“大中小”科學教育一體化的價值訴求、現實困境與實踐路徑

[摘 要] 科學教育是人類認識世界與改造世界的重要實踐活動，只有不斷適應人與社會的發展需要，逐步趨向一體化發展，才能實現真正的理論創新與實踐創新。“大中小”科學教育一體化是服務于人的全面發展、跨學科融合以及社會發展價值導向的一體化。本研究首先從教學目標、教學內容、教學方法和教學管理一體化機制方面分析“大中小”科學教育一體化發展面臨的困境，繼而提出樹立系統觀念，實現教學目標統一整合；堅持認知引領，實現教學內容有機銜接；秉持因材施教，實現教學方法多維匹配；健全運行機制，實現教學管理縱橫協同，最終形成“大中小”科學教育一體化的優化路徑。

[關鍵詞] 科學教育；大中小一體化；科學素養；內容割裂；銜接整合

[中圖分類號] G521 [文獻標識碼] A [文章編號] 2096-2991（2025）01-0100-11

作為一項人類認識世界與改造世界的實踐活動，科學教育必須實現理論創新與實踐創新，這是其適應社會發展需要的重要前提。我國的“大中小”科學教育一體化將對教育過程進行改革，旨在更好地培養具備良好科學素質與科學精神的大中小學生，以滿足教育強國、科技強國、人才強國的戰略需求。因此，教育部等十八部門在《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》中明確指出，“通過3至5年努力，在教育‘雙減’中做好科學教育加法”[1]，并強調做好相關改革銜接，尤其要“重視體系化設計安排，助力不同階段有機銜接”，“促進家校社協同育人”[1]，引導“大中小”科學教育一體化系統有序地落到實處。

一、“大中小”科學教育一體化的價值訴求

長期以來，小學、中學和大學三個學段的科學教育自成體系，相對獨立。隨著融合時代知識邊界的逐漸消弭，傳統的科學教育模式已不能滿足人們對科學知識在廣度和深度上的需求變化，在落實立德樹人、發展素質教育理念引領下變革教育模式，以滿足學生對科學教育的需求成為新時期科學教育的主要任務。“大中小”科學教育一體化是伴隨著社會、科學和教育活動的發展應運而生的。“大中小”科學教育一體化，就是以人的身心發展階段特征為基礎，以“大中小”學段為經，以教育要素為緯，形成縱向銜接、橫向貫通、螺旋上升的科學課程體系，表現為科學教育各要素的一體化銜接，特別是相鄰學段科學教育的教學目標、內容、方法、管理方面的一體化銜接。[2]打破大中小學以往各自為營、互不銜接的舊格局，優化各學段科學教育與學生認知發展的適配性，滿足各學科協同一致發展學生科學素養與科學能力的價值訴求，對解決新時期科學教育面臨的矛盾具有重要的實踐意義。

（一）促進學科知識的貫通與遞進

尊重科學知識的生成規律是“大中小”科學教育一體化的前提與基礎。知識是學生學習的基本內容之一，學生建構知識的活動是通過對新信息與原有知識經驗的聯結和加工實現的，要以原有的知識經驗為基礎對新知識進行同化，以產生知識的順應性，最終實現向認識的平衡過渡。小學屬于最初的知識經驗階段，中學就到了知識的同化與順應階段，大學則達到符合環境要求的動態平衡狀態。一體化對科學知識內化于人發揮了整體性運作的功能，符合學生發展與知識需求的遞進關系，有助于學生更全面地理解和運用科學知識，為進入更高階段的學習作準備，最終滿足社會對高層次科技人才需求的階段性培養要求。

義務教育階段科學教育的目的在于培養學生掌握基本的科學知識、思維方法、科學方法和科學態度，形成初步的科學觀念、科學思維能力、探究實踐能力以及樹立正確價值觀和社會責任感。[3]50-53做好小學科學和初中科學的學段銜接能夠更好地實現知識與技能、情感態度與價值觀同核心素養導向相一致的培養目標。高中階段的科學知識體系呈現出更加系統化、更富探究性、更具前沿性的特征，是初中科學教育的延續和高階表征。大學科學主要指自然科學，包括物理科學和生命科學等分支，是比高中階段科學知識更專業化、更具應用價值的知識體系。小學到大學的科學學科發展所呈現的階梯狀、螺旋式形態，因一體化而更加具體，使小學、中學和大學三個學段科學教育的課程體系、教學體系、教材體系、師資體系、管理體系形成緊密聯系的共同體。

