科學(xué)教育的核心內(nèi)涵價值及縣中實(shí)踐路徑探析

董裕華

【摘 要】提高國民科學(xué)素養(yǎng)是增強(qiáng)國家創(chuàng)新能力的必然要求，也是中國式現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵。我國科學(xué)教育的底子薄，城鄉(xiāng)差距大。解決基層科學(xué)教育的難題，縣域高中（以下簡稱“縣中”）應(yīng)當(dāng)承擔(dān)更多的責(zé)任。江蘇省海安高級中學(xué)（以下簡稱“海安中學(xué)”）從厘清科學(xué)教育的內(nèi)涵、認(rèn)清科學(xué)教育的價值入手，通過構(gòu)建多樣立體的學(xué)習(xí)空間、強(qiáng)化動手實(shí)操的實(shí)驗教學(xué)、打造多元系統(tǒng)的課程體系、推行項目驅(qū)動的師資培養(yǎng)，努力發(fā)揮自身的磁場效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了教師科學(xué)教育教學(xué)水平和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的同步提升。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)教育 內(nèi)涵 價值 縣中 實(shí)踐路徑

科學(xué)素養(yǎng)是個體對科學(xué)精神、科學(xué)知識和科學(xué)方法的理解和掌握程度，是衡量科學(xué)教育水平的重要指標(biāo)。世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）2022年發(fā)布的《全球創(chuàng)新指數(shù)報告》顯示，中國排第11位，連續(xù)十年穩(wěn)步提升。但中國公民的科學(xué)素養(yǎng)仍有較大的提升空間。

科學(xué)教育是提高國民科學(xué)素養(yǎng)的根基，也是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的載體?？茖W(xué)教育一直是我國基礎(chǔ)教育的薄弱環(huán)節(jié)，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)不容樂觀，必須切實(shí)豐富科學(xué)教育內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生全面而有個性的發(fā)展。對于縣中而言，要扭轉(zhuǎn)學(xué)生“小鎮(zhèn)做題家”的刻板印象，就必須提升科學(xué)教育水平，這不僅關(guān)系到當(dāng)?shù)孛癖姷目茖W(xué)素養(yǎng)，也關(guān)系到縣中的辦學(xué)品位和育人質(zhì)量。本文基于海安中學(xué)的實(shí)踐探索，就科學(xué)教育的內(nèi)涵與外延、價值依歸及縣中的實(shí)踐路徑進(jìn)行剖析，以期對縣中科學(xué)教育工作有所啟示。

一、科學(xué)教育的內(nèi)涵剖析

弄清楚科學(xué)的內(nèi)涵，才能明確科學(xué)教育的目標(biāo)和方向。對科學(xué)教育理解和認(rèn)識的程度，決定了學(xué)?？茖W(xué)教育的高度和質(zhì)量。什么是科學(xué)教育？這一問題至今沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。華東師范大學(xué)裴新寧教授從四個維度對科學(xué)教育的概念進(jìn)行了梳理：從目標(biāo)上看，科學(xué)教育即科學(xué)素養(yǎng)教育；從內(nèi)容上看，科學(xué)教育即自然科學(xué)教育；從過程上看，科學(xué)教育是關(guān)于科學(xué)知識、方法、過程與社會建制的整體性教育；從時空上看，科學(xué)教育是跨空間的持續(xù)養(yǎng)成教育[1]。從這四個維度出發(fā)，必須厘清科學(xué)教育的三個“不只是”，進(jìn)而對科學(xué)教育的內(nèi)涵形成全面完整的認(rèn)知，才能避免高中階段的科學(xué)教育走入誤區(qū)。

1. 科學(xué)教育不只是學(xué)科教育

學(xué)科教育是科學(xué)教育的重要組成部分，高中階段沒有單設(shè)的科學(xué)課，學(xué)科教育便成為高中科學(xué)教育的重要載體，不少學(xué)校因此形成了學(xué)科教育等同于科學(xué)教育的錯誤認(rèn)識。學(xué)科教育指向的是物理、化學(xué)、生物等特定學(xué)科，目標(biāo)是使學(xué)生掌握該學(xué)科領(lǐng)域的必備知識，理解學(xué)科知識內(nèi)在的規(guī)律，并運(yùn)用學(xué)科的方法解決問題。而科學(xué)教育是跨學(xué)科的，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)倫理、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)方法和科學(xué)思維，讓學(xué)生掌握提出問題、構(gòu)建假設(shè)、設(shè)計實(shí)驗、收集數(shù)據(jù)、總結(jié)推理的科學(xué)探究與實(shí)踐能力。

