胡衛平：學生科學素養有待加強

文 | 本刊記者 孫習涵

胡衛平：學生科學素養有待加強

文 | 本刊記者 孫習涵

在2016年教育部公布的“中國學生發展核心素養”中，科學素養是其中的一項。但在公眾眼中，這個名詞本身的定義及背后所代表的意義依然是模糊的。科學素養到底是什么？它有幾部分的維度？中國學生整體科學素養的現狀是什么，而提升科學素養又有哪些可行的途徑和手段？

帶著這些疑問，本刊記者專訪了陜西師范大學現代教學技術教育部實驗室主任、中國基礎教育質量監測協同創新中心副主任胡衛平教授。

記者：在去年頒布的六大核心素養當中，科學素養是其中的一項，那么科學素養具體應該如何解讀？

胡衛平：科學素養的完整表述應該是“科學學科的核心素養”。它的定義與核心素養的內涵相當，是指學生在接受科學教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過科學學習內化的帶有科學學科特性的品質，是科學學科育人價值的集中體現。

我們依據學生發展核心素養和科學學科的本質，系統分析了主要發達國家的科學課程標準和國際科學教育研究現狀與趨勢，總結了我國科學教育的實踐和研究，建構了科學學科核心素養。它主要包括四個維度：科學觀念與運用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任。

“科學觀念與應用”是從科學視角形成的對自然現象的基本認識，是科學概念和規律等在頭腦中的提煉和升華，是運用科學知識和方法解釋自然現象和解決實際問題的能力。

“科學思維與創新”是具有意識的人腦對科學事物（包括科學對象、科學現象、科學過程、科學事實等）的本質屬性、內在規律性及事物間的相互聯系和關系的間接和概括的反映，主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。

“科學探究與交流”是指具有科學探究的意識，能在真實情境中提出科學問題、形成猜測和假設，利用科學方法獲取和處理信息、形成結論，以及對實驗探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。它主要包括問題、證據、解釋、交流等要素。

“科學態度與責任”是指認識科學本質，理解科學、技術、社會、環境四者之間的關系，理解人類活動對自然環境、生活條件和社會變遷的影響，具備保護環境、推動可持續發展的責任感。它主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素。

這其中，“科學思維與創新”和“科學態度與責任”是兩個最根本和最重要的素養。“科學觀念與應用”是其他素養的基礎，“科學探究與交流”是形成其他素養的手段和途徑。

記者：您如何看待目前學生的科學素養現狀？

胡衛平：我認為，中國學生的科學素養從總體上來說是不容樂觀的。如果從知識上來考核，“科學觀念與應用”這一項上或許能取得好的成績，但“科學思維與創新”和“科學態度與責任”這兩個維度上是欠缺的，應該引起我們的高度重視。

比如，在科學思維中很重要的一點是基于證據的思維方式，或者說批判性思維。中國人非常欠缺的正是基于證據的思維方式。批判性思維是一種非常重要的思維方式，我們國家出現了一些不符合科學發展觀的現象，比如環境污染，這與中國公民不善于基于證據進行決策有很重要的關系。

另外，中國學生比較欠缺的是創新思維。在20多年的調查研究中，我們發現，從小學到中學，隨著年齡層的增長，中國學生的創新素質處于持續下滑的趨勢。而從發展心理學的角度來說，從小學到初中，學生的創新素質在某個階段下降是正常的，但持續性下降并非一種正常的現象。

舉例來說，2000年，我們比較了中國與英國青少年的科學創造力，結果發現，比較的7個方面中，有6個方面中國學生不如英國學生，而且創造性產品設計能力持續下降，這一結果也被2007年的技術創造力研究所證實。2010年，我調查了幾千名學生，結果發現，從一年級到八年級，學生的學業負擔持續攀升，但學生的創造性人格持續下降。2017年，我們做了一個關于學生發展核心素養的評價項目，調查發現：在創造性的學習行為、創造性的學習動機、創造性傾向、創造性環境這些與創新相關的指標中，初中生都比小學生要弱。

而關于“科學態度與責任”，在我們的科學教育中很少會讓學生認識科學的本質。美國科學促進會提到了科學知識的本質：世界是可以認識的，科學是可以變化的，科學不能解決全部問題等；科學事業的本質：科學是一種負責的社會活動，科學家既作為專家又作為公民參與公共事務等。但我們整體的科學教育偏重于解題考試，很少會滲透這樣的內容。

