、价值观多方面的综合表现，包括人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，每一大素养下面又细化出三个具体维度，[10]科学教育育人模式需要以此为标尺。“大中小”科学精神素养的四个具体要点包括理性思维、批判质疑、勇于探究与科学教育内涵的发展，与科学知识的学习、科学思维的锻炼、科学技能的培养相呼应，即二者共同致力于相同的育人目标，为一体化发展提供肥沃土壤与价值底蕴。其中，核心素养需要针对大中小学生年龄特点和学段特征，进一步提出科学教育各学段学生的具体表现要求。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（简称“科学课标”）确定了科学观念、科学思维、探究实践、态度责任为义务教育阶段科学课程的核心素养，在一至九年级科学课程中设置了13个学科核心概念和4个跨学科核心概念，要求将核心素养的培养融入这些核心概念的学习过程中。[3]10-14新的科学课标对小学和初中学段的科学内容与学业要求按照由浅入深、由表及里、由现象到本质的螺旋上升发展轨迹，呈现了小学和初中科学教育衔接、进阶的一体化形态。高中学段的科学是小学和初中学段科学教育的延伸和理论化，其核心素养亦是其延伸和发展，比如高中物理学科的核心素养包括物理观念和应用、科学思维和创新、科学探究和交流、科学态度和责任四个维度，[11]在与小学和初中学段的核心素养相对应的基础上更进一层。大学学段的科学素养要求学生对科学知识、科学研究过程与方法、科学技术对社会和个人所产生的影响、科学思想与科学精神达到深入的理解程度，培养学生对科学技术持续的探索精神与创新精神，以此指导今后的学习、工作与生活，不断提高解决问题的能力，培养科教兴国的使命感和社会责任感。与中小学段相比，大学是对前期科学素养的提炼与升华，体现个人价值与社会价值的统一。“大学的任务就是将想象力和经验融为一体”[9]111。大学生的科学素养根植于中小学阶段所领会的科学精神、科学价值、科学知识等内容之上，彰显“大中小”科学素养一体化培养的价值与意义。

二、“大中小”科学教育一体化的现实困境

任何新事物的诞生总会伴随新的矛盾出现。“大中小”科学教育一体化作为新时期科学教育改革的重要组成部分，在科学发展和社会需求推动下缓慢驶入教育领域。一体化是改革也是创新，改革创新的道路上总会充满各种困难与风险，“大中小”科学教育一体化发展也存在一些问题。

（一）各学段课程目标不贯通、缺乏递进性

课程目标是保障科学教育活动能够有效进行的首要因素。一体化课程目标的分化与割裂在一定程度上阻碍了科学教育贯通与递进的顺利开展，具体表现在两个方面：一是一体化课程总目标与教育目的的分化。“大中小”科学课程总目标旨在培养学生的科学核心素养，为学生终身发展奠定基础，大中小学教育目的是培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，各学段应当相辅相成、合作育人。然而，“大中小”科学课程在实施的过程中往往会忽略与教育目的的主动衔接，没有关注学生全面发展的需求而只关注科学课程的实施情况，致使课程总目标与教育目的的纵向衔接混乱无序。二是各学段课程目标顾此失彼。由于一体化评价体制尚未形成，各学段更加关注各自的课程目标改革与实施，忽略与其他学段课程目标的衔接，甚至因对一体化总目标的理解不透彻而无法有效细化目标。