我們經(jīng)常聽到這樣的疑問：“學(xué)了這么多年數(shù)理化，科學(xué)素養(yǎng)為何還不盡如人意呢？”諾貝爾獎得主丁肇中說過：“我?guī)缀跽J(rèn)識每一位獲得諾貝爾物理學(xué)獎的科學(xué)家，我可以負(fù)責(zé)任地說，這中間幾乎沒有一個考第一名的?！盵2]學(xué)科教育能夠為科學(xué)教育提供知識基礎(chǔ)，但學(xué)科考試成績好不等于學(xué)科素養(yǎng)就高，更不能說科學(xué)素養(yǎng)就高。脫離學(xué)生生活經(jīng)驗和操作體驗，忽視學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)，片面強(qiáng)調(diào)知識和應(yīng)試，學(xué)科知識就難以轉(zhuǎn)化為科學(xué)素養(yǎng)。

2. 科學(xué)教育不只是學(xué)科競賽

習(xí)近平總書記指出，要在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。然而當(dāng)下，把科學(xué)教育、拔尖創(chuàng)新人才和學(xué)科競賽“同一化”的現(xiàn)象還比較普遍。應(yīng)該說，目前學(xué)科競賽的功利性色彩依然很濃，不少學(xué)生只是將學(xué)科競賽當(dāng)作進(jìn)入名校的敲門磚?；叵脒@么多年來學(xué)科競賽獲獎的選手，究竟有多少人真正對獲獎學(xué)科感興趣，繼續(xù)從事這門學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究？有多少人在獲獎學(xué)科上取得令人矚目的成就？正如丘成桐先生所言，如果有興趣、有余力，學(xué)奧數(shù)無可厚非；如果為了升學(xué)，那就走錯了方向。帶有功利目的的學(xué)習(xí)和研究都不可能走太遠(yuǎn)，做奧數(shù)競賽絕對成不了數(shù)學(xué)大國[3]。

我們要完整準(zhǔn)確全面理解習(xí)近平總書記囑托的深刻內(nèi)涵和精神實(shí)質(zhì)，認(rèn)識到科學(xué)教育絕不是僅僅指向極少數(shù)學(xué)生的精英教育，而是要面向全體學(xué)生，要在提升全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，培育具有科學(xué)天賦的拔尖創(chuàng)新人才。學(xué)科競賽本質(zhì)上是學(xué)科教育的延伸?？茖W(xué)教育不僅僅要培養(yǎng)未來的科學(xué)家，更要通過科學(xué)教育提升全民科學(xué)素養(yǎng)。如果將科學(xué)教育等同于學(xué)科競賽，就偏離了黨和國家的戰(zhàn)略目標(biāo)。

3. 科學(xué)教育不只是科普教育

科普活動是科學(xué)教育的重要載體，通過展覽、講座等形式，將熱門科學(xué)話題、科學(xué)發(fā)現(xiàn)以及與生活關(guān)聯(lián)密切的科學(xué)問題，以生動、通俗的方式介紹給大眾，具有受眾廣、傳播快、影響大等優(yōu)勢。與科普教育相比，科學(xué)教育更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性、層次性和綜合性，包括從科學(xué)興趣的激發(fā)、系統(tǒng)科學(xué)知識的累積、科學(xué)思維與方法的鍛煉，到科學(xué)精神的養(yǎng)成，再到科學(xué)創(chuàng)新的實(shí)際應(yīng)用。不難看出，科學(xué)教育是一個完整的學(xué)習(xí)鏈條，而科普教育只是這個學(xué)習(xí)鏈條上的起始環(huán)節(jié)。

