關于青少年科學教育路徑的思考
——中國科技館的實踐與展望

殷 皓 馬宇罡

青少年是祖國的未來。青少年的健康成長，需德智體美勞“五育”并舉，其中智育包括人文教育和科學教育，以及邏輯理性能力的習得[1]。科學教育是青少年成長的“必修課”。人對世界的好奇心與生俱來，而科學教育幫助人探索世間萬物的規律、思考自然的法則，使青少年在掌握必要的科學知識和邏輯思維能力的基礎上，在情感、態度和價值觀等方面受到熏陶和培養，從而順利實現社會化，成長為全面發展、人格健全、適應現代社會的人。因此，科學教育在青少年成長過程中起著無可替代的作用。

一、深刻認識青少年科學教育的必要性

第一，科學教育契合我國當下的主流文化背景。近代以來，由理性主義和科技革命帶來的世界面貌劇變和人類社會進步驅動力的根本改變，使得由科學知識、科學精神、科學思想、科學方法共同構成的科學文化逐漸成為社會主流文化之一，進而構成人置身其中的“背景”和“底色”[2]。作為一種主流文化，科學文化支配著社會的文化發展方向，對社會發展的影響力隨著科技進步而日益增強[3]。科學教育具有培育、弘揚科學文化的重要作用，對助力科技強國和文化強國建設具有雙重意義[4]。同時，科學教育是使個體融入主流文化的關鍵環節，是人社會化的途徑之一，有助于青少年將社會文化內化于心，成長為符合社會期望和社會規范的優秀人才。

第二，創新已成為我國全面建設社會主義現代化國家的關鍵，而科技創新需要深厚的人才基礎，科學教育是培養創新人才的必由之路。黨的十九屆五中全會提出，“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐”[5]。黨的十九屆六中全會通過的《中共中央關于黨的百年奮斗重大成就和歷史經驗的決議》強調，創新是高質量發展的第一動力[6]。“現代化的核心是人的現代化”[7]，實施科學教育，有助于培養一大批具有科學家潛質的青少年群體，為加快建設創新型國家和世界科技強國夯實人才基礎，筑牢國家現代化的根基。

第三，科學教育是青少年個人發展的需要，是成長成才路上的“通關密碼”。從科學教育的目的講，學習科學知識是基礎，更重要的是科學精神的培養，促使青少年形成科學思維，掌握科學方法，學會理性質疑，具備創新精神、探索精神、實踐精神等。無論個人興趣如何、未來職業選擇如何，成為具備科學精神和思想、掌握科學知識和方法的全面發展的人，是青少年個人發展的現實需求。

二、樹立正確的青少年科學教育觀

青少年需要什么樣的科學教育，涉及我們應持什么樣的教育觀。總體而言，要尊重教育規律、創新規律和青少年的認知規律，明確教育內容和形式，采取科學的教育方法，注重科學精神和科學家精神的引領作用，培育科學思想和科學方法。

尊重教育規律和青少年認知規律，重在呵護、激發青少年的好奇心和想象力。2020 年9 月，習近平總書記在科學家座談會上指出：“好奇心是人的天性，對科學興趣的引導和培養要從娃娃抓起，使他們更多了解科學知識，掌握科學方法，形成一大批具備科學家潛質的青少年群體。”[8]這為科學教育提供了重要指引。日本著名化學家、海洋生物學家下村修因發現綠色熒光蛋白而獲得2008 年諾貝爾化學獎，他在談到自己為何投身科學時說：“我做研究不是為了應用或其他任何利益，只是想弄明白水母為什么會發光。”[9]對好奇心和科學興趣的引導，需遵循“玩中學”“做中學”等教育理念。校內科學教育可以是規范有序、循序漸進的，但校外教育活動的設計必須好玩、有趣，通過動手實踐，培養想象力、激發創造力。同時，科學教育應滲透生命教育、安全教育、健康教育，幫助青少年樹立珍愛生命、安全生活、健康成長的觀念和意識。

以科學精神和科學家精神為價值引領，是科學教育的重要方面。“科學精神，本質上是對事物本質規律的求索精神，是對知識確定性的追求，是超越短期功利而對絕對真理渴求的意念。”[10]采用通俗易懂的方式講好科學家故事是培養科學精神的適宜方式，能讓青少年了解科學發現的過程，從中感悟科學的神奇和科研的樂趣。愛因斯坦16 歲時思考“如果追逐空間中的一束光，會有什么結果”的問題，這一著名的思想實驗（即“追光實驗”）最終導向狹義相對論的誕生。屠呦呦少年時對草藥的興趣和對醫學的向往奠定她一生志業的基礎。“科學成就離不開精神支撐”[8]，科學家精神所蘊含的愛國主義、創新探索、求真求實的精神實質，既能引領社會公眾認識、理解科學家的優秀品質和高尚情操，對建設創新型國家起到良好的激勵作用[11]，又能激發青少年的科學興趣，引發他們對科學家這一職業的尊崇和向往，更重要的是幫助其塑造人生觀和價值觀。因此，科學精神和科學家精神要貫穿青少年科學教育的始終。