（二）優化各學段科學教育與學生認知發展的適配性

認知科學是學生理解科學學科基本結構的前提，也是推進科學學科創新與發展的重要方式。布魯納從心理學的維度指出認知科學的重要性，認為人需要對有關聯、非具體的感覺材料的類別進行編碼處理從而構成編碼系統，編碼系統會對相關類別做出有層次結構的安排，較高級的類別比較一般，較低級的類別比較具體，這種內在編碼系統被稱為認知結構。[4]385-386學習就是認知結構的形成或改變。科學知識是對客觀世界的反映，其內容包羅萬象、錯綜復雜，編碼處理可將其由具體到一般地呈現，并被人們學習掌握。對于科學的學科結構來說，從具體到一般的陳列符合學生認知發展的階段性特征。布魯納進一步指出，任何學科的學習都要經歷新知識的獲得、知識的轉化與應用、知識的創新生產三個幾乎同步進行的過程。對學校教育而言，“不論我們教什么學科，務必使學生理解各門學科的基本結構。這是在運用知識方面的最低要求，它有助于學生解決學生在課堂外所遇到的問題和事件，或者在日后訓練中解決課堂上所遇到的問題”[5]27。因此，如何更好地組織學科教學是“大中小”科學教育一體化的關鍵所在。斯賓塞認為，“多數兒童天生就是博物學家，如果他們受到鼓勵，很容易從漫不經心的觀察上升到仔細的、深思熟慮的觀察”[6]。前期的科學認知對后期的探究與實踐運用鋪墊非常重要。“大中小”科學教育一體化使得各學段目標、學科核心概念、學習內容、學業要求、教師教學互相銜接、前后連貫，有利于實現科學教育與學生認知發展的統一。

學習者主體性特征的凸顯以及重要性的提升，使得對知識的有效建構成為學生認知發展的重要方式。認知發展從嬰兒期開始至青少年時期達到高峰值后趨于穩定，具有階段性、順序性和連續性的一般規律，這與“大中小”科學教育一體化發展態勢相吻合。按照皮亞杰的認知發展階段理論，小學屬于具體運算階段，兒童認知結構可通過學校教育得到重組和改造。這一時期的兒童能夠掌握基本的運算法則和守恒定律，學會借助具體事物或者事物的表象進行邏輯思維，但還不能脫離具體事物，對于形成概念、發現問題和解決問題仍需要與熟悉的事物或場景相聯系。兒童在這一階段養成的基本推理能力和思考習慣是進一步學習自然科學的基礎。[7]23-24中學屬于形式運算階段，學生的思維逐漸擺脫具體事物的束縛，使形式從內容中解脫出來，推理能力獲得提高，思維以命題的形式進行，并能發現命題之間的關系。學生能夠進行假設性思維，學會采用邏輯推理、歸納或演繹的方法解決問題；理解符號的意義以及隱喻和直喻；能夠對知識做一定的概括。[7]24這一階段的科學教育已由小學階段簡單的整合性概念分解為具體的多種學科概念，學生主要通過實驗探究物質的性質、形態和在環境中的變化。依據懷特海智力發展節奏理論，18至22歲是綜合運用階段，即從青年邁向成人的階段。在大學教育中，培養綜合運用能力占主導地位。大學生應該基于一般概念，致力于研究如何將一般概念應用于具體實踐之中，并在實踐過程中實現創新突破，升華對概念的認識。[8]所以一種設計得很好的大學課程是對普遍規律進行的廣泛研究。大學教育的真正價值在于借助智力培養促使學生走向澄明，即幫助大學生在透徹理解普遍原理的基礎上，將其運用于各種具體的實踐之中，并在理論與實踐轉換的過程中實現對理論的創新認識與創造發展。大學的目標是把一個孩子的知識轉變為成人的力量。[9]38-39因此，大學的科學教育更具理論性與實踐性，學生更加獨立、自由，追求自我實現。大中小學科學教育要實現幫助學生從初步認知到深入了解與探究再到實踐應用的完整過程，即與一體化的培養目標相吻合，這對學生思維品質的塑造、科學知識的完整獲得、科學技能的有序鍛煉、科學精神的持續塑造具有深遠的影響力。

（三）促進各學科協同一致，發展學生科學素養與科學能力

培養科學素養與科學能力是科學教育的內在訴求。“大中小”各學段學生的科學素養有不同的內涵與表征。學生發展主要以核心素養為培養價值標準，即關于學生知識、技能、情感、態度、價值觀多方面的綜合表現，包括人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養，每一大素養下面又細化出三個具體維度，[10]科學教育育人模式需要以此為標尺。“大中小”科學精神素養的四個具體要點包括理性思維、批判質疑、勇于探究與科學教育內涵的發展，與科學知識的學習、科學思維的鍛煉、科學技能的培養相呼應，即二者共同致力于相同的育人目標，為一體化發展提供肥沃土壤與價值底蘊。其中，核心素養需要針對大中小學生年齡特點和學段特征，進一步提出科學教育各學段學生的具體表現要求。《義務教育科學課程標準（2022年版）》（簡稱“科學課標”）確定了科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任為義務教育階段科學課程的核心素養，在一至九年級科學課程中設置了13個學科核心概念和4個跨學科核心概念，要求將核心素養的培養融入這些核心概念的學習過程中。[3]10-14新的科學課標對小學和初中學段的科學內容與學業要求按照由淺入深、由表及里、由現象到本質的螺旋上升發展軌跡，呈現了小學和初中科學教育銜接、進階的一體化形態。高中學段的科學是小學和初中學段科學教育的延伸和理論化，其核心素養亦是其延伸和發展，比如高中物理學科的核心素養包括物理觀念和應用、科學思維和創新、科學探究和交流、科學態度和責任四個維度，[11]在與小學和初中學段的核心素養相對應的基礎上更進一層。大學學段的科學素養要求學生對科學知識、科學研究過程與方法、科學技術對社會和個人所產生的影響、科學思想與科學精神達到深入的理解程度，培養學生對科學技術持續的探索精神與創新精神，以此指導今后的學習、工作與生活，不斷提高解決問題的能力，培養科教興國的使命感和社會責任感。與中小學段相比，大學是對前期科學素養的提煉與升華，體現個人價值與社會價值的統一。“大學的任務就是將想象力和經驗融為一體”[9]111。大學生的科學素養根植于中小學階段所領會的科學精神、科學價值、科學知識等內容之上，彰顯“大中小”科學素養一體化培養的價值與意義。

