侯捷 林長(zhǎng)春

自2011 年美國(guó)發(fā)布的《K—12 年級(jí)科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》中提出“實(shí)踐”的概念，“科學(xué)實(shí)踐”逐漸出現(xiàn)在研究者的視野中。2013 年美國(guó)發(fā)布《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)一步具體給出了科學(xué)實(shí)踐的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。本研究以作為一種教學(xué)理念的科學(xué)實(shí)踐為研究對(duì)象，應(yīng)用CiteSpace 軟件研究工具，對(duì)Web of Science 上的“科學(xué)實(shí)踐”相關(guān)主題文獻(xiàn)進(jìn)行分析研究，洞察其國(guó)際研究的熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，以期能為我國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育的相關(guān)研究與改革實(shí)踐提供一定的借鑒。

本研究以“Web of Science 核心合集” 作為數(shù)據(jù)庫(kù)來源， 使用的文獻(xiàn)檢索方式的主題=（“sciencep r a c t i c e ” O R “ s c i e n t i f i c p r a c t i c e ” O R “ N G S Spractice”O(jiān)R“Science and engineering practice”O(jiān)R“inquirypractice”），檢索日期為2012 年至2022 年，最終檢索到符合條件的文獻(xiàn)有288 篇。運(yùn)用CiteSpace 對(duì)獲取的288 條文獻(xiàn)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理，去除重復(fù)文獻(xiàn)29 篇、丟棄文獻(xiàn)55 篇，最終獲得可用于分析的文獻(xiàn)233 篇。

國(guó)際科學(xué)教育中科學(xué)實(shí)踐研究文獻(xiàn)的時(shí)空分布

年際分布 對(duì)科學(xué)實(shí)踐研究文獻(xiàn)發(fā)布量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，國(guó)際科學(xué)教育科學(xué)實(shí)踐研究大致可分為2 個(gè)階段：萌芽階段（2012—2014 年），相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量較少；平穩(wěn)發(fā)展階段（2015—2022 年），文獻(xiàn)發(fā)表量明顯增多，且每年的文獻(xiàn)發(fā)表量處于穩(wěn)定狀態(tài)。這與《K—12 框架》與《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》都提出科學(xué)實(shí)踐有關(guān)。整體上看，當(dāng)前的國(guó)際科學(xué)教育中科學(xué)實(shí)踐研究處于穩(wěn)步上升的趨勢(shì)。

地區(qū)分布 運(yùn)用CiteSpace 對(duì)科學(xué)實(shí)踐研究地域進(jìn)行可視化分析，發(fā)現(xiàn)涉及科學(xué)實(shí)踐研究的國(guó)家和地區(qū)共有25個(gè)。其中，美國(guó)作為科學(xué)實(shí)踐研究的提倡者與先行者，其發(fā)文量遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家和地區(qū)，共計(jì)163 篇，其中心度為0.62，以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)位居第一；西班牙、德國(guó)、英國(guó)及荷蘭等歐洲國(guó)家對(duì)該領(lǐng)域的研究成果較多；以韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)大陸、土耳其、以色列、新加坡為主的亞洲國(guó)家和地區(qū)在科學(xué)實(shí)踐研究方面也取得一定的研究成果。

國(guó)際科學(xué)教育中的科學(xué)實(shí)踐研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)

研究熱點(diǎn)

通過關(guān)鍵詞詞頻分析和共現(xiàn)分析可挖掘該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，運(yùn)用CiteSpace 對(duì)科學(xué)實(shí)踐研究的關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化分析，結(jié)合二次文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，2012 年以來，國(guó)際科學(xué)教育中的科學(xué)實(shí)踐研究熱點(diǎn)領(lǐng)域主要包括如下4 個(gè)方面。

科學(xué)實(shí)踐的理解與參與 主要集中于對(duì)科學(xué)實(shí)踐的理解研究，以及將科學(xué)實(shí)踐融入課程的教學(xué)設(shè)計(jì)研究?jī)煞矫?。其中?duì)科學(xué)實(shí)踐的理解研究包括促進(jìn)學(xué)生、教師及校長(zhǎng)等對(duì)科學(xué)實(shí)踐的理解，從而支持學(xué)生與教師更好地參與科學(xué)實(shí)踐；將科學(xué)實(shí)踐融入科學(xué)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)研究包括職前科學(xué)教師與在職科學(xué)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)研究、科學(xué)實(shí)踐評(píng)估研究，以及探究教學(xué)等研究。

