關于中小學科學教育中融合德育的幾點思考

◎ 周建中

一、引言

2023 年 2 月9 日，《每日經(jīng)濟新聞》刊發(fā)報道《調查|國內高校已有學生用ChatGPT 寫論文了，“杰作”快趕上老師了！ “AI 作弊”怎么防？》在微博上引起了社會的普遍關注和熱烈討論。同時也引發(fā)了眾多的教育工作者，特別是科學教育工作者的反思：我們的教育是要立德樹人，思想品德教育融入教育教學的方方面面顯得尤為重要；我們的科學教育更需要辯證地思考：科技給人類生活帶來便利、進步、發(fā)展的同時，如何防范有人利用科技的手段去做一些有違社會公德、倫理道德、法律法規(guī)的事情。

科學技術是一把雙刃劍，它既可以帶來積極也會帶來消極的影響。而科學教育能夠完成科學知識的再生產(chǎn)，為科學技術與工程提供理論基礎，更為人類認識自然與社會提供獨特的思想與思維方法、精神力量和價值觀念，從而不斷提高人類社會的精神文明水平。［1］習近平總書記指出，“要在教育‘雙減’中做好科學教育加法”。做“加法”的同時也離不開對學生德育素養(yǎng)的培育。

二、概念界定

（一）科學教育

科學教育是以自然科學內容為主的一類課程所進行的教育教學活動，是現(xiàn)代教育體系的重要分支和組成部分。從課程實施途徑來看，科學教育既可以通過綜合科學實現(xiàn)，也可以通過物理、化學、生物和地理等分科課程進行，而現(xiàn)代更廣義的科學教育則涵蓋數(shù)學教育、技術教育和工程教育等內容。［2］通過科學課程培育的核心素養(yǎng)，主要指學生在學習的過程中，逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，是科學教育育人價值的集中體現(xiàn)，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任等方面。［1］本文中的科學教育，是基于《義務教育科學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《2022 版課標》）的課堂科學教學、課后科學實踐普及等中小學教育教學活動。

（二）德育素養(yǎng)

本文中的德育素養(yǎng)，是指向學生的德育素養(yǎng)。圍繞《普通高中思想政治課程標準（2017年版2020 年修訂）》《義務教育道德與法治課程標準（2022 年版）》中的表述，提煉為：學生通過學習逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，它包括政治認同、科學精神、法治意識、公共參與、道德修養(yǎng)、健全人格、責任意識等。結合相關課標對上述素養(yǎng)的具體分解描述、科學教育要義，以及與學生發(fā)展核心素養(yǎng)的內在聯(lián)系，本文所倡導科學教育中的德育素養(yǎng)為科學精神（質疑批判、探究實踐、嚴謹求實、想象創(chuàng)造）和人文素養(yǎng)（社會責任感、合作精神、倫理道德）。

三、科學教育中融合德育的必要性

（一）新時代科學教育的要求

2023 年5 月，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)《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》）?！兑庖姟分幸螅涸诳茖W教育中弘揚科學精神和科學家精神；融入愛國主義、家國情懷、集體主義教育；領悟勞動精神、鉆研精神、創(chuàng)新精神、工匠精神；培養(yǎng)勤于探索、勇于實踐的科學品質，這些都是科學教育中的德育內涵。2016 年《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》明確指出：要培養(yǎng)學生能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。其中的必備品格和關鍵能力則引領了各學科課程建設和學科素養(yǎng)培育要義。核心素養(yǎng)的總體框架中，從文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面確定了六大核心素養(yǎng)、十八個素養(yǎng)點，相關的素養(yǎng)（如科學精神、責任擔當、實踐創(chuàng)新等）兼具科學與德育要義，具有跨學科性，這些為科學教育與德育的有機融合提供了依據(jù)，又體現(xiàn)了在科學教育中融合德育的必要性。

（二）科學教育與德育自然契合的要求

“科學教育是真善美的統(tǒng)一”，它是將科學的理念、方法、思想和精神內化為受教育者的信念和行為的教育過程，使科學態(tài)度與每一位公民的生活聯(lián)系在一起，使科學精神與人文精神在現(xiàn)代文明中交相輝映。［3］上文提到的核心素養(yǎng)中的科學精神與責任擔當素養(yǎng)方面，可以理解為：嚴謹求實精神、自由探索精神、質疑批判精神、勇于創(chuàng)新精神，以及為人類服務和造福人類的社會責任。這兩大素養(yǎng)本身也屬于德育范疇。