掌握科學方法、訓練邏輯理性和實證理性等科學思維是科學教育的另一重要方面[1]。習近平總書記指出：“一個民族要走在時代前列，就一刻不能沒有理論思維，一刻不能沒有正確思想指引。”[12]從觀察出發，提出假設，實驗驗證假設，進而提出或修正理論，是科學研究的一般方法。對青少年而言，這種科學思維也是學習階段乃至走好未來人生路的關鍵路徑。了解科學知識，掌握科學方法，青少年就更容易理性思考，科學面對問題和困惑，不為謠言所惑、不為流俗所累。從國家層面講，有利于造就理性平和、團結協作的公民；從個人層面講，有利于培養理性思考、明辨是非的能力。

三、中國科技館開展青少年科學教育的實踐路徑與未來展望

當今社會，學校是科學教育的主要力量，科技場館是重要補充，且發揮著校內教育無法替代的獨特作用。第一，科技場館的科學教育更靈活。校內科學教育有嚴格的科學課程標準，即“課綱”；科技館的科學教育不分學科，內容更為綜合，符合學科交叉、融合的趨勢和個體的認知規律，可與基于課本、課綱的校內教育互為補充。第二，科技場館的學習氛圍更自由。科學精神的樹立，在校內主要依靠教師的正向教導，而在科技館則有更輕松的氛圍，孩子們發問、質疑的顧慮更少，好奇心、想象力能得到更充分的激發，因而更利于科學精神的培養。第三，科技場館的實踐機會更豐富。校內科學課可以開展系統的科研訓練，校外科技館可以提供更多的實踐機會，便于開展大規模的團隊合作類活動。我國科技場館的實踐，較好地詮釋了校外科學教育的重要作用。本文以中國科技館為例，探討青少年科學教育的校外實踐路徑。

（一）獨具特色的青少年科學教育活動

習近平總書記指出：“我們要有全局觀，對各種矛盾做到了然于胸，同時又要緊緊圍繞主要矛盾和中心任務，優先解決主要矛盾和矛盾的主要方面，以此帶動其他矛盾的解決。”[12]對科技館的職責和定位來說，通過恰當的形式和有效的手段開展獨具特色的科學教育是中心任務，盡力做好“彼之所需”和“我之所供”的銜接，讓科學教育取得實效，就是抓住了主要矛盾。

展覽和科學教育活動是科技館最為重要的常規教育形式。中國科技館的展覽面向全人群，尤其注重對青少年的教育和啟發。常設展覽位于常設展廳中，是公眾在科技館動手體驗、探索互動，實現親身“在場”的重要文化空間場景[13]。例如，中國科技館的“兒童科學樂園”秉承“陪伴、分享、決策”的設計理念，以“樂享科學，筑夢童心”為主題，是專為3 ～8 歲兒童“玩中學”打造的科學天地和空間場景，這里強調探究式學習，著力培養兒童的科學決策能力，同時倡導親子互動，將家庭教育和校外教育相結合。

短期展覽是在短期展廳或科技館公共空間舉辦的主（專）題展覽，注重將科學知識、科學故事與科學精神、科學家精神融為一體。與常設展覽相比，短期展覽展出時間相對較短，但在主題策劃方面對科技、社會熱點的反應更為迅速、靈活。為致敬門捷列夫發現化學元素周期表150 周年，2019 年7 ～8 月，中國科技館舉辦了“律動世界——化學元素周期表專題展”，探索將科學內容提升至哲學層面進行展示的方式，設置“萬物歸律”主題展區，將視野從元素規律擴展至萬物普遍規律，引導青少年思考“準確把握規律”的意義和作用。同時，聯合中國化學會一起動員科學家開展科學教育，來自北京大學、清華大學和中國科學院等高校及科研院所的118 位青年化學家作為化學元素代言人，以“中國青年化學家元素周期表墻”的方式在專題展上亮相，為弘揚科學家精神發揮了積極作用。