二、“大中小”科學教育一體化的現實困境

任何新事物的誕生總會伴隨新的矛盾出現。“大中小”科學教育一體化作為新時期科學教育改革的重要組成部分，在科學發展和社會需求推動下緩慢駛入教育領域。一體化是改革也是創新，改革創新的道路上總會充滿各種困難與風險，“大中小”科學教育一體化發展也存在一些問題。

（一）各學段課程目標不貫通、缺乏遞進性

課程目標是保障科學教育活動能夠有效進行的首要因素。一體化課程目標的分化與割裂在一定程度上阻礙了科學教育貫通與遞進的順利開展，具體表現在兩個方面：一是一體化課程總目標與教育目的的分化。“大中小”科學課程總目標旨在培養學生的科學核心素養，為學生終身發展奠定基礎，大中小學教育目的是培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，各學段應當相輔相成、合作育人。然而，“大中小”科學課程在實施的過程中往往會忽略與教育目的的主動銜接，沒有關注學生全面發展的需求而只關注科學課程的實施情況，致使課程總目標與教育目的的縱向銜接混亂無序。二是各學段課程目標顧此失彼。由于一體化評價體制尚未形成，各學段更加關注各自的課程目標改革與實施，忽略與其他學段課程目標的銜接，甚至因對一體化總目標的理解不透徹而無法有效細化目標。

（二）各學段教學方法缺乏銜接與貫通

教學方法是實現教學目標和完成教學任務的重要手段，教學方法是教師的教與學生的學的有機統一。一體化教學方法并不是簡單的整齊劃一，而是強調在一體化的宏觀指導下，不同學段教師主導和學生主體的地位會有不同的表征，需要運用不同的教學方法。然而現實中，科學教學方法常常未能形成學科特色和學段特征，表現為缺乏差異性，有時甚至完全忽視教學方法與教學目標、內容梯度與學生年齡的相關性。首先，一體化教學方法與差異化教學方法的矛盾張力。一體化教學方法是在遵循學生發展規律與科學教育規律的前提下，對科學教育的大中小銜接采用合適的教學方法進行研究與指導。不同學段要采用差異化的教學方法。尤其要考慮小學段與中學段、中學段與大學段銜接過程中哪些教學方法有助于實現過渡，避免學生新舊知識發生斷裂。低學段教學方法要經過篩選才能進入高學段的科學教育中。比如，關于聲音的原理實驗法，小學段可借助簡單的教具幫學生了解不同聲音以及影響聲音大小的因素，而中學段實驗需要融入聲音的傳播速度和不同介質對聲音的影響等因素，大學則要研究聲波、超聲波的基本理論以用于研發。其次，存在各學段混淆使用教學方法的情況。在小學階段學生對科學基礎知識還未完全了解的情況下，教學過早介入情景模擬教學法和案例教學法而丟棄真正有用的實驗教學法和探究教學法，影響了學生學習科學的興趣；中學階段忽略前期科學教學方法與現階段學生的接受能力存在階段銜接問題，過多地運用講授教學法以應對各種考試，理化生實驗也是為考試而備，所以不會留給學生自由探索實驗奧秘的時間和機會，壓抑學生小學階段已經形成的基本的科學觀察和科學探究能力，關閉了最有利于培養學生科學探究與創造能力的一扇窗；大學階段由于學生的基礎參差不齊，大學與中學教學嚴重脫節，如中學新課標實施后，由于中學生選修的物理知識模塊不同，就會形成不同的物理知識基礎，致使大學物理教學體系與中學生的物理基礎難以銜接，同一課堂中的學生基礎差別很大。另外，科學核心素養并沒有很好地融入教學法去服務科學教育的持續性發展，沒有依照核心素養的進階要求合理設計教學法。不當使“大中小”科學教學一體化實施失去了有力的臂膀。

