蘇教版小學科學教科書中科學家精神的分析及其啟示

【摘" "要】教科書中的科學家事例是傳遞科學家精神、提升學生科學素養的重要載體。其中，科學家形象的選擇、呈現和塑造與科學家精神及科學素養的培養有著直接關系。以蘇教版小學科學教科書為樣本，根據分析框架分別對科學家形象和科學家精神進行統計分析后發現：科學家形象在性別、國別、研究門類等方面各有側重；科學家精神的覆蓋維度較為全面，但學段分布不均衡。據此應關注科學家形象及其精神的教學轉化：聚焦科學家形象，進行學習進階式設計；開發教科書資源，讓科學家精神的呈現方式變得更加生動；開展家校社合作，協同培育科學家精神。

【關鍵詞】科學家形象；科學家精神；科學教育；蘇教版小學科學教科書

一、問題提出

黨的二十大報告提出：立足新時代新征程，要堅持“弘揚科學家精神，涵養優良學風，營造創新氛圍”。2023年5月，教育部等十八部門發布《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，指出：實施“校內科學教育提質計劃”“科學家（精神）進校園行動”等項目［1］。2023年7月，中國科協、教育部印發了《“科學家（精神）進校園行動”實施方案》。一系列文件的發布意味著科學家精神作為科學教育發展的核心要素，已經成為我國實施教育、科技、人才三位一體全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。

已有研究表明：科學家精神進校園有助于樹立科學家良好的內在形象，促進社會主義核心價值觀教育。［2］科學家形象是傳遞科學家精神的主要載體，對科學家形象的認識有助于激發學生從事科學事業的興趣。［3］而科學家形象在科學教育教學活動中主要依托教科書呈現。因此，對小學科學教科書中的科學家形象進行梳理，分析其中包含的科學家精神，有助于培養學生的科學素養。

二、研究設計

（一）研究樣本的選擇

2017年9月，蘇教版小學科學教科書投入使用，本研究選擇一至六年級的教材作為樣本進行分析。

（二）分析維度的確立

1.科學家形象的分析維度

身穿白大褂、手拿試管、心無旁騖地躬身于實驗室、棲居于“象牙塔”之內，大抵就是學院科學家傳統形象的寫照。不管是在“以科學為志業”的時期，還是在“以科學為職業”的初期，甚至是其后相當長的時期內，科學家這一傳統形象幾乎沒有改變。［4］但是科學家的定義并不是一成不變的。隨著科學實踐和社會環境的變化，科學家的角色和定義也在不斷發展和演變。［5］科學家角色由傳統的單一“學院科學家”轉變為包括學院科學家、產業科學家和政府科學家等多元角色樣態的“后學院科學家”。［6］

教科書中的科學家形象是指科學家在從事科學活動時所表現出的角色特征。［7］其中，科學家形象可以從自然、社會、教科書三個維度進行劃分（如表1）。

2.科學家精神的分析維度

科學家精神是指科學家在科研活動中所展現出的一系列優秀品質和精神風貌，不僅在科學領域具有核心價值，在整個社會中也占有重要地位。科學家精神孕育于民族精神和時代精神，其核心為“愛國奉獻”“求實創新”，與民族精神的核心“愛國主義”、時代精神的核心“改革創新”高度重合，二者都強調愛國奉獻、團結一心和自強不息、銳意進取。［8］2019年6月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于進一步弘揚科學家精神加強作風和學風建設的意見》［9］（以下簡稱《意見》），對科學家精神的內涵作了明確界定。本研究依據《意見》構建科學家精神的分析維度，具體如表2所示。

（三）統計方法的設計

一是劃定研究范圍。研究者根據科學家的內涵提煉蘇教版小學科學教科書中具體的科學家形象。如，伽利略在一年級上冊第一單元“走近科學”中的第1課《小小科學家》、二年級上冊第二單元“天空中的星體”中的第5課《看月亮》、三年級下冊專項學習“像科學家那樣”中的科學閱讀欄目中均出現過。統計時，所有事例都要匯總在數據總表中。二是描述性統計。如，國家、研究類別和研究領域方面只計數1次，不累積計數。三是對科學家精神進行分析和提煉。在計數過程中，一個科學家故事會體現多個一級科學家精神維度，對應的二級科學家精神維度也有多個，且存在一個科學家故事重復出現在不同年級的情況。本研究在計數過程中，對相同事例出現在不同年級但體現同種科學家精神的情況進行累積計數。

三、分析結果

（一）教科書中的科學家形象分析

在蘇教版小學科學教科書中，共出現69個明確的科學家事例、53位科學家。其中，科學家伽利略重復出現4次，哥白尼重復出現3次，卡爾·本茨、亞里士多德、蔡倫、牛頓、瓦特、魏格納、達爾文、弗萊明、孟德爾、沃森、克里克、加加林重復出現2次。

