德國中小學科學教育的實踐與啟示：歷史沿革、課程體系與評價機制研究

摘" "要：作為世界上的科技大國，德國的科學教育體系一直以其嚴謹、全面和高質量而聞名于世。德國的科學教育經歷了數十年的發展歷程，在課程目標、核心課程內容和課程評價體系建設等方面均取得了顯著成果。具體來說，在課程目標方面，聚焦能力培養，構建了結構化的目標體系；核心課程設置重視多學科相互融合，大力推進數字化與科學教育融合以培養學生適應未來社會的綜合能力；課程評價呈現出多維度融合與動態發展的顯著特征，通過國際大規模評估、國家評估比較、基于教育標準的核心課程評估以及定期教育發展報告等多種方式，全面且精準地監測教育質量。

關鍵詞：德國；科學教育；科學課程；科學教材；數字化教育；課程評價

中圖分類號：G431" " " " "文獻標志碼：A" " " " DOI：10.3969/j.issn.1672-1128.2025.05.004

近年來，國際科學教育課程改革持續深入推進。2013年，美國頒布《下一代科學標準》（Next Generation Science Standard），推動了其科學教育向“科學與工程實踐”“跨學科概念”和“學科核心概念”三維框架的融合發展[1，2]。歐洲的科學課程改革則注重通過系統思維和多學科聯系，強調將科學課程與社會現實問題結合[3]。與此同時，亞太地區在科學課程改革上，積極推動科學課程與工程、技術的深度融合，以適應未來科技發展的需求。我國的科學課程改革主要關注如何通過實踐性學習幫助學生提升科學核心素養，增強創新能力和批判性思維。總體來看，全球科學課程的研究與改革趨勢主要聚焦于優化課程設計和教學方法，培養具備全球視野、創新能力和社會責任感的全面發展人才[4]。作為傳統科學技術強國，德國自21世紀初便開始進行科學教育改革，明確了關注輸出、能力導向的改革方向，并在此基礎上形成了獨具國家特色的科學課程體系和評價標準。

基于此，本研究通過分析德國科學教育標準以及各州在具體實施中時出臺的相關政策性文件，從國家與地方層面相互作用的視角，對德國科學教育的歷史沿革、課程目標、課程內容以及課程評價體系等多維度內容進行系統探討，以期對我國科學教育改革提供參考。

一、德國科學教育制度發展沿革

（一）國家科學教育標準體系構建階段（2000—2007年）

自20世紀末尤其是21世紀以來，德國中學生選擇科學的人數開始下降[5]。2000年，德國學生PISA、TIMSS測試均低于OECD國家平均水平。針對這一現狀，學術領域的研究者系統提出德國教育需從“輸入導向”向“輸出導向”模式轉型[6]，由以往強調學科內容標準的投入型教育質量保障轉向強調學科能力標準的產出型教育改革。學界針對該議題的學術探討主要聚焦于以下三個核心維度：一是建立全國統一的基礎教育質量評估體系；二是應對德國因移民引入所面臨的多元文化沖擊的挑戰；三是實施早期教育分流制度。

在此背景下，2003年，德國聯邦政府發布《國家教育標準開發》（ZurEntwicklung Nationaler Bildungsstandards），首次從國家層面對教育目標、能力模型、評價體系等相關內容進行了界定。其中，教育目標從寬泛的學科知識轉向具體化、可操作的能力培養，強調注重學生認知發展與個性化需求；能力模型通過維度劃分和分級描述，明確最低要求（Mindeststandards）及更高期望（Maximalstandards）；評價體系則從傳統缺陷導向轉向能力導向，強調多層次協作（教師、學科團隊、學校整體）與外部標準的應用，通過定期監測和專項評估推動教學質量改進，最終實現教育目標、能力模型與評價體系的有機結合，滿足多樣化的學生需求[7]。基于上述標準，2004年，德國首次發布全國性初中階段的科學教育標準，即《中等教育階段物理/化學/生物的教育標準》（Bildungsstandards im Fach Physik/Chemie/Biologie für den Mittleren Schulabschluss），該標準的頒布標志著德國科學基礎教育走向統一化管理[8]。同年，德國文化部長聯席會議（Kultusministerkonferenz，KMK）成立德國國家教育質量發展研究所（Institute for Educational Quality Improvement，IQB），負責組織不同形式的基礎教育學業測試研究，包括開展學業測試和水平等級模型研究、實施國家評估研究、開展州際比較測試等。2005年，德國教育部頒布國家科學教育標準（National Education standards of Sciencein Germany，NESSG），明確了科學教育的四維體系，即對專業能力、探究能力、溝通能力、評估能力的發展要求[6]。