（三）科學教育與不同學段學生認知發展匹配性不足

一體化教學內容是促進學生認知發展的重要載體，致力于有序傳遞科學教育的主要信息。新課程改革的推廣基于生成式教學思維理念，要求人們改變對教學內容的認知。“大中小”科學教育一體化教學內容包括教學目標的一體化、教學計劃的一體化和教材內容的一體化。一體化教學目標是各學段學生學習科學的依據，一體化教學計劃是各學段科學教學活動實施的依據，一體化教材內容是落實一體化教學目標的載體，三者使得大中小學生、教師和學校緊密銜接、互相交織在一起。然而，在一體化實施過程中，各學段常常出現分化、異化甚至斷裂現象，教學內容銜接性不強，降低了科學課程的吸引力和學生科學探究的內驅力。具體表現在以下兩個方面：一是缺乏對一體化教學內容的認知。對于各學段的學校和科學教師來說，一體化教學內容是屬于可控的教學因素，但往往被擱置于不可控的環境中。有關數據表明，僅有10.2%的小學能夠保證所有學生每周至少1節科學課；僅有6.9%的小學的所有學生每月至少使用1次科學實驗室；僅有6%的小學能夠保證所有學生在科學課上有實驗和探究。[12]在這樣的科學教育大環境下，很難對一體化科學教育形成全面的認知。二是一體化教學內容互相脫節。科學實踐活動課的銜接問題尤為突出，例如，中學生相較于小學生，手工制作能力、實驗操作靈活度和生活適應能力有所下降，其中一個重要原因是教育的節奏被打亂了，各學段教學計劃缺乏統一調控；同時，教科書存在內容重復、斷裂、倒置等問題，知識的重疊干擾了學生已有知識經驗與新知識的同化，知識的斷裂引發教與學的矛盾，特別是在低學段出現比高學段還要抽象的內容會使科學失去吸引力而過早夭折在兒童認知過程中。

（四）各學段合力不強

各學段合力不強，主要表現為各學段教學目標之間缺乏連續性以及各學段過渡不順暢。首先是大中小各學段性目標之間缺乏連續性。目前，“大中小”學段性目標包含1～2年級、3～4年級、5～6年級、7～9年級的學段目標和高中階段物理、化學、生物、歷史、地理、信息技術、通用技術的學段目標以及大學的自然科學的各學科目標。這種學段目標分割，尤其是小學1～6年級與初中7～9年級、初中與高中、高中與大學的學段分割在一定程度上阻礙了課程實施的一慣性與一體化。一方面，小學、中學和大學科學學科的分目標之間缺乏一致性、連貫性和進階性。另一方面，科學學科目標沒有融合其他學科目標。從部分到整體、從小學到大學出現分目標各自為營現象，學科目標脫離學科價值，缺乏一體化支柱。其次是各學段過渡不順暢。小學三個學段的過渡問題主要表現在，由于學生對科學知識的探究能力較差，出于好奇，學生會借助網絡相關信息彌補探究不足的缺陷，容易出現前攝抑制的現象。小學段向初中段的過渡最容易出現問題，科學知識的分化既可能滿足學生的多樣化需求也容易造成偏科和厭學現象。在升學的壓力下，初中段向高中段的過渡存在的問題比較多，興趣被放在考試之后，好奇心、創新性想法并未受到應有的重視，出現學段目標脫離總目標的現象。高中向大學過渡在課程目標、內容、實施方式、評價等方面同樣存在不銜接問題，如大學知識體系的完整性與中學物理課程結構模塊化的矛盾。

（五）教學管理的一體化運行機制尚未建成

一體化教學管理是一體化運行的重要保障。“大中小”科學教學一體化管理是針對“大中小”科學教學計劃、教學組織、教學質量等環節的整體組織與領導。然而，我國對大中小學教學管理的研究起步較晚，其發展尚不成熟，加上科學教育本身的復雜性，所以加大了一體化管理的難度。缺乏統一的運行機制是導致一體化科學教育運行困難的主要原因。一方面，大中小學一體化縱向銜接不夠。各學段之間、學校與家庭之間、學校與社會之間的信息溝通不順暢，難以探索一體化科學教育的建設規律；教材一體化編寫研究與實踐不足，“大中小”科學教材的銜接不夠緊密；尚未建立協調推進機制，對一體化過程中出現的問題擱置堆積；一體化科學教育的評價反饋機制不健全，處于分散狀態，無法進行全面評估和反饋。另一方面，缺乏大中小學縱向科學教育管理體系。不同學段科學課存在對政策落實不力，缺乏有效的課堂監管；對學段特征與學生發展特征的差異化、多元化等缺乏科學的認識；專業化科學教師數量不足導致教師教學任務比較繁重；缺乏“大中小”科學教師一體化的交流學習平臺，教師業務能力提升受阻等問題，阻礙了一體化科學教育的縱向銜接。

三、“大中小”科學教育一體化的實踐路徑

實踐是“大中小”科學教育一體化發展的關鍵一環。教育實踐如同人類的其他實踐一樣，是一列“自帶軌道的火車”，不斷地按照自己的方向而非編制好的列車運行圖駛向下一個站點。[13]因此，學校作為科學教育的主陣地，要樹立一體化發展科學教育的系統觀念，立足基礎教育體系看科學教育，從教育實踐的視角變革傳統科學教育模式，不斷更新育人理念、創新育人模式、變革育人方式，努力開創素質教育新局面。