1.性別

性別是最早將人區別開來的指標。［10］據統計，蘇教版小學科學教科書中的科學家形象均為男性。統編版語文教科書中共出現45位科學家形象，其中女性科學家僅有屠呦呦和瑪麗·居里兩位。教科書中人物形象性別比例失調的問題常被歸咎于意識形態和權力對教科書編寫的影響。［11］這反映出一個事實：雖然在早期科學研究領域，男性占較大比例，但也不排除許多女性科學家的價值被遮蔽的情況。如：在地球與宇宙空間這一研究領域，清朝女科學家王貞儀的事例鮮為人知；在物質科學領域，被稱為“中國的居里夫人”的何澤慧等人的成就也較少得到傳播。

2.國別

本研究參照科學家的祖籍血統、國家貢獻、個人意愿等因素，對科學家的國別進行統計。結果顯示，蘇教版小學科學教科書中共有53位科學家（分散在15個國家）。其中，英國14人、中國11人、美國7人、法國4人、德國4人、古希臘4人，意大利、俄國、奧地利、波蘭、荷蘭、阿拉伯、蘇聯、英格蘭、瑞典各1人。

3.研究門類

在劃分科學家的研究門類時，會遇到一位科學家涉及多個研究門類的問題。如阿基米德既是物理學家，又是工程師。本研究在統計時，僅取其在教科書中所在的研究門類。這樣統計得到的科學家研究門類一共有12種，具體如表3所示。

4.科學家形象所在課程領域分布

物質科學領域、生命科學領域、地球與宇宙科學領域、技術與工程領域在蘇教版小學科學教科書中均有涉及。部分科學家可能跨越多個研究領域，如伽利略在地球與宇宙科學領域、技術與工程領域都有建樹。這里需要分別進行統計。其中，占比最多的是地球與宇宙科學領域，體現出該領域的研究比較豐富，學生應充分了解該領域的發展歷程及成果。占比最少的是技術與工程領域。具體如表4所示。

5.年級分布

統計時，同一位科學家會在不同的年級出現，比如伽利略、亞里士多德、哥白尼、達爾文等人反復出現，此處累積計數。統計結果顯示，六年級教材中的科學家數量最多（占33.33%），其次是五年級（占21.74%），隨后分別是四年級（占20.29%）、二年級（占10.14%）、三年級（占8.70%），最后是一年級（占5.80%），具體如表5所示。總體上看，科學家數量的分布隨著年級的升高呈現增長趨勢，三年級例外。研究發現，科學家形象集中出現在教科書中的專項學習和科技發展歷程板塊，占比44.93%。且科學家形象在蘇教版小學科學教科書中主要以事例的方式呈現，包括實驗、成就及其影響。集中在一個專題呈現雖有助于學生整體把握科學發展歷程，但不利于科學家精神在常規教學中的滲透。

（二）教科書中的科學家精神分析

本研究對科學家形象出現的位置、事例及涉及的實驗、成果和影響進行歸納，參考蘇教版小學科學教師用書對相關科學精神進行分析。

1.維度分布

統計結果顯示，蘇教版小學科學教科書中科學家精神累計出現112次。其中，一級維度中的各精神均得到體現，但二級維度中的“淡泊名利”“獎掖后學”未體現。蘇教版小學科學教科書中科學家精神的維度分布如表6所示。

具體而言，一級維度上，“求實精神”出現的頻次最多，為42次（占37.50%）。如，伽利略為證實不同質量的物體下落時具有相同的加速度，進行了著名的比薩斜塔實驗，推翻了亞里士多德的觀點。此外，伽利略還支持哥白尼的日心說，與宗教產生了沖突，被指控為異端。但即使在獄中，伽利略仍然堅持開展科學實驗，撰寫科學論文，體現了其對科學真理的堅持。其次是“愛國精神”，為25次（占22.32%），接著是“創新精神”，為23次（占20.53%），最低的是“育人精神”，為2次（占1.79%）。

二級維度上，“追求真理”出現的頻次最多，為24次（占21.43%）。如在蘇教版小學科學教科書五年級下冊第三單元“地球的運動”第9課《晝夜交替》中，哥白尼通過觀察和計算，提出了日心說。“潛心研究”出現15次（占13.39%）。如在蘇教版小學科學教科書六年級上冊第二單元“遺傳與變異”第7課《尋找遺傳與變異的秘密》中，孟德爾通過為期8年的豌豆雜交實驗發現了基因的秘密。可見，科學家的成功離不開持之以恒的努力。“胸懷祖國”出現3次（占2.68%）。如在蘇教版小學教科書六年級上冊第四單元“探索宇宙”第14課《探索宇宙》中，第一位中國航天員楊利偉登上月球，體現了為國出征的愛國主義精神。

