蔡鐵權(quán)

【摘 要】我國中小學(xué)科學(xué)教育負(fù)載有特定的價值，包括提高公眾科學(xué)素養(yǎng)、樹立科學(xué)世界觀、養(yǎng)成科學(xué)觀念、激發(fā)兒童強(qiáng)烈的科學(xué)好奇心與科學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)、訓(xùn)練科學(xué)思維品質(zhì)與提高智力能力，以及培養(yǎng)大批科學(xué)技術(shù)后備力量與未來的科學(xué)精英等，達(dá)成這些價值是科學(xué)教育肩負(fù)的歷史使命。但當(dāng)前我國中小學(xué)科學(xué)教育尚有諸多不盡人意之處，如對科學(xué)本質(zhì)觀的淡漠、對科學(xué)觀念理解的偏頗、科學(xué)探究的實(shí)施注重環(huán)節(jié)而忽視本質(zhì)、對科學(xué)思維做簡單化狹隘的理解等，而這正是變革的動力、變革的途徑。

【關(guān)鍵詞】中小學(xué)科學(xué)教育 課程改革 教育價值 實(shí)踐方略 教師專業(yè)發(fā)展

我國的中小學(xué)科學(xué)教育已有百年之久的歷史。20世紀(jì)80年代以來，隨著基礎(chǔ)教育課程改革的推行，科學(xué)教育的改革取得了令人矚目的成績，尤其是21世紀(jì)初和當(dāng)前正在進(jìn)行的課程改革落實(shí)立德樹人、發(fā)展素質(zhì)教育、反映時代特征、構(gòu)建中國特色，既具國際視野，又有本土行動，將我國的中小學(xué)科學(xué)教育推進(jìn)到一個新的階段。

近代科學(xué)的興起，使世界逐步邁入了工業(yè)化時代。在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)又突飛猛進(jìn)的背景下，中小學(xué)科學(xué)教育承載著特殊的教育價值，或者可以說負(fù)有特殊的歷史使命。但我國中小學(xué)科學(xué)教育由于多方面的原因，存在著種種不能令人滿意的地方。欲使我國中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)現(xiàn)面目一新，達(dá)到改革的目標(biāo)，進(jìn)入國際先進(jìn)行列，尚有一段艱難的歷程。為此，針對諸多方面的不足，本文提出變革的建議，攻堅克難，以實(shí)現(xiàn)中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的愿景。

一、我國中小學(xué)科學(xué)教育的現(xiàn)實(shí)使命

中小學(xué)科學(xué)教育具有特定的價值，而這種價值決定了中小學(xué)科學(xué)教育在現(xiàn)實(shí)中所擔(dān)負(fù)的特殊使命。

1. 提高公眾科學(xué)素養(yǎng)

中小學(xué)科學(xué)教育是提高公眾科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵。公眾科學(xué)素養(yǎng)已成為一個國家興旺發(fā)達(dá)的根本，成為一個國家可持續(xù)發(fā)展的根基。在當(dāng)代社會，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為人們生活不可分割的組成部分，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日益變成一種大眾文化，這種潮流提倡每個現(xiàn)代公民必須具備科學(xué)技術(shù)的素養(yǎng)。但根據(jù)從20世紀(jì)90年代至今對我國公眾科學(xué)素養(yǎng)的測試結(jié)果來看，我國公眾科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀不容樂觀，與建設(shè)一個現(xiàn)代化的社會主義強(qiáng)國的目標(biāo)差距較大。而中小學(xué)科學(xué)教育被公認(rèn)為對公眾科學(xué)素養(yǎng)具有基礎(chǔ)性、根本性、決定性的作用，中小學(xué)科學(xué)課堂是提高公眾科學(xué)素養(yǎng)的主陣地，我國中小學(xué)科學(xué)教育理應(yīng)承擔(dān)這一責(zé)任。

