“雙減”背景下科學教育加法的學校理解與實踐

摘 要 在“雙減”中做好科學教育加法，是新時代給科學教育提出的新命題，也是學?？茖W教育發(fā)展的新契機。在對學校科學教育價值理解的基礎上，意識到整體規(guī)劃的重要性，對學?？茖W教育現(xiàn)實分析和課后服務現(xiàn)狀調查顯示，做科學教育加法是必要的和可行的。從學校的實際出發(fā)，整體設計與構建“一融四加”的學校科學教育，嘗試在課后教育中融入科學教育，并從時間、內容、方法和資源四個方面做科學教育的加法，提升全體學生的科學素養(yǎng)，培育具備一定科學研究與創(chuàng)新能力的學生群體。

關 ?鍵 ?詞 “雙減” 科學素養(yǎng) 課后服務 科學教育加法

引用格式 史加祥.“雙減”背景下科學教育加法的學校理解與實踐[J].教學與管理，2023（26）：10-14+26.

小學階段的科學教育對提升與發(fā)展學生的科學素養(yǎng)，對培育有科學家潛質的青少年甚至是未來的科學與技術創(chuàng)新人才都有著無可替代的作用。2021年啟動的“雙減”聚焦減輕學生過重的學業(yè)負擔，激發(fā)學生內在的學習活力，提升整體素質。課后服務作為保障“雙減”落地的重要舉措，為科學教育的“加法”提供了時空可能。在“雙減”與課后服務的背景下學校如何理解和開展科學教育加法？科學新課程標準的頒布給科學教育加法帶了什么啟示？本文嘗試從學校的現(xiàn)實出發(fā)，探索可能的路徑與策略，為科學教育加法提供借鑒。

一、科學教育加法的理解與規(guī)劃

1.理解科學教育價值是做加法的必須前提

科學教育在國家教育體系中占據(jù)著重要的地位，它不僅是學校教育的重要組成部分，更是建設創(chuàng)新型國家的根本和落實教育強國政策的有效抓手?？茖W教育對于國家科學技術的發(fā)展、科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)都具有不可估量的作用，在世界各國都備受重視，成為教育領域關注的焦點。為此，很多國家改革科學教育，重視科學教師的職前與職后培訓，打造高質量的教師隊伍，轉變科學教育方式，提高STEM教育的水平和普及率[1]。此外還關注科學與其他課程之間的深度連接，搭建科學學習的“共同基礎”，用技術變革科學教育，發(fā)揮非正式學習在科學教育中的作用，強調科學、藝術與人文的統(tǒng)一，并通過評估提升科學教育的質量[2]。

目前，我國在科學技術領域還有很多技術難題需要攻克和突破，科學技術高水平、高質量自立自強的發(fā)展重擔需要由不同階段的科學教育共同承擔。小學作為科學教育的起始與基礎階段，對學生未來的科學學習與發(fā)展有著巨大的影響，有65%的科學家和科學研究生表示他們對科學的興趣始于中學之前[3]。高校、科研院所、科技組織需要加強科學基礎研究，特別要做好青少年科學教育的加法。

2.整體規(guī)劃科學教育是做加法的必然選擇

小學科學教育正在逐漸從學校教育的邊緣發(fā)展成中心，科學教育理念也從培養(yǎng)少數(shù)精英轉變?yōu)榕嘤袑W生，教育目的從強調科學知識轉變?yōu)閺娬{核心素養(yǎng)發(fā)展，科學教育課程也逐漸成為具有跨學科和綜合性特點的課程形態(tài)[4]。有研究者將科學教育理解為素質教育的重要體現(xiàn)，以科學教育課程為依托，傳授科學基本知識，體驗科學思維和探究實踐方法，培養(yǎng)科學態(tài)度和精神，以建立完整的科學本質觀、知識觀和價值觀為主要目標，培養(yǎng)學生進行科學探究與實踐，甚至未來進行科學研究的教育綜合實踐活動[5]。

由此可見，可以從廣義與狹義兩個角度理解學校科學教育，廣義的科學教育是在學校中開展與科學、技術相關的教育實踐總和，狹義的科學教育則特指作為基礎的科學課程教育。做科學教育的加法是指做廣義上理解的科學教育加法。

