摘要：持續(xù)有效地培養(yǎng)創(chuàng)新人才是提升國家整體創(chuàng)新水平的重要支撐。基于中小學(xué)科學(xué)教育的本質(zhì)功能與創(chuàng)新人才的內(nèi)在特質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教育有助于發(fā)展創(chuàng)新必備的知識(shí)基礎(chǔ)，能夠促進(jìn)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，從而促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。反觀現(xiàn)實(shí)，我國中小學(xué)科學(xué)教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面仍存在系列問題，包括科學(xué)教育受應(yīng)試慣性的影響強(qiáng)烈，科學(xué)教師的創(chuàng)新教育素養(yǎng)不足，科學(xué)教育的運(yùn)行機(jī)制不完善等。為了發(fā)揮科學(xué)教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效功能，一是要優(yōu)化科學(xué)課程體系，在科學(xué)教育全過程中落實(shí)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)；二是要發(fā)展科學(xué)教師隊(duì)伍，在創(chuàng)新型教師的引領(lǐng)下實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)；三是要優(yōu)化科學(xué)教育生態(tài)，在多方協(xié)同的教育環(huán)境中促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教育；創(chuàng)新人才；創(chuàng)新能力；創(chuàng)新精神

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

* 本文系全國社會(huì)科學(xué)基金教育學(xué)一般項(xiàng)目“教育數(shù)字化促進(jìn)民族地區(qū)科學(xué)教師‘在地’專業(yè)發(fā)展的機(jī)制創(chuàng)新研究”（項(xiàng)目編號：BMA230241）、2024年度全國教育科學(xué)規(guī)劃教育部重點(diǎn)課題“省域大中小學(xué)拔尖創(chuàng)新人才一體化培養(yǎng)機(jī)制研究”（課題編號：DHA240371）研究成果。

① 楊穎為本文通訊作者。

習(xí)近平總書記在黨的二十大報(bào)告中指出：“我們要堅(jiān)持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強(qiáng)、人才引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)，加快建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國，堅(jiān)持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才，聚天下英才而用之”[1]。在中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)時(shí)，習(xí)近平總書記發(fā)表講話并要求，“要在教育‘雙減’中做好科學(xué)教育加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體”?？倳浀恼撌霾坏砻髦行W(xué)科學(xué)教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才中具有關(guān)鍵作用，也賦予了科學(xué)教育新的使命任務(wù)和戰(zhàn)略地位，為科學(xué)教育的改革發(fā)展提出了新要求。

中小學(xué)科學(xué)教育在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要作用得到越來越多的研究支持。從人才發(fā)展階段來看，創(chuàng)新型人才的發(fā)展需要經(jīng)過多個(gè)持續(xù)發(fā)展階段，第一個(gè)階段是自主探究期，第二個(gè)階段是集中訓(xùn)練期，第三個(gè)階段是能力展示和領(lǐng)域定向期，第四個(gè)階段是創(chuàng)新期[2]，中小學(xué)學(xué)生處在自主探究期和集中訓(xùn)練期，并逐漸趨向成熟[3]。根據(jù)認(rèn)知發(fā)展理論和心理社會(huì)學(xué)發(fā)展理論研究，中小學(xué)階段的學(xué)生興趣旺盛、樂于探究，認(rèn)知層次的推理、抽象、分析等思維能力逐漸增強(qiáng)，心智層次的行為自主、認(rèn)知技巧、情感價(jià)值、個(gè)人身份認(rèn)同等需要逐步增多，這個(gè)階段的學(xué)生科學(xué)創(chuàng)造力發(fā)展迅速[4]，是培育創(chuàng)新型人才的第一階段[5]。在此階段，科學(xué)教師借助學(xué)生的興趣、自我實(shí)現(xiàn)的主觀能動(dòng)性，在科學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)實(shí)踐中，能夠激發(fā)青少年的學(xué)習(xí)興趣、探究熱情和科學(xué)思維等心智成長特性[6]，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)高階思維[7]，促進(jìn)創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)[8]。分析已有研究發(fā)現(xiàn)，針對中小學(xué)科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究還不多，為此，我們在已有研究的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步梳理科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理論邏輯，分析當(dāng)前科學(xué)教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面存在的問題，探索科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐路徑。

