教育強國是中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)工程??茖W(xué)教育作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才、塑造國家未來科技競爭力的核心載體,在推動社會進(jìn)步和國家長遠(yuǎn)發(fā)展中發(fā)揮著奠基作用?!督逃龔妵ㄔO(shè)規(guī)劃綱要(2024—2035年)》提出,“著力加強創(chuàng)新能力培養(yǎng),面向中小學(xué)生實施科學(xué)素養(yǎng)培育‘沃土計劃’;面向具有創(chuàng)新潛質(zhì)的高中學(xué)生實施‘脫穎計劃’等”。然而,當(dāng)前我國科學(xué)教育仍存在“重理論、重分?jǐn)?shù)、重刷題、輕實踐”的傾向,教師以講授實驗代替學(xué)生動手實驗的現(xiàn)象仍較普遍,學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)動機(jī)與興趣不足、科學(xué)職業(yè)期望不高,跨學(xué)科實踐能力和創(chuàng)新能力難以滿足時代發(fā)展的要求。在此背景下,科學(xué)教育的實踐導(dǎo)向轉(zhuǎn)型不僅是推進(jìn)素養(yǎng)導(dǎo)向教育改革的必然選擇,更是實現(xiàn)國家教育強國、科技強國、人才強國戰(zhàn)略的關(guān)鍵路徑。行動中的科學(xué)教育不僅承載著夯實創(chuàng)新人才根基、服務(wù)國家戰(zhàn)略、推動教育高質(zhì)量發(fā)展等多重使命,而且更重要的是通過政策與實踐的閉環(huán)設(shè)計,成為貫通教育、科技、人才“三位一體”統(tǒng)籌發(fā)展的核心樞紐。
“行動中的科學(xué)教育”有何內(nèi)涵?
行動中的科學(xué)教育,是以科學(xué)素養(yǎng)培育為核心目標(biāo),通過學(xué)生、教師、學(xué)校、家庭、社會、國家等多元主體的協(xié)同行動,推進(jìn)科學(xué)教育向核心素養(yǎng)導(dǎo)向教育模式轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)變回歸教育的育人本質(zhì),更加強調(diào)探究實踐,呈現(xiàn)出廣泛的動態(tài)性與深刻的社會性。這里的“行動”,指科學(xué)教育從知識傳授轉(zhuǎn)向通過實踐賦能學(xué)生主動學(xué)習(xí),是國家政策向教學(xué)實踐的落地體現(xiàn),也是以學(xué)生為中心的教學(xué)在校內(nèi)外廣泛開展的生動實踐。
行動中的科學(xué)教育承載著以學(xué)生為本教育理念以及科學(xué)探究、工程技術(shù)實踐本質(zhì)的雙重回歸,既尊重認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,又反映科學(xué)探究的屬性和工程技術(shù)的社會應(yīng)用性。學(xué)習(xí)科學(xué)研究表明,青少年在更加豐富的科學(xué)技術(shù)工程實踐過程中,會通過更加真實的體驗建構(gòu)起對科學(xué)、工程與技術(shù)本質(zhì)的理解,實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)造與社會應(yīng)用。
行動中的科學(xué)教育要求各主體在建設(shè)高質(zhì)量科學(xué)教育體系過程中發(fā)揮協(xié)同作用,促進(jìn)學(xué)生基于真實情境,通過觀察、實驗、探究、創(chuàng)造等實踐活動,主動建構(gòu)科學(xué)知識、習(xí)得科學(xué)方法、提升科學(xué)素養(yǎng)。其核心內(nèi)涵在于:打破單一主體主導(dǎo)的教育教學(xué)模式,讓每個參與主體都以行動者身份投入科學(xué)教育過程,學(xué)生在親歷實踐中建構(gòu)認(rèn)知,教師在引導(dǎo)中創(chuàng)新教法;學(xué)校通過平臺建設(shè)優(yōu)化生態(tài),家庭通過生活參與激發(fā)興趣;社會依托資源開放拓展邊界,國家通過政策引領(lǐng)錨定方向。