學校科學教育是一個復雜的系統(tǒng)，對其進行整體規(guī)劃可以確?？茖W教育的協(xié)調性、連貫性和一致性；科學教育又是一個長期且持續(xù)的過程，需要在動態(tài)發(fā)展中更新與完善，對其進行整體規(guī)劃能促進科學教育的可持續(xù)發(fā)展。由此可見，在理解的基礎上進行整體規(guī)劃是做好科學教育加法的必要準備與方向指引。

二、科學教育加法的現(xiàn)實與啟示

1.學校現(xiàn)實明確加法的必要性

每一輪課程改革都明確了科學教育和科學課程的改革方向，但在實踐中出現(xiàn)了一些問題，首先是學校、教師等對小學科學教育的價值認識不足，科學課程沒有得到學校足夠的重視；其次是針對科學教育缺少專門的政策；最后是科學課程的教學缺少綜合性[6]。還有調查發(fā)現(xiàn)，我國科學教育在公民科學素養(yǎng)的提升和科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)中發(fā)揮的作用不夠，科學課程教育也存在著教師的教學實踐與學生的認知規(guī)律不一致、評價方式與課程標準不匹配等問題[7]。

調研發(fā)現(xiàn)，區(qū)域學校科學教育存在的主要問題包括教師專業(yè)素養(yǎng)發(fā)展不均、教育時間難以保證、教育資源不平衡和對學生的培養(yǎng)缺少差異性等。科學教師的專業(yè)素養(yǎng)是科學教育的基礎，很多學?？茖W專職教師占比較低，很多教師的專業(yè)也與科學教育無關，難以保證科學教育的有效進行；科學教育需要足夠的時間作保證，按照新發(fā)布的課程方案，小學階段科學課程教學時間應占總課時的8%～10%，其他階段科學教育的時間需要從占總課時14%～18%的綜合實踐活動以及地方和校本課程時間中分割而來，雖然在各科目中所占時間不算少，但與科學教育所肩負的重任相比還遠遠不夠；科學教育需要豐富的硬、軟件資源支持，但區(qū)域、城鄉(xiāng)和校際之間的差異影響到科學教育的均衡發(fā)展。調研還發(fā)現(xiàn)，區(qū)域學校都組織了科技活動與競賽，并作為科學教育的重要組成，但內容一般按照相關活動要求和競賽規(guī)則組織，不僅與其他的學科教育之間缺少關聯(lián)，而且參與的學生也較少。

絕大部分學校開展的科學教育不僅需要提升所有學生的科學素養(yǎng)，還需要承擔培育具備科學家潛質或有一定科學研究與創(chuàng)新創(chuàng)造能力的學生群體的雙重責任，既需要從學校教育發(fā)展整體規(guī)劃科學教育，又需要意識到針對不同培育目標和學生進行差異性與個性化設計的必要性。

2.課后服務凸顯加法的可行性

研究還對學校課后服務中的科學教育實施情況進行調查，結果顯示，很多學校對在“雙減”中如何開展課后服務進行了有益的探索，在減少家長負擔的同時增強了教育服務能力。課后服務成為學校開展素質教育的新陣地，有效利用了時間與空間，在學校、社會和家庭的聯(lián)動中創(chuàng)造了一系列方法與路徑[8]，在教育“雙減”中擔負著提質減量的作用。

調查發(fā)現(xiàn)，科學教育融入課后服務的情況存在較大的差異，有11.5%的學校對課后服務科學教育進行了整體規(guī)劃，31.4%的學校在課后服務中按年級開設了科學探究類活動，有接近43%的學校只是開設了一些科技小社團，參與的學生較少，還有約13%的學校沒有涉及科學教育的內容。由此可以看出，很多學校的觀念沒有從“課后服務”轉為“課后教育”，沒有意識到課后教育是開展科學教育的契機。

調查顯示，95%的學校認為在課后教育中開展科學教育需要整體規(guī)劃，超過50%的學校認為專職教師隊伍的不足是科學教育融入課后教育面臨的主要問題，缺少課程資源、器材以及整體設計也是需要解決的問題。調查所反映出來的問題與科學教育在學校中的現(xiàn)實不謀而合，都是科學教育加法要重點解決的問題。