一、科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理論邏輯

科學(xué)教育是世界各國中小學(xué)教育的主要部分，中國現(xiàn)行中小學(xué)科學(xué)教育采取了先綜合后分科的形式，即在小學(xué)階段采取單科綜合教學(xué)的形式，一至六年級開設(shè)科學(xué)課程；在初中和高中均采用分科教育的方式，分成了物理、化學(xué)、生物、科技活動(dòng)等學(xué)科課程。科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)由創(chuàng)新人才的內(nèi)在特質(zhì)和科學(xué)教育的功能所決定。鄭琳琳等認(rèn)為創(chuàng)新人才的顯著特質(zhì)包括三個(gè)方面，一是嘗新，二是自律，三是樂群[9]。王廣民等認(rèn)為創(chuàng)新人才包含四個(gè)方面的特質(zhì)，一是具備創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)造力，二是具備堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，三是具備敏銳的觀察力，四是有較強(qiáng)的科學(xué)思考能力[10]。向小薇、周建中則認(rèn)為創(chuàng)新人才在知識(shí)基礎(chǔ)、能力素養(yǎng)和思想精神三個(gè)方面具有共性特質(zhì)[11]。當(dāng)前的科學(xué)教育將科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思維、科學(xué)方式和科學(xué)精神作為整體性體系進(jìn)行教學(xué)[12]，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任。科學(xué)教育可以培養(yǎng)創(chuàng)新人才所必備的知識(shí)基礎(chǔ)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神等方面的創(chuàng)新品格。

第一，科學(xué)教育可以為學(xué)生奠定必要的知識(shí)基礎(chǔ)。已有知識(shí)是創(chuàng)新的基礎(chǔ)條件，正像牛頓所說，他的成功是站在巨人的肩膀上獲得的?？茖W(xué)對應(yīng)的英文詞匯是Science，來自拉丁文Scientia，其本意就是“知識(shí)”和“學(xué)問”。科學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為系統(tǒng)化、理論化的知識(shí)，成為用精確的概念、定律、假說等理論形式表現(xiàn)出來的邏輯系統(tǒng)[13]。物理、化學(xué)、生物等學(xué)科知識(shí)為人類認(rèn)識(shí)提供了符號體系和邏輯體系，成為認(rèn)識(shí)世界的基本方式?？茖W(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新離不開扎實(shí)的科學(xué)知識(shí)，非科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新也需要遵循基本科學(xué)原理。學(xué)生在中小學(xué)階段掌握基本的科學(xué)知識(shí)是成為創(chuàng)新人才的重要途徑。

第二，科學(xué)教育可以有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。發(fā)展科學(xué)思維是科學(xué)教育的主要目標(biāo)。什么是科學(xué)思維呢？庫恩認(rèn)為科學(xué)思維是“有意識(shí)地尋求知識(shí)”。包雷等人認(rèn)為科學(xué)思維是提出假設(shè)、開展探究和做出決策的過程[14]。鄧巴在對科學(xué)思維深入研究的基礎(chǔ)上分析了科學(xué)思維的具體內(nèi)容，包含了概括、演繹、對比、問題處理和因果推論等。由上述看法可發(fā)現(xiàn)，科學(xué)思維實(shí)質(zhì)上是創(chuàng)新思維。在科學(xué)教育中發(fā)展科學(xué)思維，實(shí)質(zhì)就是培養(yǎng)孩子的創(chuàng)造性思維。

第三，科學(xué)教育可以提高學(xué)生的創(chuàng)新精神。關(guān)于創(chuàng)新精神內(nèi)涵的研究很豐富，其中霍涌泉等認(rèn)為創(chuàng)新精神是指能夠綜合運(yùn)用已有信息、知識(shí)、方法和技術(shù)，來進(jìn)一步探索出新方法、新觀點(diǎn)的思維能力和智慧[15]。創(chuàng)新精神是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)。科學(xué)教育通過發(fā)展學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生保持好奇心和探究熱情，樂于探究和實(shí)踐；不迷信權(quán)威，敢于大膽質(zhì)疑，追求創(chuàng)新，科學(xué)教育的主要目標(biāo)之一正是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

二、科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的問題分析

從以上分析可以看出，中小學(xué)科學(xué)教育可以有效促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。而從培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新人才要求來看，我國的科學(xué)教育還存在一些亟待改進(jìn)和發(fā)展的內(nèi)容，比如我國中小學(xué)科學(xué)教育受應(yīng)試的影響仍非常嚴(yán)重，導(dǎo)致教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式偏離了創(chuàng)新人才的成長軌跡。中小學(xué)科學(xué)教師在創(chuàng)新教育素養(yǎng)方面還存在不足，不利于發(fā)揮科學(xué)教師的榜樣作用和教育功能?？茖W(xué)教育運(yùn)行機(jī)制不完善，難以聚集創(chuàng)新人才培養(yǎng)合力。

