全球科技競爭背景下的中小學科學教育改革探析

[中圖分類號]G629.21 [文獻標志碼]A 【文章編號]1008-2549（2025）0004-0021-04

在全球科技競爭的背景下，科學技術已成為衡量一個國家競爭力的重要標準。科技創新不僅是經濟發展的驅動力，也是國家未來發展的核心資源。特別是對于我國來說，如何在全球競爭中占據有利位置，教育尤其是中小學階段的科學教育就顯得尤為重要。中小學科學教育作為培養創新人才的搖籃，其質量與發展方向直接影響國家科技創新的后續力量。本文擬探討推動中國中小學科學教育的改革，以適應新形勢的需求，提升學生的創新能力和科學素養，進而為中國的科技創新戰略提供更有力的支持。

一、全球科技競爭背景下的教育挑戰

（一）全球科技競爭現狀與影響

隨著全球科技的飛速發展，國家間的競爭，尤其是在科技創新領域的角逐，愈發激烈，影響著國家的經濟、社會、政治等各方面的發展。全球范圍內的科技創新潮流，對各國尤其是發展中國家提出了新的挑戰。在這一背景下，教育特別是科學教育，已成為提升國家競爭力的關鍵因素之一。以下從三個方面探討全球科技競爭對教育的影響。

1.國際科技競爭的加劇與教育需求的變化

全球科技競爭的加劇，迫使各國加大對教育的投入，特別是對創新型人才的培養。隨著信息技術、人工智能、量子科技、生命科學等領域的突破，科技發展的速度和廣度不斷擴大，這使得創新型人才成為支撐國家競爭力的核心資源。尤其是發達國家，通過加強科學教育和研發投資，迅速推動了科技的突破與應用，這一趨勢對全球其他國家形成了強烈的示范效應。

教育需求的變化是全球科技競爭的重要反映。在這一背景下，傳統的教育模式已無法滿足未來社會對創新型、復合型人才的需求。中小學階段的科學教育，尤其是科學素養的培養，將直接影響到國家未來的科技發展和競爭力。國際評估項目如PISA（國際學生評估項目），逐漸將“科學素養”作為衡量學生能力的核心指標，強化了對科學教育的重視，推動各國教育體系向創新驅動轉型。中國面臨著提升教育質量和創新能力的雙重壓力，如何改革教育體系，以應對全球科技競爭，成為教育改革的重要課題。[]

2.科技創新對教育內容與形式的推動作用

科技創新不僅推動了社會經濟的轉型，也深刻影響了教育內容和形式的轉變。全球科技競爭要求更加注重培養學生的創新能力和實際應用能力，因此，教育內容不再僅僅局限于學科知識的傳授，而是進一步發展為跨學科的融合。傳統的學科界限逐漸模糊，STEM（科學、技術、工程與數學）教育模式YIJ成為全球教育改革的重要趨勢。該模式強調學科間的協同與整合，旨在通過跨學科的學習讓學生具備解決復雜問題的能力。

科技創新推動了教育形式的變化。線上教育、虛擬實驗、人工智能教學等現代科技的應用使得教育方式更加靈活高效。以科技為支撐的教育形式，不僅拓寬了教學空間，也增加了教學內容的互動性和實踐性。在全球科技競爭的大背景下，教育形式和內容的創新，尤其是跨學科和實踐導向的教育改革，已經成為提升教育質量、滿足科技創新需求的重要途徑。

3.中國科技競爭力的提升需求

作為世界第二大經濟體，中國在科技領域的競爭力仍需加強，尤其是在基礎研究和高技術領域的創新能力上。因此，提升科技競爭力，首先要從教育入手，培養具備全球視野和創新能力的科技人才。中國的教育體系，尤其是中小學科學教育，必須在理念、內容、方法等方面進行深度改革，才能為國家的科技創新戰略提供源源不斷的人才支持。