著名科學史家喬治·薩頓認為：科學精神比科學給人類帶來的物質利益更加寶貴，它是“科學的生命”，是科學教育或活動的靈魂。他所提及的“生命”“靈魂”就可以理解為德育。因此在科學教育中進行德育實踐，是科學教育培養(yǎng)有科學情懷和科學靈魂的青少年的應然之舉。而科學教育、德育兼與核心素養(yǎng)框架中相關素養(yǎng)的關聯(lián)和同質，為這種科學教育和德育的跨學科融合在實踐層面上提供了依據(jù)?？茖W教育中融合德育，其目的就是以科學教育為依托，在科學教學、指導、普及的過程中，學生的德育素養(yǎng)亦得以相融生長。

四、如何在科學教育中融合德育

（一）在科學教育中培養(yǎng)科學精神

科學教育的主要任務不僅僅是學生習得科學知識和技能，還應該收獲科學方法，更應該是滋養(yǎng)科學精神?？茖W知識是基礎，科學技能是知識的具體運用，科學方法是提高技能的途徑，而科學精神則是科學教育的靈魂。［4］科學精神培育應貫穿于學生學習與實踐科學的整個過程中，融入學生身心，塑造成崇尚科學精神、擁有科學精神、弘揚科學精神的新時代高素質青少年。在科學教育中進行科學精神的滋養(yǎng)，具體可以從質疑批判、探究實踐、嚴謹求實、想象創(chuàng)造等方面進行。

1. 質疑批判

質疑批判是科學精神的精髓。中國傳統(tǒng)文化講究中庸之道，和為貴。這或許也影響到了我們的學生，表現(xiàn)得比較內斂，在質疑批判方面存在不足。一個值得思考的現(xiàn)象：我們的學生，年齡小年級低時經(jīng)常會提出各種問題，到了高中課堂課上主動提出問題的反倒卻寥寥無幾，更別說質疑和批判了。因此激發(fā)好奇心，維持問題意識，進而培養(yǎng)質疑批判精神不僅僅是科學精神的精髓，也是科學教育的重要內容。這就需要科學教育工作者在教育教學中努力創(chuàng)設激發(fā)質疑批判意識、延展質疑批判深度和長度的氛圍和平臺。如在教學設計時，選擇一些看似正常實則反常、看似天經(jīng)地義卻大謬不然的例子；在實驗設計或演示時，采取“試錯”的方法；在項目式主題學習時，提出與科學相關的社會熱點或有爭議的話題等，以此激發(fā)興趣氛圍，引發(fā)質疑情境，促進批判性思維發(fā)展。使類似“我是誰？我從哪里來？我到哪里去……”這種極具深度和哲理的問題持續(xù)不斷地涌現(xiàn)在學生的學習和生活中，學生在不斷否定之否定中探尋科學的真諦。

2. 探究實踐

探究實踐是《2022 版課標》四個核心素養(yǎng)之一，也是科學教育的關鍵。 “實踐是檢驗真理的唯一標準”，樂于實踐、敢于實踐，這應該是科學教育的一個永恒的精神追求。在科學研究的征程中，許多科學家孜孜以求、不斷實踐，為科學的發(fā)展做出了重大貢獻。例如，伽利略已經(jīng)能夠用演繹推理否定亞里士多德的落體的速度與重量成正比“定理”，但還是堅持用實驗推翻這一“定理”［5］；我國明代的藥學家李時珍常年上山采藥，走遍了大江南北，收集了大量的民間單方，參考歷代醫(yī)藥及有關書籍 800 余種，對藥物進行鑒別考證，歷經(jīng)27載著成《本草綱目》，為后世藥物學的發(fā)展作出了重大貢獻。［6］

針對“目前科學教育的空間大都還在學校，教學的形式較多地局限在課堂教學”這一情況，教師需要突破固有思維，努力設計創(chuàng)造，為學生探究實踐提供資源與平臺。例如，統(tǒng)整科學教育內容，盡可能設計更多的實驗教學內容；分層設計實驗內容，除需要特殊實驗器材與設備的實驗在功能實驗室進行外，一般簡單的實驗設計在教室環(huán)境中進行；鼓勵學生“觀生活中的現(xiàn)象、用生活中的材料、探生活中的科學，在實驗室之外進行探究實踐”，幫助學生設計一些能在課外自主探究的小課題、微項目等；豐富教學與實踐形式，將生活小實驗、自然筆記、科學游記、科學對話、科學情景劇、科學童話等多種實踐形式融入科學教育中，讓探究實踐無形于生活的點點滴滴，移動在自然的角角落落……［7］當探究實踐成為一種行動、一種習慣，進而升華為一種精神時，它就能滋養(yǎng)與生長在學生心田。