在調研與調查后對“雙減”中科學教育加法的必要性和可行性有了更為充分的認識，啟示了實施的路徑與內容。

三、學校科學教育“一融四加”的實踐路徑

1.“一融”的系統(tǒng)建構

在“雙減”中做科學教育的加法不僅需要對學?？茖W教育現(xiàn)狀進行深入調查與分析，還要對照核心素養(yǎng)的發(fā)展要求，從學生作為完整的“人”出發(fā)，對各項教育和課程進行設計，體現(xiàn)學校教育價值選擇和文化品格，促進具有整體性、適應性和選擇性的課程的生成，在制度、組織和資源的支撐與保障中做好科學教育“減”與“加”的整體調整與優(yōu)化[9]。在調查后從“雙減”與課后教育的背景出發(fā)對學?？茖W教育進行整體建構，形成了“一融四加”的路徑和實踐方法。

“一融”就是將科學教育融入課后教育?！耙蝗凇钡年P鍵是從“課后服務”到“課后教育”的觀念轉變，將課后服務從方便家長與學生、提供看護服務轉變?yōu)闉閷W生提供有組織的學習與支持，注重發(fā)展學生的興趣和個性，提高綜合素質和競爭力。將科學教育融入到課后服務，不僅可以與藝術、勞動等教育進行組合，甚至可以將科學教育作為課后服務的中心，將其他教育的拓展、融合納入其中，將科學教育作為支配因素貫穿整個課后教育全過程。

“四加”則是在“融”的基礎上對科學教育的時間、內容、方法和資源做加法，通過增加科學教育時間、拓展科學教育內容、創(chuàng)新科學教育方法，豐富科學教育資源的整體設計與實踐，推動科學教育加法的落地。

2.“四加” 的整體設計

（1）做時間加法，為探究與實踐提供可能

學生的學習需要時間，其科學探究與實踐需要更為充分的時間保證，所以“雙減”中科學教育首先要做的就是時間加法。有研究對科學學習時間與科學成就之間的關系進行了調查，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在顯著的正相關關系[10]。還有研究針對學生的學習時間進行了具體的分析，說明在科學教育中做時間加法的必要性（如圖1）。科學教育的時間由分配時間、參與時間和深度學習時間組成，研究證明，參與時間、深度學習時間與科學學習表現(xiàn)之間有一定的關系，但也需要足夠的分配時間做基礎[11]。

在將科學教育融入課后服務后，科學教育的時間得到了明顯的增加，但要想發(fā)揮出時間對學生科學學習的促進作用，還需要對時間進行整體分配。從圖2可以看出，科學課程與科學主題教育屬于每個學生都需要參加的科學教育，具有必修的性質?？茖W拓展教育的時間主要是指課后服務的第一階段，此時間段由學生自主選擇，絕大部分學生都會參加；科學創(chuàng)新教育的時間主要是指課后服務的第二階段，參與的學生較少，由學生和教師雙向選擇，主要是創(chuàng)新社團、科技興趣班的活動時間?？茖W自主學習主要是指學生在學校、家庭、社會中能獲得資源支持并進行自主學習所花的時間，不同學生的參與時間因人而異。

在做時間加法之后，學生參與科學教育的時間均有所延長，部分學生較之從前增加了雙倍甚至三倍的時間，為學?？茖W教育的整體設計提供了可能，但時間是決定學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新人才培育的眾多變量之一，只有參與時間被更有效利用，增加的時間才能夠發(fā)揮出促進與改善學生學習的效果。

（2）做內容加法，為規(guī)劃與設計提供抓手

學?？茖W教育內容的加法是一個復雜、系統(tǒng)、迭代和動態(tài)的過程，需要對目前學?？茖W教育在內容方面存在的問題進行總體分析，如過分重視科學知識的全面性和邏輯結構，忽視科學知識的發(fā)展過程和思想性。因此內容的重構需要深刻理解科學教育的本質，關注內容背后蘊含的科學方法、科學思想與精神[12]，還需要為學生提供基于不同內容的研究類、活動類和拓展類課程[13]。