（二）各学段教学方法缺乏衔接与贯通

教学方法是实现教学目标和完成教学任务的重要手段，教学方法是教师的教与学生的学的有机统一。一体化教学方法并不是简单的整齐划一，而是强调在一体化的宏观指导下，不同学段教师主导和学生主体的地位会有不同的表征，需要运用不同的教学方法。然而现实中，科学教学方法常常未能形成学科特色和学段特征，表现为缺乏差异性，有时甚至完全忽视教学方法与教学目标、内容梯度与学生年龄的相关性。首先，一体化教学方法与差异化教学方法的矛盾张力。一体化教学方法是在遵循学生发展规律与科学教育规律的前提下，对科学教育的大中小衔接采用合适的教学方法进行研究与指导。不同学段要采用差异化的教学方法。尤其要考虑小学段与中学段、中学段与大学段衔接过程中哪些教学方法有助于实现过渡，避免学生新旧知识发生断裂。低学段教学方法要经过筛选才能进入高学段的科学教育中。比如，关于声音的原理实验法，小学段可借助简单的教具帮学生了解不同声音以及影响声音大小的因素，而中学段实验需要融入声音的传播速度和不同介质对声音的影响等因素，大学则要研究声波、超声波的基本理论以用于研发。其次，存在各学段混淆使用教学方法的情况。在小学阶段学生对科学基础知识还未完全了解的情况下，教学过早介入情景模拟教学法和案例教学法而丢弃真正有用的实验教学法和探究教学法，影响了学生学习科学的兴趣；中学阶段忽略前期科学教学方法与现阶段学生的接受能力存在阶段衔接问题，过多地运用讲授教学法以应对各种考试，理化生实验也是为考试而备，所以不会留给学生自由探索实验奥秘的时间和机会，压抑学生小学阶段已经形成的基本的科学观察和科学探究能力，关闭了最有利于培养学生科学探究与创造能力的一扇窗；大学阶段由于学生的基础参差不齐，大学与中学教学严重脱节，如中学新课标实施后，由于中学生选修的物理知识模块不同，就会形成不同的物理知识基础，致使大学物理教学体系与中学生的物理基础难以衔接，同一课堂中的学生基础差别很大。另外，科学核心素养并没有很好地融入教学法去服务科学教育的持续性发展，没有依照核心素养的进阶要求合理设计教学法。不当使“大中小”科学教学一体化实施失去了有力的臂膀。

（三）科学教育与不同学段学生认知发展匹配性不足

一体化教学内容是促进学生认知发展的重要载体，致力于有序传递科学教育的主要信息。新课程改革的推广基于生成式教学思维理念，要求人们改变对教学内容的认知。“大中小”科学教育一体化教学内容包括教学目标的一体化、教学计划的一体化和教材内容的一体化。一体化教学目标是各学段学生学习科学的依据，一体化教学计划是各学段科学教学活动实施的依据，一体化教材内容是落实一体化教学目标的载体，三者使得大中小学生、教师和学校紧密衔接、互相交织在一起。然而，在一体化实施过程中，各学段常常出现分化、异化甚至断裂现象，教学内容衔接性不强，降低了科学课程的吸引力和学生科学探究的内驱力。具体表现在以下两个方面：一是缺乏对一体化教学内容的认知。对于各学段的学校和科学教师来说，一体化教学内容是属于可控的教学因素，但往往被搁置于不可控的环境中。有关数据表明，仅有10.2%的小学能够保证所有学生每周至少1节科学课；仅有6.9%的小学的所有学生每月至少使用1次科学实验室；仅有6%的小学能够保证所有学生在科学课上有实验和探究。[12]在这样的科学教育大环境下，很难对一体化科学教育形成全面的认知。二是一体化教学内容互相脱节。科学实践活动课的衔接问题尤为突出，例如，中学生相较于小学生，手工制作能力、实验操作灵活度和生活适应能力有所下降，其中一个重要原因是教育的节奏被打乱了，各学段教学计划缺乏统一调控；同时，教科书存在内容重复、断裂、倒置等问题，知识的重叠干扰了学生已有知识经验与新知识的同化，知识的断裂引发教与学的矛盾，特别是在低学段出现比高学段还要抽象的内容会使科学失去吸引力而过早夭折在儿童认知过程中。

