科學教育需進一步做好五大加法

習近平總書記指出，要在教育“雙減”中做好科學教育加法。做好科學教育加法，對推動創新拔尖人才培養關口前移，支撐科教興國、人才強國、創新驅動而言具有重要意義。近年來我國在加強中小學科學教育方面取得積極進展，但由于系統缺失和路徑依賴，仍存在諸多問題。建議圍繞課時、設施、師資、質量、渠道等維度進一步做好加法，激發青少年好奇心、想象力、探求欲，培育更多具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業的青少年群體。

一、做好科學教育加法的重大意義

（一）做好科學教育加法是順應人工智能快速演進新形式，培育相應科學素養的重要抓手

人工智能作為引領新一輪科技革命和產業變革的戰略性技術，深刻改變人類生產生活方式。據世界經濟論壇（WEF）預測，到2030年，人工智能和自動化將創造數百萬新型工作崗位，同時也將替代許多傳統職業。為更好適應人工智能的快速發展，各國紛紛將人工智能通識教育向中小學階段延申。聯合國教科文組織2022年發布的關于K-12人工智能課程的全球調查報告顯示，全球已有包括我國在內的11個國家開發并實施了K-12人工智能課程。2023年新加坡政府發布《以科技推動教育轉型2030年總體規劃》，“加強學生數字素養和技術技能發展”成為規劃的五大戰略之一，政府為學校提供包括課程在內的資源以支持所有學生人工智能素養的發展。2024年4月，韓國教育部門提出到2025年，逐步引入基于人工智能驅動的數字教科書。2024年9月，聯合國教科文組織推出了面向學生和教師的新人工智能能力框架，對學生和教師人工智能素養提出新的要求。在中小學階段普及人工智能教育，科學教育加法是其中的重要抓手。

（二）做好科學教育加法是激發青少年好奇心、想象力、探求欲的必要條件

很多取得巨大成就的科學家在青少年時期就展示了對科學研究的濃厚興趣。例如，阿爾伯特·愛因斯坦在5歲時對指南針產生了好奇，11歲時就讀完了一套通俗科學讀物，12歲時自學了歐幾里得幾何；日本諾貝爾物理學獎獲得者中村修二從初中就對物理感興趣，尤其喜歡上實驗課，為他后來發明高亮度藍色發光二極管打下基礎；“微生物學之父”、法國科學家路易斯·巴斯德同樣是在中學對物理和化學產生濃厚興趣，被稱為“實驗室的蛀蟲”。做好科學教育加法，可以讓更多青少年在接觸科學知識、了解科學原理的過程中，形成興趣愛好。

（三）做好科學教育加法是實現拔尖創新人才早發現、早培養，縮小與發達國家科技差距的戰略之舉

青少年時期是腦發育的關鍵階段，科學思維訓練、實踐訓練、階梯式訓練可以有效促進大腦前額葉功能的拓展與增強。第二次世界大戰后，英美等國家就開始將科學教育作為提升國家核心競爭力的重要舉措。進入21世紀后，社會和科技發展迫切需要學生具備更扎實的科學素養，各國都將科學教育視為幫助學生掌握科學知識、培養科學思維和掌握科學方法等的基礎。以使學生更好地為經濟發展和社會進步服務。例如，美國最新小學科學教材《科學的維度》，以突出科學、技術、工程、藝術、數學之間的相互聯系為特點。再如，英國倫敦國際青年科學論壇會開展科學知識普及活動，青少年可以參加該論壇，與著名科學家零距離接觸，體驗科研互動小課堂等。科技創新是我國能否在未來贏得國際競爭優勢的關鍵因素，科技創新水平的提升是一個長期過程，需要通過科學教育加法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，提高人才供給自主可控能力。

二、科學教育取得積極進展

（一）頂層設計不斷完善

教育部等十八部門聯合印發《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》（以下簡稱《意見》），系統部署在教育“雙減”中做好科學教育加法，支撐服務一體化推進教育、科技、人才高質量發展，并明確，通過3—5年努力，在教育“雙減”中做好科學教育加法的各項措施全面落地?！兑庖姟访鞔_，實施“校內科學教育提質計劃”重點項目，保質保量完成教學和實驗課規定動作，并拓展科學實踐活動，特別要加強師資隊伍建設。