（二）MINT教育全面推進階段（2008—2016年）

STEM教育在德國被稱為MINT教育。MINT一詞由單詞Mathematik（數學）、Informatik（計算機科學）、Naturwissenschaft（自然科學）和Technik（技術）的首字母組合而成。2008年至2016年，德國制造業對技能型勞動力的需求不斷提升，經濟競爭壓力增加。為緩解技術人才短缺問題，德國除積極加強學校MINT教育外，還通過職業培訓系統強化個體實踐技能培養，同時政府與企業合作開展“未來MINT聯盟”計劃，從小學開始實施MINT教育。2008年，德國聯邦政府發布《通過教育前進——德國資格證倡議》（Getting Ahead Through Education—The Qualification Initiative for German），該倡議的主要宗旨是通過改進教育體系，提升德國在知識經濟中的競爭力與創新能力，同時確保每個人享有平等的教育機會。具體目標包括強化早期教育、提高兒童語言能力，同時提升學生對MINT學科的學習興趣。2009年，德國文化部長聯席會議出臺《關于加強數學—自然科學—技術教育的建議》（Empfehlung der Kultusministerkonferenz zur St?rkung der mathematisch-informatisch-naturwissenschaftlich-technischen Bildung），提出幼兒園應當系統地將數學和科學啟蒙納入兒童日常教育，幫助兒童建立對自然科學、數學和技術的基本經驗，促進他們手工技能的發展，引導其有針對性地觀察和認識自然現象[8]。2012年，德國聯邦教育科研部（Bundesministerium für Bildung und Forschung，BMBF）出版《MINT展望——MINT事業與推廣指南》（Perspektive MINT—Wegweiserfür MINT-F?rderungund Karrieren in Mathematik，Informatik，Naturwissenschaften und Technik），指出目前德國科學專業技術人才缺口高達10萬人，急需實施新一輪MINT教育計劃[9]，并專門介紹MINT領域就業前景，同時為青少年提供了多元化的MINT教育信息門戶網站[10]。在此階段，德國MINT教育的參與主體也不斷擴大，除政府和學校參與外，一些民間機構、企業、公民也參與其中，如西門子基金會、亥姆霍茲國家研究中心聯合會、德國工程師協會等，希望能通過借助多方強大的專業知識基礎，同心協力為德國科學教育發展提出廣泛而持續的建議。

（三）基于“工業4.0”發展戰略的科學教育（2017年至今）

為深化德國工業體系的結構性升級，強化國家核心競爭力，德國聯邦政府將前沿科技發展趨勢視為國家戰略制定的核心依據，并于2013年正式頒布并全面推行“工業4.0”國家戰略。作為支撐該戰略實施的關鍵配套措施，“教育4.0”計劃從數字化教育生態系統構建維度，系統規劃了德國教育改革的發展路徑，同時從課程設置、教學方法和評估體系等方面對德國科學教育提出了系統性革新要求。