中國的科技競爭力提升需求，促使國家加大對教育的投資，尤其是在基礎教育階段的科技教育方面。教育部近年來出臺的各類政策文件，對中小學科學教育進行了詳細部署，為推動國家科技競爭力提升提供了教育方面的支持。中小學科學教育不但是知識的傳授，還是學生創新能力和綜合素養的培養基地。通過改革現有的教育體系，特別是在課程內容和教學方法上進行創新，要緊密結合國家科技競爭力提升的需求，以培養具備創新思維和實踐能力的年輕人才，這樣才能更好地服務于國家科技競爭的戰略目標。

（二）中國科學教育現狀分析

我國中小學科學教育體系的基本構成，長期以來以傳統的學科為基礎，主要包括物理、化學和生物等獨立學科。在這一體系內，學科知識的傳授占據了主導地位，較少強調跨學科整合和實踐能力的培養。隨著全球科技競爭的加劇，單一的知識傳授模式已逐漸暴露出其局限性，急需轉型以適應新興的科技創新要求。在此背景下，近年來我國開始進行科學教育內容的更新與改進。

當前，科學教育面臨的主要問題可以歸結為幾方面：首先是教學方式的單一性，依賴傳統的講授和驗證性實驗，缺乏對科學探究過程的重視。科學教育的重點仍然偏向于知識的系統性傳授，而較少關注學生動手操作和實踐創新的能力。這一現象在一定程度上制約了學生批判性思維和創新精神的發展。教育資源的分配不均也是制約科學教育質量提升的重要因素。城鄉、區域之間的教育資源差異使得部分地區的學生在接受科學教育時面臨基礎設施和教學水平不足的問題，這不僅影響了教育公平，進而影響學生科技素養的全面提升。

國際上，一些國家在推動科學教育改革方面取得了顯著成效。他們通過系統的教育改革與創新，特別是在STEM教育領域的深入推進，已成功培養出大量具備創新精神的科技人才。芬蘭的教育體系注重跨學科融合與實踐能力的培養，這為學生提供了更多的動手操作與創新思維的機會。而美國則強調通過科學、技術、工程與數學（STEM）的整合，提升學生的綜合素質和解決實際問題的能力。我國在借鑒這些國際經驗的基礎上，應更加注重將跨學科的知識整合到教學中，推動STEM教育的普及，以應對日益復雜的科

技挑戰。

隨著國家對科技創新和教育改革的重視，未來的中小學科學教育將不僅局限于知識傳授，更將著力于培養具備全球視野、創新思維和實踐能力的復合型人才。

（三）全球科技競爭對中國教育的潛在影響

隨著全球科技競爭的加劇，科技創新已成為衡量國家競爭力的重要指標。中國作為世界第二大經濟體，面臨著日益激烈的國際科技競爭。在這一背景下，教育尤其是科學教育，已經成為推動國家科技創新和應對國際競爭的重要支撐。然而，我國教育體系在面對這一挑戰時，仍然存在一定的結構性障礙，亟須進行改革和調整：

1.在全球科技日新月異的背景下，單一學科的知識體系已無法滿足創新型人才的培養需求

當前，我國的教育體系更多依賴于傳統的學科體系，較少關注學科之間的協同發展和跨學科的教育模式，這使得教育體系在面對科技創新時缺乏靈活性和適應性。相比之下，國際上許多教育體系已開始推動跨學科的教學模式，例如，美國和芬蘭的STEM教育模式。我國要在全球科技競爭中占據一席之地，必須加快教育體系的改革步伐，構建起靈活多元、跨學科融合的教育結構，以培養具備創新思維和實踐能力的復合型人才。[2]

2.全球科技競爭加劇了教育資源的分配不均問題，特別是在中國城鄉和區域之間的教育差距較為明顯

盡管近年來國家不斷加大對教育的投人，但教育資源在不同地區之間的分配仍然存在較大差異。特別是在偏遠地區的學生在科技教育和創新能力的培養上處于不利位置。這種不均衡的資源配置不僅制約了教育質量的提升，也影響了教育公平的實現。