高中生的學(xué)習(xí)和探究能力日漸增強(qiáng)，更需要探究類、實(shí)踐類的科學(xué)教育。如果我們把科學(xué)教育簡化為擺幾塊展板、發(fā)幾張傳單、聽幾場講座的科普教育，而不是培養(yǎng)學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題”的習(xí)慣，科學(xué)教育的終極目標(biāo)就難以實(shí)現(xiàn)。

二、科學(xué)教育的價值歸依

學(xué)校教育的根本任務(wù)是立德樹人，科學(xué)教育自然也不例外。中小學(xué)階段是學(xué)生人生觀、價值觀、世界觀形成的關(guān)鍵時期，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價值觀尤為重要。科學(xué)教育更多偏重于自然科學(xué)，而自然科學(xué)研究的主要對象是客觀真實(shí)，不少人就誤以為科學(xué)教育超越了價值觀念和意識形態(tài)，忽視了科學(xué)教育的價值歸依。事實(shí)上，正確的科學(xué)教育價值觀是開展科學(xué)教育的重要前提。

1. 強(qiáng)化報效祖國、建設(shè)家鄉(xiāng)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)

鐘南山院士認(rèn)為，中小學(xué)的科學(xué)教育要從使命（要我做）中培養(yǎng)出興趣，發(fā)展為熱愛，形成個人的追求（我要做），才能形成真正的創(chuàng)新。在我國當(dāng)今面臨的國際形勢下，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新的使命感更加重要[4]。科學(xué)沒有國界，但科學(xué)家有自己的祖國。新中國成立初期，錢學(xué)森、鄭哲敏等科學(xué)家毅然放棄國外優(yōu)渥的物質(zhì)生活與科研環(huán)境，回到一窮二白的祖國，為新中國的建設(shè)和發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，激發(fā)了一代代科技人的強(qiáng)國夢、報國志。如今，中國特色社會主義進(jìn)入新時代，“兩個一百年”宏偉目標(biāo)召喚有志青年學(xué)以報國，鄉(xiāng)村振興事業(yè)更需要縣中學(xué)子學(xué)成歸鄉(xiāng)，共同肩負(fù)起民族復(fù)興大任。

海安中學(xué)始終高度重視科學(xué)教育中的價值引領(lǐng)，一直倡導(dǎo)“祖國和人民需要的地方一定是青年大有作為的地方”的理念。新高考改革初期，在眾多考生“棄物理”“拋化學(xué)”的非正常背景下，海安中學(xué)的物理、化學(xué)選考率一直保持在70%以上，得到教育主管部門和社會各界的高度肯定。學(xué)校還通過國防園、國防館、國醫(yī)館、古籍館等館室的建設(shè)，浸潤式弘揚(yáng)古往今來中國科學(xué)家的愛國情懷和敬業(yè)精神，引導(dǎo)學(xué)生把個人的價值追求與黨和國家的需要緊密結(jié)合起來，讓投身科技創(chuàng)新、報效祖國人民的理想信念在學(xué)生心中扎根發(fā)芽。

2. 建構(gòu)真善交融、和諧共生的科學(xué)倫理

科學(xué)教育是成才和成人兼具的教育。季羨林先生曾經(jīng)忠告：一般人雖受相當(dāng)教育，但缺乏判斷是非善惡的能力；科技教育與人文教育未能整合，阻礙教育整體的發(fā)展，亦且影響學(xué)生健全人格的養(yǎng)成[5]?？茖W(xué)的力量是巨大的，如果沒有符合倫理的價值觀引領(lǐng)，它的盲目性和破壞性也是巨大的。近現(xiàn)代以來，環(huán)境污染、生態(tài)失衡、潛在的核戰(zhàn)爭等問題往往是由于缺乏正確的價值觀、過度關(guān)注科學(xué)的功利性效益而導(dǎo)致的?？茖W(xué)教育中的倫理教育，可以讓學(xué)生形成科學(xué)研究應(yīng)恪守的價值觀念、社會責(zé)任和行為規(guī)范，保證未來科技朝著造福人類的方向持續(xù)健康發(fā)展。