2017年，德國國家科學與工程院發布研究報告《2017年MINT青年人才晴雨表—焦點：數字化轉型中的教育》（MINT Nachwuchsbarometer 2017-Fokusthema： Bildunginder Digitalen Transformation），針對數字化人才短缺問題，提出當前MINT教育應該以青少年數字能力發展為目的[11]。2019年，德國聯邦教育科研部發布數字化戰略，將“MINT行動計劃”（Mit MINT in die Zukunft！）作為“中小學數字化公約”的重點配套項目，希望在科學教育中整合數字化教育，加強學生數字能力培養，并為“工業4.0”發展戰略與數字化轉型提供人才支持[12]。2020年，德國文化部長聯席會議發布針對高中階段（Gymnasiale Oberstufe）生物、化學和物理學科的教育標準文件，該文件從2022/2023學年開始逐步實施，并預計于2024/2025學年在德國聯邦各州高中畢業考試中全面推行。2022年，聯邦教育科研部出臺“MINT行動計劃2.0”（MINT-Aktionsplan 2.0），將激發并維持年輕人對MINT學科的興趣作為核心目標，致力于為德國所有10—16歲青少年提供常態化、高質量的MINT課程[13]。為使教育標準的要求更加恰當、課程內容與學生的現實生活更加貼切，2024年，德國依據2016年KMK頒布的《數字世界中的教育》（Bildung in der digitalen Welt）及其內在能力框架，對所有學科的教育標準進行了革新，針對初中學段科學教育發布《進一步發展物理/化學/生物學科的自然科學教育標準》（Weiterentwickelte Bildungsstandards in den Naturwissenschaften für das Fach Physik/Chemie/Biologie（MSA））。

此外，為同步推進“教育4.0”改革進程，德國教育體系亟需通過構建多維聯動機制系統性提升MINT教育質量，從而有效契合社會變革需求與技術演進趨勢。為此，德國聯邦和各州提出了一系列政策和倡議，包括：整合科技館、博物館等各類教育資源，通過互動操作、動手實踐等形式拓展MINT教育的空間和實踐，激發學生對科學的興趣；鼓勵高等院校、科研院所和中小學建立合作伙伴關系，共建實驗室資源共享平臺；鼓勵大型企業承擔責任，創辦教育項目以及開發MINT課程[14]。

二、德國中小學科學教育主要內容

德國科學課程標準繼承了“化育”（Allgemeinbildung）傳統，既重視基本的科學概念、規律和原理，同時也強調科學求知的方法論和實踐過程，還通過提倡對社會性科學問題的思考，延續傳統的人文蘊含和批判精神[15]。

（一）課程目標特點

1.注重問題解決能力培養

德國中小學科學課程普遍注重培養學生運用跨學科知識和技能解決實際問題的能力。以北威州為例，其小學“自然科學與常識”課程標準的第三部分“期望與技能”，以表格形式詳細闡述了學生在四大學習領域（自然與生命、技術和工作世界、空間環境和移動性、時間和文化）從一年級開始至四年級末所必須掌握的基本學習內容。表1展示了其中“自然與生命”主題下的“材料及其轉化”內容對于小學生入學前與四年級結束時的能力期望要求[16]。

初中與高中階段的科學課程標準亦在導言部分明確提出“推進以能力培養為導向的教學改革”。其科學學科（含物理、化學、生物）課程標準體系，不僅系統規劃了學生在特定學段結束時需掌握的學科相關能力指標，還通過結構化闡釋各能力維度的內涵要求，以設計學習任務作為主要教學載體，從而實現培養學生核心素養的課程目標。以“能力”為導向的目標體系，在文件中被稱為能力領域。四個能力領域分別為專業能力、獲知能力、溝通能力和評估能力[17-22]（見表2）。

2.能力目標結構化呈現

中學科學課程標準中各核心能力目標呈現結構化層級架構與邏輯關聯。就“獲知能力”維度而言，其子能力目標包括“問題提出與假設構建—探究設計與實施—方法評估與反思”的三階段遞進模式，同時特別設置獨立子領域系統闡釋科學知識生產的特性與標準，以及知識獲取的條件與性質；“溝通能力”維度由“信息獲取—信息整合—信息呈現”三個進階模塊構成；“評估能力”維度則按照“價值判斷—科學決策—批判反思”的認知序列進行能力分層[23]。以初中物理學科“獲知能力”目標為例，該標準要求學生基于觀察與理論推導提出問題假設，形成初步研究判斷；繼而能夠針對特定主題完成科學模型建構與實驗方案設計，并運用實證方法開展探究活動；最終實現研究結果的科學闡釋與認知過程的元反思。