（一）科學(xué)教學(xué)受到應(yīng)試慣性影響，難以發(fā)揮創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)效

教育評價(jià)是科學(xué)教育的指揮棒，決定了科學(xué)教學(xué)方式。在我國教育評價(jià)中，高考占據(jù)了至關(guān)重要的地位。雖經(jīng)歷了多次高等學(xué)校招生改革，而為了兼顧公平的需要，我國高等學(xué)校的入學(xué)考核仍然以高考分?jǐn)?shù)為主要依據(jù)，2023年全國普通本科招生478.16萬人[16]，其中大部分新生的錄取依據(jù)高考總分。高考為典型的終結(jié)性評價(jià)，且采取紙筆測試，由此導(dǎo)致中小學(xué)教育出現(xiàn)以考出高分為目的的應(yīng)試化傾向。我國當(dāng)前的中小學(xué)科學(xué)教育受到應(yīng)試化影響明顯，在教學(xué)方式上偏離了科學(xué)教育的應(yīng)有方式，影響了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。為了追求考試中取得高分，很多科學(xué)教師采取短平快的講授法、習(xí)題練習(xí)法，試圖以大量的重復(fù)練習(xí)獲得高分。科學(xué)教育應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)探究被忽視，有研究報(bào)告顯示，小學(xué)和初中的科學(xué)教師在教學(xué)中很少開展科學(xué)探究教學(xué)，基本不上實(shí)驗(yàn)課[17]。這是因?yàn)楹芏嘟處熣J(rèn)為開展探究性教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但浪費(fèi)了教學(xué)時(shí)間，還會(huì)導(dǎo)致學(xué)生得到的結(jié)論與標(biāo)準(zhǔn)答案不一致，反而影響做題效率和考試成績。

鐘秉林先生曾指出，在中小學(xué)教育中如果將高考成績作為了考試評價(jià)的唯一依據(jù)，就會(huì)加劇應(yīng)試傾向，妨礙創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[18]?，F(xiàn)實(shí)的情況正如鐘秉林先生所言，我國當(dāng)前基礎(chǔ)教育的應(yīng)試化慣性仍然強(qiáng)烈，科學(xué)教育同樣受應(yīng)試教育模式的影響，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面不但沒有積極的正向作用，還帶來了顯著的阻礙作用。調(diào)研結(jié)果顯示，我國中學(xué)生的科學(xué)興趣不但沒有隨著年齡的增大而升高，反而明顯低于小學(xué)生，出現(xiàn)了隨著年齡增大而倒退的現(xiàn)象[19]。2021年OECD對十個(gè)國家的十個(gè)城市（中國被研究的城市為蘇州）的10歲和15歲兒童的創(chuàng)造力與學(xué)習(xí)興趣做出了評估，評估結(jié)果顯示中國學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣在10歲到15歲期間呈現(xiàn)顯著的下降趨勢[20]?？茖W(xué)興趣和好奇心等是反映創(chuàng)新特質(zhì)的重要指標(biāo)，接受科學(xué)教育更多的中學(xué)生不但沒有發(fā)展，反而出現(xiàn)下降趨勢，其中重要的原因在于中學(xué)階段的應(yīng)試化教育更加明顯，中考、高考成為學(xué)校教育的重要導(dǎo)向，習(xí)題練習(xí)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要方式，嚴(yán)重偏離了科學(xué)教育的初衷，影響了創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

（二）科學(xué)教師創(chuàng)新教育素養(yǎng)不足，難以引領(lǐng)創(chuàng)新人才有效發(fā)展

科學(xué)教師是學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想的啟蒙者，科學(xué)教師在培育創(chuàng)新型人才方面起了舉足輕重的作用。研究表明中小學(xué)階段的科學(xué)教師對包括諾貝爾獎(jiǎng)得主在內(nèi)的科學(xué)家產(chǎn)生了重要影響[21]，通過專門的創(chuàng)新教育素養(yǎng)培養(yǎng)的教師，能夠有效地識(shí)別具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)生，并采取適宜創(chuàng)新人才發(fā)展的教學(xué)策略，支持創(chuàng)新人才成長[22]。為了更有效地培養(yǎng)創(chuàng)新人才，應(yīng)該以創(chuàng)新教育素養(yǎng)為核心，進(jìn)一步發(fā)展科學(xué)教師專業(yè)能力，既要保證科學(xué)教師具有良好的科學(xué)學(xué)科知識(shí)和能力，還應(yīng)該發(fā)展科學(xué)教師的跨學(xué)科能力和創(chuàng)新教育素養(yǎng)。