3.全球科技競爭對教師素質的提升提出了更高要求

教師不僅是知識的傳遞者，更是創新能力的培養者。然而，當前我國的許多教師在創新性教學方法的應用方面，依然存在一定的差距。傳統的教學方法多偏重于知識的灌輸，缺乏對學生批判性思維和創新能力的培養。急需提升教師的專業素質和創新教育能力，特別是培養能夠有效整合現代科技手段和教育方法的教師，是應對全球科技競爭挑戰的必要舉措。

4.全球科技競爭激發了教育國際化合作的潛力

隨著國際科技合作和學術交流的不斷深化，中國可以通過與國外教育機構的合作，借鑒先進的教育理念和教學模式，提升本國教育的質量。通過加強國際的教育合作，不僅可以共享全球教育資源，還能推動中小學科學教育的國際化發展。

全球科技競爭對我國教育的潛在影響深遠，教育體系、資源分配、教師素質以及國際化合作等方面均面臨挑戰。為了應對這些挑戰，我國必須加快教育體制的改革，培養創新型人才，以增強國家的科技競爭力。

二、推動中小學科學教育改革的策略

（一）深化科學教育課程體系改革

1．新課程標準的修訂與完善

中小學科學教育需要不斷適應新形勢的要求，培養更多具有創新思維和實踐能力的學生。因此，科學教育的課程體系和標準亟需修訂和完善。當前，新課程標準應不再局限于基礎學科的傳授，更多關注學生的科學素養、創新意識和實際問題解決能力的培養。

新課程標準還應注重培養學生的批判性思維和科學探究能力。單純的理論知識已不能滿足國家科技創新的需求。教育部在修訂課程標準時，可以借鑒國際經驗，特別是PISA（國際學生評估項目）對于科學素養的評價框架，推動我國課程標準的更新與完善。PISA強調的解決實際問題的能力，以幫助學生將課堂所學的理論知識應用于現實世界的挑戰，從而增強學生的綜合能力和創新精神。[3]

2.跨學科融合與創新教育的推進

在當今世界，跨學科教育已成為提升學生創新能力和科學素養的有效方式。跨學科教育能有效打破學科壁壘，促進知識之間的聯系和綜合應用。STEM教育倡導將科學、技術、工程和數學學科有機結合，通過解決實際問題，幫助學生將理論與實踐相結合，提升他們的綜合思維能力。

3.STEM教育模式的普及與實踐

STEM教育模式不僅僅是一個理論框架，它還需要在實踐中進行推廣和落實。我國的中小學科學教育改革應大力推廣STEM教育模式，通過課堂內外的多種方式讓學生體驗到科技的魅力。學校可以通過建設創新實驗室和科技活動中心，為學生提供更多的實踐機會，促進學生動手能力和創新意識的培養。STEM教育的普及，尤其是通過項目式學習等實踐性活動，能夠使學生在實際操作中更好地理解科學原理，培養他們的批判性思維和團隊合作能力。

在實踐中，STEM教育不僅注重知識的傳授，還強調學生創新思維的培養和實踐能力的提升。通過設置跨學科的科技項目合作，學生能夠直接參與到科學研究和技術開發中，這種實踐型教育能夠激發學生的探索欲望和創新精神。

推動中小學科學教育的改革需要在課程體系、教學模式以及實踐活動等多個方面進行深化和完善。通過新課程標準的修訂、跨學科教育的推進以及STEM教育模式的普及，可以為學生提供更全面、更創新的教育內容，為國家的科技創新戰略提供有力的支持。