大型主題教育活動突破常設展廳的空間限制和業務域的條塊分割，是中國科技館近年來整合資源和渠道，重點開發的科學教育形式，具有很強的吸引力和社會影響力。2018 年和2019 年秋，中國科技館連續兩年舉辦“科學之夜”大型活動。2018 年以“科幻”為主題，包括6 大板塊內容，其中“3D 結構投影視覺秀”專為中國科技館獨特的建筑結構量身打造，在國內科技場館首次應用結構投影技術，32 臺31K 流明的投影機在挑空30 米高、近3000 平方米的投影墻上呈現出氣勢磅礴的畫卷，呈現的科技史和科學故事深深吸引了青少年；“科幻主題探秘”的五條線路同樣深受青少年喜愛，做實驗、集印章、換徽章、兌禮物，打破傳統參觀模式的活動設計，讓青少年在闖關過程中感受科學的樂趣。

配合重大科技事件開展的大型教育活動，由于契合科技前沿，社會關注度高，并與不同機構密切合作，各展所長、各盡所能，同樣為青少年創造了不可復制的體驗。2021 年9 月，中國科技館和中國載人航天工程辦公室共建“中國空間站科創體驗基地”（以下簡稱“科創基地”）。隨后，為配合神舟十三號載人飛行任務，講好中國航天自主創新發展的故事，2021 年10 月15 日晚至10 月16 日凌晨，中國科技館和中國載人航天工程辦公室依托科創基地，共同主辦“奇跡天宮 星耀神舟——科技館奇妙夜航天主題活動”，來自北京市各中小學的150 余組親子家庭共400 余人參加活動。活動還配套舉辦了“科學畫未來”“留下你的航天印記”等特色教育活動。在中國科技館西大廳，孩子們和科技輔導教師共同開展“中國空間站結構模擬秀”和“神舟十三號飛船發射模擬秀”的“超級科學變變變”。“身臨其境、動手動腦、團隊合作、科學家精神”是這場大型航天主題活動的關鍵詞，這次合作是科創基地的初次試驗。

2021 年12 月9 日下午，由中國載人航天工程辦公室聯合中國科協、教育部、科技部、中央廣播電視總臺共同開展的中國空間站首個太空科教品牌——“天宮課堂”地面主課堂正式開講。神舟十三號航天員翟志剛、王亞平、葉光富作為太空教師，在軌介紹了中國空間站的工作與生活場景，演示了微重力環境下細胞學實驗、物體運動、液體表面張力等科學實驗，并與廣大青少年開展天地對話。活動在中國科技館設置地面主課堂，在廣西科技館、四川省汶川縣第一小學（科普大篷車進校園）、香港培僑書院、澳門科技館分別設置4 個分會場，共1420 名中小學生代表參加。與此同時，中國科技館還動員全國29 個省（區、市、兵團）的近200 所實體科技館、193 個流動科技館站點、124 輛科普大篷車、850 所農村中學科技館收看直播，并開展航天特色科普活動，受眾超57 萬人。活動通過中央廣播電視總臺、中央人民廣播電臺、中國國際廣播電臺、央視新聞新媒體等平臺向全球直播。24 小時內，全網報道量達3 萬余篇，總點擊量達21.16 億次，這是我國科學教育活動在一天內覆蓋面最廣和參與公眾最多的一次重大科普實踐，對科普事業的發展具有里程碑式的意義。

（二）館校合作銜接校內與校外科學教育資源

館校合作是中國科技館探索的校內與校外科學教育資源銜接的有效路徑。近10 年來，中國科技館經歷了從初步探索、快速發展到提質升級三個階段。從最初通過與區政府簽署協議，組織青少年集體來館參觀的傳統形式，逐步向定制輔導、課程選修、研究性學習、教師培訓等多元化內容與形式發展。2017 年，中國科技館啟動“館校結合基地校”專項，主動與北京市209 所中小學通過簽約方式建立緊密聯系，立足學校、教師與學生的需求，推出“館、校、師、生、課”五大科學教育服務，即場館多元化教育活動、科技館活動進校園項目、目標精準的教師培訓、拔尖學生培養計劃、館本/校本課程開發，使館校合作全面提質升級。館校合作的重點實踐包括以下三方面。

第一，在場館活動方面，注重定制化研學，形成包括“定制科技館之旅”“展廳探索空間”“科學體驗營”等系列化品牌活動，充分體現科技館“科學實踐”的教育特征，引導青少年通過科學探究，掌握科學方法，樹立科學精神。

第二，在與學科教師合作方面，中國科技館通過聯合教研員開展專題培訓與研討，將科技館的展覽和活動資源與學校教學充分融合。近幾年，北京市中考物理科目出現與科技館展品相關的考試題目，極大地吸引了更多物理教師關注科技館展品。經過2年多的教師培訓，北京市幾乎所有初中物理教師都對科技館與物理相關的展品有所了解，還有部分教師主動與中國科技館合作，把場館內的科學實驗引入物理教學，取得良好的教學效果。