3.重視學科基本概念的理解

德國的中學科學教育標準將“專業能力”列為能力目標的第一項。“專業能力”主要是指對學科基本知識（包括現象、術語、事實、基本概念、定律和原理等）的理解，強調對學科基本概念的理解。同時，各科學學科課程標準（物理、化學、生物）也明確了各學科的“基本概念”。所謂“基本概念”，指的是每個科學學科中具有統攝性、結構性作用的核心思想和理解框架。它們不僅是學生理解具體知識點的出發點，也是連接不同知識內容、促進知識結構化和遷移的重要工具。在2004年版初中科學標準中，基本概念的層次沒有得到統一，既有如“系統”這樣的跨學科的共通概念，又有本學科的概念。而現行的初中科學標準和高中科學標準將基本概念定位于學科水平，如生物學科將之前的“系統”概念分解為“結構和功能、物質和能量轉化、信息和通信、控制和調節、個體和進化”。學科內的“基本概念”使不同學科內容聯成網絡，同時提供了不同視角，更好地促進了學習的進階、知識的結構化和新知識的內化[24]。

（二）核心課程內容

德國科學課程標準由國家頒布，側重于核心專業能力。而核心課程文件（Kernlehrpl?ne）為德國各州教育部門發布的適應本州基礎教育教學的綱領性文件，規定了各學科的學習目標與內容標準，為學校教學提供了統一的框架。核心課程內容的教育定位是學生在教育計劃中應取得的學習成果，對于學校一級來說，核心課程文件中的課程要求須在學校內部課程中具體化。核心課程的要求與學校的具體框架條件、學生的學習要求和學習機會以及課外合作伙伴和學習場所的參與交織在一起，共同為基礎教育階段科學教育的實際開展提供支撐。

1.小學科學核心課程

2004年，德國發布國家層面上的數學、德語教育標準文件，并于2022年對數學和德語學科教育標準進行更新，但并未發布科學教育標準，所以有關小學科學課程部分研究需參考德國各州的相關文件和要求。具體來說，德國科學課程在小學階段并非以獨立課程的形式存在，也不是如初高中階段一樣以分科課程形式存在，而是通常被嵌入綜合課程中，以知識模塊的方式開展。例如，北威州將其納入“常識”（Sachunterricht）課程框架，巴伐利亞州則將其整合于“家庭和社會研究課程”之中。此類整合型課程通常涵蓋社會科學、經濟學、自然科學等多個知識領域，具有顯著的學科交叉特征與廣泛的內容覆蓋面。

小學科學課程從一年級起開設，主要任務包括兩個方面：一是對兒童進行客觀事實和人際關系教育；二是向學生傳授基礎知識和基本方法。各州在具體課程內容組織上略有差異，但總體上包括身體與健康、自然與環境、空間與流動性、技術與數字技術和工作四個模塊。身體與健康模塊，旨在培養兒童的責任態度和意識，引導其學會用專業的詞語形容身體，包括了解個人衛生、健康的生活方式和醫療保健系統，以及從科學角度出發了解環境對人類健康的影響。自然與環境模塊，旨在引導學生通過嘗試、實驗、觀察、調查、收集、整理等科學方法，發現自然界的規律；通過研究自然現象和選定物質的特性引導學生獲得科學概念；通過可持續發展主題幫助學生了解科學發現對日常生活的影響。空間與流動性模塊，旨在通過空間認知教育、交通教育及調動培訓等主題內容，在真實空間感知與二維空間表征的協同訓練中，幫助學生掌握地圖識讀與解譯技能，區分遠近實物的具體特征；通過觀察人們所居住的空間，形成對多尺度空間的認知。技術、數字技術和工作模塊，鼓勵學生通過仔細觀察車輛和建筑物的特性、特征及功能，設計簡單模型，探索和描述物體在物理中的定律應用；通過編程實踐教學，引導學生了解數字化技術在現實場景中的潛在應用與發展前景。

總的來說，小學階段的科學課程重點是讓學生通過游戲式的發現和經驗積累、專業性的行為獲得知識，強調現實生活、自然、技術、社會等現象的多種聯系和關系。同時把實踐放在教學的首位，鼓勵學生們提出自己的技術解決方案想法，在簡單的實驗中測試和評估其優勢等[25]。

