科學(xué)教育需進(jìn)一步做好五大加法

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。做好科學(xué)教育加法，對推動(dòng)創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)關(guān)口前移，支撐科教興國、人才強(qiáng)國、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)而言具有重要意義。近年來我國在加強(qiáng)中小學(xué)科學(xué)教育方面取得積極進(jìn)展，但由于系統(tǒng)缺失和路徑依賴，仍存在諸多問題。建議圍繞課時(shí)、設(shè)施、師資、質(zhì)量、渠道等維度進(jìn)一步做好加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育更多具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。

一、做好科學(xué)教育加法的重大意義

（一）做好科學(xué)教育加法是順應(yīng)人工智能快速演進(jìn)新形式，培育相應(yīng)科學(xué)素養(yǎng)的重要抓手

人工智能作為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式。據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇（WEF）預(yù)測，到2030年，人工智能和自動(dòng)化將創(chuàng)造數(shù)百萬新型工作崗位，同時(shí)也將替代許多傳統(tǒng)職業(yè)。為更好適應(yīng)人工智能的快速發(fā)展，各國紛紛將人工智能通識教育向中小學(xué)階段延申。聯(lián)合國教科文組織2022年發(fā)布的關(guān)于K-12人工智能課程的全球調(diào)查報(bào)告顯示，全球已有包括我國在內(nèi)的11個(gè)國家開發(fā)并實(shí)施了K-12人工智能課程。2023年新加坡政府發(fā)布《以科技推動(dòng)教育轉(zhuǎn)型2030年總體規(guī)劃》，“加強(qiáng)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)和技術(shù)技能發(fā)展”成為規(guī)劃的五大戰(zhàn)略之一，政府為學(xué)校提供包括課程在內(nèi)的資源以支持所有學(xué)生人工智能素養(yǎng)的發(fā)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(qū)動(dòng)的數(shù)字教科書。2024年9月，聯(lián)合國教科文組織推出了面向?qū)W生和教師的新人工智能能力框架，對學(xué)生和教師人工智能素養(yǎng)提出新的要求。在中小學(xué)階段普及人工智能教育，科學(xué)教育加法是其中的重要抓手。

（二）做好科學(xué)教育加法是激發(fā)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(xué)家在青少年時(shí)期就展示了對科學(xué)研究的濃厚興趣。例如，阿爾伯特·愛因斯坦在5歲時(shí)對指南針產(chǎn)生了好奇，11歲時(shí)就讀完了一套通俗科學(xué)讀物，12歲時(shí)自學(xué)了歐幾里得幾何；日本諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者中村修二從初中就對物理感興趣，尤其喜歡上實(shí)驗(yàn)課，為他后來發(fā)明高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管打下基礎(chǔ)；“微生物學(xué)之父”、法國科學(xué)家路易斯·巴斯德同樣是在中學(xué)對物理和化學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣，被稱為“實(shí)驗(yàn)室的蛀蟲”。做好科學(xué)教育加法，可以讓更多青少年在接觸科學(xué)知識、了解科學(xué)原理的過程中，形成興趣愛好。

（三）做好科學(xué)教育加法是實(shí)現(xiàn)拔尖創(chuàng)新人才早發(fā)現(xiàn)、早培養(yǎng)，縮小與發(fā)達(dá)國家科技差距的戰(zhàn)略之舉

青少年時(shí)期是腦發(fā)育的關(guān)鍵階段，科學(xué)思維訓(xùn)練、實(shí)踐訓(xùn)練、階梯式訓(xùn)練可以有效促進(jìn)大腦前額葉功能的拓展與增強(qiáng)。第二次世界大戰(zhàn)后，英美等國家就開始將科學(xué)教育作為提升國家核心競爭力的重要舉措。進(jìn)入21世紀(jì)后，社會(huì)和科技發(fā)展迫切需要學(xué)生具備更扎實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)，各國都將科學(xué)教育視為幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識、培養(yǎng)科學(xué)思維和掌握科學(xué)方法等的基礎(chǔ)。以使學(xué)生更好地為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步服務(wù)。例如，美國最新小學(xué)科學(xué)教材《科學(xué)的維度》，以突出科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)之間的相互聯(lián)系為特點(diǎn)。再如，英國倫敦國際青年科學(xué)論壇會(huì)開展科學(xué)知識普及活動(dòng)，青少年可以參加該論壇，與著名科學(xué)家零距離接觸，體驗(yàn)科研互動(dòng)小課堂等?？萍紕?chuàng)新是我國能否在未來贏得國際競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵因素，科技創(chuàng)新水平的提升是一個(gè)長期過程，需要通過科學(xué)教育加法培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體，提高人才供給自主可控能力。