第三，在課程資源開發方面，2020 年中國科技館推出“科技館里的科學課”系列活動，涵蓋“院士科學人文課”“青年科學家科技前沿課”“科技輔導員科學基礎課”三個維度，分別從科學人文、科技前沿、科學基礎三方面為青少年提供更全面、更系統的優質科學教育資源。該活動連續三個學期在全國學校進行試點，覆蓋全國30 個省（區、市），累計試點學校超200 所，服務學生超1.2 萬人次。

（三）“雙減”政策下的科技館科學教育展望

中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》（以下簡稱“雙減”）為科技場館更好地發揮作用提供了難得的機遇。2021 年11 月25 日，教育部辦公廳和中國科協辦公廳聯合印發《關于利用科普資源助推“雙減”工作的通知》，從引進科普資源到校開展課后服務、組織學生到科普教育基地開展實踐活動、聯合加強學校科學類課程教師培訓、發揮科協組織在規范校外培訓中的作用、建立健全工作協同推進機制五方面提出工作思路，作出工作部署[14]。中國科技館以此為依據和契機，面向未來，發揮自身作為校外科學教育陣地的作用，建立校內、校外有效銜接機制，為學校提供獨特的優質科學教育資源，助推“雙減”工作落地實施。具體措施包括以下五方面。

一是開展多元化活動，讓更多學校、學生走進科技館。開展“菜單式”場館研學活動，推出場館主題研學月度“菜單”。開展定制化研學服務，采用學科教師與科技輔導員聯合教研的方式，開發學科拓展研學活動，豐富節假日的活動內容。開展館校共建“科技社團”試點，為學校社團活動、研究性學習、拔尖人才培養等提供支撐，探索“有科學家潛質青少年”的共建共育模式。

二是豐富科技館活動進校園的內容和形式。繼續與學校聯合策劃、開展“校園科技節”活動，匯集科學實驗、科學課、即時展覽等多元化教育活動資源，充實內容、豐富形式。繼續推動“科技館里的科學課”進校園活動，拓展科技輔導員基礎課進校園規模，探索師資合作的新機制。

三是搭建科學教育資源匯集平臺，形成服務“雙減”的資源庫。聯合北京師范大學、中國教育科學研究院，面向全國開展科學教育資源征集評審活動，匯集一批適合“雙減”需求的科學教育資源。建設科學教育資源共建共享應用平臺，為學校科學教師、科技輔導員提供教學、交流平臺，為學校、教師、學生提供便捷的信息化應用服務。

四是科普資源進校園、學生進科普陣地（簡稱“雙進”），組織開展“雙進”服務“雙減”區域示范項目。開展“雙減”工作專題調研，探索科普資源助推“雙減”工作的機制。做好區域化利用科普資源助推“雙減”工作的典型示范。

五是開展學校教師專項培訓。聯合相關學會、科技場館、科普教育基地，開發一批適合學校教師科學素養提升的課程資源。聯合中國教育科學研究院、北京師范大學等單位開展學校教師科學素養專項培訓。

四、結語

無論在校內還是在校外，科學教育的根本目的在于塑造全面發展的人。習近平總書記指出，“要在增強綜合素質上下功夫，教育引導學生培養綜合能力，培養創新思維”[15]，要求“造就規模宏大的青年科技人才隊伍，把培育國家戰略人才力量的政策重心放在青年科技人才上”[16]。黨的十九屆五中全會強調“促進人的全面發展和社會全面進步”[5]；黨的十九屆六中全會要求“全面貫徹黨的教育方針，優先發展教育事業”[6]。習近平總書記和黨中央對教育事業與人才工作的高度重視及重要指示精神，為科學教育和青年人才培養提供了根本遵循。青少年處于人生的關鍵階段，這一時期所受的教育在很大程度上決定其一生的發展。將青少年培養成全面發展的人，是在為建設創新型國家和世界科技強國打下堅實基礎。

全面發展的人，應具備包括科學文化素質在內的各方面素質，有堅強的意志品質和健全的人格，全面、系統、科學地認識世界，具有自我學習和終身學習的能力。這要求科學教育不僅傳授科學知識、關注科學理性，還要保護青少年的好奇心和想象力，“更加重視科學精神、創新能力、批判性思維的培養教育”[17]。

校內科學教育和校外科技館的科學教育不是相互替代的關系，而應互為補充、相得益彰。從科學教育培養青少年科學理性、促進人全面發展的角度出發，學校和科技館在發揮各自優勢的同時，應資源共享、優勢互補、交流互鑒，進而形成合力，共同發揮作用，照亮青少年成長成才的前路，為促進人的全面發展、夯實創新型國家建設的人才根基、全面建設社會主義現代化國家提供不竭動力。