2.初高中科學核心課程

德國初高中科學核心課程完整規定了中等教育各學段學生需要掌握的基礎科學知識和技能，呈現出系統性、實踐性和應用性的特點，是德國中等教育科學教學的重要組成部分。核心課程文件主要包含課程理念、課程內容與要求、學習評價及考核要求四個方面，內容方面除了包括科學課程的任務和目標、能力領域和內容領域等基礎參考內容外，還對數字化教育提出了要求，著力推進數字化教育與科學課程的深度融合。在實際開展過程中，亦搭建起了系統且全面的知識體系與能力培養框架。

例如，初中階段的物理領域著重聚焦于基礎力學知識，通過借助斜面實驗等實操活動，讓學生切實掌握簡單機械能轉化的原理，同時培養學生的觀察能力與模型構建能力；高中階段物理課程則進一步向量子力學基礎與相對論思想拓展延伸，如巧妙借助“光電效應虛擬實驗”，助力學生理解。化學課程方面，初中階段主要圍繞原子結構、化學鍵類型等基礎內容展開教學，通過“金屬活動性序列探究實驗”等，培養學生科學歸納的能力；高中階段則深入到有機合成與催化機理等更為專業的領域，如設計“綠色催化反應”項目，引導學生深入分析反應路徑中的能壘變化。生物課程在初中多以本地生態鏈為研究對象，如對森林群落進行全面的野外調查與數據建模，幫助學生深刻理解生物多樣性的內涵；高中則包括針對基因編輯技術（如CRISPR）的倫理邊界展開深入探討，通過案例辯論等形式，著力培養學生的批判性思維。

當前，全球主要國家和地區已把提升國民數字素養作為謀求競爭新優勢的戰略方向，紛紛出臺戰略規劃，開展面向全民的數字素養教育[26，27]。2021年10月，KMK常設科學委員會發表《關于“數字化世界中的教育”戰略的進一步發展意見書》（Stellungnahme zur Weiterentwicklung der KMK-Strategie “Bildung in der digitalen Welt”）[28]，分析了當前德國教育系統中數字化轉型的現狀和挑戰。同年12月9日，KMK發布《“數字世界中的教學和學習”戰略的補充文件》（Lehren und Lernen in der digitalen Welt Erg?nzung zur Strategie der Kultusministerkonferenz “Bildung in der digitalen Welt”）[29]，深入探討了數字世界中教學和學習的各個方面，并提出了具體措施，以應對數字時代帶來的挑戰和機遇。在科學教育的發展進程中，數字化技術發揮著舉足輕重的作用。以抽象概念理解為例，化學課堂借助Avogadro軟件可視化分子極性，使學生能夠通過自主調整電荷分布，預測溶解性差異；物理課程可利用Stellarium模擬星系運動，使學生直觀地探究引力透鏡效應的空間規律。在實驗數據處理環節，生物實驗采用PH傳感器與溫度探頭實時采集數據，自動生成動態曲線并擬合數學模型，且IQB開發的自適應系統能精準識別學生實驗報告中的邏輯漏洞，并推送針對性訓練。面對跨學科問題，學生運用GIS地圖工具分析交通流量，結合化學知識測算尾氣排放，提出基于光伏充電站的“智能城市”優化方案；在“基因編輯”議題中，學生可借助在線辯論平臺實時匯總多方觀點，訓練證據權衡與倫理推理能力。

（三）課程評價體系

從評價形式上看，德國中小學科學教育課程評價體系以能力導向為核心，采用多維度、多層次的評價模式，涵蓋形成性評價、終結性評價與項目式評價。其中，形成性評價注重日常教學中的持續觀察與數字化診斷。例如，北威州小學要求教師記錄學生在“自然與生命”模塊中的觀察與分類能力發展，并借助IQB開發的“自適應診斷工具包”實時分析學生在虛擬實驗中的操作路徑，識別錯誤概念認知并生成個性化學習建議[30，31]。終結性評價則通過國家學業水平測試與高中畢業考試檢驗學生的學科核心能力，如相較于以往測試新增了“數字化實驗設計”任務[32]。項目式評價側重跨學科實踐與可持續議題研究。例如，柏林中學的“氣候行動項目”要求學生提出節能減排方案并評估可行性，考察批判性思維與社會責任感，此類任務通常由企業與學校聯合評分[33，34]。