二、科學(xué)教育取得積極進(jìn)展

（一）頂層設(shè)計(jì)不斷完善

教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》（以下簡稱《意見》），系統(tǒng)部署在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法，支撐服務(wù)一體化推進(jìn)教育、科技、人才高質(zhì)量發(fā)展，并明確，通過3—5年努力，在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法的各項(xiàng)措施全面落地。《意見》明確，實(shí)施“校內(nèi)科學(xué)教育提質(zhì)計(jì)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目，保質(zhì)保量完成教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課規(guī)定動(dòng)作，并拓展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，特別要加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。

（二）部門通力協(xié)作完善科學(xué)教育政策體系

教育部、中國科學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)整合相關(guān)資源與項(xiàng)目，共同實(shí)施全國中小學(xué)教師科學(xué)素質(zhì)提升培訓(xùn)，夯實(shí)了科學(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展的師資基礎(chǔ)。中國科學(xué)院聯(lián)合教育部，打造面向青少年學(xué)生的科學(xué)公開課，已推出的90節(jié)課程網(wǎng)絡(luò)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(dòng)推動(dòng)“科學(xué)與中國”再出發(fā)，讓更多中小學(xué)生與院士面對面交流。中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)動(dòng)全國科技館、青少年科技中心、科教工作者協(xié)會(huì)、科普教育基地四大系統(tǒng)，開展科技工作者志愿服務(wù)進(jìn)校園、科教資源進(jìn)校園、科技活動(dòng)進(jìn)校園、學(xué)校學(xué)生進(jìn)科技場館和教師科學(xué)素質(zhì)提升五大行動(dòng)。

（三）各地積極探索科學(xué)教育新模式

北京積極引導(dǎo)高校參與中小學(xué)科學(xué)教育，其中北京科技大學(xué)依托3個(gè)全國科普教育基地和90個(gè)國家、省部級科研平臺，積極舉辦“i科學(xué)”公益行動(dòng)、科學(xué)嘉年華、公眾開放日等活動(dòng)，面向中小學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室及科研教學(xué)設(shè)施，組織開展“三下鄉(xiāng)”社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。上?？萍拣^加快優(yōu)質(zhì)資源整合，推出“科普進(jìn)五個(gè)新城”，整合全市資源并精準(zhǔn)輸送到各個(gè)區(qū)的學(xué)校、社區(qū)中。湖南省專門制定實(shí)施方案，一、二年級增設(shè)“科學(xué)”和“綜合實(shí)踐活動(dòng)”課程，五年級至八年級單列開設(shè)“信息技術(shù)”課程，拓展中小學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，推動(dòng)跨學(xué)科、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，突出培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。廣西打造“科創(chuàng)筑夢”線上平臺，實(shí)現(xiàn)813所鄉(xiāng)村學(xué)校、10萬名師生共享優(yōu)質(zhì)科普資源，研發(fā)200多項(xiàng)科學(xué)課資源包，服務(wù)全區(qū)近2000所學(xué)校，開設(shè)3000余門科學(xué)課程，并在“一帶一路”約40個(gè)共建國家和地區(qū)的學(xué)校推廣應(yīng)用。

三、科學(xué)教育面臨的主要問題

（一）缺課時(shí)

盡管近年來有所提高，但我國科學(xué)教育課時(shí)數(shù)量與發(fā)達(dá)國家相比仍有差距。根據(jù)《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》規(guī)定，義務(wù)教育階段科學(xué)教育課時(shí)占比為8%—10%，據(jù)此測算我國義務(wù)教育階段科學(xué)教育課時(shí)大約為每周1.5—2.5小時(shí)，而中國教育報(bào)2022年10月報(bào)道的數(shù)據(jù)顯示，英國和澳大利亞分別每周2—3.5小時(shí)和2—3小時(shí)，美國則為每周3.5—4小時(shí)。

（二）缺設(shè)施

雖然在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上看多數(shù)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)施已基本達(dá)標(biāo)，但無法滿足新時(shí)代科學(xué)教育要求。大量欠發(fā)達(dá)地區(qū)設(shè)備明顯落后，有部分地區(qū)中小學(xué)事實(shí)上并未達(dá)到基本均衡標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別學(xué)校還在使用20年前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。即便東部發(fā)達(dá)地區(qū)校際間實(shí)驗(yàn)設(shè)備差距依然顯著。例如北京、上海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的部分示范中學(xué)已經(jīng)配備了建設(shè)成本150萬—300萬元的探究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，但很多普通學(xué)校試驗(yàn)設(shè)備水平并不先進(jìn)，某普通中學(xué)校長反映，學(xué)校所謂的生物實(shí)驗(yàn)室僅有的設(shè)備是價(jià)格幾百元的顯微鏡。