（一）樹立系統觀念，實現課程標準的銜接與貫通

系統哲學認為，物質世界都是系統的，系統具有普遍性，所以系統無處不在。[14]50馬克思認為：“具體之所以具體，因為它是許多規定的綜合，因而是多樣性的統一。”[15]25恩格斯指出：“我們所接觸到的整個自然界構成一個體系，即各種物體相聯系的總體。”[16]514并進一步說明，“一” 和 “多” 是不能分離的、 相互滲透的兩個概念，而且 “多” 包含于 “一” 之中。 同等程度地如同 “一” 包含于 “多” 之中一樣。[17]166習近平在黨的二十大報告中提出：“必須堅持系統觀念。萬事萬物是相互聯系、相互依存的。只有用普遍聯系的、全面系統的、發展變化的觀念觀察事物，才能把握事物發展規律。”[18]馬克思、恩格斯、習近平對系統哲學的闡釋為一體化科學教育教學目標提供了方法論指導。“要真正發現并充分發揮一切系統的價值及作用，一個普遍適用的原則就是系統地看待事物的價值”[15]280。系統理論反映了現代科學發展的趨勢，比如，地球系統科學的突破性發展，將使人類更好地認識所賴以生存的環境，更有效地預控突發性災難危機。[19]57系統理論作為一種改變科學的思維方式，正深刻影響著科學領域。課程標準的核心內容是課程目標，“大中小”科學教育一體化課程標準是小學、中學、大學三個學段的科學教育目標的統一整合，旨在實現課程目標的統一與貫通，使系統理論科學化。因此，一體化課程標準充分體現了系統哲學的差異協同、層次轉化、整體優化等規律。

一體化課程目標的統一包括課程總目標一體化、學段性目標一體化以及學科分目標一體化，即在系統哲學方法論的指導下實現“大中小”科學教育的統一整合。首先，一體化課程總目標要與教育目的保持系統的整體性。教育目的是一切科學教育活動的出發點和歸宿，也是科學教育教學目標和價值的具體體現。明確教育目的對實現一體化科學教育實踐具有非常重要的意義。“在整體之下，每一件事物都是以一種微妙的、無形的，甚至不為人知的方式與其他事物產生著聯系”[20]9。一體化科學教育課程總目標的制定要以教育目的為依據，充分考慮各學段學生的實際、教學內容和社會需要，堅持整體性、階段性原則，合理規劃一體化科學教學活動的起點與終點。同時，一體化課程總目標是制定學段目標和學科分目標的依據，只有保持統一的整體性，才能更好地促進科學教育融入全面育人的價值體系。其次，實現學段性目標與學科分目標差異化與一體化。一方面，新課標從科學核心素養的科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個維度詳細規定了科學教育的學段性目標，形成進階科學、結構有序、螺旋上升的一體化體系，為中小學各學段目標的制定和實施提供了科學依據；另一方面，大學科學教學目標應該主動和中小學對接，貫通中學的科學課程目標，尤其是大學的綜合性科學學科需要對接中學的兩門或者三門甚至更多學科的跨學科教學目標，增加了一體化教學目標的難度和復雜度，凸顯了一體化教學目標的必要性。同時，在中小學核心素養的基礎上塑造大學階段學生的科學素養，形成以核心素養為引導的一體化培養目標。在一體化設計下，各學段在按照本學段科學教學目標實施教學的過程中，要做好與其他學段目標的銜接，保持一體化科學教育的整體性。

（二）堅持認知引領，實現教材內容的銜接與貫通

“智慧是掌握知識的方式。它涉及知識的處理，確定有關問題時知識的選擇，以及運用知識使我們的直覺經驗更有價值”[9]43。懷特海把智力的發展分為浪漫階段、精確階段和綜合運用階段。浪漫階段對應小學和初中學段，側重于自由，讓學生自然發展，并要加以培養；精確階段對應高中學段，側重于掌握精確的知識進而在系統化過程中領悟原理的階段；綜合運用階段對應大學學段，側重于擺脫知識細節而積極運用和創新原理的階段，細節退回潛意識的習慣中。[8]教給學生的知識不能超越個體成長階段所能吸收的范圍，須根據個體發展階段特點與特定需求有序地將知識傳授給學生。馬克思指出：“自然科學是一切知識的基礎。”[15]358“大中小”科學教育一體化肩負著培養大中小學生的科學興趣、幫助他們樹立科學志向的重要使命，對廣大青少年成長具有奠基性作用。“一切教育的關鍵在于教學內容的選擇”[21]4。因此，形成一體化教材內容的認知觀念是充分發揮“大中小”科學教育育人功能的重要基礎。

