科學素養導向的教師專業發展：理論構建、實證調研與研修實踐

馬玉娟 余舒雯 潘躍金 王晶瑩

本文系統分析了科技特色校教師專業發展的提升路徑，對國際教師專業標準進行深度比較，從理論上構建了教師科學素養理論模型，基于此對北京科技特色?！艘粚W校的教師進行了專業素養調研和科學素養教學訪談，并據此設計與組織教師暑期研修活動，進一步推動了SMORE 教學模式的生成。由此可見，本研究從宏觀的教學勝任力、中觀的專業發展提升路徑到微觀的研修活動和教學設計，全面推進科技特色校教師專業發展的理論與實踐工作。

系統規劃科技特色校教師專業發展路徑

黨的二十大報告首次提出將教育、科技、人才一體化部署作為全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐，由此將科技創新人才培養推向歷史性戰略高度?？萍紕撔玛P鍵在人才，基礎在教育，落腳在育人模式的變革和全體教師專業素養的提升?？萍继厣＝ㄔO是科技創新后備人才培養的有效路徑，全面提升教師隊伍的專業素養與教研教學能力正是其根本所在。

教師質量已成為全球教育政策關注的重點，教師是提高課堂教學效能的關鍵因素。近年來，我國連續發布教師專業發展文件，旨在提升教師質量。2022 年5 月，教育部辦公廳印發了《關于加強小學科學教師培養的通知》，通過擴大招生規模、加大科學教師培養力度等舉措解決小學科學教育教師人才緊缺的燃眉之急。2022 年暑期，教育部與中國科學院共同啟動了“全國科學教育暑期學校”活動，通過科學家、科技工作者、教育專家授課，以期提升中小學科學教師的科學素養水平和教學質量。2023 年7 月，教育部再次發布《教育部關于實施國家優秀中小學教師培養計劃的意見》（簡稱“國優計劃”），組織高水平高校培養高素質中小學教師人才。從2023 年起，國家支持以“雙一流”建設高校為代表的高水平高校選拔專業成績優秀且樂教適教的學生作為“國優計劃”研究生，在強化學科專業課程學習的同時，系統學習教師教育模塊課程（含參加教育實踐），為中小學輸送一批教育情懷深厚、專業素養卓越、教學基本功扎實的優秀教師。面臨我國中小學教師質量建設的關鍵期，本研究基于智能時代對教師能力的新要求和科技特色校變革發展的新挑戰，系統規劃了科學素養導向的教師專業發展提升路徑（見圖1）。

理論構建科技特色校教師科學素養模型

教學質量是教師專業發展的核心目標，科技特色校教師教學能力指向其科學素養教學勝任力。本部分梳理了美國、中國、歐盟等國家和國際組織，以及學界對科學素養的界定，厘清公民科學素養包括科學知識、科學觀念和科學決策3大一級維度，下屬9 個二級維度（圖2）。

一般認為，公民基本科學素養是指公民了解必要的科學技術知識，掌握基本的科學方法，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具有一定的應用它們處理實際問題、參與公共事務的能力。美國“2061 計劃”《面向全體美國人的科學》一書從科學觀念、科學思維和科學技術與社會等幾個維度設定了科學素養的結構，將科學素養定義為“熟悉自然界并尊重其統一性；意識到數學、技術和科學相互依賴的某些重要方式；理解一些關鍵的科學概念和原理；具備科學思維方式的能力；知道科學、數學和技術是人類事業，知道其長處和局限；能夠將科學知識和思維方式用于個人和社會的目的”[1]。伴隨著社會發展和技術變革，科學素養的內涵也在不斷深化發展。美國著名科學教育專家柳秀峰提出科學素養的三重愿景：科學內容（知識、技能、思維方式和價值觀）、科學技術社會問題（行動中的知識、實際問題解決能力，以及態度和職業化）和社會參與性（審辯思維、溝通能力和建立共識）[2]。歐盟2019 年頒布《作為教育挑戰的科學和科學素養》，指出科學素養包含基礎素養、科學知識與能力、情境化的科學理解、批判性思維和主體參與[3]。PISA 2025 從科學情境、科學能力、科學知識和科學身份4 個維度測評學生的科學素養[4]。我國同樣重視對公民科學素養的提升，2021 年，國務院頒布了《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035 年）》，指出“公民具備科學素質是指崇尚科學精神，樹立科學思想，掌握基本科學方法，了解必要科技知識，并具有應用其分析判斷事物和解決實際問題的能力”[5]。