（三）缺師資

對多數(shù)學(xué)校而言科學(xué)教育是增量任務(wù)，嚴(yán)重缺乏專業(yè)化師資隊(duì)伍的有效支撐。2022年我國小學(xué)科學(xué)教育師生比約為1∶442，遠(yuǎn)低于音樂、體育、美術(shù)等學(xué)科的師生比，且一半以上為兼任教師，僅有27.5%為理科專業(yè)背景?！半p減”政策實(shí)施以來，大量學(xué)校在課后服務(wù)中引入科學(xué)教育，但也使得缺乏師資隊(duì)伍支撐的問題進(jìn)一步暴露，北京市科學(xué)中心等單位學(xué)者2024年4月發(fā)布的針對北京地區(qū)中小學(xué)的調(diào)查結(jié)果顯示，81.45%的學(xué)校認(rèn)為負(fù)責(zé)課外科學(xué)教育的教師數(shù)量不足。

（四）缺質(zhì)量保障

科學(xué)教育往往被貼上“副科”標(biāo)簽，傳統(tǒng)教學(xué)方式占主導(dǎo)，教師將科學(xué)課簡化為知識講授、視頻學(xué)習(xí)，課程單調(diào)枯燥，甚至還存在被其它“主科”擠占的情況。北京師范大學(xué)學(xué)者2024年5月發(fā)布的針對21個(gè)省的調(diào)查結(jié)果顯示，60.89%的受訪學(xué)生表示上科學(xué)教育相關(guān)課程時(shí)經(jīng)常放視頻，27.32%的受訪學(xué)生表示較少走出教室參與實(shí)踐，15.37%的受訪教師表示學(xué)校一學(xué)期開展科學(xué)教育活動(dòng)的次數(shù)為1次，還有4.36%的教師表示所在學(xué)校一學(xué)期從未開展過科學(xué)教育活動(dòng)。在東部地區(qū)某校調(diào)研發(fā)現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)高中不做實(shí)驗(yàn)”現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)設(shè)備擺放在實(shí)驗(yàn)樓里，落滿灰塵。在東部地區(qū)某地調(diào)研發(fā)現(xiàn)很多非示范類中學(xué)也只能完成教學(xué)要求的50%左右的實(shí)驗(yàn)課程，偏遠(yuǎn)地區(qū)中學(xué)的比例甚至更低。北京師范大學(xué)學(xué)者2024年5月發(fā)布的成果還指出，有6.91%的受訪學(xué)生表示存在科學(xué)課被占用的情況，6.50%的受訪學(xué)生所在學(xué)校沒有開設(shè)科學(xué)課。

（五）缺貫通機(jī)制

我國缺乏能將基礎(chǔ)教育階段科學(xué)教育成果與高等教育有效銜接的科學(xué)高中，通過科學(xué)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(jié)果。當(dāng)前，不論是“強(qiáng)基計(jì)劃”，還是“拔尖計(jì)劃”，大學(xué)更多的是坐等“收割”，沒有直接參與到中學(xué)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(chǔ)教育階段的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)。俄羅斯數(shù)理高中一半以上的教師是大學(xué)教師或研究機(jī)構(gòu)研究人員，學(xué)生在導(dǎo)師引領(lǐng)下提前參與科研和工程項(xiàng)目。美國紐約托馬斯高中的數(shù)學(xué)課程已涵蓋微積分、統(tǒng)計(jì)學(xué)等大學(xué)先修課程。日本立命館中學(xué)的學(xué)生可以到同步加速器中心學(xué)習(xí)，提前接觸超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)。高中階段是青少年求知好奇熱情迸發(fā)的時(shí)期，是創(chuàng)新精神與科研志向形成的時(shí)期。此外，建設(shè)以科學(xué)教育為特色，以培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才為目標(biāo)的科學(xué)高中，是發(fā)達(dá)國家的成熟做法，對于推動(dòng)人才選拔培養(yǎng)關(guān)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(xué)高中，共培養(yǎng)了17位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。僅布朗克斯科技高中，就走出了8位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、2位圖靈獎(jiǎng)獲得者、6位美國國家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)芦@得者，以及8位普利策獎(jiǎng)獲得者。

四、政策建議

（一）加課時(shí)：對標(biāo)國際先進(jìn)水平，進(jìn)一步提高科學(xué)教育課時(shí)

