“双减”政策下的科学教育加法：背景、内涵与路径

王晶莹 吕贝贝 尹迪 赵溪

2023 年2 月，习近平总书记强调：“要在教育‘双减中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”中小学科学教育肩负着培养青少年科学兴趣、树立科学志向的重要使命，对创新人才培育具有根基性作用。但我国科学教育存在着政策支持不足、课程缺乏衔接、师资严重匮乏等困境[1]。对此，本文回顾“双减”政策下科学教育加法的提出背景，剖析其内涵特征并探究发展路径，以明确科学教育加法的何为与为何。

科学教育加法提出的背景

提出背景与需求

我国科技人力资源总量持续增长，但是顶尖科技人才匮乏、高层次和高技能人才不足等问题依然突出，科技人力资源结构性短缺现象明显[2]。近些年来，国际竞争格局发生深刻变化，全球贸易、资本、人员等流动障碍重重[3]。因此，从源头加强我国科技创新人才培养，提升青少年的科学素养成为科学教育的重要目标。剑桥大学教育学部认为，科学教育是教育学的分支，涉及学前到高等教育阶段，包括综合科学与具体科学学科的教与学，即科学教育，以及具体学科的物理、化学和生物教育等。我们认为科学教育是以自然科学内容为主，发展个体及群体科学素养的教育教学活动。广义的科学教育涵盖校内外场域，并且兼顾数学、工程和技术等领域，狭义的科学教育同剑桥大学更为接近。尽管我国四省市中学生科学学业成绩名列前茅，但青少年的科学认识论信念、科学学习兴趣、科学自我效能感和未来愿意从事科学事业比例却表现非常薄弱[4]。随着我国进入创新驱动发展的新阶段，国家更加重视科技人才培养与科学教育体系建设，因此“双减”政策下的科学教育加法势在必行。

现实状况与问题

首先，从美国科学教育发展概况看，1 个多世纪以来经历了4 个典型阶段——对学习者的认识、科学教學、科学教师教育和技术发展，对科学教育的影响始终是关注的焦点，美国的科学教育政策调整与实践改进体系较为完备，从国家立法、标准制定、课程实施、教学材料、教学模式到评估采取系统化联动网络，有效推进了历次科学课程改革。

其次，从我国科学课程与教学现状看，根据PISA 2015数据，中国四省市15 岁学生课外学习时间在所有参与方中仅次于阿联酋位居第2，OECD（经济合作与发展组织）学生平均每周用于课外学习时间为17.1 小时，中国四省市则为33.1 小时[5]。如何有效教学才能提高学习效率，培育高阶思维与问题解决能力成为减少课外重复、低效和解题训练占据大部分学习时间的关键。

第三，从义务教育质量监测结果看，我国4 年级、8年级学生科学学业成绩良好，但是随着年段升高，科学思维等高阶能力的增长幅度颇低，科学理解等基础能力提升相对较高，并且随着年级升高，学生对数学与科学学科的学习兴趣明显降低。PISA 2015 的科学相关职业期望结果表明，在72 个参与方中我国四省市学生排在第68 位，我国中学生STEM 职业期望水平极低[6]。PISA 2018 数据显示，我国四省市学生学习幸福感呈现严重的两极化分布，86.5% 的学生表示在学校有时或总是感到恐惧和痛苦[7]。

此外，2021 年底，13 万小学科学教师调研结果显示，我国非理科背景的小学科学教师占比达到72.5%，兼职小学科学教师占比达到70.1%，且小学科学教师专业发展相对薄弱[8]。国际对比研究亦发现，中国学生在数学计算题上的绝对优势并没有在过程开放的复杂问题解决上表现出来，虽然中国学生比美国学生多学习了近3 年的极其严谨的中学科学课程，但其科学高阶思维能力并没有得到相应提高。

科学教育加法的内涵特征

科学教育加法旨在关注科学思维属性

科学是人类在研究自然现象、发现自然规律基础上所集成的知识系统，以及获得这些知识系统的认识过程和在__此过程中所利用的技术方法[9]。科学既包含科学家发现和建构的科学知识，也包含科学家运用科学思维发现和解决问题的过程[10]。整体来看，科学思维是科学的重要组成部分，表征着科学家观察、审视和刻画事物的视角，正如库恩所指出“科学思维是科学的核心特点”[11]。科学思维是科学素养的重要表征，也是科学教育的重要目标[12]。“双减”政策下的科学教育加法旨在加强学生的科学思维能力，关注其素养养成，通过多种项目实践、科学探究和研学实训等方式激发学生的科学兴趣，以发展学生科学解释、科学论证和科学推理等多方面的科学思维能力。