一體化教材內容的縱橫銜接包括課程設置的連貫性、教材使用的漸進性和教育主題的貫通性。赫胥黎對青少年科學認知過程的研究表明，伴隨青少年科學思考習慣的養成而形成的關于自然界的整體認識，可以安排在9至10歲兒童的學習過程中。在對自然界有了整體認識之后，隨著青少年推理能力的發展和閱讀、書寫與初等數學等方面的能力提升，他們就會在更嚴格的意義上進一步學習自然科學。科學教育的最大特點，就是使心智直接與事實聯系，并且以最完善的歸納方法來訓練心智，即從對自然界的直接觀察而獲知的一些個別事實中得出結論。[22]89-90可見，小學階段的學生已具備獲得整體性科學知識的潛能，這為大中小學科學課的課程、教材和教育主題的互相銜接與貫通發展奠定了基礎。富蘭克林指出：“小學階段的科學經驗應該涵蓋一個非常廣的范圍。隨后，在高中階段，他們只是會關注到更多的細節，并且在一個更高的層面進行歸納。一個人對具體的細節熟悉之后，對普遍聯系的跟進追蹤以及對這一領域大自然組織結構的探索發現，就會有一種智慧上的愉悅。”[20]13因此，小學科學教育內容應當豐富多彩且基于生活形式的多樣性，以開闊學生視野、激發科學興趣、培養科學思考，并適當設置與中學科學知識相銜接的深層次問題，引導學生主動探究。中學應增加科學教育課程比重，注重學科交叉融合，強化實驗課程，以培養學生的科技觀和科學素養。大學應開設科學通識課與專業課，以有效銜接中學科學教育。通識課面向全體大學生，在于普及并滿足不同專業與不同學習階段學生的需求；而專業課面向科學學科學生，旨在培養高層次人才。杜威認為：“只有當相繼出現的經驗彼此結合在一起的時候，才能存在充分完整的人格。只有建立起各種事物聯結在一起的世界，才能形成完整的人格……連續性和交互作用彼此積極生動地結合是衡量經驗的教育意義和教育價值的標準。”[23]262可見，一體化教材內容既有助于幫助學生形成整體的科學知識觀，也有助于培養健全的人。同時，從橫向來說，應基于數字時代科學知識的動態性與系統性，結合各學段科學教育的特點，建構跨學科的有機滲透和相互融合的知識結構，為一體化發展添翼。可以說，大學科學教育橫向一體化在信息時代尤為重要。如紐曼所說，大學的所有知識是一個整體，知識的所有分支都相互聯系，各門學科之間有多種多樣的相互關系，它們在相互比較與調節中相互完善、相互校正、相互平衡，從而形成一種內在的和諧。[24]89對于大學生而言，要思考自己的研究領域所處的地位，要從實事求是的角度接近它，并對所有知識形成一個概貌，清楚存在其他學科的競爭，才不會變得狂妄自大，“他從別人的研究里獲得一種特殊的啟發、一種思想的高尚、一種自由和沉著，用哲學和才華來對待自己的領域”[24]144。科學知識的縱橫貫通與綜合實踐將使科學課程極具靈活性，更適合學生的個體需求，能促使學生更加積極主動地參與學習。

（三）秉持因材施教理念，實現教學方法的銜接與貫通

“因材施教”理念提倡教育要從學生的實際出發，尊重個體差異，追求教育平等與公平，實現人盡其才的發展，[25]其在中國歷史中深具影響力并作為經典的教學方法影響著一代又一代人。孔子主張依循“因材施教”的教學原則對學生實行各因其材的個性化教育；孟子繼承孔子的“因材施教”思想，主張“教亦多術矣”[26]126；墨子主張“能談辯者談辯，能說書者說書，能從事者從事”，以及“深其深，淺其淺，益其益，尊其尊”[27]187；程顥、程頤指出：“君子之教人，或引之，或拒之，各因所虧者，成之而已。”[28]120“故強猛者當抑之，畏縮者當充養之”[28]230；朱熹則從人性論的角度出發，認為“稟氣有異”，資質不同，教育“必盡人之材”[29]924。新課標亦提出要面向全體學生，因材施教。可見，因材施教是我國教育活動一直沿用的教學方法。同時，科學學科的重要性、復雜性與無限性需要尊重個性化與差異化。比如，“拔尖創新人才培養計劃”“珠峰計劃”的實施便是科學教育因材施教地服務教育強國戰略的時代體現，也是一體化教學方法的現實表征。

“大中小”科學教育一體化并不是要用同樣的方法培養所有的學生，而是在各學段的教學方法與教學目標、內容梯度與學生年齡相匹配的同時，實現大中小學教學方法的銜接、貫通與創新，以幫助學與教在新知與舊知之間實現有效互動。“不同科目和不同學習方式應該在學生的智力發育達到適當的階段時采用”[9]22。例如，小學高段學生處于從具體運算向形式運算的過渡期，身心發展逐漸成熟，已經會在原有的知識經驗基礎上去探究問題，可以采用探究式教學。而中學階段的學生思維發展已接近成人，會運用邏輯推理、歸納或演繹的方法解決問題，可以采用演繹法教學。演繹的科學思維方式，反映科學對個體成長的過渡性影響力，是訓練心智的合適方法。中學理化生實驗是學生在小學階段對事物充分感知基礎上的一種升華體驗，有助于學生生成內在的科學價值認知，能夠充分彰顯一體化教學方法在實現教育目的方面的積極作用。而大學階段的學生是自由教育的承載者。學生的學習將涉及諸多領域，所以要對他們的全部學習活動給予同樣重視。大學科學教學采用講座的形式，其基本特點是由教授講述學科知識，學生在實驗課教師的指導下，在實驗室里驗證真理、創新應用，從而與客觀現實直接接觸。[24]162-163