行動中的科學(xué)教育最終指向每個具體的課堂轉(zhuǎn)變。通過探究式、項目式、問題式學(xué)習(xí)等方法,在課堂上讓學(xué)生親歷科學(xué)實踐過程。通過學(xué)生能夠理解的真實情境,引導(dǎo)其設(shè)計問題并持續(xù)追問、構(gòu)建實驗或工程方案、動手創(chuàng)意實踐、驗證假設(shè)并開展多輪迭代與反思,在協(xié)作中形成自我信念與評價意識,切實提升思維能力與實踐素養(yǎng)。讓課堂動起來—留給學(xué)生活動足夠的空間,讓課堂慢下來—留給學(xué)生思考足夠的時間,把知識和方法教學(xué)與學(xué)生思維培養(yǎng)和責(zé)任意識培養(yǎng)有機(jī)融入教學(xué)活動,將知識灌輸轉(zhuǎn)化為基于實踐的學(xué)習(xí)體驗。
科學(xué)源于探索,教育源于體驗。從觀察一只螞蟻的覓食路徑到構(gòu)思一個解決全球變暖的方案,從實驗室觀察細(xì)胞分裂到戶外測量土壤pH值,每一次行動都是科學(xué)種子的萌發(fā)。對學(xué)生來說,科學(xué)不再是遙不可及的理論和書本上冰冷的公式,而是人類對現(xiàn)實世界的溫情探索與追問,是每個人都能掌握的思維方式與實踐工具。他們收獲的不僅是試卷上的分?jǐn)?shù),更是改變生活、改變世界的勇氣和力量。這正是科學(xué)教育的終極目標(biāo):培養(yǎng)既能仰望星空、又能腳踏實地的未來建設(shè)者。這種以實踐為核心的教育范式,正讓科學(xué)從抽象概念轉(zhuǎn)化為可觸摸的生活智慧,必將成為培養(yǎng)創(chuàng)新思維的沃土。
“行動中的科學(xué)教育”有何價值?
行動中的科學(xué)教育不僅要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式,更要順應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略與社會發(fā)展需求。從縱向維度看,它繼承并回應(yīng)了歷次工業(yè)革命對科學(xué)教育提出的時代命題;從橫向維度看,它是國家科技競爭、產(chǎn)業(yè)變革、人才戰(zhàn)略和教育變革的內(nèi)在支點。立足這一新范式,行動中的科學(xué)教育在歷史邏輯、政治邏輯、現(xiàn)實邏輯與學(xué)科邏輯四個層面呈現(xiàn)出深刻價值,體現(xiàn)了推進(jìn)教育強國建設(shè)的重要理論意義與實踐方向。
立足工業(yè)革命與教育范式演進(jìn) 觀照行動中的科學(xué)教育之歷史邏輯
從蒸汽時代到電氣時代、信息時代,人類文明的每一次躍遷都伴隨著科學(xué)教育的范式革命,而工業(yè)革命的階段更替,本質(zhì)上也是科學(xué)技術(shù)與教育模式深度互動的結(jié)果。[1] 十八世紀(jì)中葉,以蒸汽機(jī)、紡織機(jī)為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命推進(jìn)了社會生產(chǎn)力水平和城市化進(jìn)程,形成了工業(yè)經(jīng)濟(jì)的初級階段。技術(shù)革新和大工業(yè)生產(chǎn)急需大批掌握基礎(chǔ)科學(xué)原理、精通讀寫與計算的勞動者。為適應(yīng)第一次工業(yè)革命帶來的產(chǎn)業(yè)變革,斯賓塞提出了實科教育思想,主張教育應(yīng)為“完滿生活”做準(zhǔn)備,將幾何學(xué)、力學(xué)等實用學(xué)科納入核心課程,強調(diào)“什么知識最有價值?一致的答案就是科學(xué)”。[2][3] 斯賓塞的實科教育思想讓英國乃至世界的教育者意識到科學(xué)知識的重要性,并將科學(xué)知識引入學(xué)校課程體系當(dāng)中,引發(fā)了首次科學(xué)教育的范式變革。[2][3] 十九世紀(jì)下半葉,以電力技術(shù)為標(biāo)志的第二次工業(yè)革命在進(jìn)一步提高工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率的同時,推進(jìn)了社會生活的現(xiàn)代化進(jìn)程。隨著復(fù)雜工程產(chǎn)品對設(shè)計能力提出更高要求,教育的目標(biāo)也從培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)工人拓展為培養(yǎng)具備問題解決能力的工程師與管理者。杜威的實用主義教育提出“教育即生活”“做中學(xué)”等理念,強調(diào)經(jīng)驗中發(fā)揮人的主動性,主張學(xué)習(xí)者不是被動認(rèn)知,而是主動實踐,[4] 科學(xué)教育的任務(wù)不再是簡單地傳授知識,而是要著重培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力,引起了第二次科學(xué)教育的深層變革。