科學教育的核心內涵價值及縣中實踐路徑探析

董裕華

【摘 要】提高國民科學素養是增強國家創新能力的必然要求，也是中國式現代化建設的關鍵。我國科學教育的底子薄，城鄉差距大。解決基層科學教育的難題，縣域高中（以下簡稱“縣中”）應當承擔更多的責任。江蘇省海安高級中學（以下簡稱“海安中學”）從厘清科學教育的內涵、認清科學教育的價值入手，通過構建多樣立體的學習空間、強化動手實操的實驗教學、打造多元系統的課程體系、推行項目驅動的師資培養，努力發揮自身的磁場效應，實現了教師科學教育教學水平和學生科學素養的同步提升。

【關鍵詞】科學教育 內涵 價值 縣中 實踐路徑

科學素養是個體對科學精神、科學知識和科學方法的理解和掌握程度，是衡量科學教育水平的重要指標。世界知識產權組織（WIPO）2022年發布的《全球創新指數報告》顯示，中國排第11位，連續十年穩步提升。但中國公民的科學素養仍有較大的提升空間。

科學教育是提高國民科學素養的根基，也是培養拔尖創新人才的載體。科學教育一直是我國基礎教育的薄弱環節，學生的科學素養不容樂觀，必須切實豐富科學教育內容，促進學生全面而有個性的發展。對于縣中而言，要扭轉學生“小鎮做題家”的刻板印象，就必須提升科學教育水平，這不僅關系到當地民眾的科學素養，也關系到縣中的辦學品位和育人質量。本文基于海安中學的實踐探索，就科學教育的內涵與外延、價值依歸及縣中的實踐路徑進行剖析，以期對縣中科學教育工作有所啟示。

一、科學教育的內涵剖析

弄清楚科學的內涵，才能明確科學教育的目標和方向。對科學教育理解和認識的程度，決定了學校科學教育的高度和質量。什么是科學教育？這一問題至今沒有標準答案。華東師范大學裴新寧教授從四個維度對科學教育的概念進行了梳理：從目標上看，科學教育即科學素養教育；從內容上看，科學教育即自然科學教育；從過程上看，科學教育是關于科學知識、方法、過程與社會建制的整體性教育；從時空上看，科學教育是跨空間的持續養成教育[1]。從這四個維度出發，必須厘清科學教育的三個“不只是”，進而對科學教育的內涵形成全面完整的認知，才能避免高中階段的科學教育走入誤區。

1. 科學教育不只是學科教育

學科教育是科學教育的重要組成部分，高中階段沒有單設的科學課，學科教育便成為高中科學教育的重要載體，不少學校因此形成了學科教育等同于科學教育的錯誤認識。學科教育指向的是物理、化學、生物等特定學科，目標是使學生掌握該學科領域的必備知識，理解學科知識內在的規律，并運用學科的方法解決問題。而科學教育是跨學科的，目標是培養學生的科學倫理、科學素養、科學方法和科學思維，讓學生掌握提出問題、構建假設、設計實驗、收集數據、總結推理的科學探究與實踐能力。

我們經常聽到這樣的疑問：“學了這么多年數理化，科學素養為何還不盡如人意呢？”諾貝爾獎得主丁肇中說過：“我幾乎認識每一位獲得諾貝爾物理學獎的科學家，我可以負責任地說，這中間幾乎沒有一個考第一名的。”[2]學科教育能夠為科學教育提供知識基礎，但學科考試成績好不等于學科素養就高，更不能說科學素養就高。脫離學生生活經驗和操作體驗，忽視學生創新能力和實踐能力培養，片面強調知識和應試，學科知識就難以轉化為科學素養。

2. 科學教育不只是學科競賽

習近平總書記指出，要在教育“雙減”中做好科學教育加法，激發青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業的青少年群體。然而當下，把科學教育、拔尖創新人才和學科競賽“同一化”的現象還比較普遍。應該說，目前學科競賽的功利性色彩依然很濃，不少學生只是將學科競賽當作進入名校的敲門磚。回想這么多年來學科競賽獲獎的選手，究竟有多少人真正對獲獎學科感興趣，繼續從事這門學科的學習和研究？有多少人在獲獎學科上取得令人矚目的成就？正如丘成桐先生所言，如果有興趣、有余力，學奧數無可厚非；如果為了升學，那就走錯了方向。帶有功利目的的學習和研究都不可能走太遠，做奧數競賽絕對成不了數學大國[3]。

我們要完整準確全面理解習近平總書記囑托的深刻內涵和精神實質，認識到科學教育絕不是僅僅指向極少數學生的精英教育，而是要面向全體學生，要在提升全體學生科學素養的基礎上，培育具有科學天賦的拔尖創新人才。學科競賽本質上是學科教育的延伸。科學教育不僅僅要培養未來的科學家，更要通過科學教育提升全民科學素養。如果將科學教育等同于學科競賽，就偏離了黨和國家的戰略目標。