2. 樹立科學(xué)世界觀

科學(xué)世界觀是指學(xué)生在與所生活的社會文化及外在環(huán)境的互動交往中，對周圍事物及自然現(xiàn)象的認(rèn)識、解釋與反應(yīng)所形成的一套自成邏輯的思維方式?？茖W(xué)世界觀不是由對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)而直接形成的，而是超乎人關(guān)于自然現(xiàn)象的特定觀念之前。那種認(rèn)為學(xué)生掌握正確的科學(xué)知識是學(xué)校教育的第一要務(wù)，科學(xué)知識和科學(xué)方法是絕對價值中立的看法，忽視了學(xué)生所處的社會文化環(huán)境所帶來的影響。在科學(xué)教育中注重培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識并尊重不同種族文化，了解與欣賞本國及世界各地歷史文化，養(yǎng)成相互信賴、相互幫助的科學(xué)世界觀已成為一種國際趨勢。

3. 養(yǎng)成科學(xué)觀念

科學(xué)觀念是指存在于某一自然研究領(lǐng)域的某種形而上的信念，是對特定自然領(lǐng)域中的物質(zhì)實(shí)體及其屬性、研究方法、研究目的提出的獨(dú)特的看法。同時，科學(xué)觀念代表了其所在領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)思想的精華，為科學(xué)共同體的理論活動和實(shí)踐活動提供了思想框架和行動準(zhǔn)則，是科學(xué)知識體系中最深層的內(nèi)容、更本質(zhì)的認(rèn)識。今天，更重要的是我們要養(yǎng)成現(xiàn)代科學(xué)觀，如演化的觀念、自組織復(fù)雜性觀念、時空相對性觀念、第二次量子革命所引發(fā)的新穎量子觀念、以“一黑二暗三起源”為核心的現(xiàn)代宇宙觀念，等等。

4. 激發(fā)兒童強(qiáng)烈的科學(xué)好奇心與科學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)

科學(xué)好奇心是個體對于科學(xué)領(lǐng)域的知識和信息表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣，并予以關(guān)注和探究的行為傾向。對于兒童，科學(xué)好奇心表現(xiàn)為一種與生俱來的探索精神，對新奇事物的偏好，對復(fù)雜或未知性、不確定性與模糊性的偏好，對探尋信息的偏好。而具備科學(xué)好奇心的兒童，未來才更有可能成為創(chuàng)新型人才，才更有可能成為真正的科學(xué)家。中小學(xué)科學(xué)教育期間，是培養(yǎng)兒童具備科學(xué)好奇心從而具有科學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)的最佳時期。

5. 訓(xùn)練科學(xué)思維品質(zhì)與提高智力能力

科學(xué)思維是人腦有意識地對自然界中事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律，以及自然界中事物間的聯(lián)系和相互關(guān)系的間接的、概括的、能動的反應(yīng)。當(dāng)代科學(xué)思維具有綜合性、動態(tài)性、開放性、批判性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)，同時還表現(xiàn)出涌現(xiàn)性、不確定性、復(fù)雜性及量子思維模式等現(xiàn)代科學(xué)思維的特征。中小學(xué)科學(xué)教育，訓(xùn)練科學(xué)思維品質(zhì)與提高智力能力是關(guān)鍵，科學(xué)教育中模型的構(gòu)建、推理及論證的掌握、批判性思維的養(yǎng)成、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，既直接影響科學(xué)教育的質(zhì)量，也關(guān)系到兒童的終身發(fā)展。

6. 培養(yǎng)大批科學(xué)技術(shù)后備力量與未來的科學(xué)精英

實(shí)現(xiàn)科教興國，達(dá)到強(qiáng)國富民、建設(shè)偉大的社會主義強(qiáng)國的目標(biāo)，我國需要大批基礎(chǔ)扎實(shí)、思維活躍、富有探究實(shí)踐能力、具備創(chuàng)新活力與創(chuàng)業(yè)精神、能有效應(yīng)對急劇發(fā)展與變化的時代要求的青年，需要大批能站在科學(xué)發(fā)展前沿、具有世界一流水平的精英科學(xué)家。中小學(xué)是基礎(chǔ)教育，學(xué)生的知識、能力、態(tài)度、志向都處于形成的基礎(chǔ)階段，中小學(xué)科學(xué)教育理應(yīng)承擔(dān)起這個責(zé)任。