評價政策層面，德國科學教育評價體系以《國家教育標準：科學》為基石，明確專業能力、獲知能力、溝通能力與評估能力四大維度，并于2024年修訂版新增了對“算法思維”與“人工智能倫理”的內容，反映科技與社會互動的新需求[35]。“MINT行動計劃2.0”進一步推動評價工具創新，資助開發沉浸式測評平臺，支持元宇宙環境下的協作實驗與實時反饋，同時要求教師掌握區塊鏈檔案管理系統等數字化工具[33]。此外KMK于2006年起逐步構建了四層次質量監測框架，包括國際比較（PISA科學素養排名）、國家學業測試、課程實施評估與年度發展報告，通過IQB的標準化測試工具與跨州比較研究持續優化資源配置。

當前，德國科學教育評價體系仍面臨聯邦州標準差異、教師技術能力不足與技術倫理爭議三重挑戰。例如，巴伐利亞州與漢堡州的實驗考核權重分別為30%和15%，這一差異嚴重影響全國可比性。對此，KMK計劃2030年前統一實驗考核框架，同時在監測教育質量方面開展跨州比較，旨在全面檢驗學校教育的整體質量。例如，每五年在基礎教育初級階段（小學）進行測試，主要針對德語和數學兩個科目；中級階段測試每三年進行一次，科目在德語、英語、法語、數學、科學之間選擇，但中學第二階段在目前尚未進行州比較[36]。2012年起，KMK逐步確定了德國普通高等教育入學資格的教育標準[37]。較為詳盡的全部聯邦州高考結果的統計報告從2002年開始由KMK發布[38]，即每年發布一份關于各州高考的成績報告。

除了傳統的對于不同學段畢業生的考試外，德國還對中小學生進行標準評估。2004年12月，KMK組建了德國教育質量發展研究所。該研究所由眾多擁有多年教育、管理經驗的專家學者、教育科學以及學科教學法專家等組成。主要任務為組織不同形式的基礎教育學業測試研究，其中包括開展學業測試和水平等級模型研究、實施國家評估研究、開展洲際比較測試；研發高等教育入學資格考試題庫；挖掘與再分析教育數據；開展教育專題研究。IQB的工作建立在KMK研制的中小學教育標準的基礎之上，負責定期監測德國中小學達到該教育標準的程度[39]。根據2020年的需求分析，2024年德國進一步革新了中學階段教育標準，并根據新的教育標準，制定《初中自然科學（生物、化學、物理）教育標準實施手冊（2024 年）》（Bildungsstandards NATURWISSENSCHAFTEN （2024） Biologie， Chemie， Physik Sekundarstufe I Beitrag zur Implementation）[40]。該手冊明確提到，今后幾年的國家教育質量監測結果（IQB Bildungstrend）將對未來德國教育改革產生重要影響，也將影響各州對于新科學教育標準的實施。

三、德國中小學科學教育特征分析

（一）能力導向下的多維度課程目標

德國科學教育的課程目標強調能力導向，特別是在培養學生跨學科應用能力和解決實際問題的能力方面具有顯著優勢。這種能力導向不僅關注基礎知識的傳授，更注重學生在真實情境中應用所學內容的能力。通過“專業能力”“獲知能力”“溝通能力”和“評估能力”四個維度，既保障了學生能夠在科學領域中擁有批判性思維并掌握解決復雜問題的能力，又兼顧了對基本概念的深度理解，使他們能夠適應現代社會日益復雜的技術和科學需求。

但這一導向同時也帶來了一定的挑戰。例如，課程目標明確強調對學生批判性思維和探究能力的培養，然而過分強調能力導向可能導致基礎知識的傳授被弱化，特別是在較低年級，學生可能難以在沒有足夠知識基礎的情況下參與高級能力的發展。因此，科學教師在理解和實踐課程目標時需平衡知識鞏固與能力培養的需求。總的來說，德國科學教育通過系統化的課程目標設計，不僅為學生提供了全面的科學教育框架，也為學生應對未來社會和技術需求提供了堅實的知識基礎和能力支持。