除此之外，大中小學教師要加強一體化教學方法的創新。在保證科學理論與實踐銜接的前提下，一方面，對處于過渡銜接點的6年級、7年級、9年級、高一年級、高三年級和大一年級，可以組合高低學段的兩種或多種教學方法進行混合嘗試。低年級可以銜接運用高年級或者跨年級的教學方法，實現認知與知識的過渡。如大學先修課程項目，就是專門為學有余力的中學生提供的學習大學課程的平臺。先修課程由接受過相關大學專門培訓的中學教師授課，目前已經有電磁學、分子生物學、仿生學等前沿科學課程可供中學生選擇，未來將加大基礎科學、交叉學科、通識課程等課程的開發，為學生提供更加多樣化的選擇。在中學開設科學先修課程，有利于促進“大中小”科學教育的有機銜接，激發學生的科學潛能，為在科學領域具有天賦的優秀學生創造發展條件。[30]另一方面，也可以借助人工智能和現代信息技術實現“大中小”科學教學一體化。人工智能通過分析大量的數據和模式，提供更加多樣化的信息和知識、互動合作等，有助于拓寬學生的視野，培養創造性思維。拓寬知識視野意味著增加學生們的知識儲備，完善其心智；在知識實現整合與融合過程中，原本分屬不同功能領域的一切知識就會相互交織、相互支持，從而實現思維創新。[24]149-150如聯合AI智能課堂讓多年齡段學生共同探討智能語音識別技術的原理和運用，還可動手操作AI智能小實驗，在互動中獲得不同的科學感知與科學價值，在實驗中感受人工智能的奇妙，有利于激發學生的科學熱情，實現差異化與一體化共生。

（四）促進教研協同，實現教師隊伍內部的縱橫聯合

教育研究是教育工作的重要組成部分，是保障教育質量的重要支撐，對教學工作發揮著重要的支撐、驅動、引領作用。樹立一體化教研思想，需要通過決策接洽和利益平衡加強不同學段之間教師協同的認可度與積極性，[31]逐步構建一體化教研協同體系，全面提升協同攻關能力。在發揮不同學段教研優勢，凝聚教師教研力量的前提下積極搭建“大中小”科學教育一體化數據信息平臺、教育調研平臺、國外教育信息綜合平臺以及科學教育科學規劃管理平臺，建立科學教育數據公開共享機制，聚焦一體化問題協同調查研究，及時了解國內外科學教育改革發展動態，統籌管理和使用各學段科學教育科學規劃課題成果。同時，建立科學教師一體化備課機制與協作備課機制，建立上下聯動、縱向跨學段、橫向跨學科、內外合作的科學教師交流研修機制，深入開展相鄰學段科學課教師之間的教學交流研討。科學教師要合理運用一體化平臺集體備課、同課異構、集體教學評，促進“大中小”科學教師形成一體化思維模式和教育理念。[2]

“大、中、小學教師的義務是為傳承中的世界賦予秩序和形式，使之能引起學生的興趣，充實他們的精神，塑造他們的人格”[21]54，教師是科學教育一體化發展的第一資源，教師的科學素質是衡量科學教育質量的重要標尺。為此，《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》提出，“實施教師科學素質提升工程，將科學精神納入教師培養過程”；“推動高等師范院校和綜合性大學開設科學教育本科專業，擴大招生規模”；“加大對科學、數學、物理、化學、生物學、通用技術、信息技術等學科教師的培訓力度”[32]。高等師范院校是師資培養培訓的主要陣地，肩負培育高水平、高素質科學教育師資的重任，建立健全科學教師培養體系與教學支持體系，優化科學教師職前培養與職后培訓，需要建構“UGMP（University+Government+Middle School+Primary School）”協同一體的“大中小”科學教師培養機制。[33]

（五）建立三階段學校協同機制，實現教學管理縱橫協同

群體行為理論認為，群體是一定屬性的人群為了共同的目標，而形成的相互依賴、相互聯系、相互作用的共同體，人都生活在群體之中，群體內有共同的價值觀念、道德標準、行為規范和群體活動，群體一旦形成，就會對人的行為產生歸屬、認同與支持作用。[34]52-54制度是管理的基石與行動的指南，首先是為教學改革的可持續發展提供“兜底、激勵與生態”三重保障；其次是規范與引導學校管理部門和服務部門的工作，使他們從制約改革、被動參與到主動支持、鼓勵改革；第三是可以用教學管理改革推進政府部門行政管理與業務管理的改革，從而為一體化教學管理提供更廣泛的保障。[35]制度的實施要依靠健全的運行機制，從而引導和制約教育決策，并與人、財、物相關的各項教育活動的基本準則和相應制度相匹配。[36]因此，在科學論證與科學教育活動各要素的相互聯系與作用下，要保證一體化科學教育教學目標和教學任務的真正實現，就必須建立協調一致、高效靈活的運行機制。