綜上所述，科學素養內涵已經從靜態的科學內容升級為動態的科學實踐、科學參與和科學決策，基于此，我們得到公民科學素養的共同內涵，涉及科學知識、科學觀念和科學決策3 個方面。其中，科學知識包含科學內容、科學方法、科學本質3 個二級指標內容；科學觀念是公民對科學的基本理解、判斷和認識，具體表現在科學與社會的關系、科學倫理和科學認同；科學決策是公民在公共科學政策上具有知情權和決策選擇權，能夠參與到科學事務之中，包括公民參與科學探究、公民的科學責任和科學行動力（見圖2）。

教師的科學素養體現在科學素養教學勝任力上，需要基于公民科學素養內涵，從國際比較視角深度解構教師專業素養，以此構建教師科學素養模型。通過對14 個國家（地區）的20份標準（包含通用型教師標準和科學教師專業標準）進行系統地內容分析與體系搭建，并與科學素養三級維度和九級指標進行一一對標，最終構建出教師科學素養模型的4 大維度，即教師專業知識和信念、專業實踐和素養、專業發展和成長，以及價值規范和道德4 個層面的內容。指標體系的研制經歷了3 輪，第1 輪確定編碼框架，并基于框架對各國標準進行核心要素抽?。坏? 輪開展專家論證，對核心要素進行本土化調整，構建出初級教師專業標準框架；第3 輪基于新的框架對標準再次進行深度、細化的編碼，抽取出二級指標下的具體內容，并對二級指標進行分水平劃分。具備科學素養教學勝任力是對科技特色校教師教學質量的根本要求，其中教師科學素養中的“專業知識和信念”包含了科學素養模型中的“科學知識”；“專業實踐和素養”與“專業發展和成長”包含了“科學決策”；“專業發展和成長”與“價值規范和師德”包含了“科學觀念”。本研究搭建出如圖3 所示的教師科學素養模型，用以指導教師科學素養教學勝任力提升和專業發展。

實證調研教師專業素養及科學素養教學現狀

基于理論構建的教師科學素養模型，研制專業素養調查問卷和科學素養教學訪談提綱，以北京市八一學校為案例，利用混合研究法系統分析科技特色校教師專業素養水平和科學素養教學現狀。量化調研的專業素養問卷調查，利用2022 年暑期研修較為系統地調查了八一學校從小學到高中的各學段、各學科的254 名教師，全面了解其背景信息、學習者與學習、知識與技能、教師信念、課程與教學、專業責任與發展等維度的現狀。質性調研的科學素養教學訪談階段，抽樣選取了28 位教師開展了深度訪談，所有錄音累計時長1 609 分鐘，人均訪談時長超過57 分鐘，整理形成30 余萬字的訪談文本，研究路徑見圖4。

量化調查和訪談結果表明，教師科學素養教學整體呈現出較高水平，但是存在分維度差異，主要體現在以下方面。第一，教師學科前沿關注少，受限于時間、精力等客觀因素影響，教師入職以后對本學科的前沿了解不多，更為關注考試評價、教育理念等前沿內容；第二，教師的跨學科、信息化等高階教學實踐能力相對較弱；第三，實驗教學以驗證性實驗為主；第四，教師教學評價單一，多以考試、作業的形式評價學生的學習表現；第五，教師專業反思的自主性不強；第六，教師科技學習動力相對不足，參與科技活動的主動性不高。此外，研究還發現教師教研機制仍是較為常見的學科教研組、備課組形式，且教師協作以分工合作、聽評課為主，實踐共同體的活力和創造力都有待提升。

循證開展教師研修實踐

基于教師科學素養的理論模型，結合八一學校教師專業素養調查和教師科學素養教學訪談結果，利用2 個暑期循證開展了面向全體教師的專業化研修活動，致力于提升教師的科學素養教學與項目式課程實施能力。第1 期教師研修采用工作坊模式，教師基于需求和興趣，形成跨學科、跨學段的項目式課程設計與實施交流共同體；第2 期研修實現了全學科、全學段科學素養進課堂的教研組活動和優秀案例匯報，充分發揮教師科學素養教學的能動性與創造力。2 期暑期專業化教研的設計理念和實施內容安排如下。