科学教育加法旨在强化科学实践体验

科学实践强调课堂探究应从个体行为向群体行为转化，课堂互动应反映科学共同体的真实互动行为[13]。美国《新一代科学教育标准》将科学实践定义为8 项具体活动：提出问题和明确问题，建立和使用模型，设计和实施调查，分析和解释数据，利用数学和计算思维，建构解释和设计解决方案，基于证据的论证，以及获取、评估和交流信息[14]。科学教育加法旨在强化学生科学实践体验，通过创设多种探究实践活动给予动手实践、口头论辩和动脑思考的机会，激发学生科学探究、科学实践、科学合作与交流的热情，培育其从事科学相关职业的意愿。

科学教育加法旨在扩展校内外场域空间

从广义上看，科学教育既包括学校正式学习环境中的科学教育，也包括校外非正式学习环境（如家庭、工作场所、博物馆、社区等）中的科学教育；既涵盖科学学科教育，还包括数学教育、工程教育、技术教育，科学教育不仅关涉校内正式的科学课程学习，而且还应进一步扩展到校外非正式的科学课程实践。科学教育加法就是要拓展科学教育的合作场域空间，通过将科研院所、社会行业等引介到科学教育体系中，建构出科教协同育人机制，丰富青少年的校内外科教资源，进而满足青少年多样化的教育发展需求。

科学教育加法的发展路径

创新科学教学模式，实现青少年科学思维的精准培养在科学课堂教学中，教师应通过多种教学模式帮助学生理解科学思维的方法与技能，并开展指向科学思维提升的学科教学活动。教师在课堂教学中还应该积极创新科学教学模式，通过开展项目式、探究式、互动式、体验式和跨学科融合式等各种教学方式，设计并实施能够促使学生深度学习的思维型探究与实践活动，合理安排科学课程结构和每节课的课程内容，培养青少年的科学高阶思维，以实现科学思维的进阶发展。

強化科教协同育人机制，拓展青少年科技创新实践时空积极建立科教协同育人机制，探索社会力量参与科学教育的可能路径，打破产教融合壁垒，拓展科学教育的时空边界。一方面要积极鼓励高校科研院所、社会机构参与到校内科学教育中，充分发挥其科研资源丰富、科教素材齐全、科创实践便捷的优势，拓展青少年的科学视野，激发科学兴趣；另一方面还应重视校外科学教育资源的开发，旨在让学生走出课堂、走进科学天地、走近科学家。此外，还可通过馆校合作与校企合作方式拓展科技创新实践空间，助力学生科学素养提升。

加大中小学科学教师培养，夯实科学教育的人力资源供给

当前我国小学科学教师的队伍结构严重失衡，兼任教师和文科背景教师占多数，学校实验资源匮乏，系统和专业的教师培训不足[15]。科学教育加法要加大中小学科学教师培养，夯实科学教育的人力供给。一是要积极制订职前职后贯通性的科学教师专业标准及其发展规划；二是要打造多主题、多样态的科学教师研修基地，加强多部门间的合作；三是要积极发挥教研员和校内教研共同体的作用，提升教师的教学胜任力，发展学生的科学思维和科学实践素养，促进科学教育加法的落地见效。

参考文献

[1][8][15] 郑永和，杨宣洋，王晶莹，等．我国小学科学教师队伍现状、影响与建议：基于31 个省份的大规模调研[J]．华东师范大学学报（教育科学版），2023，41（4）：1-21．

[2] 黄园淅．2005—2021 年中国科技人力资源发展状况分析[G]// 余兴安，李志更．中国人力资源发展报告．中国人力资源发展报告．北京：社会科学文献出版社，2021：131-142．

[3] 张龙林，刘美佳．当前西方逆全球化思潮：动向、根源及纠治[J]．思想教育研究，2022，5：119-124．

[4] 张娜，王玥．PISA 2015 科学素养优异学生特点比较——基于PISA 2015中国四省市、美国和日本学生的数据[J]．教育发展研究，2019，39（22），32-37．

[5][6] OECD. PISA 2018 Results. Where All Students Can Succeed.Volume II[M]. Paris： OECD Publishing， 2019.

[7] 贾瑜．学生幸福感：现状、影响因素及启示——基于PISA 2018 中国四省市数据的分析[J]．教育发展研究，2020，40（6），36-42．

[9] 胡卫平．深入理解科学思维，有效实施课程标准[J]．课程·教材·教法，2022，42（8），55-60．

[10] 张大松．科学思维的艺术与科学思维方法论导论[M]．北京：科学出版社，2008．

[11] Kuhn， D. Education for Thinking [M]. Harvard University Press，2005.

[12] 何善亮．科学思维的多维透视及其教育意义[J]．苏州大学学报（教育科学版），2022，10（4）：39-47．

[13] 唐小为，丁邦平．“科学探究”缘何变身“科学实践”——解读美国科学教育框架理念的首位关键词之变[J]．教育研究，2012，33（11）：141-145．

[14] National Research Council. A framework for K-12 science education：practices， crosscutting concepts， and core ideas [M]. Washington， D. C.：The National Academies Press， 2012： 42， 30.