中小學科學教育的價值意蘊及實踐探索

中圖分類號：G62 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2025）10-0031-03

黨的二十大報告指出：“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。”當前，全球科技競爭日益激烈，科技與產業持續變革，加強中小學科學教育對推進教育強國建設、科技創新、教育改革等具有重要意義。本文系統闡釋中小學科學教育的價值意蘊，深入分析科學教育面臨的現實挑戰，并有針對性地提出實踐路徑，為推動中小學科學教育改革提供參考。

一、中小學科學教育的價值意蘊

（一）中小學科學教育是教育強國建設的戰略支點

當前國際競爭已轉變為科技創新的長期角逐，只有將中小學科學教育深度融入國家戰略體系，才能在新一輪科技革命中把握戰略先機。其戰略價值體現為以下三點。一是夯實高水平科技自立自強根基。中小學是科技創新的啟蒙及發展階段，中小學生是國家戰略人才的后備力量，在中小學實施科學教育及拔尖創新人才培養，能夠為國家戰略人才梯隊建設夯實基礎。二是培養科技創新后備人才。經濟發展靠科技，科技進步靠人才，人才培養靠教育。在中小學階段，教師引導學生獲取科學知識，培養科學思維、創新意識、工程實踐等關鍵能力，有助于科技創新后備人才培養。三是提高全民科學素質。科學素質是數智時代公民適應社會發展、參與技術創新、應對復雜挑戰的基本素質。推進中小學科學教育，激發青少年的好奇心、想象力、探求欲，培養其科學精神與創新實踐能力，能夠為全民科學素質的持續提升提供支撐。

（二）中小學科學教育是科技創新的基礎工程

中小學是學生成長成才的關鍵時期，也是培養青少年科研能力與志趣的重要階段。因此，中小學科學教育對科技創新有著重要意義。一是有利于提升學生的科研必備素養。中小學科學教育不僅應向學生傳授科學知識，而且應培養其科學精神、創新思維及解決問題能力，使其了解科學倫理、樹立正確的科學價值觀。二是有利于培育學生的科研創新志趣。中小學生處在善于創新且勇于探索的年齡階段，對科學世界充滿好奇，通過科學知識學習及科學探究實踐等途徑，能夠激發科學興趣，進而樹立科技報國的遠大志向。三是有利于營造鼓勵創新的社會環境。科技創新需要包容失敗并激勵探索，只有營造崇尚創新、鼓勵創新、勇于創新的濃厚氛圍，才能激發全民科技創新的活力。中小學科學教育就是要提升全民科學認知程度和科學素質水平，從而為科技創新營造良好的社會環境。

（三）中小學科學教育是教育改革的重要抓手

教育部等十八部門印發的《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》提出：“推動中小學科學教育學校主陣地與社會大課堂有機銜接。”中小學科學教育可作為推動教育改革的重要抓手。一是有助于教育教學模式創新。啟發式教學、探究式教學、項目式學習、跨學科學習等成為科學教育的重要形式，一些中小學科學課堂還利用人工智能、大模型等數智技術賦能，形成了新的教育教學模式。二是有助于加強核心素養培育。教師通過系統化的科學知識體系建構與思維方法訓練，促進學生邏輯分析能力和解決問題能力的協同發展，同時依托基礎實驗、跨學科探究實踐等，把知識運用到真實場景中，培養學生的科學精神和社會責任感。三是有助于形成協同育人合力。科學教育活動往往是跨學科、跨領域的，這就需要學校、家庭與社會通力合作，推出更多開放、普及的優質科學教育資源，擴大科學教育的社會影響，提升民眾的教育獲得感、滿意度。