[3] 二十世紀(jì)中葉,以計算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的第三次工業(yè)革命推動了全球化進(jìn)程,勞動者不但要有問題解決能力,還要具備創(chuàng)新能力。布魯納提出了發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論和教育內(nèi)容結(jié)構(gòu)化理念,主張學(xué)生積極主動發(fā)現(xiàn)知識與規(guī)律,促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移與創(chuàng)新、激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)。[5]引發(fā)了科學(xué)教育的第三次范式變革。[3]
工業(yè)革命和科學(xué)教育范式變革的歷史證明,科學(xué)教育始終是技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)變革的重要基礎(chǔ),其模式與產(chǎn)業(yè)需求呈動態(tài)適配與共進(jìn)之勢。當(dāng)前,以人工智能賦能各行業(yè)為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命加速演進(jìn),勞動形態(tài)與知識創(chuàng)造方式被系統(tǒng)重塑,知識經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)加速躍遷。面對人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)的現(xiàn)實挑戰(zhàn),以及對學(xué)生創(chuàng)新與實踐能力提升的迫切需求,科學(xué)教育正面臨前所未有的變革挑戰(zhàn)。[6] 構(gòu)建與第四次工業(yè)革命核心特征相適應(yīng)的科學(xué)教育新范式,已經(jīng)成為教育界亟待回應(yīng)的時代課題,也成為科學(xué)教育服務(wù)強國戰(zhàn)略的重要歷史邏輯。
剖析國際科技競爭格局 審視行動中的科學(xué)教育之政治邏輯
近年來,全球科技合作格局正由過去的垂直互補關(guān)系逐步演變?yōu)槠叫懈偁庩P(guān)系。面對日益激烈的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)爭奪,世界強國出于國家安全與戰(zhàn)略利益考量,強化對關(guān)鍵核心技術(shù)的封鎖與壟斷,加劇了我國在高端科技領(lǐng)域的外部壓力。我國在半導(dǎo)體高端制造、高端芯片、關(guān)鍵醫(yī)療設(shè)備、核心發(fā)動機(jī)等核心技術(shù)領(lǐng)域仍受制于西方國家,核心技術(shù)“卡脖子”問題依然突出,[7] 嚴(yán)重制約我國產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。從當(dāng)前國際科技競爭力格局看,科技競爭的本質(zhì)是人才競爭,人才作為科技創(chuàng)新的第一資源,持續(xù)涌現(xiàn)的高水平人才是國家保持長期競爭力的根本保障。[8]
黨的二十大報告指出:“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐”。教育、科技、人才“三位一體”統(tǒng)籌部署,將科技創(chuàng)新人才政策起點延伸到基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)教育政策?!督逃龔妵ㄔO(shè)規(guī)劃綱要(2024—2035年)》明確將科學(xué)教育納入高質(zhì)量教育體系建設(shè),要求加強科學(xué)教育,強化核心素養(yǎng)培育,[9] 通過科學(xué)教育提升學(xué)生創(chuàng)新能力,為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ),已成為加快建成教育強國的重要路徑。《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要(2021—2035年)》明確提出,“將科學(xué)精神融入課堂教學(xué)和課外實踐活動,激勵青少年樹立投身建設(shè)世界科技強國的遠(yuǎn)大志向”。