而從我國科學(xué)教師隊(duì)伍的現(xiàn)實(shí)情況來看，中小學(xué)科學(xué)教師隊(duì)伍還存在著絕對數(shù)量不夠、專業(yè)能力不足、地區(qū)分配不均、跨學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新教育素養(yǎng)培養(yǎng)體系不完善等亟待解決的問題。而這些問題中，直接影響到創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)效的跨學(xué)科能力和創(chuàng)新教育素養(yǎng)顯得尤為突出。在跨學(xué)科能力方面，當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教師多為來自物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的專任教師，學(xué)科背景較單一，影響了教師的跨學(xué)科能力發(fā)展。在創(chuàng)新教育素養(yǎng)方面，目前各大師范院校的學(xué)科設(shè)置和課程體系中，指向創(chuàng)新人才培育素養(yǎng)的教師教育教材或教學(xué)內(nèi)容非常缺乏[23]，也就是說，我國科學(xué)教師基本沒有接受創(chuàng)新教育的培養(yǎng)。即使是承擔(dān)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教師，他們的培養(yǎng)過程仍以接受常規(guī)培訓(xùn)為主[24]。缺少創(chuàng)新教育素養(yǎng)的教師，不但不能有效發(fā)展榜樣示范作用，也難以識(shí)別具有創(chuàng)新潛力的學(xué)生并進(jìn)行針對性的培養(yǎng)，難以影響和引領(lǐng)創(chuàng)新人才的發(fā)展。

（三）科學(xué)教育運(yùn)行機(jī)制不完善，難以聚集創(chuàng)新人才培養(yǎng)合力

科學(xué)教育的質(zhì)量對創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量具有直接影響，事關(guān)科教興國戰(zhàn)略是否能夠順利實(shí)現(xiàn)。要發(fā)揮科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)效果，應(yīng)該建立良好的運(yùn)行機(jī)制。這些運(yùn)行機(jī)制包括科學(xué)教育工作機(jī)制、保障機(jī)制、投入機(jī)制、評價(jià)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制、協(xié)同機(jī)制以及校內(nèi)校外資源的整合機(jī)制、高等學(xué)校和科研院所支持中小學(xué)科學(xué)教育的機(jī)制。而從目前的情況看，我國科學(xué)教育運(yùn)行機(jī)制還不夠完善，在諸多方面需要發(fā)展和創(chuàng)新。

比如我國科學(xué)教育的校內(nèi)外資源整合機(jī)制亟待完善。要有效落實(shí)中小學(xué)科學(xué)教育，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，應(yīng)該從科教融合的視角出發(fā)[25]，整合不同主體、不同領(lǐng)域的科學(xué)教育資源，為學(xué)生拓寬科學(xué)視野、參與科學(xué)探究實(shí)踐提供條件。反觀現(xiàn)實(shí)，學(xué)校和社會(huì)普遍對整合校內(nèi)外科學(xué)教育資源的意識(shí)不強(qiáng)、效果不佳，不能有效發(fā)揮科學(xué)教育資源合作共享、協(xié)同育人的合力。首先是科學(xué)家作為科學(xué)教育的重要專家資源，較少深度參與科學(xué)教育?？茖W(xué)家在科學(xué)教育專家委員會(huì)中占比較高，但很少有科學(xué)家長期深入中小學(xué)科學(xué)教育一線，從而限制科學(xué)家長期性和制度性地參與科學(xué)教育研究和實(shí)踐。二是科研機(jī)構(gòu)與中小學(xué)協(xié)作不夠，科研機(jī)構(gòu)與學(xué)?？茖W(xué)教育的聯(lián)動(dòng)、合作和發(fā)展的制度不夠健全。大中小學(xué)校合作、校館合作、企校合作的實(shí)踐形式較單一、內(nèi)容較匱乏，多以實(shí)地參觀和淺層次體驗(yàn)為主。一項(xiàng)基于中國東中西部21省的調(diào)查顯示，46.48%的受訪學(xué)生表示本學(xué)期從未參加過科研機(jī)構(gòu)或科普館院組織的科普類活動(dòng)，20%的受訪學(xué)生表示本學(xué)期只參加過1次科普類活動(dòng)，66.03%的受訪教師表示科學(xué)資源未充分利用[26]。