這一系列的改革措施必將促進中國中小學科學教育的整體提升，從而為未來的科技進步和國際競爭力奠定堅實的基礎。

（二）提升教師素質與教學能力

1.科學教師的專業化發展路徑

隨著全球科技競爭的加劇和教育需求的多樣化，教師尤其是科學教師的專業化水平，成為影響中小學科學教育質量的重要因素。當前，教師的知識儲備和教學方法已不再僅僅依賴傳統的學科教學，而是要求具備更為廣泛的跨學科整合能力和創新思維。科學教育的改革，特別是在課程標準不斷修訂的背景下，要求教師不僅要精通學科知識，還要能夠在教學中融入現代科技，進而推動學生創新思維的培養。

科學教師的專業化發展，不僅包括學科知識的不斷更新，還應注重教學策略和方法的多元化。教師的專業發展還需與國際教育發展趨勢接軌，吸收先進的教學理念和技術，以應對不斷變化的教學需求和教育環境。提升科學教師的專業化發展，不僅僅要通過培訓和學歷提升，更應通過實踐和反饋機制，推動教師教學方法的多樣化和教學效果的持續優化。

2.教師培訓與國際化交流平臺的建立

隨著教育全球化的加速，教師的培訓不再僅限于國內教育體系的支持，而是應與國際化的教育資源和平臺對接，拓展教師的視野。教師培訓是提升教師專業能力的關鍵環節，而傳統的國內培訓體系常常局限于本國的教學理念和文化背景，難以滿足當前中小學科學教育對創新人才培養的需求。因此，建立國際化的教師交流平臺顯得尤為重要。通過與世界先進教育體系的交流與合作，教師不僅能夠汲取其他國家在教育改革和創新教學法方面的經驗，還能夠在跨文化的教育環境中，提升其教育理念的國際化水平。特別是STEM教育理念的引入，使教師能夠創新教學方法，推動學生更好地掌握跨學科的知識和技能。

通過系統的國際化教師培訓平臺，不僅可以提升教師的教學水平，還能夠促進教師了解和應用全球科技前沿知識，進而推動國內科學教育的現代化進程。

3.激勵機制與教師創新能力的培養

教師的創新能力直接影響教育改革的實施效果。現有的教育體制往往過于注重教師的教學工作量和考試成績，而忽視了對教師創新性教學實踐的獎勵。然而，在推動教育創新的過程中，教師的主動性和創造性起著決定性作用。為了激發教師的創新潛力，應建立一套多維度的激勵機制，從物質獎勵到精神激勵，從職業晉升到學術發展，為教師提供一個更加開放和支持的工作環境。[4]

這種激勵機制不僅應當關注教師的短期教學成績，還應注重教師在課程設計、教學方法創新以及學術研究等方面的長遠發展。通過科研資金支持、獎學金制度、教學成果獎勵等多種形式，鼓勵教師將創新融人日常教學中，推動中小學科學教育的全面提升。

綜上所述，提升教師素質與教學能力的核心在于構建多層次的支持體系，涵蓋專業發展路徑、國際化交流與培訓，以及激勵機制等方面。通過這些措施，不僅可以促進教師個人的成長和發展，還能為教育改革提供源源不斷的創新動力，從而推動中國中小學科學教育的持續進步。

（三）加強科學教育的實踐與創新

1.科學實驗與實踐課程的設計與實施

隨著科技的迅猛發展，科學教育的目標不僅僅是傳授知識，更應注重培養學生的創新思維與實際操作能力。因此，科學實驗和實踐課程的設計與實施成為科學教育改革的關鍵環節。科學教育應通過為學生提供多樣化的實驗機會，激發他們的探索精神，培養其批判性思維和問題解決能力。實踐課程的設計不僅要貼近學生的生活和經驗，還應緊密結合科學前沿技術，使學生在實驗過程中理解理論與實際的結合。

近年來，我國在推動科學教育課程改革方面逐步形成了系統性的思路，特別是在實驗教學中強調\"從做中學\"的理念。這種理念強調學生主動參與科學實驗的全過程，從實驗的設計、數據的收集到結果的分析，全面提升學生的科學探究能力與實踐技能。這些改革不僅增加了學生在實驗中對知識的深刻理解，還培養了他們的創新意識和團隊協作精神。