海安中學(xué)在科學(xué)教育中，始終堅持“科技倫理是科技活動必須遵守的價值準(zhǔn)則”，通過組織科學(xué)倫理爭論中熱門的克隆技術(shù)、基因工程技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)中涉及的生命倫理、應(yīng)用倫理、信息倫理等問題的探討，讓學(xué)生真切理解科學(xué)探尋的目的是為人類服務(wù)，真切理解科學(xué)探究的過程本質(zhì)上也是追求真善美的過程，引導(dǎo)學(xué)生做負(fù)責(zé)任、有誠信、有道德的科研。

三、科學(xué)教育的實(shí)踐路徑

作為一所縣中，海安中學(xué)在開展科學(xué)教育的過程中受到師資、硬件設(shè)施、教學(xué)方式和內(nèi)容等因素制約。學(xué)校不斷補(bǔ)齊短板、優(yōu)化資源，主動對接科教興國、人才強(qiáng)國、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展等國家戰(zhàn)略的要求，積極探索科學(xué)教育的系統(tǒng)推進(jìn)機(jī)制，走出了一條“著力價值引領(lǐng)，提升科學(xué)素養(yǎng)，挖掘科研潛力，助力創(chuàng)新發(fā)展”的科學(xué)教育實(shí)踐路徑。學(xué)校先后獲評江蘇省科學(xué)教育綜合示范學(xué)校、江蘇省智慧校園示范校、南通市首屆青少年科技創(chuàng)新市長獎、南通市科普教育基地等榮譽(yù)。

1. 構(gòu)建多樣立體的學(xué)習(xí)空間

科學(xué)素養(yǎng)的培育需要手腦并用，需要學(xué)校提供多樣化的創(chuàng)新實(shí)踐空間讓學(xué)生操作實(shí)驗，在做科學(xué)中學(xué)科學(xué)，這是科學(xué)教育的共識。海安中學(xué)建有圖文信息中心、水木科創(chuàng)中心、學(xué)科創(chuàng)新中心三大科學(xué)教育實(shí)踐中心，內(nèi)設(shè)DIY創(chuàng)客、物理微科研、機(jī)器人與無人機(jī)、小衛(wèi)星、結(jié)構(gòu)力學(xué)、植物組培、微生物培養(yǎng)、動物細(xì)胞培養(yǎng)、防震減災(zāi)科普體驗館等系列館室，以及六十多個創(chuàng)新實(shí)驗室。學(xué)校按照學(xué)生意愿成立了二十多個科學(xué)社團(tuán)，讓學(xué)生在相關(guān)實(shí)踐空間開展科學(xué)探究，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、動手能力的培養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的提升。

2. 強(qiáng)化動手實(shí)操的實(shí)驗教學(xué)

實(shí)驗是理化生學(xué)科的重要教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，在全員普及性科學(xué)素養(yǎng)的形成過程中更是不可或缺。海安中學(xué)一直將實(shí)驗操作技能作為動手操作能力的考核指標(biāo)，在學(xué)生綜合素質(zhì)評價“成長記錄平臺”中設(shè)置了理化生實(shí)驗考核欄目，要求教師將學(xué)生實(shí)驗考核情況如實(shí)上傳，“倒逼”學(xué)生重視動手實(shí)操。近年來，學(xué)校不斷加強(qiáng)實(shí)驗空間、實(shí)驗儀器、實(shí)驗試劑等資源的投入保障，對所有實(shí)驗室進(jìn)行了升級改造，滿足學(xué)生分組實(shí)驗、創(chuàng)新實(shí)驗等不同層次的要求，多名師生在省級實(shí)驗操作、實(shí)驗創(chuàng)新等競賽中獲大獎。