第1 期教師研修面向八一學校不同學科教師專業素養發展的共通與個性化需求，充分考慮小學、初中和高中各學科的獨立性，尊重各學段不同學科教師的選課意愿，構建“基礎通識課程—進階專題課程”的專業發展課程體系，采用工作坊的形式按需組織專題活動。本期教師研修對象涵蓋了小學、初中、高中3 個學段的各學科教師，通識性課程包括教師職業素養、科技創新人才、公民科學素養、思維訓練提升師生學習力等前沿主題，旨在提升教師對教育教學前沿內容的了解；進階專題課程根據實證研究中教師專業素養現狀，設計了面向核心素養的項目式教學、創客教育、計算思維培養、學科教學設計策略、實驗教學設計和人工智能時代的評價改革等課程內容，教師根據自身的需求自由選擇課程。本期培訓充分發揮了實踐共同體的作用，有效設計的教師實踐共同體能夠支持教師分享與協同構建各種專業知識，強化教師專業技能升級與專業實踐反思。

第2 期教師研修的培訓內容聚焦于“指向學生科學素養提升的教學設計改進”，促進教師融入科學素養的課程開發和教學實踐能力。課堂實踐是教學改革的主渠道，教師專業發展可以增加教師的專業知識和教學法知識，并形塑教師的教學態度和信念，從而改進教師的課堂教學實踐，并最終促進學生的學習。面向八一學校不同學科教師的學科屬性，本期研修聚焦培養學生科學素養的教學設計與改進，設計了前沿講座和實踐共同體活動，兼顧內容的通用性和專業性。前沿講座針對調查中存在的問題，重點設計了科學素養和信息科技的前沿內容，涵蓋國家安全、政策解讀、科學素養、計算思維、ChatGPT+ 教育等主題；實踐共同體活動以跨學段的學科組為單位，協作開展教學設計以提升學生的科學素養，各學科組充分研討后形成一份優秀的科學素養教學案例，在本學科進行說課展示和專家指導，最終遴選最佳案例作全校分享與匯報。經過小組研討、專家指導點評、教師自我反思、修改迭代，教師更深刻地理解了本學科內開展科學素養教育的方式方法，并積累了豐富的經驗。

此外，教學設計的變革是教師科學素養勝任力落地的“最后1 公里”，也是科技創新后備人才培養的戰略基點?；诳萍继厣＝處煂I發展路徑和科學素養的理論研究，以及實證調研和暑期研究實踐，針對全學科教師科學素養教學提出了旨在提升學生科學高階思維的SMORE 教學模式。該教學模式具備五個核心要素：基于真實情境的問題提出（Situatedbasedquestioning）， 方法導向的推理假設（Method-oriented reasoning），通過建模和實驗設計進行具體實驗操作（Operation andexperiment），通過個體和協作的問題解決、解釋與驗證（Resolving and testing）， 以及通過交流表達進行評價和創新（Evaluationand innovation）。SMORE 教學模式緊扣科學內容、注重科學實踐、激發科學高階思維、強化科學的社會參與，是滿足教學多重愿景、提高學生科學素養的重要方法。

綜上所述，當下科技創新人才培養被推向歷史性戰略高度，科學素養不僅是公民素養的基礎組成，更是科技創新人才的核心特質。青少年作為科技創新人才的潛在群體，其科學素養的培育則成為科學教育強國建設的重中之重。2022 年7 月，教育部啟動“全國科學教育暑期學校”中小學教師培訓，2023 年的培訓指向教師的科學素養提升。強國必先強教，強教必先強師，教師具備科學素養的教學勝任力必將是夯實人才強國建設的決勝關鍵。本研究的理論部分為后續教師科學素養教學勝任力的評估模式研制及其評估實踐指明了方向，切實助力教師科學素養教學質量提升，為國內中小學教師素養教學勝任力評估與實踐提供借鑒與啟示。

參考文獻

[1] 任定成，鄭丹．美國公民科學技術素質標準的設立和演變[J]．貴州社會科學，2010（1）：16-30．

[2] Liu X. Expanding Notions of Scientific Literacy：A Reconceptualization of Aims of Science Education inthe Knowledge Society. Mansour N， Wegerif R. ScienceEducation for Diversity： Theory and Practice[M].Dordrecht. 2013. Springer Netherlands， 2013： 23-39.

[3] 嚴曉梅，萬青青，高博俊，等．數字化轉型視域下歐盟科學素養培養新動向——《作為教育挑戰的科學和科學素養》報告解讀與啟示[J]．開放教育研究，2020，26（4）：37-44．

[4] OECD. PISA 2025 SCIENCE FRAMEWORK （DRAFT）[J]. 2023.

[5] 國務院．關于印發全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035 年） 的通知[EB/OL]．2021-06．https：//www.gov.cn/zhengce/content/2021-06/25/content_5620813.htm．