在未來的發(fā)展中，應(yīng)該完善科學(xué)教育工作、保障和激勵(lì)等機(jī)制，發(fā)揮政府、社會(huì)和學(xué)校等主體的科學(xué)教育合力，實(shí)現(xiàn)大中小學(xué)創(chuàng)新人才貫通培養(yǎng)，充分發(fā)揮科學(xué)教育在促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的功能和優(yōu)勢。

三、科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐路徑

根據(jù)以上分析可知，我國中小學(xué)科學(xué)教育在促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面仍存在諸多不足。教育行政管理部門和科學(xué)教師，對科學(xué)教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的認(rèn)識(shí)不夠全面，特別是受考試制度影響，使得中小學(xué)科學(xué)教育過于重視科學(xué)知識(shí)的教學(xué)，缺少基于真實(shí)情境的科學(xué)探究實(shí)踐，為了應(yīng)對考試，科學(xué)教育往往圍繞習(xí)題開展教學(xué)，連課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的教學(xué)實(shí)驗(yàn)也沒有完全落實(shí)，更不可能開展深入的科學(xué)探究與實(shí)踐。應(yīng)試化的科學(xué)教育同樣也影響了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，以及選擇從事科學(xué)作為職業(yè)的志向。PISA2015調(diào)查結(jié)果顯示，京滬蘇粵僅有16.8%的學(xué)生希望從事科學(xué)類事業(yè)（包括科學(xué)、醫(yī)院、計(jì)算機(jī)、工程等），在72個(gè)參測國家（地區(qū)）中排名靠后[27]。對科學(xué)沒有興趣，不愿意從事科學(xué)職業(yè)，未來也很難成長為科技創(chuàng)新人才。為了培養(yǎng)創(chuàng)新人才，應(yīng)該積極探索有效路徑，發(fā)揮科學(xué)教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的優(yōu)勢。

（一）優(yōu)化科學(xué)課程體系，在科學(xué)教育全過程中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

優(yōu)化科學(xué)課程體系是發(fā)展科學(xué)教育的首要任務(wù)，在科學(xué)課程體系建設(shè)中，應(yīng)該以創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求為基本出發(fā)點(diǎn)，從科學(xué)課程內(nèi)容建設(shè)和實(shí)施過程等方面進(jìn)行體系性重構(gòu)。

首先在科學(xué)課程內(nèi)容建設(shè)方面，根據(jù)學(xué)生發(fā)展的需要，建構(gòu)多元化、可供選擇的科學(xué)課程。趙勇在分析美國創(chuàng)新人才的培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)中指出，美國在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面的成功經(jīng)驗(yàn)在于課程體系建設(shè)，美國的課程體系具有“寬廣縱深”的特點(diǎn)，這些課程包含不同學(xué)科、不同難度水平的課程，基礎(chǔ)教育與高等院校銜接的先修課程。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力，選擇針對性的課程進(jìn)行學(xué)習(xí)[28]。我們應(yīng)該根據(jù)創(chuàng)新人才的發(fā)展需要，構(gòu)建多元化的科學(xué)課程。同時(shí)還要積極探索中小學(xué)科學(xué)課程與高等教育科學(xué)課程之間的銜接，要通過先修課程等方式，實(shí)現(xiàn)大中小學(xué)科學(xué)課程體系的一體化建設(shè)。在具體的科學(xué)課程設(shè)計(jì)中，要根據(jù)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求選擇課程內(nèi)容?？茖W(xué)課程的內(nèi)容選擇，應(yīng)該以突出科學(xué)本質(zhì)，適合學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，具備探究實(shí)踐價(jià)值等為基本原則。為了突出科學(xué)本質(zhì)，在進(jìn)行科學(xué)課程內(nèi)容選擇時(shí)，除了要呈現(xiàn)重要的科學(xué)知識(shí)，還應(yīng)該引入科學(xué)史知識(shí)，讓學(xué)生在對科學(xué)發(fā)展過程的學(xué)習(xí)中形成創(chuàng)新性的知識(shí)觀念。對科學(xué)課程內(nèi)容的選擇還要突出學(xué)生興趣，可以將與學(xué)生生活關(guān)系密切、反映科技前沿發(fā)展的內(nèi)容作為科學(xué)教育素材。