3. 科學教育不只是科普教育

科普活動是科學教育的重要載體，通過展覽、講座等形式，將熱門科學話題、科學發現以及與生活關聯密切的科學問題，以生動、通俗的方式介紹給大眾，具有受眾廣、傳播快、影響大等優勢。與科普教育相比，科學教育更強調系統性、層次性和綜合性，包括從科學興趣的激發、系統科學知識的累積、科學思維與方法的鍛煉，到科學精神的養成，再到科學創新的實際應用。不難看出，科學教育是一個完整的學習鏈條，而科普教育只是這個學習鏈條上的起始環節。

高中生的學習和探究能力日漸增強，更需要探究類、實踐類的科學教育。如果我們把科學教育簡化為擺幾塊展板、發幾張傳單、聽幾場講座的科普教育，而不是培養學生“像科學家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題”的習慣，科學教育的終極目標就難以實現。

二、科學教育的價值歸依

學校教育的根本任務是立德樹人，科學教育自然也不例外。中小學階段是學生人生觀、價值觀、世界觀形成的關鍵時期，培養學生正確的科學價值觀尤為重要。科學教育更多偏重于自然科學，而自然科學研究的主要對象是客觀真實，不少人就誤以為科學教育超越了價值觀念和意識形態，忽視了科學教育的價值歸依。事實上，正確的科學教育價值觀是開展科學教育的重要前提。

1. 強化報效祖國、建設家鄉的責任擔當

鐘南山院士認為，中小學的科學教育要從使命（要我做）中培養出興趣，發展為熱愛，形成個人的追求（我要做），才能形成真正的創新。在我國當今面臨的國際形勢下，強調創新的使命感更加重要[4]。科學沒有國界，但科學家有自己的祖國。新中國成立初期，錢學森、鄭哲敏等科學家毅然放棄國外優渥的物質生活與科研環境，回到一窮二白的祖國，為新中國的建設和發展作出了不可磨滅的貢獻，激發了一代代科技人的強國夢、報國志。如今，中國特色社會主義進入新時代，“兩個一百年”宏偉目標召喚有志青年學以報國，鄉村振興事業更需要縣中學子學成歸鄉，共同肩負起民族復興大任。

海安中學始終高度重視科學教育中的價值引領，一直倡導“祖國和人民需要的地方一定是青年大有作為的地方”的理念。新高考改革初期，在眾多考生“棄物理”“拋化學”的非正常背景下，海安中學的物理、化學選考率一直保持在70%以上，得到教育主管部門和社會各界的高度肯定。學校還通過國防園、國防館、國醫館、古籍館等館室的建設，浸潤式弘揚古往今來中國科學家的愛國情懷和敬業精神，引導學生把個人的價值追求與黨和國家的需要緊密結合起來，讓投身科技創新、報效祖國人民的理想信念在學生心中扎根發芽。

2. 建構真善交融、和諧共生的科學倫理

科學教育是成才和成人兼具的教育。季羨林先生曾經忠告：一般人雖受相當教育，但缺乏判斷是非善惡的能力；科技教育與人文教育未能整合，阻礙教育整體的發展，亦且影響學生健全人格的養成[5]。科學的力量是巨大的，如果沒有符合倫理的價值觀引領，它的盲目性和破壞性也是巨大的。近現代以來，環境污染、生態失衡、潛在的核戰爭等問題往往是由于缺乏正確的價值觀、過度關注科學的功利性效益而導致的。科學教育中的倫理教育，可以讓學生形成科學研究應恪守的價值觀念、社會責任和行為規范，保證未來科技朝著造福人類的方向持續健康發展。

海安中學在科學教育中，始終堅持“科技倫理是科技活動必須遵守的價值準則”，通過組織科學倫理爭論中熱門的克隆技術、基因工程技術、大數據技術中涉及的生命倫理、應用倫理、信息倫理等問題的探討，讓學生真切理解科學探尋的目的是為人類服務，真切理解科學探究的過程本質上也是追求真善美的過程，引導學生做負責任、有誠信、有道德的科研。

三、科學教育的實踐路徑

作為一所縣中，海安中學在開展科學教育的過程中受到師資、硬件設施、教學方式和內容等因素制約。學校不斷補齊短板、優化資源，主動對接科教興國、人才強國、創新驅動發展等國家戰略的要求，積極探索科學教育的系統推進機制，走出了一條“著力價值引領，提升科學素養，挖掘科研潛力，助力創新發展”的科學教育實踐路徑。學校先后獲評江蘇省科學教育綜合示范學校、江蘇省智慧校園示范校、南通市首屆青少年科技創新市長獎、南通市科普教育基地等榮譽。