3. 嚴謹求實

嚴謹求實是為人的基本道德修養(yǎng)，更是科學研究應有的思想觀念和精神情操，也是抗衡和抵御功利主義、急功近利的良方。科學教師在教學和指導實驗的每個環(huán)節(jié)，都應該提倡準確性、精確性、嚴密性，要經(jīng)得起質疑和驗證。如在教學設計時，設置真實的、不同層次的問題情境，促使學生在充分的體驗實踐中真實地探究、有效地探究、深度地探究。［7］在實驗過程中，引導學生進行多次、重復實驗追尋實驗結論的可靠性；運用單因子變量法，將因某一條件變化引發(fā)的實驗現(xiàn)象不同變得更直觀；在統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)時，要仔細認真，真實錄入，絕不能因為結果與預期不同而修改數(shù)據(jù)；在分享成果時，引導學生實事求是地展現(xiàn)研究方法、結論、不足與改進的設想，敢于面對質疑，虛心接受批評、樂于改進完善。及時鼓勵學生涌現(xiàn)出來的嚴謹求實的閃光點，如一位學生在看到同伴的一本科普讀物上，三個檸檬組成的水果電池能夠使得一個小燈泡發(fā)光的現(xiàn)象，指出這是不科學、不能發(fā)生的。究其原因：一個小燈泡發(fā)光需要0.6 安培的電流通過，而三個檸檬連在一起產(chǎn)生的電流僅有幾個毫安，不能使燈泡發(fā)光。這位學生沒有盲從，而是根據(jù)自己擁有的科學常識，以極其嚴謹?shù)膽B(tài)度提出了質疑。這時候，教師可以因勢利導提出建議，讓學生用小燈泡、發(fā)光二極管、檸檬等材料，設計對比實驗進行驗證，從而求實。

4. 想象創(chuàng)造

想象是連接不同事物的能力或品質，創(chuàng)造則是無中生有、突破既定范式的能力或品質。這兩者之間不可分割、承前啟后，有了足夠的想象才會激發(fā)創(chuàng)造的靈感，而在創(chuàng)造的過程中又會觸發(fā)新的想象。科學精神中的想象創(chuàng)造是由科學想象和科學創(chuàng)造組合而成的?？茖W想象是根據(jù)現(xiàn)有的科學知識和事實，發(fā)揮高度的抽象和聯(lián)想能力，猜測未知的客觀規(guī)律，設想未知的變化過程，描繪科學發(fā)展和人類征服客觀世界的奇妙遠景。［8］科學創(chuàng)造是在學習科學知識、解決科學問題和科學創(chuàng)造活動中，根據(jù)一定的目的，運用一切已知信息，在新穎、獨特且有價值地產(chǎn)生某種產(chǎn)品或成果的過程中表現(xiàn)出來的智能品質。［9］

科學探究中的一個重要環(huán)節(jié)是猜想和假設，這個就可以理解為科學想象，比如學生可以根據(jù)學到的巴甫洛夫的經(jīng)典條件反射原理提出“植物是否有‘記憶’的想象？”。而科學創(chuàng)造則是將科學想象設計成研究方案，投身于探究實踐中，可能獲得創(chuàng)造性成果，或沒有收獲預期成果，但經(jīng)歷了這種自己由想象到設計，進而實踐的過程，其本身也是一種創(chuàng)造。因此，教師在科學教學中，尤其是指導學生進行項目化學習的過程中，可以充分挖掘和培養(yǎng)學生的想象與創(chuàng)造，如在確定研究主題后，引導學生猜想和假設實驗可能遇到的問題或產(chǎn)生的結果；在具體實驗操作前，按照“我的設計要素（我準備尋找的材料、我設計的實驗裝置圖、我設計的實驗方案）”［10］進行設計，這種選擇比較更合適的材料，實驗裝置圖與方案從無到有再到不斷優(yōu)化完善的過程，就是一種創(chuàng)造的過程，也是想象創(chuàng)造這一科學精神在一次次實踐中不斷在凝練。

（二）在科學教育中培養(yǎng)人文素養(yǎng)

科學是美麗的，既有科學的普遍真理是如此美妙地滲透在生活和生產(chǎn)的方方面面之美，也有在傳播、感受、收獲科學智慧的過程中，所激發(fā)的諸如責任擔當、合作精神、倫理道德之類的人文之美，也就是科學教育中德育的人文素養(yǎng)。