二、目前中小學(xué)科學(xué)教育的偏向與未來實(shí)踐方略

中小學(xué)科學(xué)教育，為改變我國從明代末期就走向低谷的科學(xué)技術(shù)狀態(tài)，為我國從落后的農(nóng)業(yè)國轉(zhuǎn)變成一個工業(yè)大國做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，取得了不可小覷的成績。時至今日，縱覽世界發(fā)達(dá)國家的科學(xué)教育水平、理念和科學(xué)教師專業(yè)化成長等，我們需要正視現(xiàn)實(shí)，做出冷靜的思考，發(fā)現(xiàn)目前存在于中小學(xué)科學(xué)教育中的問題與不足，認(rèn)清方向，謀求適切的實(shí)踐策略，以推進(jìn)中小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展與改革。

1. 對科學(xué)本質(zhì)觀的淡漠

科學(xué)本質(zhì)觀最早可以追溯到1907年，此后，科學(xué)本質(zhì)觀的研究和在科學(xué)教育中的價值確認(rèn)成為國際科學(xué)教育中的熱門議題，而且流派紛呈，內(nèi)容十分豐富。理解科學(xué)本質(zhì)是現(xiàn)代社會公民不可缺少的科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)本質(zhì)教育是科學(xué)教育的基本任務(wù)，這在國際科學(xué)教育界已成為一種共識。從調(diào)研和國培中我們發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教師對科學(xué)本質(zhì)的了解甚少，對科學(xué)本質(zhì)觀的教育價值表示出不屑，態(tài)度淡漠。沒有對于科學(xué)本質(zhì)觀的深刻理解，如何明晰學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵？如何能取得科學(xué)教學(xué)的高質(zhì)量？又怎能推進(jìn)科學(xué)教育的改革？對于科學(xué)本質(zhì)觀，一方面，科學(xué)教育研究者需要做深入的研究，積累更多的理論成果；另一方面，一線教師要高度關(guān)注、認(rèn)真學(xué)習(xí)、深刻理解、積極實(shí)踐。

2. 對科學(xué)觀念理解的偏頗

科學(xué)觀念是科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的中心，統(tǒng)領(lǐng)其他核心素養(yǎng)。由于科學(xué)觀念具有復(fù)雜的層次和長期的歷史演變過程，科學(xué)教師對科學(xué)觀念的理解會片面、僵化或簡單化。科學(xué)觀念在層次上可以劃分為對一種科學(xué)規(guī)律的表述，對一種科學(xué)現(xiàn)象的解釋，對科學(xué)及其自身形而上的概括的認(rèn)識，因特定的思維方式形成對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識而構(gòu)成世界的科學(xué)圖景，對科學(xué)宏觀的、理性的觀點(diǎn)而指向科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)規(guī)律的認(rèn)識?；煜藢哟?，會構(gòu)成對科學(xué)觀念理解和區(qū)分的混亂，造成應(yīng)用時的偏差甚至誤用。各個層次的科學(xué)觀念都有歷史的演進(jìn)過程，不同學(xué)段的兒童與某個具體的科學(xué)觀念的一定歷史發(fā)展階段相對應(yīng)，但又不能凝固化，特別是我們不能無視當(dāng)代科學(xué)觀念的最新發(fā)展及其育人價值。

3. 科學(xué)探究的實(shí)施注重環(huán)節(jié)而忽視本質(zhì)

很多科學(xué)教師將科學(xué)探究的要素理解成科學(xué)探究的環(huán)節(jié)，認(rèn)為按這樣幾個步驟去實(shí)施就是探究學(xué)習(xí)，就是真探究，把科學(xué)探究教學(xué)聚焦于操作技能訓(xùn)練。探究學(xué)習(xí)的核心是思維活動，沒有促進(jìn)高階思維能力的發(fā)展，就無法真正理解探究的本質(zhì)，無法靈活解決現(xiàn)實(shí)情境中的真實(shí)問題?？茖W(xué)本質(zhì)觀的理論表明探究中應(yīng)遵從的原則有：科學(xué)知識的產(chǎn)生要經(jīng)過觀察和實(shí)驗(yàn)的證實(shí)；觀察滲透理論、想象力和創(chuàng)造力在探究中扮演重要角色；科學(xué)方法與過程是非獨(dú)特性的，科學(xué)方法是多元化的；探究的方式可以是多種多樣的。探究學(xué)習(xí)最終是為了實(shí)現(xiàn)知識與能力、理論與實(shí)踐的融合，實(shí)現(xiàn)不同發(fā)展階段、不同學(xué)科之間的整合，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與自主精神，破除結(jié)果與結(jié)論的唯一性與標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