[10]《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》進(jìn)一步強調(diào)科學(xué)教育“重在實踐,激發(fā)興趣”,“引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與探究實踐,做到學(xué)思結(jié)合、寓教于樂”,“注重將知識學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合,強化做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”。[11]“實踐”這一關(guān)鍵詞在我國科學(xué)教育政策中被反復(fù)強調(diào),體現(xiàn)了以國家戰(zhàn)略為導(dǎo)向,通過實踐驅(qū)動學(xué)生的創(chuàng)新性思維、批判性思維的培養(yǎng),夯實創(chuàng)新人才基礎(chǔ)的迫切愿望。行動中的科學(xué)教育是造就大批具有全球視野、國際競爭力的新質(zhì)生產(chǎn)力人才的關(guān)鍵途徑,體現(xiàn)了科學(xué)教育助力強國建設(shè)的政治邏輯。
回應(yīng)育人目標(biāo)的現(xiàn)實轉(zhuǎn)向 呈現(xiàn)行動中的科學(xué)教育之現(xiàn)實邏輯
當(dāng)前的中小學(xué)生將成為未來產(chǎn)業(yè)建設(shè)的主力軍。根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇最新發(fā)布的《就業(yè)前景報告2025》(Future of Jobs Report 2025),超過60%的受訪企業(yè)認(rèn)為,未來五年人工智能將引發(fā)產(chǎn)業(yè)巨變,高技能人才需求將大幅度增加。[12] 在工業(yè)時代,環(huán)境特征相對穩(wěn)定可預(yù)測,技能保質(zhì)期久,職業(yè)路徑清晰,對教育的需求停留在傳授明確的、已知的知識和技能層面。進(jìn)入智能時代,社會發(fā)展的不確定性增加,生產(chǎn)生活環(huán)境快速變化,人才所需的技能不斷更新、職業(yè)路徑日益模糊。對應(yīng)的人才素養(yǎng)目標(biāo)也發(fā)生了轉(zhuǎn)變,更加注重以下能力的培養(yǎng):應(yīng)對復(fù)雜新問題的適應(yīng)能力和協(xié)作溝通能力、高水平的技術(shù)應(yīng)用與問題解決能力、將理論認(rèn)知轉(zhuǎn)化為實踐成果的能力,以及包括主動性、堅韌性在內(nèi)的非認(rèn)知素養(yǎng)。這一現(xiàn)實人才需求定位決定了科學(xué)教育必須跳出紙上談兵的窠臼,置身行動化轉(zhuǎn)型,扎根行動中的科學(xué)教育土壤。
2024年末以來,我國的科技產(chǎn)業(yè)迎來里程碑式跨越,以深度求索(DeepSeek)、宇樹科技、群核科技、游戲科學(xué)、強腦科技、云深處科技為代表的“杭州六小龍”企業(yè),在人工智能大模型、仿生機(jī)器人、腦機(jī)接口、空間計算等前沿領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)史詩級突破,在世界范圍內(nèi)展示了中國的科技實力與潛力。長期將技術(shù)學(xué)科納入高考體系的浙江省,近年來在杭州呈現(xiàn)出科技產(chǎn)業(yè)的集中爆發(fā)。這一區(qū)域性突破為我國科學(xué)教育帶來了重要啟示,即技術(shù)與工程教育融入科學(xué)教育體系,是適應(yīng)科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求的重要途徑。[13] 面向未來發(fā)展,應(yīng)更加重視培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)與工程設(shè)計思維,通過技術(shù)與工程教育,有意識地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神、工匠精神與企業(yè)家精神,逐步鍛造出學(xué)生強勁的實踐能力、行動力和應(yīng)變能力,令其擁有適應(yīng)未來發(fā)展需求的實踐智慧與行動力量?;貞?yīng)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的時代需求,行動中的科學(xué)教育致力于培養(yǎng)具備扎實工程能力、敏銳技術(shù)洞察力、快速適應(yīng)學(xué)習(xí)能力,以及強烈社會責(zé)任感與變革驅(qū)動潛質(zhì)的創(chuàng)新型人才,充分體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)變革背景下人才發(fā)展的現(xiàn)實邏輯。