一是進(jìn)一步提高義務(wù)教育階段科學(xué)教育課時(shí)占比，初步考慮可提升至10%—12%。二是鼓勵(lì)各學(xué)校在地方課程、校本課程中增加科學(xué)教育內(nèi)容。三是推動(dòng)中小學(xué)利用課后服務(wù)時(shí)間開展科普講座、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)作、創(chuàng)客活動(dòng)、觀測研究等。健全第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)校園機(jī)制，統(tǒng)籌利用社會(huì)優(yōu)質(zhì)科學(xué)教育資源。

（二）加設(shè)施：補(bǔ)短板與鍛長板結(jié)合，推動(dòng)科學(xué)教育相關(guān)設(shè)施提檔升級

一是補(bǔ)建一批，面向全國特別是中西部相對貧困地區(qū)開展大排查，加速補(bǔ)齊薄弱學(xué)校實(shí)驗(yàn)室缺口，確保所有學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備至少達(dá)到基本均衡標(biāo)準(zhǔn)。二是升級一批，支持各地中學(xué)按新課程新教材要求，更新學(xué)科實(shí)驗(yàn)儀器、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)。三是探索一批，引導(dǎo)東部發(fā)達(dá)地區(qū)及中西部省（市）級示范學(xué)校根據(jù)自身教學(xué)特色和學(xué)生成長需要，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)探究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。

（三）加師資：加強(qiáng)科學(xué)教育教師的培養(yǎng)和培訓(xùn)，提高科學(xué)教育師資水平

一是推動(dòng)師范院校加速增設(shè)科學(xué)教育全日制及在職專業(yè)，力爭用5年時(shí)間，培養(yǎng)一大批中小學(xué)科學(xué)教育教師。二是在公費(fèi)師范生、“優(yōu)師計(jì)劃”等項(xiàng)目中提高科學(xué)類課程教師培養(yǎng)比例，在“三支一扶”“特崗教師”等計(jì)劃中，加大科學(xué)教育專業(yè)教師占比。三是鼓勵(lì)高水平綜合性大學(xué)參與教師培養(yǎng)，在“國培計(jì)劃”示范項(xiàng)目中專門設(shè)置中小學(xué)科學(xué)類課程教師培訓(xùn)項(xiàng)目，升級實(shí)施中小學(xué)教師科學(xué)素養(yǎng)提升行動(dòng)計(jì)劃，切實(shí)開展科學(xué)教育專業(yè)水平認(rèn)證工作。

（四）加質(zhì)量：激勵(lì)與監(jiān)管相結(jié)合，保障科學(xué)教育質(zhì)量

一是不斷優(yōu)化教案、學(xué)案，實(shí)施啟發(fā)式、探究式教學(xué)，探索項(xiàng)目式、跨學(xué)科學(xué)習(xí)，提升學(xué)生解決問題能力。二是加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的激勵(lì)，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好的教師在職稱評審等環(huán)節(jié)予以傾斜。三是支持科技館、博物館面向中小學(xué)推出一批科學(xué)教育項(xiàng)目，鼓勵(lì)有條件的地區(qū)將科技館、博物館參觀學(xué)習(xí)納入科學(xué)教育要求，引導(dǎo)大科學(xué)裝置面向中小學(xué)生設(shè)立“觀光日”。四是加強(qiáng)教學(xué)管理，監(jiān)督各地按照課程方案開齊開足開好科學(xué)類課程，嚴(yán)禁擠占或變相擠占科學(xué)教育內(nèi)容，加強(qiáng)對實(shí)踐教學(xué)等內(nèi)容的監(jiān)測。

（五）加渠道：精準(zhǔn)識別創(chuàng)新潛質(zhì)好苗子，做大拔尖創(chuàng)新人才基座

一是支持“雙一流”高校在中小學(xué)建立培養(yǎng)基地，推動(dòng)高校和中學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)常態(tài)化、制度化，構(gòu)建有機(jī)銜接、梯次推進(jìn)、滲透融合的人才培養(yǎng)方案。二是探索建立中國特色科學(xué)高中制度，出臺專項(xiàng)實(shí)施方案，堅(jiān)持“小而精”的原則在全國試點(diǎn)布局建設(shè)一批科學(xué)高中。三是探索建立超常兒童差異化中、高考選拔機(jī)制，讓有天分、有潛力、有志趣的學(xué)生能夠脫穎而出。

〔本文系國家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目“加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力的主攻方向與政策保障研究”（項(xiàng)目編號：24amp;ZD038）的階段性成果〕

（田帆，中國宏觀經(jīng)濟(jì)研究院社會(huì)所研究員。劉敏，中國宏觀經(jīng)濟(jì)研究院國地所副研究員）