其次是要進(jìn)行科學(xué)課程實(shí)施方式的變革。在課程實(shí)施過程中，要改變單一的傳授式教學(xué)，要避免僅僅依賴于習(xí)題訓(xùn)練的科學(xué)學(xué)習(xí)，而是要結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容需要，構(gòu)建合適的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在科學(xué)問題的解決中發(fā)展創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新來自于實(shí)踐，實(shí)踐中的問題為創(chuàng)新提供源泉。在科學(xué)教育中要注重基于實(shí)際情景下的問題處理能力。從已知的科學(xué)創(chuàng)新分析發(fā)現(xiàn)，很多重大的科學(xué)創(chuàng)新是在實(shí)踐問題的解決中實(shí)現(xiàn)的。比如改變世界發(fā)展進(jìn)程的蒸汽機(jī)的發(fā)明，并不是瓦特一人憑借自己的聰明才智，閉門造車的結(jié)果。在過去的教育中，我們錯(cuò)誤地認(rèn)為是因?yàn)橥咛貜男【蛯φ羝麆?dòng)力產(chǎn)生了興趣，并在媽媽鼓勵(lì)之下，創(chuàng)新性地發(fā)明了蒸汽機(jī)。追溯蒸汽機(jī)發(fā)明的真實(shí)過程，我們可以知道，瓦特并不是憑空發(fā)明出蒸汽機(jī)，實(shí)際上在瓦特接觸蒸汽機(jī)之前，已經(jīng)存在具有抽水功能的蒸汽機(jī)。瓦特作為修理工人，在工作中發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)能量利用率非常低，嚴(yán)重制約了蒸汽機(jī)的推廣使用。瓦特與同事一道改良蒸汽機(jī)，首先是通過增加氣缸提高能量利用率，然后又通過發(fā)明了行星齒輪改變了動(dòng)力傳輸方式，現(xiàn)了蒸汽機(jī)的革命性變革。從瓦特的創(chuàng)造經(jīng)歷可以看出，創(chuàng)新人才的創(chuàng)新過程不是紙上談兵，而是敏銳地發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題并針對性地探索解決方案。在科學(xué)教育中，應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)原理，感受創(chuàng)新過程；要針對實(shí)踐問題開展探究，發(fā)展學(xué)生的問題意識(shí)和創(chuàng)新性地解決問題的能力。

（二）發(fā)展科學(xué)教師隊(duì)伍，在創(chuàng)新型教師的引領(lǐng)中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，必須遵循“強(qiáng)教必先強(qiáng)師”的基本路徑，發(fā)展具有創(chuàng)新人才培養(yǎng)素養(yǎng)的科學(xué)教師隊(duì)伍。培養(yǎng)高質(zhì)量的科學(xué)教師需要與之匹配的教師教育體系，要從我國的國情出發(fā)，發(fā)展指向創(chuàng)新人才培育素養(yǎng)的科學(xué)教師教育體系，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教師創(chuàng)新教育素養(yǎng)持續(xù)性發(fā)展。