（二）連貫性與數字化融合并重的核心課程

德國的核心課程不僅涵蓋了廣泛的科學知識，還通過高度結構化的內容體系，確保學生在各個階段的學習具有連貫性。特別是在小學階段，科學課程往往與其他學科交織在一起，學生可以通過多樣化的學習途徑獲取科學知識，逐步提升對自然世界科學理解。到中學階段，核心課程的內容進一步深化，學生不僅學習科學知識，還在學習過程中接觸到數字化工具的應用。這種整合式的課程設計，能夠幫助學生更好地掌握科學基礎知識，同時發展出面向未來的綜合能力。在課程的每一個學習階段，核心課程的設計都力求平衡理論與實踐，確保學生不僅理解科學概念，還能在實際中加以應用。

（三）多維度融合與動態發展的科學課程評價體系

德國中小學科學課程評價體系呈現出多維度融合與動態發展的顯著特征。從多維度融合來看，四大層次框架中各維度相互關聯、相輔相成，形成有機整體。在評價方式上，將國際與國內、水平測試與課程評估、結果報告等多元方式深度融合，全面且深入地對科學課程進行監測，既能精準把握學生在國際上的科學素養水平，又能細致洞察國內不同地區、學校的教學質量與學生學習成果。同時打破評價主體單一性，構建政府、學校、企業、科研機構協同參與的生態鏈，推動教育與社會需求無縫銜接。在標準化與差異化間尋求動態平衡，國家級能力框架確保基礎公平，聯邦州保留如實驗占比等特色考核權重，城鄉師資差異則通過“強制培訓+資源傾斜”彌合，最后利用AI算法透明化審查機制防范技術偏見。

在動態發展方面，一方面注重跨州比較與長期監測。KMK長期堅持每五年在基礎教育初級階段針對德語和數學，每三年在中學階段于德語、英語、法語、數學、科學學科中擇科進行測試，持續檢驗學校教育整體質量，敏銳捕捉各州教育質量差異及問題，為教育政策優化和資源合理調配提供有力依據，并依據不同時期需求革新教育標準，確保評價體系始終契合教育發展的時代需求。另一方面，依靠專業機構支持推動革新。IQB憑借其專業的專家團隊，基于新教育標準開展各類學業測試和研究，負責監測達標程度。總的來說，德國科學課程評價體系呈現出系統性、前瞻性與實踐性的特征，突破傳統知識考核，構建了“專業能力—科學探究—倫理決策”三位一體的評價框架，學科知識、方法論與價值觀的深度融合，強調了學生在科學學習中的全面素養和實踐能力。

四、 結論與啟示

（一）完善能力導向的課程目標與教學實施

德國中小學科學教育聚焦于專業、獲知、溝通與評估能力，構建起以能力為核心的課程目標體系，促使學生在知識運用、思維方法、交流協作與決策判斷等多方面協同發展，同時高度重視學科基本概念理解，借此構建知識網絡，推動學習進階。其所構建的能力和領域代表了對學科至關重要的技能和知識的選擇，對學校通識教育的發展具有重要意義。我國科學教育雖強調提升學生核心素養，注重創新與批判性思維培育，但在能力目標的細化與結構化呈現上仍存在優化空間。鑒于此，我國可深度剖析學科核心素養，將其細化為可操作、可測評的具體能力指標，依據不同學段學生的認知發展規律，構建遞進式的能力培養體系。以物理學科為例，可針對初中與高中階段，分層次明確在實驗設計、數據分析、模型構建等方面的能力要求，推動學生能力持續進階。在課程設計與教學實踐中，深度挖掘學科基本概念，借由項目式學習、問題驅動教學等方式，引導學生主動探索概念間的內在關聯，構建系統知識框架，提升知識內化與遷移能力。