（二）部門通力協作完善科學教育政策體系

教育部、中國科學院、中國科學技術協會整合相關資源與項目，共同實施全國中小學教師科學素質提升培訓，夯實了科學教育高質量發展的師資基礎。中國科學院聯合教育部，打造面向青少年學生的科學公開課，已推出的90節課程網絡直播觀看量超1.6億人次。2023年又以“千名院士·千場科普”行動推動“科學與中國”再出發，讓更多中小學生與院士面對面交流。中國科學技術協會發動全國科技館、青少年科技中心、科教工作者協會、科普教育基地四大系統，開展科技工作者志愿服務進校園、科教資源進校園、科技活動進校園、學校學生進科技場館和教師科學素質提升五大行動。

（三）各地積極探索科學教育新模式

北京積極引導高校參與中小學科學教育，其中北京科技大學依托3個全國科普教育基地和90個國家、省部級科研平臺，積極舉辦“i科學”公益行動、科學嘉年華、公眾開放日等活動，面向中小學生開放實驗室及科研教學設施，組織開展“三下鄉”社會實踐活動。上?？萍拣^加快優質資源整合，推出“科普進五個新城”，整合全市資源并精準輸送到各個區的學校、社區中。湖南省專門制定實施方案，一、二年級增設“科學”和“綜合實踐活動”課程，五年級至八年級單列開設“信息技術”課程，拓展中小學生科技創新實踐活動，推動跨學科、項目式學習，突出培養學生的實踐能力和科學素養。廣西打造“科創筑夢”線上平臺，實現813所鄉村學校、10萬名師生共享優質科普資源，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，并在“一帶一路”約40個共建國家和地區的學校推廣應用。

三、科學教育面臨的主要問題

（一）缺課時

盡管近年來有所提高，但我國科學教育課時數量與發達國家相比仍有差距。根據《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》規定，義務教育階段科學教育課時占比為8%—10%，據此測算我國義務教育階段科學教育課時大約為每周1.5—2.5小時，而中國教育報2022年10月報道的數據顯示，英國和澳大利亞分別每周2—3.5小時和2—3小時，美國則為每周3.5—4小時。

（二）缺設施

雖然在統計數據上看多數學校的實驗設施已基本達標，但無法滿足新時代科學教育要求。大量欠發達地區設備明顯落后，有部分地區中小學事實上并未達到基本均衡標準，個別學校還在使用20年前的實驗設備。即便東部發達地區校際間實驗設備差距依然顯著。例如北京、上海等經濟發達地區的部分示范中學已經配備了建設成本150萬—300萬元的探究創新實驗室，但很多普通學校試驗設備水平并不先進，某普通中學校長反映，學校所謂的生物實驗室僅有的設備是價格幾百元的顯微鏡。

（三）缺師資

對多數學校而言科學教育是增量任務，嚴重缺乏專業化師資隊伍的有效支撐。2022年我國小學科學教育師生比約為1∶442，遠低于音樂、體育、美術等學科的師生比，且一半以上為兼任教師，僅有27.5%為理科專業背景?！半p減”政策實施以來，大量學校在課后服務中引入科學教育，但也使得缺乏師資隊伍支撐的問題進一步暴露，北京市科學中心等單位學者2024年4月發布的針對北京地區中小學的調查結果顯示，81.45%的學校認為負責課外科學教育的教師數量不足。

（四）缺質量保障

科學教育往往被貼上“副科”標簽，傳統教學方式占主導，教師將科學課簡化為知識講授、視頻學習，課程單調枯燥，甚至還存在被其它“主科”擠占的情況。北京師范大學學者2024年5月發布的針對21個省的調查結果顯示，60.89%的受訪學生表示上科學教育相關課程時經常放視頻，27.32%的受訪學生表示較少走出教室參與實踐，15.37%的受訪教師表示學校一學期開展科學教育活動的次數為1次，還有4.36%的教師表示所在學校一學期從未開展過科學教育活動。在東部地區某校調研發現了“實驗高中不做實驗”現象，實驗設備擺放在實驗樓里，落滿灰塵。在東部地區某地調研發現很多非示范類中學也只能完成教學要求的50%左右的實驗課程，偏遠地區中學的比例甚至更低。北京師范大學學者2024年5月發布的成果還指出，有6.91%的受訪學生表示存在科學課被占用的情況，6.50%的受訪學生所在學校沒有開設科學課。