首先要重視科學(xué)教師的職前培養(yǎng)，要通過課程設(shè)置和實(shí)踐體驗(yàn)等方式，培養(yǎng)具有創(chuàng)新教育素養(yǎng)的高質(zhì)量科學(xué)教師。一是在職前科學(xué)教師教育課程設(shè)置開設(shè)專門的創(chuàng)新教育課程，讓未來科學(xué)教師理解和掌握創(chuàng)新的心理機(jī)制、學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展機(jī)制、創(chuàng)新教育的原理和方法等內(nèi)容。二是在職前科學(xué)教師培養(yǎng)中開展科學(xué)研究實(shí)踐，要保證未來科學(xué)教師參與科技前沿問題的研究，理解科技發(fā)展?fàn)顩r，親身經(jīng)歷科技創(chuàng)新過程。三是重構(gòu)科學(xué)教師的學(xué)科教育課程。要從中小學(xué)科學(xué)教育的實(shí)際需要出發(fā)，專門開發(fā)針對科學(xué)教師的學(xué)科課程。針對科學(xué)教師的學(xué)科課程應(yīng)該區(qū)別于學(xué)術(shù)研究課程，不能一味追求學(xué)科知識(shí)的高大全，而應(yīng)該注重學(xué)科知識(shí)的深度理解，有效納入科學(xué)史知識(shí)。在注重職前教育的同時(shí)，要注重科學(xué)教師的職后專業(yè)發(fā)展，應(yīng)該通過完善的支持體系促進(jìn)科學(xué)教師創(chuàng)新教育素養(yǎng)的持續(xù)發(fā)展。在具體實(shí)施中，一是要開發(fā)專門的科學(xué)教師創(chuàng)新教育素養(yǎng)課程，根據(jù)國培、省培、校本培訓(xùn)等不同場景的培訓(xùn)需要，建立相互協(xié)同的課程體系，持續(xù)發(fā)展科學(xué)教師的創(chuàng)新教育素養(yǎng)。二是通過多元主體協(xié)同提升科學(xué)教師創(chuàng)新教育能力。要發(fā)動(dòng)高校、科研院所、高新科技企業(yè)、科普基地等多方科學(xué)教育主體，根據(jù)自身特長設(shè)計(jì)科學(xué)教育教師課程，參與科學(xué)教師教育?？茖W(xué)教師可以通過參觀學(xué)習(xí)、項(xiàng)目研究等方式更新科學(xué)知識(shí)，發(fā)展創(chuàng)新教育能力。綜上所述，培育具備創(chuàng)造力和創(chuàng)新教育能力的教師不但能夠提升創(chuàng)新教育質(zhì)量，還可以發(fā)揮科學(xué)教師的榜樣作用，從而促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（三）優(yōu)化科學(xué)教育生態(tài)，在多方協(xié)同的教育環(huán)境中促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

創(chuàng)新的出現(xiàn)不但需要具有創(chuàng)新能力的個(gè)體，更需要促進(jìn)創(chuàng)新的生態(tài)環(huán)境。正如米哈里·希斯贊特米哈伊所說，“創(chuàng)造力不是發(fā)生在某個(gè)人頭腦中的思想活動(dòng)，而是發(fā)生在人們的思想與社會(huì)文化背景的互動(dòng)中，它是一種系統(tǒng)性的現(xiàn)象，而非個(gè)人現(xiàn)象”[29]。從世界科學(xué)中心發(fā)展歷程來看，文藝復(fù)興之后的科學(xué)中心從意大利開始，依次向英國、法國、德國轉(zhuǎn)移，最后到美國。這些科學(xué)中心不但具有科學(xué)儀器、配套的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)、資金支持，更是形成了科學(xué)創(chuàng)新的生態(tài)，從而有大量的科學(xué)創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)?？茖W(xué)教育要發(fā)揮創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)該從系統(tǒng)性出發(fā)，建構(gòu)良好的科學(xué)教育生態(tài)，在多方協(xié)同的環(huán)境中促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

從科學(xué)教育的特點(diǎn)來看，科學(xué)教育生態(tài)包含家庭、學(xué)校和社會(huì)三個(gè)層面的主體，應(yīng)該完善大中小學(xué)及家校社協(xié)同育人機(jī)制，統(tǒng)籌社區(qū)、高校、科研機(jī)構(gòu)、高新技術(shù)公司、公益場所等與中小學(xué)校協(xié)作，打通場館、基地、產(chǎn)業(yè)、平臺(tái)之間的壁壘，構(gòu)建整體協(xié)同的科學(xué)教育生態(tài)。首先，應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)?？茖W(xué)教育生態(tài)建設(shè)，作為特殊環(huán)境的學(xué)校，其教育活動(dòng)對學(xué)生的發(fā)展起主導(dǎo)作用[30]。在學(xué)?？茖W(xué)教育生態(tài)建設(shè)中，不但要從硬件條件上加強(qiáng)科學(xué)教育設(shè)施設(shè)備建設(shè)，如科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)學(xué)習(xí)空間等，還要建構(gòu)寬松的環(huán)境氛圍，讓學(xué)生愿意接納科學(xué)，享受科學(xué)，喜歡上科學(xué)，積極開展科學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)。除了學(xué)校以外，家庭也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要場地，研究表明親子之間關(guān)于科學(xué)的對話可以有效促進(jìn)兒童科學(xué)學(xué)習(xí)[31]，具有較高科學(xué)素養(yǎng)的家庭對孩子的科學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)職業(yè)意愿都有非常顯著的促進(jìn)作用[32]。為了提升科學(xué)教育效果，應(yīng)該注重家庭科學(xué)教育生態(tài)建設(shè)，舉行家長學(xué)校，發(fā)展適合家庭科學(xué)教育需要的資源。除此之外，科學(xué)教育更需要社會(huì)的廣泛參與，社會(huì)是科學(xué)教育生態(tài)的重要組成部分。第一是要充分發(fā)揮博物館、科學(xué)館等場域的科學(xué)教育優(yōu)勢，應(yīng)該結(jié)合科學(xué)教育發(fā)展創(chuàng)新人才的需要，開發(fā)和利用科技場館的科學(xué)教育資源，實(shí)現(xiàn)與學(xué)校和家庭教育的聯(lián)動(dòng)。第二是發(fā)揮媒體、影視作品的作用，具有科學(xué)教育功能的影視節(jié)目不但可以普及科學(xué)知識(shí)，成為科學(xué)教育素材，還能夠營造整體性的社會(huì)環(huán)境，對科學(xué)教育具有非常積極的作用。第三是加強(qiáng)科學(xué)產(chǎn)業(yè)中科學(xué)教育資源開發(fā)與利用?？平倘诤铣蔀榇龠M(jìn)高等學(xué)校和中小學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方式，在科學(xué)教育中，要注重將科學(xué)教育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合起來，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際開發(fā)科學(xué)教育課程，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿研究，參與到科學(xué)實(shí)踐中，從而培養(yǎng)他們的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展創(chuàng)新思維和能力。