2.校園創新文化與科技競賽的激勵作用

在科技創新成為國家競爭力核心的今天，校園創新文化的建設顯得尤為重要。通過激發學生的創新潛能，培養其批判性思維與解決實際問題的能力，學校為學生提供了實現自我成長和科學探索的平臺。

科技競賽作為一種有效的激勵機制，對學生創新能力的培養起到了至關重要的作用。通過參與科技競賽，學生能夠將課堂上學到的知識應用于實際問題的解決，從而提高解決復雜問題的能力。當前，越來越多的學校鼓勵學生積極參與國家級和國際性的科技競賽，參加這些競賽不僅提升了學生的實踐能力，也增強了他們的團隊協作和溝通能力。

3.科技項目合作與社會實踐的結合

科技教育的最終目的是讓學生能夠將所學知識運用于實踐，解決現實問題。為了促進這種知識的轉化，學校應加強與社會、企業及科研機構的合作，提供學生更多的科技項目合作機會。這種合作不僅能夠擴大學生的視野，增強他們的社會責任感，還能幫助學生更好地理解科學技術在實際生活中的應用。

近年來，越來越多的學校已經開始與企業和科研機構建立緊密合作關系，推動學生參與真實的科技項目。在這種合作模式下，學生不僅可以獲得前沿技術的實踐經驗，還能通過與行業專家的互動，深入了解科技發展對社會、經濟以及環境的影響。如一些學校已與高科技企業合作，開展創新實踐活動和技術實習，為學生提供了一個將所學知識與實踐相結合的舞臺。

通過科技項目合作與社會實踐的結合，學生能夠更清晰地看到自己所學知識的實際應用場景，從而更加堅定地投身于科學探索和創新的道路。同時也為我國中小學科學教育體系與社會發展需求之間搭建了一座堅實的橋梁，推動了教育、科技與社會三者之間的深度融合。

為了適應新時代的發展需求，推動教育體制的轉型已成為當前亟待解決的關鍵問題。科學教育的改革不僅關乎課程內容的更新，更涉及教育理念、教學方法、教師能力的全面提升，以及學生創新能力和實踐能力的有效培養。

教育部近年來多次強調科學教育的重要性，并提出了培養創新型人才的戰略目標。國內外的教育改革經驗顯示，跨學科教育模式和實踐導向的課程內容能夠有效提升學生的創新能力與解決復雜問題的能力。

為了實現這一目標，我國的中小學科學教育必須重視教師素質的提升。教師作為教育改革的核心力量，其創新能力和教學方法的革新直接影響學生的成長與發展。近年來，教師專業化發展，尤其是對跨學科教學能力和創新教育理念的培養已成為科學教育改革的重要組成部分，

隨著我國教育改革的不斷深化，科學教育將朝著更加開放、靈活、多元的方向發展。科學教育不僅應為學生提供堅實的知識基礎，更應注重培養學生批判性思維、創造性思維和團隊合作能力。這種綜合素質的培養將為學生日后進入高科技領域、參與國際競爭打下堅實基礎。因此，科學教育的改革不僅是對現有教育體制的完善，更是未來國家發展戰略的重要組成部分，它將在未來國家科技創新和提升國際競爭力方面發揮至關重要的作用。

參考文獻：

[1]李川，劉克文.中小學科學教育改革的熱點與趨勢[J].中小學管理，2016（15）.

[2]周險峰，李麗.中小學科學教育課程改革的觀念性支持[].中國教育學刊，2005（2）.

[3]王后雄，孫妍.我國中小學科學課程改革的脈絡爬梳、發展邏輯與未來展望].中國電化教育，2024(7）.

[4]徐振江.創新驅動發展戰略下的中小學科學教育[].信息，2024（12）.

（責任編輯：劉瑩）