（四）各学段合力不强

各学段合力不强，主要表现为各学段教学目标之间缺乏连续性以及各学段过渡不顺畅。首先是大中小各学段性目标之间缺乏连续性。目前，“大中小”学段性目标包含1～2年级、3～4年级、5～6年级、7～9年级的学段目标和高中阶段物理、化学、生物、历史、地理、信息技术、通用技术的学段目标以及大学的自然科学的各学科目标。这种学段目标分割，尤其是小学1～6年级与初中7～9年级、初中与高中、高中与大学的学段分割在一定程度上阻碍了课程实施的一惯性与一体化。一方面，小学、中学和大学科学学科的分目标之间缺乏一致性、连贯性和进阶性。另一方面，科学学科目标没有融合其他学科目标。从部分到整体、从小学到大学出现分目标各自为营现象，学科目标脱离学科价值，缺乏一体化支柱。其次是各学段过渡不顺畅。小学三个学段的过渡问题主要表现在，由于学生对科学知识的探究能力较差，出于好奇，学生会借助网络相关信息弥补探究不足的缺陷，容易出现前摄抑制的现象。小学段向初中段的过渡最容易出现问题，科学知识的分化既可能满足学生的多样化需求也容易造成偏科和厌学现象。在升学的压力下，初中段向高中段的过渡存在的问题比较多，兴趣被放在考试之后，好奇心、创新性想法并未受到应有的重视，出现学段目标脱离总目标的现象。高中向大学过渡在课程目标、内容、实施方式、评价等方面同样存在不衔接问题，如大学知识体系的完整性与中学物理课程结构模块化的矛盾。

（五）教学管理的一体化运行机制尚未建成

一体化教学管理是一体化运行的重要保障。“大中小”科学教学一体化管理是针对“大中小”科学教学计划、教学组织、教学质量等环节的整体组织与领导。然而，我国对大中小学教学管理的研究起步较晚，其发展尚不成熟，加上科学教育本身的复杂性，所以加大了一体化管理的难度。缺乏统一的运行机制是导致一体化科学教育运行困难的主要原因。一方面，大中小学一体化纵向衔接不够。各学段之间、学校与家庭之间、学校与社会之间的信息沟通不顺畅，难以探索一体化科学教育的建设规律；教材一体化编写研究与实践不足，“大中小”科学教材的衔接不够紧密；尚未建立协调推进机制，对一体化过程中出现的问题搁置堆积；一体化科学教育的评价反馈机制不健全，处于分散状态，无法进行全面评估和反馈。另一方面，缺乏大中小学纵向科学教育管理体系。不同学段科学课存在对政策落实不力，缺乏有效的课堂监管；对学段特征与学生发展特征的差异化、多元化等缺乏科学的认识；专业化科学教师数量不足导致教师教学任务比较繁重；缺乏“大中小”科学教师一体化的交流学习平台，教师业务能力提升受阻等问题，阻碍了一体化科学教育的纵向衔接。

三、“大中小”科学教育一体化的实践路径

实践是“大中小”科学教育一体化发展的关键一环。教育实践如同人类的其他实践一样，是一列“自带轨道的火车”，不断地按照自己的方向而非编制好的列车运行图驶向下一个站点。[13]因此，学校作为科学教育的主阵地，要树立一体化发展科学教育的系统观念，立足基础教育体系看科学教育，从教育实践的视角变革传统科学教育模式，不断更新育人理念、创新育人模式、变革育人方式，努力开创素质教育新局面。