四、結(jié)語

科學(xué)教育肩負(fù)著培育創(chuàng)新人才以及普及全國公民科學(xué)素養(yǎng)的雙重使命。在當(dāng)前國際競爭環(huán)境中，科技創(chuàng)新能力成為影響國家整體實(shí)力的關(guān)鍵因素，培育創(chuàng)新人才已成為服務(wù)國家戰(zhàn)略、增強(qiáng)我國自主創(chuàng)新能力和教育核心競爭力的必然需求。在科學(xué)教育宏觀設(shè)計(jì)和具體實(shí)踐過程中，要緊緊圍繞科學(xué)教育的雙重使命，在提升全民科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)，更要注重創(chuàng)新人才的培育。在開展科學(xué)教育的過程中，不但要通過教育手段積極干預(yù)學(xué)生的心智發(fā)展和創(chuàng)新人格發(fā)展，以促進(jìn)創(chuàng)新的內(nèi)生動(dòng)力，還要根據(jù)學(xué)生的年齡發(fā)展階段特征選擇合適的教育方式，實(shí)現(xiàn)發(fā)展和培養(yǎng)的協(xié)同效應(yīng)。要加強(qiáng)科學(xué)課程體系、科學(xué)教師隊(duì)伍及科學(xué)教育生態(tài)建設(shè)，凸顯科學(xué)教育的創(chuàng)新人才培養(yǎng)功能，打造具有中國特色的科學(xué)教育新常態(tài)。

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作者簡介：

張軍：副教授，博士，研究方向?yàn)榭茖W(xué)教育、教師教育。

楊穎：在讀博士，研究方向?yàn)榭茖W(xué)教育、創(chuàng)新教育。

范卿澤：研究員，博士，研究方向?yàn)榻逃摺?/p>

Science Education for Fostering Innovative Talents： Logic， Challenges and Approaches

Zhang Jun1， Yang Ying2， Fan Qingze2

1.College of Techer education， Southwest Universality， Chongqing 400715 2.Chongqing Academy of Education Science， Chongqing 400015

Abstract： The sustained and effective cultivation of innovative talents is an important support for enhancing the overall level of national innovation. Based on the analysis of the essential functions of primary and secondary science education and the intrinsic qualities of innovative talents， it is found that science education can help develop the knowledge base necessary for innovation， cultivate students’ innovative thinking ability and innovative spirit， and thus promote the cultivation of innovative talents. On the contrary， there are still a series of problems in the cultivation of innovative talents in primary and secondary science education in China， including the inertia of test-taking in the science curriculum is still strong， the lack of effective integration of science education resources and the insufficient innovation education quality of science teachers. In order to give full play to the effective function of science education in cultivating innovative talents， first， we should optimize the science curriculum system and implement the cultivation of innovative talents in the whole process of science education； The second is to develop the team of science teachers and realize the cultivation of innovative talents under the guidance of innovative teachers； The third is to optimize the ecology of scientific education and promote the cultivation of innovative talents in a multi-collaborative educational environment.

Keywords： science education； creative talent； creative ability； creative spirit

收稿日期：2024年5月2日

責(zé)任編輯：趙云建