基于教育范式重構(gòu) 探析行動中的科學(xué)教育之學(xué)科邏輯
傳統(tǒng)教育存在重理論、輕實踐的應(yīng)試傾向,導(dǎo)致學(xué)生懂概念、懂公式卻不懂如何解決實際問題。學(xué)科教育以知識體系灌輸為主,教學(xué)中把學(xué)科知識體系分解為知識點、教學(xué)點、考點,教學(xué)將學(xué)科的知識邏輯轉(zhuǎn)換為教學(xué)邏輯,學(xué)生先系統(tǒng)掌握知識,然后再使用知識解決問題。這種教育模式的問題是,培養(yǎng)出來的學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力薄弱,高分低能現(xiàn)象普遍。面向未來新技術(shù)應(yīng)用和數(shù)字化迅猛發(fā)展的新階段,社會的不確定性增加,人才培養(yǎng)目標(biāo)更加指向面向新情境的問題解決能力,以往的應(yīng)試教育終將難以為繼。
從國際范圍來看,科學(xué)教育領(lǐng)域?qū)茖W(xué)的認(rèn)識經(jīng)歷了“科學(xué)作為知識體系(科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么)”、“科學(xué)作為方法過程(科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)的)”和“科學(xué)作為探究實踐(科學(xué)家/工程師日常如何工作)”三個階段,分別對應(yīng)著學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)經(jīng)歷的從“學(xué)習(xí)科學(xué)類學(xué)科知識”到“學(xué)習(xí)科學(xué)方法和體驗探究過程”和“像科學(xué)家與工程師一樣參與科學(xué)、技術(shù)與工程的創(chuàng)造性實踐”。[14][15] 學(xué)習(xí)科學(xué)研究表明,在科學(xué)教育中強調(diào)實踐操作既有利于提高學(xué)生的參與度,又有利于促進(jìn)學(xué)生的高階思維發(fā)展。[16] 2022年,《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(簡稱“新課標(biāo)”)提出以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的理念,強調(diào)核心素養(yǎng)包含的正確價值觀、必備品格、關(guān)鍵能力是不可分割的綜合素養(yǎng),表現(xiàn)在真實情境中解決問題的高級能力,這是傳統(tǒng)記憶式學(xué)習(xí)難以培養(yǎng)的。
為落實新課標(biāo)對課程核心素養(yǎng)的要求,推動探究實踐、跨學(xué)科學(xué)習(xí)落實落地,行動中的科學(xué)教育通過項目式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)以及加強技術(shù)與工程教育等形式,將課堂延伸至實驗室、企業(yè)、科研院所,通過真實問題驅(qū)動的方式,讓學(xué)生在探究實踐和行動中學(xué)習(xí)科學(xué),從而讓學(xué)生更深入地理解知識從哪里來、到哪里去,為什么要學(xué)習(xí)科學(xué),激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī),以實踐驅(qū)動科學(xué)思維發(fā)展。行動中的科學(xué)教育強調(diào)要以學(xué)生親歷實踐為核心,符合“具身認(rèn)知”規(guī)律,打破學(xué)科知識內(nèi)容與學(xué)科實踐的對立,讓學(xué)科實踐有機(jī)融入學(xué)科內(nèi)容學(xué)習(xí)過程,并成為“課程內(nèi)容”的有機(jī)構(gòu)成,體現(xiàn)科學(xué)教育的實踐性、探究性、體驗性、綜合性,為教育強國建設(shè)提供“源頭活水”,實現(xiàn)知識邏輯與實踐邏輯的一致,體現(xiàn)引領(lǐng)教育創(chuàng)新的學(xué)科邏輯。
“行動中的科學(xué)教育”實踐路徑是什么?