（一）树立系统观念，实现课程标准的衔接与贯通

系统哲学认为，物质世界都是系统的，系统具有普遍性，所以系统无处不在。[14]50马克思认为：“具体之所以具体，因为它是许多规定的综合，因而是多样性的统一。”[15]25恩格斯指出：“我们所接触到的整个自然界构成一个体系，即各种物体相联系的总体。”[16]514并进一步说明，“一” 和 “多” 是不能分离的、 相互渗透的两个概念，而且 “多” 包含于 “一” 之中。 同等程度地如同 “一” 包含于 “多” 之中一样。[17]166习近平在党的二十大报告中提出：“必须坚持系统观念。万事万物是相互联系、相互依存的。只有用普遍联系的、全面系统的、发展变化的观念观察事物，才能把握事物发展规律。”[18]马克思、恩格斯、习近平对系统哲学的阐释为一体化科学教育教学目标提供了方法论指导。“要真正发现并充分发挥一切系统的价值及作用，一个普遍适用的原则就是系统地看待事物的价值”[15]280。系统理论反映了现代科学发展的趋势，比如，地球系统科学的突破性发展，将使人类更好地认识所赖以生存的环境，更有效地预控突发性灾难危机。[19]57系统理论作为一种改变科学的思维方式，正深刻影响着科学领域。课程标准的核心内容是课程目标，“大中小”科学教育一体化课程标准是小学、中学、大学三个学段的科学教育目标的统一整合，旨在实现课程目标的统一与贯通，使系统理论科学化。因此，一体化课程标准充分体现了系统哲学的差异协同、层次转化、整体优化等规律。

一体化课程目标的统一包括课程总目标一体化、学段性目标一体化以及学科分目标一体化，即在系统哲学方法论的指导下实现“大中小”科学教育的统一整合。首先，一体化课程总目标要与教育目的保持系统的整体性。教育目的是一切科学教育活动的出发点和归宿，也是科学教育教学目标和价值的具体体现。明确教育目的对实现一体化科学教育实践具有非常重要的意义。“在整体之下，每一件事物都是以一种微妙的、无形的，甚至不为人知的方式与其他事物产生着联系”[20]9。一体化科学教育课程总目标的制定要以教育目的为依据，充分考虑各学段学生的实际、教学内容和社会需要，坚持整体性、阶段性原则，合理规划一体化科学教学活动的起点与终点。同时，一体化课程总目标是制定学段目标和学科分目标的依据，只有保持统一的整体性，才能更好地促进科学教育融入全面育人的价值体系。其次，实现学段性目标与学科分目标差异化与一体化。一方面，新课标从科学核心素养的科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度详细规定了科学教育的学段性目标，形成进阶科学、结构有序、螺旋上升的一体化体系，为中小学各学段目标的制定和实施提供了科学依据；另一方面，大学科学教学目标应该主动和中小学对接，贯通中学的科学课程目标，尤其是大学的综合性科学学科需要对接中学的两门或者三门甚至更多学科的跨学科教学目标，增加了一体化教学目标的难度和复杂度，凸显了一体化教学目标的必要性。同时，在中小学核心素养的基础上塑造大学阶段学生的科学素养，形成以核心素养为引导的一体化培养目标。在一体化设计下，各学段在按照本学段科学教学目标实施教学的过程中，要做好与其他学段目标的衔接，保持一体化科学教育的整体性。

（二）坚持认知引领，实现教材内容的衔接与贯通

“智慧是掌握知识的方式。它涉及知识的处理，确定有关问题时知识的选择，以及运用知识使我们的直觉经验更有价值”[9]43。怀特海把智力的发展分为浪漫阶段、精确阶段和综合运用阶段。浪漫阶段对应小学和初中学段，侧重于自由，让学生自然发展，并要加以培养；精确阶段对应高中学段，侧重于掌握精确的知识进而在系统化过程中领悟原理的阶段；综合运用阶段对应大学学段，侧重于摆脱知识细节而积极运用和创新原理的阶段，细节退回潜意识的习惯中。[8]教给学生的知识不能超越个体成长阶段所能吸收的范围，须根据个体发展阶段特点与特定需求有序地将知识传授给学生。马克思指出：“自然科学是一切知识的基础。”[15]358“大中小”科学教育一体化肩负着培养大中小学生的科学兴趣、帮助他们树立科学志向的重要使命，对广大青少年成长具有奠基性作用。“一切教育的关键在于教学内容的选择”[21]4。因此，形成一体化教材内容的认知观念是充分发挥“大中小”科学教育育人功能的重要基础。