（二）加強課程連貫性建設與數字化教育推進

德國中小學核心課程在各學段間銜接緊密，小學階段與多學科融合進行知識啟蒙，中學階段深化知識并引入數字化工具應用，為學生鋪設了連貫且富有層次的學習路徑。同德國一樣，我國也正面臨著行業結構轉變加快的發展現狀，為了適應這一變化，自然需要大力推進數字化教育。同時我國地域廣袤，地區間教育資源和發展水平差異明顯，在課程連貫性與數字化融合方面存在不均衡現象。對此，可通過強化課程的頂層設計，對各學段科學課程內容進行統籌規劃，保障從小學到高中知識的系統性和連貫性。組織專家團隊制定科學教育課程一體化指南，明確各學段的教學重點與銜接要點。在數字化融合方面，政府要加大對教育資源薄弱地區的投入，完善數字化教學設施，為教師提供專業的數字化教學培訓，提升其信息技術應用能力。進一步鼓勵教師借助在線學習平臺、虛擬實驗室等數字化資源，創新教學模式，開展線上線下混合式教學、項目式學習等，為學生創造豐富多元的學習體驗。

（三）優化科學教育評價體系

德國的科學課程評價體系融合了國際大規模評估、國家評估比較、基于教育標準的核心課程評估以及定期教育發展報告，通過跨州比較與教育標準的動態更新，確保評價體系的適應性。當前，我國在科學教育評價體系改革方面，正朝著“能力導向”和“素養提升”的方向邁進，基于德國經驗，我國可從以下方面優化科學教育評價體系。

一是優化制度與內容。設立五年周期的教育標準修訂制度，組建跨領域專家委員會，及時將量子計算、綠色能源等前沿領域成果轉化為評價內容，保證教育評價與時俱進。在國家層面統一科學素養基礎指標，如實驗操作、數字化工具應用等，同時允許邊疆地區融入生態保護、民族工藝等地域特色考核內容，平衡規范性與多樣性。打造全方位、多層次的科學教育評價體系，將學習過程、實踐能力、創新思維、社會責任等納入評價范圍，強調學科知識、科學探究和倫理決策深度融合。

二是以數字化賦能教育評價。推廣 AI 助學系統與區塊鏈學分檔案，為農村地區定制 “虛擬實驗室” 和自適應診斷工具；借助國家教育云平臺開放東部優質資源，構建 “數據驅動 — 精準干預 — 個性發展” 的全鏈條評價支持體系，縮小城鄉科學教育差距。

三是打造多元化評價方式。綜合運用考試、作業、實驗報告、項目成果展示等多種評價方式，加強教育質量監測，建立常態化跨區域教育質量比較機制。

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作者簡介：孫雨杉、嚴文法、李峙頤、馬立清、王媛、沈揚波，陜西師范大學化學化工學院（西安，710062）；袁梓健、胡衛平（通訊作者），陜西師范大學現代教學技術教育部重點實驗室（西安，710062）

基金項目：教育部教育管理信息中心2023年度國外教育研究委托課題 “科學教育國際比較研究及其數據庫建設”（編號： MOE-CIEM-20230011）

The Practice and Enlightenment of Science Education in German Primary

and Secondary Schools： Research on Historical Evolution，

Curriculum System and Evaluation Mechanism

SUN Yushan1" "YAN Wenfa1" "YUAN Zijian2" "LI Zhiyi1" "MA Liqing1" "WANG Yuan1" "SHEN Yangbo1" "HU Weiping2

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering， Shaanxi Normal University， Xi’an 710062;

2.Key Laboratory of Modern Teaching Technology， Ministry of Education， Shaanxi Normal University， Xi’an 710062）

Abstract： As a technologically advanced nation， Germany has long been recognized for its rigorous， comprehensive， and high-quality science education system. This paper examines the science education framework in German primary and secondary schools through the unique perspective of national-local interaction dynamics， focusing on three key dimensions： curriculum objectives， core curricular content， and assessment mechanisms.The analysis reveals that Germany's curriculum objectives emphasize competency development through a structured goal-oriented system. In core curriculum design， the German model demonstrates strong interdisciplinary integration and proactive implementation of digital education initiatives， aiming to cultivate students' comprehensive abilities for future societal adaptation.The assessment framework exhibits multidimensional integration and dynamic development characteristics， employing a sophisticated monitoring system that combines international large-scale assessments， national benchmarking studies， standards-based curriculum evaluations， and regular educational progress reports. This multilayered approach enables comprehensive and precise quality assurance in science education.

Keywords： Germany; Science education; Science curriculum; Science textbooks; Digital education; Curriculum evaluation

（編輯 姚力寧" "校對 郭向和）