行動中的科學(xué)教育,其深層價值不是單一主體的獨立行動,而是學(xué)生、教師、學(xué)校、家庭、社會、國家形成的行動合力:學(xué)生的探究行動是核心,教師的引導(dǎo)行動是支撐,學(xué)校的生態(tài)行動是基礎(chǔ),家庭的參與行動是延伸,社會的開放行動是拓展,國家的保障行動是方向。這種多主體聯(lián)動的實踐網(wǎng)絡(luò),讓科學(xué)教育真正成為人人參與、處處可為、時時發(fā)生的生活方式。
學(xué)生學(xué)習(xí):從“知識接收者”到“探究行動者” 在親歷中建構(gòu)科學(xué)認(rèn)知
學(xué)生作為科學(xué)學(xué)習(xí)的主體,其探究實踐能力提升是行動中的科學(xué)教育的核心目標(biāo)。學(xué)生能力發(fā)展需要聚焦以下路徑。
在學(xué)習(xí)場域方面,突破課堂局限,提升主動學(xué)習(xí)意識,積極在自然環(huán)境、科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)一線等真實社會場域中開展科學(xué)與工程實踐,親身體驗高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的運行模式,主動學(xué)習(xí)并內(nèi)化科學(xué)家與工程師的思維方式和實踐方法。
在學(xué)習(xí)內(nèi)容方面,通過科學(xué)探究活動認(rèn)識真實世界的科學(xué)規(guī)律,深度參與工程實踐活動,經(jīng)歷界定問題、模型構(gòu)建、原型制作、測試優(yōu)化的完整工程設(shè)計流程,深刻理解工程技術(shù)的本質(zhì)與特征,培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力與創(chuàng)新改造世界的實踐能力。
在學(xué)習(xí)方式方面,積極參與探究式學(xué)習(xí)和項目式學(xué)習(xí),以解決真實問題為目標(biāo),整合運用跨學(xué)科知識,通過觀察現(xiàn)象,設(shè)計實驗方案或工程設(shè)計方案,利用數(shù)字化實驗裝備收集分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)論證,不斷迭代工程產(chǎn)品等過程,完成復(fù)雜問題解決,在試錯、協(xié)作、創(chuàng)新中獲得學(xué)習(xí)體驗,將抽象的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為具象認(rèn)知,提高自身探究實踐能力。
教師教學(xué):從“知識傳授者”到“方法引導(dǎo)者” 在行動中創(chuàng)新教學(xué)方法
科學(xué)教師是科學(xué)的傳道者,是行動中的科學(xué)教育的重要支撐。面對新時代科學(xué)教育的發(fā)展要求,教師需要實現(xiàn)從“知識傳授者”向“方法引導(dǎo)者”的角色轉(zhuǎn)變,其核心實踐路徑應(yīng)聚焦于三方面。
在課堂教學(xué)方面,教師應(yīng)突破傳統(tǒng)講授與實驗步驟演示模式,轉(zhuǎn)而精心設(shè)計基于真實情境的探究實踐任務(wù)。在深刻理解科學(xué)知識體系和科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)理念的基礎(chǔ)上,提出契合學(xué)生認(rèn)知水平、激發(fā)深度思考的問題,并在實踐中引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作、分析現(xiàn)象、反思過程,從而培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)新能力和實踐能力,促使學(xué)生像科學(xué)家一樣思考、像工程師一樣創(chuàng)造。
在課程資源建設(shè)方面,教師不應(yīng)僅依賴既有資源,而應(yīng)主動參與優(yōu)質(zhì)課程資源開發(fā),結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗與學(xué)生學(xué)情,協(xié)同設(shè)計具備在地性、強情境性和技術(shù)融合性的高質(zhì)量資源。
在教師專業(yè)發(fā)展方面,教師應(yīng)將教育理論與教學(xué)實踐深度融合,圍繞教學(xué)中的真實問題開展行動研究,通過計劃、行動、觀察、反思的迭代改進(jìn),不斷優(yōu)化教學(xué)方法,并以實踐成果推動本土科學(xué)教育理論的發(fā)展。
學(xué)校管理:從“封閉課堂”到“實踐生態(tài)構(gòu)建者” 在整合中優(yōu)化教育生態(tài)