一体化教材内容的纵横衔接包括课程设置的连贯性、教材使用的渐进性和教育主题的贯通性。赫胥黎对青少年科学认知过程的研究表明，伴随青少年科学思考习惯的养成而形成的关于自然界的整体认识，可以安排在9至10岁儿童的学习过程中。在对自然界有了整体认识之后，随着青少年推理能力的发展和阅读、书写与初等数学等方面的能力提升，他们就会在更严格的意义上进一步学习自然科学。科学教育的最大特点，就是使心智直接与事实联系，并且以最完善的归纳方法来训练心智，即从对自然界的直接观察而获知的一些个别事实中得出结论。[22]89-90可见，小学阶段的学生已具备获得整体性科学知识的潜能，这为大中小学科学课的课程、教材和教育主题的互相衔接与贯通发展奠定了基础。富兰克林指出：“小学阶段的科学经验应该涵盖一个非常广的范围。随后，在高中阶段，他们只是会关注到更多的细节，并且在一个更高的层面进行归纳。一个人对具体的细节熟悉之后，对普遍联系的跟进追踪以及对这一领域大自然组织结构的探索发现，就会有一种智慧上的愉悦。”[20]13因此，小学科学教育内容应当丰富多彩且基于生活形式的多样性，以开阔学生视野、激发科学兴趣、培养科学思考，并适当设置与中学科学知识相衔接的深层次问题，引导学生主动探究。中学应增加科学教育课程比重，注重学科交叉融合，强化实验课程，以培养学生的科技观和科学素养。大学应开设科学通识课与专业课，以有效衔接中学科学教育。通识课面向全体大学生，在于普及并满足不同专业与不同学习阶段学生的需求；而专业课面向科学学科学生，旨在培养高层次人才。杜威认为：“只有当相继出现的经验彼此结合在一起的时候，才能存在充分完整的人格。只有建立起各种事物联结在一起的世界，才能形成完整的人格……连续性和交互作用彼此积极生动地结合是衡量经验的教育意义和教育价值的标准。”[23]262可见，一体化教材内容既有助于帮助学生形成整体的科学知识观，也有助于培养健全的人。同时，从横向来说，应基于数字时代科学知识的动态性与系统性，结合各学段科学教育的特点，建构跨学科的有机渗透和相互融合的知识结构，为一体化发展添翼。可以说，大学科学教育横向一体化在信息时代尤为重要。如纽曼所说，大学的所有知识是一个整体，知识的所有分支都相互联系，各门学科之间有多种多样的相互关系，它们在相互比较与调节中相互完善、相互校正、相互平衡，从而形成一种内在的和谐。[24]89对于大学生而言，要思考自己的研究领域所处的地位，要从实事求是的角度接近它，并对所有知识形成一个概貌，清楚存在其他学科的竞争，才不会变得狂妄自大，“他从别人的研究里获得一种特殊的启发、一种思想的高尚、一种自由和沉着，用哲学和才华来对待自己的领域”[24]144。科学知识的纵横贯通与综合实践将使科学课程极具灵活性，更适合学生的个体需求，能促使学生更加积极主动地参与学习。