科學(xué)實(shí)踐的具體內(nèi)容 國(guó)際科學(xué)教育中的科學(xué)實(shí)踐研究更加關(guān)注其某一具體內(nèi)容，如開發(fā)和使用模型、參與基于證據(jù)的論證等。其中對(duì)模型的研究包括開發(fā)工具、構(gòu)建模型，以及運(yùn)用模型支持論證實(shí)踐，從而支持學(xué)生更好地參與科學(xué)實(shí)踐；對(duì)論證的研究包括啟發(fā)式科學(xué)寫作方法、論據(jù)驅(qū)動(dòng)的探究教學(xué)模式（ADI 教學(xué)模式）等方法與模式的運(yùn)用，以及對(duì)學(xué)生口頭和書面等論證能力的培養(yǎng)。

科學(xué)實(shí)踐的資源利用 主要包括兩方面，一是課堂科學(xué)實(shí)踐中的技術(shù)運(yùn)用，主要集中在利用技術(shù)促進(jìn)課堂科學(xué)實(shí)踐順利開展，例如運(yùn)用技術(shù)設(shè)備創(chuàng)設(shè)真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐情境、創(chuàng)建模型時(shí)利用技術(shù)開發(fā)工具等；二是課外科學(xué)實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)及資源的運(yùn)用，課外科學(xué)實(shí)踐平臺(tái)主要包括科學(xué)實(shí)踐社區(qū)、非正式科學(xué)場(chǎng)所（包括自然公園、科技場(chǎng)館和科學(xué)中心）等。

科學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展 教師的專業(yè)發(fā)展是促進(jìn)科學(xué)教育發(fā)展的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是促進(jìn)科學(xué)實(shí)踐更好地融入科學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵因素。該研究包括專業(yè)發(fā)展對(duì)科學(xué)教師及學(xué)生的影響、科學(xué)教師專業(yè)發(fā)展與培訓(xùn)，其培訓(xùn)方式包括線下講座、教研等方式，還包括線上培訓(xùn)課程、虛擬社區(qū)等。

研究趨勢(shì)

運(yùn)用CiteSpace 軟件進(jìn)行突現(xiàn)詞分析可以探測(cè)某一領(lǐng)域的研究前沿。運(yùn)行CiteSpace 得到具有高突現(xiàn)值的13個(gè)節(jié)點(diǎn)突現(xiàn)詞，結(jié)合其對(duì)應(yīng)的原始文獻(xiàn)及突現(xiàn)詞的演變情況，將國(guó)際科學(xué)教育中的科學(xué)實(shí)踐研究趨勢(shì)大致分為3 個(gè)階段。

第1 階段：科學(xué)實(shí)踐的教學(xué)實(shí)施研究 最初的2013年，科學(xué)實(shí)踐研究主要集中在“驅(qū)動(dòng)性探究”（driveninquiry）、“學(xué)?？茖W(xué)”（school science）、“腳手架”（scaffold）、“概念轉(zhuǎn)變”（conceptual change）、“解釋”（explanation）等，主要研究以現(xiàn)象、解釋、論證、模型等驅(qū)動(dòng)探究從而促使學(xué)生參與科學(xué)實(shí)踐，在學(xué)校科學(xué)教育中給學(xué)生提供參與科學(xué)實(shí)踐的腳手架，在科學(xué)實(shí)踐中幫助學(xué)生進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變等。

第2 階段：科學(xué)實(shí)踐的作用實(shí)證研究 2014 年出現(xiàn)新的突現(xiàn)詞“態(tài)度”（attitude）、“參與度”（engagement），主要關(guān)注參與科學(xué)實(shí)踐對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度及科學(xué)成就的影響；2017 年起更加關(guān)注科學(xué)實(shí)踐與科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)系，如科學(xué)實(shí)踐如何提高科學(xué)素養(yǎng)等。

第3 階段：科學(xué)實(shí)踐的影響因素研究 2015 年起更加關(guān)注復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)科學(xué)實(shí)踐的支持，主要專注系統(tǒng)論對(duì)科學(xué)實(shí)踐的影響及其發(fā)揮的作用，包括學(xué)校系統(tǒng)中工作設(shè)施、教學(xué)和管理制度等對(duì)科學(xué)實(shí)踐的支持等。自2018 年起，研究者注重立足于《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)科學(xué)實(shí)踐進(jìn)行研究，包括研究信息技術(shù)、科學(xué)實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)及自我效能感對(duì)科學(xué)實(shí)踐的影響與支持等。