二、中小學科學教育的現實挑戰

（一）課程設計與教學實施的銜接性不強

科學類課程是科學教育的主要載體，但部分中小學科學教育存在課程設計與教學實施脫節現象。第一，科學教育的跨學科融合度不深。小學階段的科學單獨設科，而中學時期的物理、化學、生物學等學科采取分科形式教學，可能出現學科之間的知識結構或教學實踐銜接不緊密的現象，不利于培養學生的跨學科思維。第二，科學探究實踐未能有效落地。部分科學類課程側重于講授科學知識而忽略科學探究實踐，加上一些科學類課程教學課時不足，導致科學探究實踐難以開展。第三，科學教育范式有待轉變。當前的課堂教學正在經歷從知識傳授到素養培育的轉變，但教材修訂及評價方式等方面有待跟進，一些科學教育流于形式，不符合核心素養培養要求，導致實際育人效果不佳。

（二）教師素養與教學需求的匹配度不高

科學類課程的授課教師作為科學教育的主要實施者，在新的教學情境下，其專業素養和教學改革需求之間仍然存在不匹配的狀況。第一，教師對學科前沿的跟進能力不足。在科技飛速發展的大背景下，一些科學類課程教師的知識結構更新緩慢，對科技前沿內容的關注不夠及時，難以將人工智能、大數據等科技前沿內容高效融入課堂教學。第二，教師教學創新能力的培養有待加強。新課標要求提高教師的跨學科與探究式教學能力，但部分中小學科學教師數量不足，一些教師專業素養不高，教學創新能力急需提升。第三，素養導向的評價機制有待升級。當下的科學教育評價多數偏重科學知識及考試成績，一些地方對學生參與科學探究實踐和日常實驗操作不夠重視，科學思維、科學倫理等重要評價指標仍有待完善，亟須建立指向核心素養的完善的教學評價體系。

（三）社會支持與育人目標結合不緊密

推動科學教育需要社會支持，中小學科學教育的社會支撐應緊扣核心素養目標。第一，推動科學教育變革需形成社會共識。科學教育不能局限于傳統知識傳授，而應以培養學生核心素養為導向。但目前學校、家庭及社會在對科學素養內涵的理解上存在差異，部分群體仍然把科學素養看作是知識的掌握，將科學課程當成“副科”，這與新課標所倡導的科學素養培養存在認知上的差距，從而對協同育人的效果產生影響。第二，科學教育資源的供需矛盾需進一步緩解。城鄉科學教育資源供給的差距明顯，各區域科技場館、高校、科研院所等機構的科普資源分布不均，亟須通過數字資源共享、館校課程共建等模式突破時空限制，進而緩解資源供給和教育需求間的矛盾。第三，科學教育價值導向應進一步校正。部分群眾對科學教育的認知存在功利化傾向，往往重視技術應用，而忽視科學倫理、批判性思維等素養，科學教育需要進一步加強宣傳引導，不斷更新育人理念。

三、中小學科學教育的實踐路徑

（一）深化中小學科學教育課程教學改革

青少年科學教育應以學校為主陣地、課堂為主渠道，從教育理念、教學實踐、融合貫通等方面協同推進課程教學改革，讓科學教育融入學校教育的各方面、全過程。第一，不斷更新科學教育理念。堅持實踐導向、興趣驅動，嚴格落實科學類課程方案和課程標準，組織開展科學類課程教學工作。強化科學類課程教學設計，注重學段銜接、學科配合，系統培養學生的科學思維、創新意識及實踐能力。第二，創新開展科學教學實踐。堅持以學生為本、因材施教，深入開展啟發式、探究式教學及項目式、跨學科學習，引導學生主動獲取科學知識、提升科學素質，達成學思結合、知行合一的目標。遵循科學教育規律，為不同潛質、特點的中小學生提供適宜的科學教育。第三，推動校內外科學教育融合貫通。堅持重在融合、內外聯動，引導中小學校主動與高校、科研院所和科技場館等對接，以實驗室參觀、科學課程講座、科普報告、科學夏令營、科技比賽及實踐基地共建等形式，深入開展科學精神、工程思維和人文素養教育，實現校內課程與社會實踐的有機銜接。例如，上海中學與復旦大學合作實施“導師制計劃”，聯合組成教學團隊，協同制訂課程計劃，協商開展課程評價，組織高中階段學生參與學科微課程、導師與學生面對面、通識教育系列學科講座、科研實踐項目等六種“導師制”形態的學習，著力培養學生的科學志趣和解決問題的能力[1]。