面對科學(xué)教育從“課堂知識傳授”向“實踐能力建構(gòu)”轉(zhuǎn)型的時代要求,學(xué)校管理者正逐步擺脫“封閉課堂”的傳統(tǒng)思維,轉(zhuǎn)向“實踐生態(tài)構(gòu)建者”的角色,著力打造支持學(xué)生主動探究和深度學(xué)習(xí)的教育環(huán)境。這一轉(zhuǎn)型主要體現(xiàn)在以下四個方面。
在空間重構(gòu)方面,打破傳統(tǒng)教室限制,建設(shè)開放性實驗室、創(chuàng)客空間、校園農(nóng)場等實踐基地,并拓展如巖石公園、氣象小站、走廊實驗臺、月相廣場等戶外教學(xué)場所,打造富有科學(xué)氛圍的沉浸式校園環(huán)境。
在課程與活動創(chuàng)新方面,通過開設(shè)項目式學(xué)習(xí)課程,將科學(xué)探究融入日常教學(xué),并常態(tài)化舉辦科技節(jié)、成果展等活動,使科學(xué)學(xué)習(xí)延伸至學(xué)生生活,實現(xiàn)課堂與真實世界的有效銜接。
在資源統(tǒng)籌與協(xié)同方面,打破學(xué)科壁壘,推動教師跨學(xué)科合作,組建教研共同體。同時,整合校外資源,聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)、科普場館、社區(qū)等方面力量,構(gòu)建“請進(jìn)來、走出去”的協(xié)同育人機(jī)制。
在課程體系建設(shè)方面,以科學(xué)教育實驗校建設(shè)為契機(jī),整合課堂、實驗室與社會實踐場所資源,構(gòu)建立體化、系統(tǒng)化的實踐課程體系,將科學(xué)教育從零散活動轉(zhuǎn)化為貫穿式、持續(xù)性的育人實踐,助力學(xué)生形成科學(xué)興趣、探究習(xí)慣與創(chuàng)新能力,推動科學(xué)教育實現(xiàn)良性循環(huán)與可持續(xù)發(fā)展。
家庭參與:從“需求者”到“生活實踐參與者” 在融入中激發(fā)科學(xué)興趣
家庭作為學(xué)生最重要的學(xué)習(xí)支持環(huán)境之一,正逐步從科學(xué)教育的邊緣走進(jìn)中心,在支持孩子科學(xué)探究的過程中,實踐性與參與性日益凸顯。作為影響科學(xué)教育成效的關(guān)鍵變量,家庭應(yīng)主動融入孩子的科學(xué)學(xué)習(xí)過程,在日常生活中營造持續(xù)可感的科學(xué)學(xué)習(xí)氛圍。
在生活場景的科學(xué)化重構(gòu)方面,家庭生活本身就是天然的科學(xué)探究場。家長可與孩子一起在廚房完成簡單的化學(xué)實驗,在陽臺記錄月相變化、搭建植物溫室并設(shè)計滴灌系統(tǒng)、在客廳搭建簡易電路等,通過真實問題引發(fā)科學(xué)與工程提問,讓生活成為科學(xué)學(xué)習(xí)的源泉,啟發(fā)學(xué)生對科學(xué)的情感聯(lián)結(jié)。
在代際互動的科學(xué)對話機(jī)制建立方面,家庭不僅是實踐的場所,更是頭腦風(fēng)暴共同體。家長應(yīng)以平等的協(xié)作者身份參與孩子的科學(xué)活動,支持孩子進(jìn)行探究方案的制訂與反思,推動家庭形成共同學(xué)習(xí)、共同實踐、共同反思的協(xié)同模式。
在家長連接社會與學(xué)校的樞紐作用方面,應(yīng)鼓勵具備專家背景或行業(yè)經(jīng)驗的家長走進(jìn)課堂、走進(jìn)活動現(xiàn)場,拓展學(xué)生的科學(xué)實踐資源。例如,邀請科技企業(yè)從業(yè)者、工程師、醫(yī)療工作者等作為家長志愿者參與學(xué)??茖W(xué)實踐活動,或組織家庭共同參與社區(qū)科學(xué)節(jié)、親子創(chuàng)客營等,推動家校社多元協(xié)同,拓寬科學(xué)教育的生態(tài)邊界。
社會協(xié)同:從“資源提供者”到“協(xié)同育人伙伴” 在開放中拓展教育邊界
建設(shè)新時代高質(zhì)量科學(xué)教育體系,社會力量正由單一資源供給者轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃葏⑴c、協(xié)同育人的關(guān)鍵伙伴。社會協(xié)同有效拓展了教育邊界,使學(xué)生突破校園局限,深化了對科學(xué)與社會關(guān)系的理解,增強了將科技成果服務(wù)于生活的責(zé)任意識。
科研機(jī)構(gòu)與高校持續(xù)推動資源共享,開放實驗室、野外觀測臺站、天文臺等專業(yè)場所,為學(xué)生提供了走進(jìn)科學(xué)前沿的機(jī)會。學(xué)生在真實科研環(huán)境中進(jìn)行觀測、實驗與訪談,深入理解科學(xué)研究過程,強化科學(xué)探究能力與專業(yè)認(rèn)知。例如,多地高校與科研單位定期舉辦“科學(xué)開放日”,讓學(xué)生沉浸式體驗科研實踐,激發(fā)科研興趣。