4. 對科學(xué)思維做簡單化狹隘的理解

科學(xué)思維應(yīng)包括數(shù)理邏輯思維、形象思維、抽象思維、批判性思維、創(chuàng)造性思維，也包括直覺、靈感與頓悟等。由于課標(biāo)主要列舉了幾種有代表性的思維，教師便誤認(rèn)為思維就只有這幾種或只需要培養(yǎng)這幾種。為落實(shí)培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)的目標(biāo)，構(gòu)建思維型課堂教學(xué)是一條可取的路徑：教學(xué)導(dǎo)入引入課題，創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，引起認(rèn)知沖突激發(fā)思維；教學(xué)過程使學(xué)生掌握知識與技能，強(qiáng)調(diào)思維互動，加強(qiáng)方法教學(xué)，注重探究；教學(xué)反思掌握知識、方法，反思經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)；應(yīng)用遷移注重實(shí)踐，學(xué)習(xí)在真實(shí)的情境中解決具體問題，突破學(xué)科的束縛，跨學(xué)科綜合運(yùn)用，培養(yǎng)創(chuàng)造力。

5. 科學(xué)教育的內(nèi)容沒有足夠體現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)成就，遠(yuǎn)離前沿

中小學(xué)科學(xué)教育的內(nèi)容基本上是16—19世紀(jì)之間的經(jīng)典科學(xué)知識，很少涉及20世紀(jì)以后興起的現(xiàn)代科學(xué)，課標(biāo)和教科書的少量內(nèi)容到課堂教學(xué)實(shí)施時，又會被“腰斬”。近年來，獲得飛速發(fā)展的量子科學(xué)、粒子物理、宇宙學(xué)等，我國科學(xué)家做出了杰出的貢獻(xiàn)，有些領(lǐng)域已處于世界前列。這些成就不斷改變?nèi)祟悓ξ镔|(zhì)世界、對自然界的認(rèn)識，改變?nèi)祟惖乃季S方式，甚至將改變?nèi)祟惖纳娣绞?、生活方式、生產(chǎn)方式。目前不是這些知識不能納入中小學(xué)科學(xué)教育的問題，而是如何進(jìn)入教學(xué)、如何進(jìn)行教學(xué)的問題，是轉(zhuǎn)變理念、改變態(tài)度的問題。

6. 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任目標(biāo)在具體實(shí)施中虛設(shè)化

在中小學(xué)科學(xué)教育中，教師對態(tài)度責(zé)任素養(yǎng)內(nèi)涵認(rèn)識不足，對幾個核心素養(yǎng)之間的內(nèi)在關(guān)系沒有充分理解，對態(tài)度責(zé)任素養(yǎng)構(gòu)建的理論基礎(chǔ)不了解，對它的教育價值認(rèn)知片面。因此，在教學(xué)設(shè)計時，教師對態(tài)度責(zé)任素養(yǎng)目標(biāo)常常以套話、大話表述，在具體的教學(xué)過程中流于形式、走過場。要充分認(rèn)識態(tài)度責(zé)任素養(yǎng)的科學(xué)教育價值，培養(yǎng)有道德情操的一代新人，養(yǎng)成有科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)代公民，凸顯科學(xué)精神與科學(xué)思想，消弭科學(xué)與人文的隔閡，培養(yǎng)非智力因素以促進(jìn)智力的全面發(fā)展，樹立強(qiáng)國富民的責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)?，使態(tài)度責(zé)任素養(yǎng)的內(nèi)涵得到充實(shí)，在科學(xué)教育中的價值得到彰顯，在教學(xué)過程中得到落實(shí)。