（三）秉持因材施教理念，实现教学方法的衔接与贯通

“因材施教”理念提倡教育要从学生的实际出发，尊重个体差异，追求教育平等与公平，实现人尽其才的发展，[25]其在中国历史中深具影响力并作为经典的教学方法影响着一代又一代人。孔子主张依循“因材施教”的教学原则对学生实行各因其材的个性化教育；孟子继承孔子的“因材施教”思想，主张“教亦多术矣”[26]126；墨子主张“能谈辩者谈辩，能说书者说书，能从事者从事”，以及“深其深，浅其浅，益其益，尊其尊”[27]187；程颢、程颐指出：“君子之教人，或引之，或拒之，各因所亏者，成之而已。”[28]120“故强猛者当抑之，畏缩者当充养之”[28]230；朱熹则从人性论的角度出发，认为“禀气有异”，资质不同，教育“必尽人之材”[29]924。新课标亦提出要面向全体学生，因材施教。可见，因材施教是我国教育活动一直沿用的教学方法。同时，科学学科的重要性、复杂性与无限性需要尊重个性化与差异化。比如，“拔尖创新人才培养计划”“珠峰计划”的实施便是科学教育因材施教地服务教育强国战略的时代体现，也是一体化教学方法的现实表征。

“大中小”科学教育一体化并不是要用同样的方法培养所有的学生，而是在各学段的教学方法与教学目标、内容梯度与学生年龄相匹配的同时，实现大中小学教学方法的衔接、贯通与创新，以帮助学与教在新知与旧知之间实现有效互动。“不同科目和不同学习方式应该在学生的智力发育达到适当的阶段时采用”[9]22。例如，小学高段学生处于从具体运算向形式运算的过渡期，身心发展逐渐成熟，已经会在原有的知识经验基础上去探究问题，可以采用探究式教学。而中学阶段的学生思维发展已接近成人，会运用逻辑推理、归纳或演绎的方法解决问题，可以采用演绎法教学。演绎的科学思维方式，反映科学对个体成长的过渡性影响力，是训练心智的合适方法。中学理化生实验是学生在小学阶段对事物充分感知基础上的一种升华体验，有助于学生生成内在的科学价值认知，能够充分彰显一体化教学方法在实现教育目的方面的积极作用。而大学阶段的学生是自由教育的承载者。学生的学习将涉及诸多领域，所以要对他们的全部学习活动给予同样重视。大学科学教学采用讲座的形式，其基本特点是由教授讲述学科知识，学生在实验课教师的指导下，在实验室里验证真理、创新应用，从而与客观现实直接接触。[24]162-163

除此之外，大中小学教师要加强一体化教学方法的创新。在保证科学理论与实践衔接的前提下，一方面，对处于过渡衔接点的6年级、7年级、9年级、高一年级、高三年级和大一年级，可以组合高低学段的两种或多种教学方法进行混合尝试。低年级可以衔接运用高年级或者跨年级的教学方法，实现认知与知识的过渡。如大学先修课程项目，就是专门为学有余力的中学生提供的学习大学课程的平台。先修课程由接受过相关大学专门培训的中学教师授课，目前已经有电磁学、分子生物学、仿生学等前沿科学课程可供中学生选择，未来将加大基础科学、交叉学科、通识课程等课程的开发，为学生提供更加多样化的选择。在中学开设科学先修课程，有利于促进“大中小”科学教育的有机衔接，激发学生的科学潜能，为在科学领域具有天赋的优秀学生创造发展条件。[30]另一方面，也可以借助人工智能和现代信息技术实现“大中小”科学教学一体化。人工智能通过分析大量的数据和模式，提供更加多样化的信息和知识、互动合作等，有助于拓宽学生的视野，培养创造性思维。拓宽知识视野意味着增加学生们的知识储备，完善其心智；在知识实现整合与融合过程中，原本分属不同功能领域的一切知识就会相互交织、相互支持，从而实现思维创新。[24]149-150如联合AI智能课堂让多年龄段学生共同探讨智能语音识别技术的原理和运用，还可动手操作AI智能小实验，在互动中获得不同的科学感知与科学价值，在实验中感受人工智能的奇妙，有利于激发学生的科学热情，实现差异化与一体化共生。