2.學段分布

本研究分低年級（一至二年級）、中年級（三至四年級）、高年級（五至六年級）對教材中的科學家精神進行統計，結果如表7所示。

從橫向上看，科學家精神的學段分布呈不均衡的樣態。整體上呈現遞增趨勢：低年級出現20次，中年級出現33次，高年級出現59次。從縱向上看，求實精神受到了每個學段的重視，愛國精神、創新精神和奉獻精神也得到了廣泛關注。

四、研究結論與建議

蘇教版小學科學教科書中的科學家形象是培養學生科學家精神的寶貴資源，也是培養學生科學核心素養的重要載體。本研究對小學科學教材中的科學家精神的教學提出以下建議。

（一）聚焦科學家形象，進行學習進階式設計

《義務教育科學課程標準（2022年版）》在課程理念中明確提出：基于學生的認知和知識經驗，科學安排學習進階。在教學中講解科學家的典型事例時，首先需要將學習內容和學習活動進行整合，規劃不同學段的、螺旋上升的課程目標和課程內容。研究發現，蘇教版小學科學教科書并非每個單元都涉及科學家精神，集中在專項學習和科技發展歷程兩個板塊。這要求教師熟悉各個年段有關科學家的典型事例，在教學中做到“心中有數”，并基于學生特點和教學內容進行系統設計。其次要增加對女性科學家的典型事例的講解。蘇教版小學科學教科書較多呈現男性科學家而忽視呈現女性科學家的情況，容易使學生形成刻板印象。鑒于此，教師需要對女性科學家的案例加以完善。比如在學習蘇教版小學科學教科書二年級上冊第二單元“天空中的星體”第5課《看月亮》時，可以引入清朝女科學家王貞儀的事例，滲透求真、求實的科學精神。最后是開展跨學科學習。《義務教育課程方案（2022年版）》要求每門課程至少拿出10%的時間進行跨學科教學。統編語文教科書中編排了多篇有關科學家精神的文章，介紹了屠呦呦、居里夫人、袁隆平、鐘揚等科學家的事跡。教師可以結合語文學科中的相關內容，帶領學生開展跨學科學習。學生對科學家年輕化認識的趨勢是全球性的［12］，年輕科學家的故事也可以作為參考點。

（二）開發教科書資源，讓科學家精神的呈現方式變得更加生動

教科書是紙質媒介，學生閱讀時呈現的是靜態知識。隨著科技的發展，教室里的設備可以呈現不同類型的教學資源，如視頻資源、音頻資源等。教師可以此為工具，講述科學家的故事，讓科學家精神的呈現方式變得更加生動。比如，蘇教版小學科學教科書五年級下冊第四單元“簡單機械”第13課《撬重物的竅門》中講述了阿基米德與杠桿的故事。教學時，教師可以引入相關視頻資源，形象地刻畫科學家的形象，使學生系統地學習科學知識。此外，教師也可帶領學生開展科普劇創作，如編排以變廢為寶為主題的科普劇。同時，學校還可采用“請進來”“走出去”等方式，加強與科研機構的聯系，發揮高校教師、科普場館、科學家等的育人功能。

（三）開展家校社合作，協同培育科學家精神

2023年1月，教育部等十三部門印發了《關于健全學校家庭社會協同育人機制的意見》［13］；2023年5月，教育部等十八部門印發了《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，明確提出“實施家庭科學教育，促進家校社協同育人”；2024年11月，教育部等十七部門聯合印發了《家校社協同育人“教聯體”工作方案》［14］。這些文件的頒布體現了國家對于家校社協同育人的重視。科學教育是一個系統化的工程，不僅需要學校課程作為基礎，還要發揮家庭、社會等方面的合力。

2006年PISA調查結果表明，接觸與科學相關的課外活動對學生的學習態度和學習能力都有積極影響。［15］2012年，英國維康信托基金會（Wellcome Trust Monitor）隨機抽取460名年齡在14～18歲的年輕人開展調查。結果顯示，在過去的一年里，超過一半的人至少參觀過一個與科學相關的景點，其中動物園或水族館占33%，科學博物館占25%，自然保護區占17%，科學發現中心占8%，工作實驗室占6%，天文館占3%。［16］美國國家科學教學研究學會的非正規科學教育專業委員會指出，校外學習意味著“學習是自我激勵的、自我自愿的、由學習者的需要和興趣引發的，并且是終身的”［17］。學校可以請不同領域的科學家進入校園，通過宣講等形式傳遞科學家精神；家長可帶領孩子參觀科學家的工作場所，體驗科學家的工作；社會則需要向學生提供開放的交流環境。三者協同培育科學家精神。

參考文獻：

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（1.南京師范大學課程與教學研究所

2.南京曉莊學院附屬小學）