科學教育內容的加法需要與增加的時間相匹配，同時還要遵循系統(tǒng)化、分層化與差異性等原則（如圖3）。系統(tǒng)化就是要針對不同時間對教育內容進行整體的再思考與再構，不僅要做好內容在橫向上的補充與完善，還要在縱向上做好科學方法、能力和思維的銜接，更加需要從不同時間段和圍繞不同的學生進行一學期或一學年的系統(tǒng)規(guī)劃。伴隨《義務教育科學課程標準（2022年版）》的發(fā)布，科學課程教育內容的加法要聚焦學生核心素養(yǎng)的發(fā)展，包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任等方面[14]。雖然科學課程的教學時間沒有變化，但教學內容與要求卻有了較大轉變，需要學校在學習與理解的基礎上進行組織與管理。學?？茖W主題教育的內容目前較為豐富，學校在每學年的科技節(jié)中會設置不同的主題，有很多關注科學、技術與社會的內容，如變廢為寶、創(chuàng)意思維、人工智能等，可以結合不同的節(jié)日進行拓展，如中國航天日、生物多樣性日和環(huán)境日等；還可以將綜合性和專業(yè)性的場館資源作為教育內容，邀請科學家和科技工作者進入校園，用豐富的內容引導學生熱愛科學，從小樹立科學理想。對于課后服務中的科學拓展教育內容，學?？梢詮牟煌昙壋霭l(fā)進行基于主題的科學探究與實踐活動，主題可以是科學教材內容的拓展與延伸，也可以根據(jù)學生的興趣進行遴選，創(chuàng)新教育的內容則可以從學校的特色出發(fā)，設置能促進學生實踐與創(chuàng)新能力發(fā)展的課程。除了傳統(tǒng)的科技內容之外，還應該將科技前沿的內容轉化為適合小學生的學習內容，如編程和計算機科學、3D打印和制作、機器人和電子工程等。

學校除了需要在每個學年對科學教育內容進行系統(tǒng)規(guī)劃與安排之外，還要做好內容的分層，根據(jù)不同的培育目標對學習內容進行必要的組合，在做好不同年級學生學習內容整體規(guī)劃的同時，還需要做好同一年級學生必修和部分學生選修的加法。差異性則是從學生的興趣與認知特點出發(fā)，設置不同內容類型的科學教育，如科普知識類、科技小制作類、科學思維與方法類、科學實驗與探究類、創(chuàng)新課題與項目研究類，在差異性的科學教育中培養(yǎng)具有科學素養(yǎng)和特長的科學創(chuàng)新小能人。

要實現(xiàn)科學教育內容的系統(tǒng)化，不僅需要增加內容模塊，更需要將學校原有的科學教育內容從一個個獨立的模塊轉化為一個具有內在聯(lián)系和結構的科學內容框架。此外，還可將教育科學內容組合成一個立體的體系，具有橫向和縱向的結構和進階性的特點。

有的學校在科學課程教學內容之外，圍繞“生活中的科學”“地球宇宙探秘”“身邊的工程技術”三大主題對科學主題、拓展和創(chuàng)新教育的內容進行了整體的規(guī)劃與設計，對一至六年級的具體活動內容進行細化，如在“身邊的工程與技術”主題中就按年級設計了“簡單機械”“勞動工具設計與制作”“承重的橋”“生活中的電路”“3D打印”“機器人與智能生活”，同時還融合了其他學科的主題內容，開展跨學科主題式學習，體現(xiàn)出了科學教育的實踐性和綜合性特征。

（3） 做方法加法，為思維與方法提供來源

科學的教學方法和學習方法對科學教育至關重要，方法不僅是傳授和獲取科學知識的手段，也是學生科學思維和創(chuàng)新能力的重要來源。教育教學方法的應用不僅能夠幫助學生建立正確的科學認知和方法論，還可以幫助學生理解和解決復雜的科學問題，促進學生批判性思維和創(chuàng)新性思維的發(fā)展。學生能力國際評價項目（PISA）將學?？茖W教學方法總結為傳授式教學、指導式教學、適應性教學、探究式教學等，不同的方法在實踐中需要適度均衡并靈活使用[15]。在科學教育發(fā)展的過程中，出現(xiàn)過很多不同的教學模式，如探究訓練模式、科學探究模式、概念獲得模式、集體探究模式等[16]。伴隨科學教育從“探究”向“實踐”的轉變，產(chǎn)生了基于“社會性科學議題”的論證教學和基于 “社會需求”的科學研究案例教學等以科學實踐為情境的教學模式[17]，還出現(xiàn)了基于認知沖突、拓展情境任務和表達論證觀點的科學概念轉變教學模式[18]。除此之外，在科學教育中還涌現(xiàn)出問題化、項目化和STEM等多種教學與課程組織方式，不同的教學方法與模式對學生的科學學習有不同的側重，為科學教育的加法提供了多種組合可能。

在課后教育時間加入且擁有了豐富的學習內容后，科學教育與學習的方法也能在學生掌握基礎科學方法之后進行加法，可以加入實踐性更強、研究性更完整的教學方法，使原來的研究進一步細化與深化；可以加入問題化、項目化學習方法，推進科學教育的跨學科和綜合化實施，提升學生解決實際問題的能力；可以加入基于信息化、人工智能的學習方法，如線上線下融合、虛擬與增強現(xiàn)實等，讓學生在多種場景下學習和探究，以提高其學習效果。