（二）完善中小學科學教育支撐保障體系

科學教育要在課程建設、評價方式、師資隊伍等方面進行改革，構建符合科技創新人才培養需求的支撐保障體系。首先，迭代升級課程體系。緊密結合前沿科技發展趨勢及產業變革需求，加強科學類課程實施方案的研究與修訂工作，推動科學、技術、工程和數學等學科深度交叉融合，將最新科技及產業發展成果融入教材，保證教材內容及時更新迭代。其次，優化科學教育評價方式。促進多元評價與過程性考核、結果性考核的有機結合，更加關注學生創新能力和綜合素質表現。以培養學生科學興趣和創新實踐能力為目標，持續深入開展中小學生科學素質調查、科學教育工作診斷分析、科學類課程教育質量跟蹤監測等。最后，加強科學教育師資隊伍建設。充分發揮師范院校及綜合性大學的學科優勢，加強科學類課程教師的系統化培養，擴充專業化師資儲備，同時將教師科學素養提升納入全員培訓體系，提升教師在科學教育方面的專業認知及教學能力。此外，加大科學教育師資配備力度，逐步推動按標準配齊配優科學類課程教師、實驗員、教研員三類專業隊伍，同時調動高校、科研院所和科技場館等多方力量，配強科學副校長、科技輔導員。例如，浙江省溫州市出臺科學家副校長聘任與管理辦法，聘請100名科學家擔任百所學校科學副校長，創新推出“五個一\"舉措（開展一場科普講座、結對一位科學教師、參與建設一門科學課程、指導一批學生項目、共上一堂科學課）2，探索科學副校長配備新模式，推動科學教育走深走實。

（三）加強中小學科學教育校家社協同育人

科學教育具有全域性特征，應從機制保障、資源整合、理論研究、實踐協同等層面切入，加強校家社協同育人。一是強化協同育人機制保障。以中小學校為主體，建強地方黨委、政府領導下的跨部門協作及信息共享機制，加強“政府一中小學校一家庭一社會”之間的協調聯動，對科學教育資源進行優化配置，促進科學教育要素在區域之間、學段之間及主體之間精準流動。二是加強科學教育資源整合。以中小學校為主陣地，發揮社會大課堂作用，促進校內外科學教育有機銜接。大力推進“‘千家萬館’科學教育總動員行動”“全媒體科普行動”等，廣泛動員高校、科研院所、科技場館及科技企業進一步向學生開放科學教育資源。三是開展科學教育研究。加大政策激勵力度，鼓勵更多教師及科研工作者投身科學教育理論研究與實踐探索，助力打造屬地特色科學教育模式。四是推進校內外協同實踐。以“科學家（精神）進校園行動”“科普進萬家行動\"等重點項目為抓手，引導學生積極參與校內外科學實踐，推動各級各類資源由“盆景”向“風景”流動，構建包括課堂、場館、社區、家庭等要素的科學育人環境。例如，廣西壯族自治區南寧市良慶區那黃小學是一所有著60多年辦學歷史的民族地區學校，在加強和改進實驗教學的基礎上，充分整合校內外資源推進科學教育，進行了一系列有益嘗試，如舉辦校園科技節、開展主題式研學、組織學生參加科創比賽、定期舉辦成果展示活動等[3]，取得了良好成效。