科技企業(yè)積極開放創(chuàng)新場域,組織以項目為導(dǎo)向的工程實踐活動。學(xué)生在企業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)下,參與智能硬件改造、家電再設(shè)計等真實任務(wù),在技術(shù)與需求的博弈中理解科學(xué)知識如何在工程系統(tǒng)中落地轉(zhuǎn)化。
科普場館提供深度交互式體驗,成為連接科學(xué)原理與生活應(yīng)用的橋梁。比如,天文館推出“奇妙天文夜”等活動,通過感官體驗、數(shù)字互動與沉浸演示,幫助學(xué)生理解復(fù)雜科學(xué)概念,提升科學(xué)素養(yǎng)。
主流媒體積極參與科普傳播,通過科技創(chuàng)新大賽、科創(chuàng)紀(jì)錄片等形式廣泛呈現(xiàn)青少年科技實踐與創(chuàng)新成果,提升社會對科學(xué)教育的關(guān)注度與參與感,營造良好輿論氛圍。
地方政府積極推動科學(xué)教育生態(tài)建設(shè),以科學(xué)教育實驗區(qū)建設(shè)為契機(jī),將校外科教資源系統(tǒng)納入課程體系,引入前沿科技內(nèi)容,構(gòu)建政府統(tǒng)籌、多方參與的協(xié)同機(jī)制,推動科學(xué)教育深入發(fā)展。
國家戰(zhàn)略:從“政策制定者”到“行動保障者” 在引領(lǐng)中錨定科學(xué)教育方向
國家層面的行動通過頂層設(shè)計和政策驅(qū)動,推進(jìn)教育、科技、人才“三位一體”統(tǒng)籌部署,將科學(xué)教育納入創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和教育強國建設(shè)的大局。在這一過程中,國家不再僅僅是規(guī)則制定者,更成為行動保障者,通過政策推動、資源供給、機(jī)制協(xié)調(diào)引領(lǐng)科學(xué)教育發(fā)展方向。
在政策保障方面,如在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》中明確將技術(shù)與工程實踐納入義務(wù)教育課程體系。教育部等十八部門印發(fā)《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》明確指出,要統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)教育與工程教育,體現(xiàn)實踐性、綜合性。同時,提出要加強實驗考查,提高學(xué)生動手操作和實驗?zāi)芰Φ取?/span>
在資源供給方面,國家持續(xù)加大對科普場館、科技館、鄉(xiāng)村少年宮、綜合實踐基地和研學(xué)基地的支持力度,構(gòu)建覆蓋廣泛的社會實踐平臺,為中小學(xué)生提供真實、多元的科學(xué)探究和工程實踐機(jī)會,營造拔尖創(chuàng)新人才成長的良好生態(tài)。同時,通過“中小學(xué)教師國家級培訓(xùn)計劃(國培計劃)”“暑期科學(xué)教師培訓(xùn)計劃”等項目,持續(xù)提升一線科學(xué)教師的實踐教學(xué)能力與指導(dǎo)水平。
在機(jī)制協(xié)調(diào)方面,依托科學(xué)教育實驗區(qū)、實驗校建設(shè),建立由教育部門牽頭、多部門協(xié)同的工作機(jī)制,構(gòu)建系統(tǒng)推進(jìn)、齊抓共管的“大科學(xué)教育”格局,推動科學(xué)教育政策在多層級、多領(lǐng)域有效銜接與落地,確??茖W(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展。
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本文系教育部哲學(xué)社會科學(xué)研究2022年度重大委托項目“新時代科學(xué)教育改革關(guān)鍵問題研究”(項目編號:22JZDW001)的研究成果
(本文作者鄭永和系北京師范大學(xué)科學(xué)教育研究院院長、教育學(xué)部教授、教育部科技委科學(xué)教育戰(zhàn)略研究基地主任,作者何雨澤系北京師范大學(xué)科學(xué)教育研究院博士生,通訊作者王楊春曉系北京師范大學(xué)珠海校區(qū)未來教育學(xué)院博士后)
《人民教育》13-14期,原標(biāo)題為《行動中的科學(xué)教育:內(nèi)涵、價值與實踐路徑》,有修改
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