研究啟示

正確認(rèn)識(shí)科學(xué)實(shí)踐的本質(zhì)與價(jià)值 科學(xué)實(shí)踐是美國(guó)最新科學(xué)教育改革的重要內(nèi)容和發(fā)展方向，是對(duì)美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》提出的科學(xué)探究的發(fā)展，對(duì)培養(yǎng)青少年的STEM 素養(yǎng)具有重要價(jià)值。正確認(rèn)識(shí)科學(xué)實(shí)踐的本質(zhì)與價(jià)值是實(shí)施與研究科學(xué)實(shí)踐的重要基礎(chǔ)，從以上數(shù)據(jù)分析也可以看出，作為世界強(qiáng)國(guó)之首，美國(guó)的相關(guān)研究發(fā)文量及研究機(jī)構(gòu)數(shù)量已然表明了該研究領(lǐng)域的價(jià)值，同時(shí)國(guó)際研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)也表明了該研究領(lǐng)域的重要性。

積極推進(jìn)科學(xué)實(shí)踐的研究與實(shí)踐 近年來，我國(guó)對(duì)科學(xué)教育越來越重視，《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035）》《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》（2023）等文件的發(fā)布，都表明了科學(xué)教育作為提高全民科學(xué)素質(zhì)，尤其是實(shí)現(xiàn)我國(guó)科技高水平自立自強(qiáng)，提高國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要支撐，已經(jīng)在國(guó)家戰(zhàn)略層面上強(qiáng)調(diào)和逐步落實(shí)。在新修訂的2022 年版義務(wù)教育科學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的“課程目標(biāo)”部分都提出了“探究實(shí)踐”這一內(nèi)容，且都作為核心素養(yǎng)的重要維度，標(biāo)志著科學(xué)實(shí)踐成為我國(guó)科學(xué)（理科）課程改革的新方向。如何在課堂教學(xué)中有效開展科學(xué)實(shí)踐，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力及工程與技術(shù)實(shí)踐能力，是當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育理論與實(shí)踐亟待解決的新問題。當(dāng)前尤其是要研究在新義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求下，科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)如何設(shè)計(jì)與開展、科學(xué)實(shí)踐能力如何培養(yǎng)與評(píng)估，從而全面提高青少年的科學(xué)核心素養(yǎng)。

不斷豐富科學(xué)實(shí)踐的教學(xué)資源 有效實(shí)施科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)需要系統(tǒng)化的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源支撐，其中包括校內(nèi)資源與校外資源。校內(nèi)資源包括提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室及技術(shù)設(shè)備、合理利用教學(xué)手段等（如用VR 技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)、展示仿真的實(shí)物模型等）；校外資源如科學(xué)實(shí)踐社區(qū)、非正式科學(xué)場(chǎng)所（包括自然公園、科技場(chǎng)館和科學(xué)中心）等。

提供與科學(xué)實(shí)踐相關(guān)的人力支持 多方人力協(xié)同支持是開展中小學(xué)科學(xué)實(shí)踐的必要條件。首先，科學(xué)教師作為不可或缺的要素，承擔(dān)著開展科學(xué)實(shí)踐的主力軍作用，需要不斷提高自己的科學(xué)教育理論修養(yǎng)及科學(xué)實(shí)踐指導(dǎo)能力，因此開展科學(xué)教師的專業(yè)培訓(xùn)十分重要。通過這種途徑，科學(xué)教師在獲得科學(xué)實(shí)踐的知識(shí)與技能的同時(shí)，增強(qiáng)對(duì)自身身份的認(rèn)同感，從而提高科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)的執(zhí)行力。其次，科學(xué)家進(jìn)校園，開展“大手拉小手”青少年科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生與科學(xué)家進(jìn)行近距離接觸，不僅可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)家的敬仰之情，還可以通過講述科學(xué)家的自身事跡及科普宣傳使學(xué)生意識(shí)到科學(xué)與實(shí)際生活的聯(lián)系，對(duì)科學(xué)來源于生活又走向生活的感受更加真實(shí)。此外，各行各業(yè)的科技工作者也可參與其中，例如邀請(qǐng)科技工作者進(jìn)校講學(xué)，使學(xué)生初步了解各行各業(yè)的情況，從而使學(xué)生初步具備職業(yè)生涯規(guī)劃的意識(shí)，以及意識(shí)到公民的社會(huì)參與及社會(huì)責(zé)任，真正認(rèn)識(shí)到科學(xué)實(shí)踐與社會(huì)發(fā)展的緊密聯(lián)系。

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本文系重慶市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020 年度規(guī)劃重點(diǎn)課題“科學(xué)教育專業(yè)本科生STEM 課程整合能力及其培養(yǎng)研究”（編號(hào)：2020-GX-010）；教育部首批新文科研究與改革實(shí)踐項(xiàng)目“融合STEM 教育理念的科學(xué)教育本科專業(yè)課程體系及教材建設(shè)研究與實(shí)踐”（編號(hào)：2021070064）成果