科學教育教學方法的加法需要以學生為中心和主體，在做方法的加法之前需要對不同方法的適用性、層次性和優(yōu)缺點進行了解，根據(jù)不同的科學教育時間、不同的教育內容以及不同的學生進行組合使用，體現(xiàn)“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”的方法進階，發(fā)揮不同方法、作用與功能的疊加效應，注重啟發(fā)學生的思維能力和發(fā)展學生的創(chuàng)新能力，提升學生的科學素養(yǎng)。

（4）做資源加法，為學習與活動提供支撐

資源是科學教育正常開展的前提與效果實現(xiàn)的支撐。從資源學角度可以將科學教育資源分為科學教育人力資源、環(huán)境資源、技術資源、信息資源等；從教育視野對教育資源進行分類，又可以劃分為科學教育教師資源、學生資源、環(huán)境資源、信息資源等；從社會學角度則可以分為學校科學教育資源、家庭科學教育資源和社會科學教育資源等[19]。不同的劃分方法側重點不同，在總結歸納之后可以從硬件和軟件資源、校內和校外資源兩個層面做好科學教育資源的加法。

首先是做好硬件與軟件資源的加法。硬件資源也指物質資源，包括實驗室設備、教具、模型、圖書、實驗材料等[20]。硬件資源的加法需要重視實用性和有效性，要能夠滿足學生學習和實踐的需求，提高教學效果和質量；同時要因地制宜、因校制宜，科學合理地規(guī)劃實驗室和教室布局，統(tǒng)籌規(guī)劃和管理物質資源，提高物質資源的使用效率和安全性；學校也需要對已有的科學教育資源進行調查，做到心中有數(shù)并根據(jù)科技發(fā)展和教學需求，更新和補充最新的實驗室設備、教學材料、數(shù)字化和信息化教學設備及移動終端等，提高教育教學的現(xiàn)代化水平?？筛鶕?jù)調研情況提出“科學實驗室+創(chuàng)新實驗室+校園空間”的硬件資源建設路徑，明確要求讓實驗室開展科學課教學成為常態(tài)，讓創(chuàng)新實驗室成為創(chuàng)新實踐的專業(yè)基地，讓校園空間成為科學素養(yǎng)生長的土壤。

其次要做好軟件資源，如師資力量、教育信息化技術等的加法?？茖W教師是科學教育最重要的資源，需要做好數(shù)量與質量兩個方面的加法，數(shù)量加法就是要吸引科學相關專業(yè)的高校畢業(yè)生加入教師隊伍；質量的加法則是要科學教師做好不同專業(yè)知識的加法，在提升教師PCK（Pedagogical Content Knowledge）能力的基礎上遞加到教師的TPACK（Technological Pedagogical Content Knowledge）能力[21]?？砷_展科學教師專業(yè)素養(yǎng)調研，在分析后針對科學教師專業(yè)發(fā)展中的“短板”做培訓加法。除此之外，學校可在基于數(shù)字化教學轉型的實踐中做科學教育信息化資源的加法，添置學習移動終端，豐富數(shù)字化教學資源，構建科學教育數(shù)字化資源庫，對全面的數(shù)字化教學環(huán)境進行探索，包括建設數(shù)字化教室、數(shù)字化教學平臺，提供多元化、互動式的教學環(huán)境和設備，支持不同學習方法和教學模式的實施，支持個性化、多樣化的學習需求。

最后還需要在課程內容整體規(guī)劃中做好校外資源“引進來”的加法，定期將優(yōu)秀的校外教育資源引進學校，同時需要將校外豐富的館藏資源、實踐基地等作為學?？茖W教育的補充資源，發(fā)揮資源的合力，促進學生全方位、多元化的發(fā)展。

科學教育加法的前提是“雙減”的真正落實和學校對科學教育的整體規(guī)劃與設計，學校要切實減輕學生的學業(yè)和作業(yè)負擔，為“加法”騰出時空，同時也要減輕科學教師的負擔，減少科學教師的過多非教學性任務，為教學和科研提供更充裕的時間、支持和資源，激發(fā)其教學熱情和創(chuàng)造力，推動科學教育質量的提升。

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［責任編輯：白文軍］