1. 社會責任感

社會責任感是青少年德育的重要組成部分?？茖W教育中的社會責任感是科學本性和社會功能的要求，科學教育培育的學生，應該是在擁有科學知識的同時，形成理性和執(zhí)著的信念，即從科學的層面擴展到社會層面，關心、參與、影響社會［11］，具體為樹立科學造福于人類、由科學成果引發(fā)的愛國情懷、為民族復興立志努力學習鉆研的責任和擔當。在科學教育中，教師可以通過科學案例在責任榜樣感染、責任認識深化、積極情緒積累等方面進行培養(yǎng)。例如，引用兩彈一星、航天航空科技、大飛機研制項目、高鐵項目、青蒿素研發(fā)等案例，將科學家在這些重要科技項目中探索時所展現(xiàn)的孜孜以求、攻堅克難的科學奉獻精神，化為一種榜樣的力量，激發(fā)學生的國家民族意識，激勵學生學習科學報效祖國的熱情；在介紹我國仍有一些高精尖的技術（如芯片技術、碳纖維技術等）受制于人時，因憂患意識而激發(fā)出立志為突破科技瓶頸努力學習與探索的使命和責任感。在不同形式的科學教育中，適時融入責任感教育，學生通過榜樣的感染、認知的深化將責任逐漸內化，形成具有一定水平、相對穩(wěn)定的責任感。［12］

2. 合作精神

合作是人與人之間相互交往、相互理解、相互協(xié)調、相互協(xié)助、相互促進的紐帶，也是社會發(fā)展進步的因素之一。合作精神就是上述交往、理解、協(xié)調、協(xié)助、促進的過程中形成的愿意、善于與人團結協(xié)作、共同發(fā)展的穩(wěn)定的意識傾向，是一種優(yōu)秀的思想品質。［13］在科學教育中同樣需要倡導這種合作精神，科學的探究實踐往往需要小組或團隊共同完成，團隊中的每個成員學識水平、實踐能力、興趣特長、理解程度不同，需要大家取長補短、互通有無，才能形成合力。合作精神的培養(yǎng)，需要教師根據(jù)科學教學的不同形式和合作程度組織實施。例如，在進行課題研究或項目式學習時，可以是基于一個共同感興趣的問題學生間自由組合，也可以是就某個主題由教師遵循“組間同質，組內異質”原則安排學生分組，從而進行相互合作的深度學習。在這種項目式學習中，教師還可以指導學生在每個環(huán)節(jié)上進行充分的合作，如在課題確立之初，引導學生與專家合作論證課題的可行性，與教師合作共同查閱文獻了解研究主題的背景資料；在課題確立之時，根據(jù)課題組學生的空余時間不同，分組分批合作安排實驗計劃；在課題實驗操作之時，定期安排各小組交流，合作提出修正意見；在課題交流總結之時，各小組分工合作：匯總數(shù)據(jù)，分析討論，得出結論，撰寫報告，制作展示PPT、展板等。在科學教育中通過這種分工合作的引導，在確保探究有序、有質、有效地進行的同時，可以培育學生的合作精神。

3. 倫理道德

科學倫理道德是指人們在從事科技創(chuàng)新活動時對于社會、自然關系的思想與行為準則，以及應恪守的價值觀念、社會責任和行為規(guī)范。［14］科學能造福于人類，但對科學技術盲目、錯誤地使用，或科學技術被品行不端的人利用，它就可能成為損害人類利益和生存環(huán)境的力量。如圍湖造田、開山造田引發(fā)的對當?shù)靥鞖馑臈l件的破壞；過度砍伐、圍獵、捕撈引發(fā)的生物數(shù)量減少和物種的瀕危；廢氣廢水廢液未經(jīng)處理過度排放引發(fā)的環(huán)境污染；違反共識進行克隆人和基因編輯嬰兒實驗……上述有違科學倫理道德的案例，教師可以作為素材供學生思考、討論、辯論，引導學生應該了解科學研究中的倫理問題，如尊重他人成果、知情同意、隱私保護等，在思與辯、知與行的過程提升認知能力，培養(yǎng)科學倫理道德。

五、結語

在科學教育中進行德育實踐，將科學精神與人文素養(yǎng)的培育潤物細無聲地融入學生學習與探索科學的方方面面，他們就會在這“真之追求、善之探尋、美之實現(xiàn)”［15］的過程中，于收獲科學知識、技能、方法的同時，感悟科學的靈魂與魅力，滋養(yǎng)與豐富人生，成為具有崇高科學道德、理想、信念的時代新人。實現(xiàn)愛因斯坦所言：只懂得應用科學本身是不夠的，關心人本身，應當成為一切奮斗的主要目標，用以保證我們科學思想的成果造福人類。這也是我們科學教育的要義所在。

周建中 中國福利會少年宮 200040