（五）缺貫通機制

我國缺乏能將基礎教育階段科學教育成果與高等教育有效銜接的科學高中，通過科學教育在青少年心中埋下的“種子”難以在高等教育階段順利開花結果。當前，不論是“強基計劃”，還是“拔尖計劃”，大學更多的是坐等“收割”，沒有直接參與到中學好苗子培育的過程中。在國際上，很多國家高校很早就介入了基礎教育階段的拔尖創新人才培養。俄羅斯數理高中一半以上的教師是大學教師或研究機構研究人員，學生在導師引領下提前參與科研和工程項目。美國紐約托馬斯高中的數學課程已涵蓋微積分、統計學等大學先修課程。日本立命館中學的學生可以到同步加速器中心學習，提前接觸超大規模集成電路設計。高中階段是青少年求知好奇熱情迸發的時期，是創新精神與科研志向形成的時期。此外，建設以科學教育為特色，以培養基礎學科拔尖創新人才為目標的科學高中，是發達國家的成熟做法，對于推動人才選拔培養關口前移具有重要作用。例如，美國紐約史岱文森、布朗克斯和布魯克林三所科學高中，共培養了17位諾貝爾獎獲得者。僅布朗克斯科技高中，就走出了8位諾貝爾獎獲得者、2位圖靈獎獲得者、6位美國國家科學獎章獲得者，以及8位普利策獎獲得者。

四、政策建議

（一）加課時：對標國際先進水平，進一步提高科學教育課時

一是進一步提高義務教育階段科學教育課時占比，初步考慮可提升至10%—12%。二是鼓勵各學校在地方課程、校本課程中增加科學教育內容。三是推動中小學利用課后服務時間開展科普講座、科學實驗、科技創作、創客活動、觀測研究等。健全第三方機構進校園機制，統籌利用社會優質科學教育資源。

（二）加設施：補短板與鍛長板結合，推動科學教育相關設施提檔升級

一是補建一批，面向全國特別是中西部相對貧困地區開展大排查，加速補齊薄弱學校實驗室缺口，確保所有學校實驗設備至少達到基本均衡標準。二是升級一批，支持各地中學按新課程新教材要求，更新學科實驗儀器、數字化實驗系統，保障實驗教學。三是探索一批，引導東部發達地區及中西部省（市）級示范學校根據自身教學特色和學生成長需要，高標準建設探究創新實驗室。

（三）加師資：加強科學教育教師的培養和培訓，提高科學教育師資水平

一是推動師范院校加速增設科學教育全日制及在職專業，力爭用5年時間，培養一大批中小學科學教育教師。二是在公費師范生、“優師計劃”等項目中提高科學類課程教師培養比例，在“三支一扶”“特崗教師”等計劃中，加大科學教育專業教師占比。三是鼓勵高水平綜合性大學參與教師培養，在“國培計劃”示范項目中專門設置中小學科學類課程教師培訓項目，升級實施中小學教師科學素養提升行動計劃，切實開展科學教育專業水平認證工作。

（四）加質量：激勵與監管相結合，保障科學教育質量

一是不斷優化教案、學案，實施啟發式、探究式教學，探索項目式、跨學科學習，提升學生解決問題能力。二是加強對實驗教學效果的激勵，對實驗教學效果好的教師在職稱評審等環節予以傾斜。三是支持科技館、博物館面向中小學推出一批科學教育項目，鼓勵有條件的地區將科技館、博物館參觀學習納入科學教育要求，引導大科學裝置面向中小學生設立“觀光日”。四是加強教學管理，監督各地按照課程方案開齊開足開好科學類課程，嚴禁擠占或變相擠占科學教育內容，加強對實踐教學等內容的監測。

（五）加渠道：精準識別創新潛質好苗子，做大拔尖創新人才基座

一是支持“雙一流”高校在中小學建立培養基地，推動高校和中學聯合培養常態化、制度化，構建有機銜接、梯次推進、滲透融合的人才培養方案。二是探索建立中國特色科學高中制度，出臺專項實施方案，堅持“小而精”的原則在全國試點布局建設一批科學高中。三是探索建立超常兒童差異化中、高考選拔機制，讓有天分、有潛力、有志趣的學生能夠脫穎而出。

〔本文系國家社會科學基金重大項目“加快形成新質生產力的主攻方向與政策保障研究”（項目編號：24amp;ZD038）的階段性成果〕

（田帆，中國宏觀經濟研究院社會所研究員。劉敏，中國宏觀經濟研究院國地所副研究員）