（四）推進數智化賦能中小學科學教育

當前，數智技術深刻影響著教育教學工作，是促進科學教育高質量發展的關鍵因素。中小學科學教育應推進與數智技術的深度融合。一是強化教師數智能力培養。教師不但需要掌握智能工具的操作技巧，而且應利用數智技術優化教學設計、安排教學管理活動，借助動態數據收集、虛擬仿真實驗等技術支持，讓學生能直觀感受科學現象、理解科學原理。二是提升學生數智工具應用能力。進入數智時代，數智運用能力已然成為青少年必不可少的素養。學生需要學會運用數智工具開展科學教育自主學習和獲取優質科學教育資源，提高學習效率，增強理解科學原理的能力。三是加快數智資源建設。積極運用國家智慧教育公共服務平臺、區域云平臺等資源，提升科學教育實效。倡導社會各方推出“科學公開課”“家庭科普公開課”等線上科學教育資源，拓寬優質資源覆蓋面。構建虛實融合的教學及實驗環境，打造可視化、趣味性和互動性的課堂，為學生提供豐富直觀的學習體驗。例如，廣東省教育研究院黃埔實驗學校成立人工智能體驗創新中心，利用數智工具和新型教學手段，打造無屏實物編程、智慧農業、智慧交通等特色場景群，探索科學教育教學新模式，提高學生的課堂參與積極性[4]。

中小學科學教育是一項系統工程，需要各方協同發力。教育行政部門、學校及社會機構既要清醒認識現階段科學教育面臨的挑戰，又要把握難得的歷史機遇，聚焦科學教育關鍵環節，深化課程教學改革、完善支撐保障體系、加強校家社實時監測學生的學習行為和語言掌握情況，精準識別教學中的薄弱環節，并據此調整策略。利用AI技術預測學習效果，有助于教師開發更符合學生需求的個性化學習資源，并通過學習數據優化課堂內容，提供針對性的教學輔導，從而進一步提升教學質量。

持續優化還需多方主體共同參與。政府應持續提供政策支持和資源保障，學校和社區在教學實踐中積累經驗，高校和企業則通過技術研發和課程創新不斷優化教學資源。通過構建多主體協作和動態反饋機制，不僅能夠確保普通話推廣工作的可持續性，還能夠更好地滿足民族地區多樣化的教育需求，從而為鑄牢中華民族共同體意識提供語言保障。

綜上所述，數字化路徑的引入為民族地區推廣普通話注入了新動力，能夠顯著提升推普工作的效率與質量。通過多主體協同合作、因地制宜的本地化策略以及科學化的評估與優化機制，運用數字化手段不僅可以有效破解傳統推普工作中資源不足、覆蓋面有限等難題，還可以有效激發學生的學習興趣、增強了學生的文化認同。這些舉措為民族地區普通話的廣泛普及奠定了堅實的基礎，更為鑄牢中華民族共同體意識提供了重要支撐。

展望未來，數字化技術將成為推廣普通話的強大驅動力。依托大數據、人工智能等技術，推普工作將進一步實現個性化、精準化和智能化。AI語音識別與即時反饋技術能夠為學習者提供精準的發音糾正和實時學習建議，大幅提升語言學習的趣味性與有效性。大數據分析則能夠為教育管理者提供全面的學習行為數據支持，為優化教學設計、資源配置和政策制定提供科學依據，從而進一步提升推普工作的科學性與可持續性。

可以預見，依托數字技術，民族地區教育的發展將迎來全新的契機。民族地區推普工作將在增強中華民族凝聚力、促進國家統一及實現中華民族偉大復興的歷史進程中發揮更加重要的作用，為推進中華民族共同體建設注入強大動力。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部，國家鄉村振興局，國家語言文字工作委員會.國家通用語言文字普及提升工程和推普助力鄉村振興計劃實施方案[EB/OL].（2021-12-23）[2024-12-09].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-01/09/content_5667268.htm.

注：本文系南寧師范大學2024年校級數智課程建設項目“人工智能 + 播音主持創作基礎”的階段研究成果。

（責編 覃鷗）