1. 構建多樣立體的學習空間

科學素養的培育需要手腦并用，需要學校提供多樣化的創新實踐空間讓學生操作實驗，在做科學中學科學，這是科學教育的共識。海安中學建有圖文信息中心、水木科創中心、學科創新中心三大科學教育實踐中心，內設DIY創客、物理微科研、機器人與無人機、小衛星、結構力學、植物組培、微生物培養、動物細胞培養、防震減災科普體驗館等系列館室，以及六十多個創新實驗室。學校按照學生意愿成立了二十多個科學社團，讓學生在相關實踐空間開展科學探究，促進學生學習興趣的激發、動手能力的培養和科學素養的提升。

2. 強化動手實操的實驗教學

實驗是理化生學科的重要教學內容和教學環節，在全員普及性科學素養的形成過程中更是不可或缺。海安中學一直將實驗操作技能作為動手操作能力的考核指標，在學生綜合素質評價“成長記錄平臺”中設置了理化生實驗考核欄目，要求教師將學生實驗考核情況如實上傳，“倒逼”學生重視動手實操。近年來，學校不斷加強實驗空間、實驗儀器、實驗試劑等資源的投入保障，對所有實驗室進行了升級改造，滿足學生分組實驗、創新實驗等不同層次的要求，多名師生在省級實驗操作、實驗創新等競賽中獲大獎。

3. 打造多元系統的課程體系

海安中學既重視科學教育的頂層設計，又突出科學教育的落地見效。學校成立了科學教育活動支持小組，研制了科學教育課程規劃和實施指南，定期開展檢查總結、項目評價、成果表彰。學生入校之初，學校就通過高校教授系列高峰講壇和進高校校園、進高科企業、進創新實驗室的“三進”活動，點燃學生的創新之火。學生在校期間，學校通過學長示范引路、全員小課題研究、科創社團活動、高校與高中“雙高”合作等，創新課程設置和實踐載體，提升學生的科研興趣和實踐能力。對于在科創活動中顯露出創新潛質和學科特長的學生，學校為他們自定義學習空間，及時整合校內外資源，配備指導教師團隊，搭建實踐研究平臺。近年來，學生在丘成桐中學科學獎、全國青少年科技創新大賽、“明天小小科學家”、“登峰杯”全國中學生學術科技創新大賽等各類科創活動中成果豐碩；師生在American Journal of Physics、Physics Education、The Physics Teacher等國際物理教育刊物上發表多篇論文。

4. 推行項目驅動的師資培養

縣中普遍缺少科學教育的專任教師，課程的實施常常由學科教師兼任。海安中學采用項目驅動式的師資培養模式，堅持校內挖潛培養和校外合作招引相結合，著力解決科學教育師資不足的難題。學校鼓勵在任教師“一專多能”，積極發揮個人興趣特長，主動參與科學、藝體、勞動教育等素質拓展類課程的開發，邊學邊教、邊教邊學，將教學相長落到實處。學校根據科學教育教師的課程項目需求，采用“走出去、請進來”的方式，對接高校和科研院所，制訂專項培訓計劃，幫助教師提升專業素養。學校微科研實驗室、創客實驗室、無人機社團、小衛星課程等課程的指導教師都是“半路出家”，但在自身的不懈努力和學校的大力支持下，迅速成長為行家里手，成為“圈內外”有影響的專家。

5. 發揮引領輻射的磁場效應

作為江蘇省首批高品質示范高中和“振興縣中聯盟”發起學校，海安中學主動承擔社會責任，用行動示范播撒科學教育的火種。學校圖書館、科創實驗室等場館免費向周邊地區開放，定期舉辦各類科普活動，積極營造濃郁的科學教育氛圍，讓每一名參與者都能感受到科學的魅力。學校周末信息學社團活動吸引了周邊各學段的愛好者，并在CSP-J/S能力認證、信息學奧賽等賽事中取得優異成績。學校與省內外數十所高中建立了長期緊密的教育教學合作關系，推動了結對學校及周邊地區科學教育的穩步發展。學校注冊成立的科技志愿者服務隊，積極發揮自身優勢，將科學教育的觸角伸向社區和家庭，為科學普及工作增光添彩。

當下，縣域科學教育的根基還相對薄弱。在國際競爭激烈、科技日新月異的時代背景下，縣中更要有辦好科學教育的使命感和責任感，要將立德樹人根本任務與科學教育緊密關聯，因地制宜、創造性地開展科學教育工作，在提升全民科學素養的同時，為黨和國家培養更多的科技儲備人才。

參考文獻

[1] 裴新寧.重新思考科學教育的若干概念與實施途徑[J].中國教育學刊，2022（10）：19-24.

[2] 劉昕璐.復旦大學本科生開學典禮上，丁肇中告訴新生：“我認識的諾獎得主沒人考第一” [N].青年報，2019-09-07（A6）.

[3] 李江濤.華人數學家丘成桐說：奧數培養不出大數學家[J].科學之友，2005（6）：33.

[4] 葉青.鐘南山：創新動力不僅憑興趣，更要有使命感[N].科技日報，2022-07-26（1）.

[5] 季羨林.季羨林讀書與做人[M].北京：國際文化出版公司，2009：256.

（作者系江蘇省海安高級中學校長）

責任編輯：胡玉敏