在“科學態度與責任”中，我們學生的好奇心、實事求是的精神以及社會責任如何？這些都值得我們深思。

基于我多年來的研究和接觸中小學的實踐過程，我認為我們國家在“科學思維與創新”及“科學態度與責任”這兩個維度上都有很大的提升空間。

記者：您覺得目前阻礙中國學生科學素養形成的原因有哪些？

胡衛平：原因有很多方面，但我認為影響學生創新發展的首要因素應該是評價。如果我們評價的內容偏重于知識本身的話，老師就不會高度重視學生思維和創新能力的培養。我們人才選拔和評價的方式如果不發生改變的話，學生創新能力的培養會是個很大的問題。

比如浙江省高考方案改革之后，學生在進行選科的時候，物理學科選課的人數最少。如果學生都不選擇物理的話，我們國家未來科學技術的發展將受到巨大的影響。為什么學生不選物理？因為現在的考試方案是以學生成績在報考學生中排名的百分比來定分數。很多物理成績不好的學生不選物理，物理成績中等的學生如果選擇了就成了成績最差。

其二，我們國家對科學的總體重視是不夠的。國家各級教育行政部門、學校和家長對于科學的重視程度都不夠。在中國，科學并未作為一門核心課程，和語文、數學處在同等的地位。

今年，小學課程標準發布，要求學校從一年級開設科學課，這個課程標準的發布對于科學教育構成了積極的影響，但小學科學教師的配備嚴重不足。很多學校的科學教師不是專職教師，更不必說專業的教師。我們在七個省做過調查，有80%的小學科學教師不是理科畢業，這樣的教師如何培養學生的科學素養和創新能力。很多孩子在小學階段對科學的興趣就這樣被抹殺掉了。

在國際知名的PIZA測試（國際學生測評項目）中，雖然上海的學生取得了不錯的成績，但有一項數據令人深思：未來想從事科學相關職業的學生比例僅占所有學生的16%左右，而同比國際平均水平是24%，美國是38%。

其三，在我們的教學當中，過于強調死記硬背，這對科學素養的形成會產生負面的影響。現在國際上研究孩子的學習行為，普遍認為學生在思考的時候才算是學習。如果我們的教學無法圍繞著學生的創新素質，發展學生的核心素養，那我們的教學就是有問題的。

如何在科學中教學，我們提倡基于思維的探究式教學。實際上，不只是科學，每一門學科都應該基于思維進行教學，因為任何一個核心素養不通過學生思考是無法培養起來的。所以，教學的改革必須要圍繞著培養學生的思維能力來展開。

另外，還有課程體系的問題。國家課程、學校課程如何設置，包括如何將現在熱門的STEM教育、創客教育與學校的學科教學形成一個整體，也在影響著學生的科學素養。

記者：落實到具體的教學當中，提升學生的科學思維可以通過什么樣的途徑？

胡衛平：現在，國際上普遍達成了一種共識，就是要促成學生在學習的過程中進行積極的思考。這些年，我們整合學習理論、學習科學以及腦科學的研究成果，提出了一個“思維型教學理論”。

它可以概括為五個方面的原理：動機激發，沒有動機學生就無法思考；認知沖突，有了沖突學生才會積極思維； 自主建構，包括認知建構和社會建構；自我監控，指的是學生把學習活動的本身作為關注的對象，不斷地進行計劃、評價、反饋和調節；應用遷移，學生要把學到的知識和方法應用到真實的情境中去。

整個過程中，最核心的東西就是要衡量，學生是否在不斷思考，如果學生沒有思考，獲得的就是無效的知識。沒有思考，素養是無法發展起來的。

舉例來說，我們在教學中有一種思維方法叫分類。分類這種思維方式對一個人而言非常重要，他對于我們的工作和生活都極其有幫助。如果沒有形成分類的思維方式，將會對未來的工作產生不利的影響。

比如這次核心素養的制定，林崇德老師所在的課題組給出的定義非常科學嚴謹：學生在接受相應學段的教育的過程中，逐步形成的適應個人終生發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。但卻有人提出，要將“必備品格和關鍵能力”改成“必備品格、關鍵能力和價值觀念”。這就是缺少科學分類的素養的體現，因為必備品格包含了價值觀念。

在具體的教學當中，我們對分類設定了一些規則，第一，每一種分類都都要基于一定的標準；第二，分類要窮盡所有的可能性；第三，分類要講究層次性。

在我們開發的促進學生創新素質的課程——學思維活動課程中，有一個“我把水果來分類”的活動，引導學生從不同角度如顏色、形狀等方面進行分類，用這種通俗易懂的活動來讓學生理解分類的標準，等到這些孩子接觸到生物、物理、化學知識之后，再訓練他從學科的層面進行分類。

如果我們從小學到初中步步強化，循序漸進地去做，學生的分類思想就能夠形成。