3. 打造多元系統(tǒng)的課程體系

海安中學(xué)既重視科學(xué)教育的頂層設(shè)計，又突出科學(xué)教育的落地見效。學(xué)校成立了科學(xué)教育活動支持小組，研制了科學(xué)教育課程規(guī)劃和實(shí)施指南，定期開展檢查總結(jié)、項目評價、成果表彰。學(xué)生入校之初，學(xué)校就通過高校教授系列高峰講壇和進(jìn)高校校園、進(jìn)高科企業(yè)、進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗室的“三進(jìn)”活動，點(diǎn)燃學(xué)生的創(chuàng)新之火。學(xué)生在校期間，學(xué)校通過學(xué)長示范引路、全員小課題研究、科創(chuàng)社團(tuán)活動、高校與高中“雙高”合作等，創(chuàng)新課程設(shè)置和實(shí)踐載體，提升學(xué)生的科研興趣和實(shí)踐能力。對于在科創(chuàng)活動中顯露出創(chuàng)新潛質(zhì)和學(xué)科特長的學(xué)生，學(xué)校為他們自定義學(xué)習(xí)空間，及時整合校內(nèi)外資源，配備指導(dǎo)教師團(tuán)隊，搭建實(shí)踐研究平臺。近年來，學(xué)生在丘成桐中學(xué)科學(xué)獎、全國青少年科技創(chuàng)新大賽、“明天小小科學(xué)家”、“登峰杯”全國中學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新大賽等各類科創(chuàng)活動中成果豐碩；師生在American Journal of Physics、Physics Education、The Physics Teacher等國際物理教育刊物上發(fā)表多篇論文。

4. 推行項目驅(qū)動的師資培養(yǎng)

縣中普遍缺少科學(xué)教育的專任教師，課程的實(shí)施常常由學(xué)科教師兼任。海安中學(xué)采用項目驅(qū)動式的師資培養(yǎng)模式，堅持校內(nèi)挖潛培養(yǎng)和校外合作招引相結(jié)合，著力解決科學(xué)教育師資不足的難題。學(xué)校鼓勵在任教師“一專多能”，積極發(fā)揮個人興趣特長，主動參與科學(xué)、藝體、勞動教育等素質(zhì)拓展類課程的開發(fā)，邊學(xué)邊教、邊教邊學(xué)，將教學(xué)相長落到實(shí)處。學(xué)校根據(jù)科學(xué)教育教師的課程項目需求，采用“走出去、請進(jìn)來”的方式，對接高校和科研院所，制訂專項培訓(xùn)計劃，幫助教師提升專業(yè)素養(yǎng)。學(xué)校微科研實(shí)驗室、創(chuàng)客實(shí)驗室、無人機(jī)社團(tuán)、小衛(wèi)星課程等課程的指導(dǎo)教師都是“半路出家”，但在自身的不懈努力和學(xué)校的大力支持下，迅速成長為行家里手，成為“圈內(nèi)外”有影響的專家。

5. 發(fā)揮引領(lǐng)輻射的磁場效應(yīng)

作為江蘇省首批高品質(zhì)示范高中和“振興縣中聯(lián)盟”發(fā)起學(xué)校，海安中學(xué)主動承擔(dān)社會責(zé)任，用行動示范播撒科學(xué)教育的火種。學(xué)校圖書館、科創(chuàng)實(shí)驗室等場館免費(fèi)向周邊地區(qū)開放，定期舉辦各類科普活動，積極營造濃郁的科學(xué)教育氛圍，讓每一名參與者都能感受到科學(xué)的魅力。學(xué)校周末信息學(xué)社團(tuán)活動吸引了周邊各學(xué)段的愛好者，并在CSP-J/S能力認(rèn)證、信息學(xué)奧賽等賽事中取得優(yōu)異成績。學(xué)校與省內(nèi)外數(shù)十所高中建立了長期緊密的教育教學(xué)合作關(guān)系，推動了結(jié)對學(xué)校及周邊地區(qū)科學(xué)教育的穩(wěn)步發(fā)展。學(xué)校注冊成立的科技志愿者服務(wù)隊，積極發(fā)揮自身優(yōu)勢，將科學(xué)教育的觸角伸向社區(qū)和家庭，為科學(xué)普及工作增光添彩。

當(dāng)下，縣域科學(xué)教育的根基還相對薄弱。在國際競爭激烈、科技日新月異的時代背景下，縣中更要有辦好科學(xué)教育的使命感和責(zé)任感，要將立德樹人根本任務(wù)與科學(xué)教育緊密關(guān)聯(lián)，因地制宜、創(chuàng)造性地開展科學(xué)教育工作，在提升全民科學(xué)素養(yǎng)的同時，為黨和國家培養(yǎng)更多的科技儲備人才。

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（作者系江蘇省海安高級中學(xué)校長）

責(zé)任編輯：胡玉敏