把握關鍵環節 做好科學教育“加法”

○蔡連玉

2024年全國兩會期間,就如何更好地推進科學教育,代表委員紛紛建言獻策。全國人大代表、河北保定中學教育集團聯合黨委書記王淑英建議,要引導學生從教科書走向生活,引導他們關注科學熱點、探究科學問題。全國政協委員、上海科技館館長倪閩景則建議,需要進一步加大實驗教學,改變以講故事、看實驗、做習題為主的科學教育方式。

一個國家科學技術的進步,需要千千萬萬一流的物理學家、化學家、生物學家等科技創新人才。基礎教育階段是孵化學生科學精神、創新素質的重要階段,中小學校的科學教育質量對培養學生的科學素養至關重要。科學教育是全面提高學生科學素養,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的重要手段。加強中小學生科學教育,既是時代所需,也是人才培養規律的要求。

近年來,科學教育被納入基礎教育各階段,教育部等部門出臺了一系列舉措,推進科學教育落地生根。進一步把科學教育的“加法”做好,涉及對科學教育目標、流程、手段和師資等方面的科學理解。

進一步形成科學教育目標的共識。《義務教育科學課程標準(2022 年版)》明確了科學課程的目標是培養學生核心素養,主要包括科學的觀念、思維、探究和態度責任。科學教育應把科學的觀念、思維和態度責任,以及探究科學的能力融入學生的心智成長中,使學生能夠“知行合一”,而不是填塞外在的、用來考試的科學知識。科學教育應塑造學生的思維,提升學生動手探究科學的能力。另外,科學教育不僅為培育拔尖創新人才夯實基礎,還起到培養公民科學素養的重要作用。在科技迅猛發展的當下,學生的科學素養一定程度上決定其未來的生存狀態。做好科學教育“加法”,需要通過研討和宣教形成科學教育的思想共識。

構建科學教育教學流程的規范。當前,個別學校采取讓學生“看實驗”“背實驗”的方式開展科學教育,飽受詬病。須知,科學教育課堂記背教學不能提升學生的核心素養,也難以培育具有強烈好奇心和探究熱情的拔尖創新人才,甚至公民的科學素養也難以普遍形成。科學教育要遵循學生核心素養發展規律,明確規范化流程,如“觀察現象—提出問題—制定實驗計劃—執行計劃—記錄結果—再次執行計劃—得出結論—溝通結果”這一教學流程在科學教育中被廣泛運用。科學教育流程是一個“慢”的過程,因為科學教育發生作用需要等待跟隨學生復雜的心智活動。雖然科學教育課程標準對課程實施提出了建議,但對教學流程的規范化強調仍有不足,有必要加強科學教育流程規范研究,為教師課堂教學提供指導。

以數字技術賦能科學教育。以人工智能、大數據、區塊鏈等為代表的數字技術能極大地豐富科學教育的手段,進而賦能科學教育。數字技術能夠虛擬科學現象,這樣就能把難以觀察到的微觀或宇宙世界等呈現在學生眼前,并且虛擬技術能夠讓學生真切地進行仿真實驗,以感受科學世界的神奇變化。元宇宙技術為學生開展各種科學實驗提供了無限可能,學生從中親身體驗科學世界的奇妙,從而助長科學探究的興趣、好奇心和想象力。此外,數字化還為我國科學教育實現個性化學習、終身學習、擴大優質教育資源覆蓋面等提供了有效支撐。所以,需要抓住當前數字變革機遇,在科學教育中應用數字技術,促進科學教育的高質量發展。

大力培養科學教育的合格師資。科學教育的有效性建基于師資的專業性,解決實踐中廣泛存在的科學教育的非科學性問題,核心路徑是提升科學教師的專業素養。當前中小學缺乏合格的科學教育師資,尤其是在一些農村學校,為科學課配備的并非專業師資。而且,科學教育教學具有專業性,并不是學物理的教師就能教好物理。科學教師需要有遵循科學教育規范化流程教學的意識與能力。同時,科學教育的主題往往是跨學科的。因此,科學教育師資的職前培養和在職培訓,既要注重科學教育的專業性,又要重視科學教育的跨學科性。