（四）促进教研协同，实现教师队伍内部的纵横联合

教育研究是教育工作的重要组成部分，是保障教育质量的重要支撑，对教学工作发挥着重要的支撑、驱动、引领作用。树立一体化教研思想，需要通过决策接洽和利益平衡加强不同学段之间教师协同的认可度与积极性，[31]逐步构建一体化教研协同体系，全面提升协同攻关能力。在发挥不同学段教研优势，凝聚教师教研力量的前提下积极搭建“大中小”科学教育一体化数据信息平台、教育调研平台、国外教育信息综合平台以及科学教育科学规划管理平台，建立科学教育数据公开共享机制，聚焦一体化问题协同调查研究，及时了解国内外科学教育改革发展动态，统筹管理和使用各学段科学教育科学规划课题成果。同时，建立科学教师一体化备课机制与协作备课机制，建立上下联动、纵向跨学段、横向跨学科、内外合作的科学教师交流研修机制，深入开展相邻学段科学课教师之间的教学交流研讨。科学教师要合理运用一体化平台集体备课、同课异构、集体教学评，促进“大中小”科学教师形成一体化思维模式和教育理念。[2]

“大、中、小学教师的义务是为传承中的世界赋予秩序和形式，使之能引起学生的兴趣，充实他们的精神，塑造他们的人格”[21]54，教师是科学教育一体化发展的第一资源，教师的科学素质是衡量科学教育质量的重要标尺。为此，《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》提出，“实施教师科学素质提升工程，将科学精神纳入教师培养过程”；“推动高等师范院校和综合性大学开设科学教育本科专业，扩大招生规模”；“加大对科学、数学、物理、化学、生物学、通用技术、信息技术等学科教师的培训力度”[32]。高等师范院校是师资培养培训的主要阵地，肩负培育高水平、高素质科学教育师资的重任，建立健全科学教师培养体系与教学支持体系，优化科学教师职前培养与职后培训，需要建构“UGMP（University+Government+Middle School+Primary School）”协同一体的“大中小”科学教师培养机制。[33]

（五）建立三阶段学校协同机制，实现教学管理纵横协同

群体行为理论认为，群体是一定属性的人群为了共同的目标，而形成的相互依赖、相互联系、相互作用的共同体，人都生活在群体之中，群体内有共同的价值观念、道德标准、行为规范和群体活动，群体一旦形成，就会对人的行为产生归属、认同与支持作用。[34]52-54制度是管理的基石与行动的指南，首先是为教学改革的可持续发展提供“兜底、激励与生态”三重保障；其次是规范与引导学校管理部门和服务部门的工作，使他们从制约改革、被动参与到主动支持、鼓励改革；第三是可以用教学管理改革推进政府部门行政管理与业务管理的改革，从而为一体化教学管理提供更广泛的保障。[35]制度的实施要依靠健全的运行机制，从而引导和制约教育决策，并与人、财、物相关的各项教育活动的基本准则和相应制度相匹配。[36]因此，在科学论证与科学教育活动各要素的相互联系与作用下，要保证一体化科学教育教学目标和教学任务的真正实现，就必须建立协调一致、高效灵活的运行机制。

首先，要系统做好顶层设计，建立“大中小”科学教育一体化推进机制。一体化教学管理需要共同目标的引领。一是需要各级党政部门和教育行政部门建立“大中小”科学教育一体化推进的管理体制，充分发挥总揽全局与协调各方的领导职能。[37]在此基础上，教育行政部门内部要设置相关机构，专门负责一体化具体事宜。大中小学之间要建立制度化沟通机制，对一体化在大中小各学段的推进与实施加强对话与联系，尤其是要发挥大学的示范引领作用，大学要主动与中小学加强协作，组建科学教育联盟。如以高校为依托、以科普为纽带，实现“大中小”科学教育一体化。科学普及是实现创新发展的重要基础性工作，要把弘扬科学精神贯穿于科学教育全过程，合理开发利用高校、科研机构、科技创新型企业、科学共同体等科技资源开展科普工作，强化大中小学对科普重要性的认知，培养大中小学生的创新精神。同时，高校要建立长效机制，将科普工作纳入年度工作计划，持续有效开展科普活动。二是建立区域“大中小”科学教育一体化推进共同体，实现“大中小”科学教育资源共建共享，拓宽科学教育新视野。比如，广西壮族自治区主动融入和服务“一带一路”倡议，助力构建中小学科学教育国际化发展新格局。通过设立“科创筑梦”线上平台，813所乡村学校和10万名师生实现了共享优质科普资源；研发200多项科学课资源包，服务全区近2000所学校；开设3000余门科学课程，在“一带一路”沿线约40个国家和地区的学校推广应用。[38]