首先，要系統做好頂層設計，建立“大中小”科學教育一體化推進機制。一體化教學管理需要共同目標的引領。一是需要各級黨政部門和教育行政部門建立“大中小”科學教育一體化推進的管理體制，充分發揮總攬全局與協調各方的領導職能。[37]在此基礎上，教育行政部門內部要設置相關機構，專門負責一體化具體事宜。大中小學之間要建立制度化溝通機制，對一體化在大中小各學段的推進與實施加強對話與聯系，尤其是要發揮大學的示范引領作用，大學要主動與中小學加強協作，組建科學教育聯盟。如以高校為依托、以科普為紐帶，實現“大中小”科學教育一體化。科學普及是實現創新發展的重要基礎性工作，要把弘揚科學精神貫穿于科學教育全過程，合理開發利用高校、科研機構、科技創新型企業、科學共同體等科技資源開展科普工作，強化大中小學對科普重要性的認知，培養大中小學生的創新精神。同時，高校要建立長效機制，將科普工作納入年度工作計劃，持續有效開展科普活動。二是建立區域“大中小”科學教育一體化推進共同體，實現“大中小”科學教育資源共建共享，拓寬科學教育新視野。比如，廣西壯族自治區主動融入和服務“一帶一路”倡議，助力構建中小學科學教育國際化發展新格局。通過設立“科創筑夢”線上平臺，813所鄉村學校和10萬名師生實現了共享優質科普資源；研發200多項科學課資源包，服務全區近2000所學校；開設3000余門科學課程，在“一帶一路”沿線約40個國家和地區的學校推廣應用。[38]

其次，發揮地方政府和相關單位部門聯動作用，完善家校社協同育人機制，服務“大中小”科學教育一體化發展。家校社協同是一體化的重要組成部分，三者相互促進，相得益彰。家校社協同育人機制需要政府統籌、學校主導、家庭盡責、社會支持。為此，2023年1月17日，教育部等十三部門發布《關于健全學校家庭社會協同育人機制的意見》，要求“堅持政府統籌”；“學校充分發揮協同育人主導作用”；“家長切實履行家庭教育主體責任”；“社會有效支持服務全面育人”[39]。家校社協同育人機制中，家庭、學校、社會、政府積極配合教育工作，家校社府成熟的、完整的育人模式可以沿用到科學育人中，為科學教育一體化實施提供經驗基礎，發揮外圍的保障作用。一是要建立科學家有效參與的“大中小”科學教育一體化機制，加強對家庭、社區與學校科學教育的指導，提高家長、社區成員與全體教育工作者的科學教育意識和能力，推動家校社協同育人長效機制的形成。[32]二是要吸納家校社不同領域的科學教育專家，參與國家科學教育教材編制工作，統一設計一體化科學教材。立足社會、學科與學生發展需要，選擇合適的教材內容，堅持整體謀劃與分層設計的基本原則，統籌考慮小學重感知理解、初中重體驗探索、高中重聯系綜合、大學重創新實踐的特點，分層級編寫科學教育教材。三是要全面強化一體化工作的實施，實現大中小學全鏈條閉環的教學管理，提升科學教育實施效能。四是要運用眾創眾籌等新理念，充分調動學生、家長、教師、管理者、社會人士參與的主動性，形成科學教育優質資源有效融合，服務“大中小”科學教育一體化。

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【責任編輯 王凌宇】

The Value Demands， Realistic Dilemmas and Practical Paths of Integrating Science Education in “Primary， Secondary and

Tertiary Education”

SUN Gangcheng1，2， LIU Ling2，3

（1. College of Education Sciences，Yan’an University，Yan’an， Shaanxi 716000，China；2. Faculty of Education，Buriram Rajabhat University，Buriram 030000，Thailand；3. Nanyang Vocational College of Science and Technology，Dengzhou，Henan 474150，China）

[Abstract] Science education is an important practical activity for human beings to understand and transform the world. Only by constantly adapting to the development needs of people and society， gradually moving towards integrated development， can true theoretical and practical innovation be achieved. The integration of science education in “primary， secondary， and tertiary” education serves the comprehensive development of individuals， interdisciplinary integration， and the value orientation of social development. This study first analyzes the challenges faced by the integrated development of science education in “primary， secondary， and tertiary” schools from the perspectives of teaching objectives， teaching content， teaching methods， and teaching management mechanisms. Then， it proposes the establishment of a systematic concept to achieve unified integration of teaching objectives. Adhere to cognitive guidance and achieve organic connection of teaching content. Adhere to individualized teaching and achieve multidimensional matching of teaching methods. Establish a sound operational mechanism， achieve vertical and horizontal coordination in teaching management， and ultimately form an optimized path for the integration of science education in “primary， secondary， and tertiary”.

[Key words] science education; integration of primary， secondary and tertiary education; scientific literacy; content fragmentation; connection and integration