7. 初中綜合課程的推行阻力重重，發(fā)展舉步維艱

中小學(xué)的科學(xué)教育，尤其是義務(wù)教育階段的科學(xué)教育，實(shí)行分科教育的優(yōu)勢在于分科培養(yǎng)的教師容易適應(yīng)，能最大化地鞏固學(xué)科知識。但自然界是一個整體，對學(xué)科的分類是人為的。義務(wù)教育階段科學(xué)的分科教育不利于學(xué)生從相互聯(lián)系的整體的視角理解和認(rèn)識科學(xué)、認(rèn)識自然、認(rèn)識世界，限制了學(xué)生用多學(xué)科知識解決具體實(shí)際問題的能力。由于種種原因，初中科學(xué)實(shí)行綜合課程只有浙江省堅持了三十多年不動搖，而在全國的影響和輻射卻不明顯。部分省市也推行過初中綜合課程，但多年來沒有擴(kuò)展施行，或又中途退回。這是一個很值得研究的理論與實(shí)踐問題。

8. 對科學(xué)教育中跨學(xué)科實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)執(zhí)行不力

科學(xué)實(shí)踐鼓勵學(xué)生親自動手，將身邊的事物作為對象和內(nèi)容，包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)、發(fā)明制作、生產(chǎn)實(shí)踐等，是科學(xué)教育的重要內(nèi)容。特別是跨學(xué)科、多學(xué)科的實(shí)踐活動，如STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境）、SSI（社會性科學(xué)議題）、STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）等，更是不可缺省?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到當(dāng)代，工程科學(xué)、社會科學(xué)、人文學(xué)科已經(jīng)越來越相互交融、緊密結(jié)合。我們應(yīng)以學(xué)科觀念、知識和方法為基礎(chǔ)，以跨學(xué)科理解和核心素養(yǎng)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科之間的整合，形成綜合性、項目制的科學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐課程。

9. 與中小學(xué)科學(xué)教育緊密相關(guān)的社會資源不足，科學(xué)傳播和科學(xué)普及有待加強(qiáng)

中小學(xué)科學(xué)教育的改革與發(fā)展需要相應(yīng)的社會環(huán)境和豐富的教育資源的支持，如博物館、展覽館、青少年科技活動中心、自然生態(tài)保護(hù)區(qū)等，新聞、廣播、電視、電影、報紙、雜志以及豐富多彩的適合各個學(xué)段兒童閱讀的優(yōu)秀的科學(xué)普及讀物，還包括學(xué)校工場、農(nóng)場公用基地，學(xué)校STSE、SSI、STEAM相應(yīng)設(shè)施設(shè)備的共享工坊，為科學(xué)教育的實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)造必要的條件，為中小學(xué)科學(xué)教育營造良好的社會氛圍，提供各方面的資源。

10. 科學(xué)教師的專業(yè)學(xué)術(shù)素養(yǎng)亟待提高

我國中小學(xué)科學(xué)教師在科學(xué)本質(zhì)觀、學(xué)科教學(xué)知識、跨學(xué)科實(shí)踐教育的能力、個體參與科學(xué)研究與教育科學(xué)研究的經(jīng)歷、社會科學(xué)與人文學(xué)科相關(guān)知識的了解等方面都存在不同程度的欠缺，這直接阻礙了中小學(xué)科學(xué)教師有效實(shí)施教育和教學(xué)，妨礙了科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高，以及科學(xué)教育的改革和發(fā)展。要改變這種局面，需要形成科學(xué)教師職前培養(yǎng)和職后培訓(xùn)的體制、機(jī)制和體系化的方式、內(nèi)容，要總體思考、通盤設(shè)計，要講究針對性、實(shí)效性。中小學(xué)科學(xué)教育亟須一大批有企業(yè)家能力、科學(xué)家精神、教育家情懷的卓越教師。

三、結(jié)語

我國中小學(xué)科學(xué)教育正處于百年難逢的發(fā)展機(jī)遇，我們要抓住這一機(jī)遇，乘勢而上。我們必須正確認(rèn)知中小學(xué)科學(xué)教育的價值，擔(dān)負(fù)起歷史使命，又必須直面現(xiàn)實(shí)，看到不足與差距，有針對性地尋求問題解決和推動發(fā)展的有效方略及實(shí)踐路徑，完成我國中小學(xué)科學(xué)教育的全面轉(zhuǎn)型，使我國科學(xué)教育的水平和人才培養(yǎng)趕超世界水平，為我國科學(xué)技術(shù)的騰飛與超越提供大批優(yōu)秀的科學(xué)人才。

（作者系浙江師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所所長，教授）

責(zé)任編輯：趙繼瑩