其次，发挥地方政府和相关单位部门联动作用，完善家校社协同育人机制，服务“大中小”科学教育一体化发展。家校社协同是一体化的重要组成部分，三者相互促进，相得益彰。家校社协同育人机制需要政府统筹、学校主导、家庭尽责、社会支持。为此，2023年1月17日，教育部等十三部门发布《关于健全学校家庭社会协同育人机制的意见》，要求“坚持政府统筹”；“学校充分发挥协同育人主导作用”；“家长切实履行家庭教育主体责任”；“社会有效支持服务全面育人”[39]。家校社协同育人机制中，家庭、学校、社会、政府积极配合教育工作，家校社府成熟的、完整的育人模式可以沿用到科学育人中，为科学教育一体化实施提供经验基础，发挥外围的保障作用。一是要建立科学家有效参与的“大中小”科学教育一体化机制，加强对家庭、社区与学校科学教育的指导，提高家长、社区成员与全体教育工作者的科学教育意识和能力，推动家校社协同育人长效机制的形成。[32]二是要吸纳家校社不同领域的科学教育专家，参与国家科学教育教材编制工作，统一设计一体化科学教材。立足社会、学科与学生发展需要，选择合适的教材内容，坚持整体谋划与分层设计的基本原则，统筹考虑小学重感知理解、初中重体验探索、高中重联系综合、大学重创新实践的特点，分层级编写科学教育教材。三是要全面强化一体化工作的实施，实现大中小学全链条闭环的教学管理，提升科学教育实施效能。四是要运用众创众筹等新理念，充分调动学生、家长、教师、管理者、社会人士参与的主动性，形成科学教育优质资源有效融合，服务“大中小”科学教育一体化。

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【责任编辑 王凌宇】

The Value Demands， Realistic Dilemmas and Practical Paths of Integrating Science Education in “Primary， Secondary and

Tertiary Education”

SUN Gangcheng1，2， LIU Ling2，3

（1. College of Education Sciences，Yan’an University，Yan’an， Shaanxi 716000，China；2. Faculty of Education，Buriram Rajabhat University，Buriram 030000，Thailand；3. Nanyang Vocational College of Science and Technology，Dengzhou，Henan 474150，China）

[Abstract] Science education is an important practical activity for human beings to understand and transform the world. Only by constantly adapting to the development needs of people and society， gradually moving towards integrated development， can true theoretical and practical innovation be achieved. The integration of science education in “primary， secondary， and tertiary” education serves the comprehensive development of individuals， interdisciplinary integration， and the value orientation of social development. This study first analyzes the challenges faced by the integrated development of science education in “primary， secondary， and tertiary” schools from the perspectives of teaching objectives， teaching content， teaching methods， and teaching management mechanisms. Then， it proposes the establishment of a systematic concept to achieve unified integration of teaching objectives. Adhere to cognitive guidance and achieve organic connection of teaching content. Adhere to individualized teaching and achieve multidimensional matching of teaching methods. Establish a sound operational mechanism， achieve vertical and horizontal coordination in teaching management， and ultimately form an optimized path for the integration of science education in “primary， secondary， and tertiary”.

[Key words] science education; integration of primary， secondary and tertiary education; scientific literacy; content fragmentation; connection and integration