科学教育的核心内涵价值及县中实践路径探析

董裕华

【摘 要】提高国民科学素养是增强国家创新能力的必然要求，也是中国式现代化建设的关键。我国科学教育的底子薄，城乡差距大。解决基层科学教育的难题，县域高中（以下简称“县中”）应当承担更多的责任。江苏省海安高级中学（以下简称“海安中学”）从厘清科学教育的内涵、认清科学教育的价值入手，通过构建多样立体的学习空间、强化动手实操的实验教学、打造多元系统的课程体系、推行项目驱动的师资培养，努力发挥自身的磁场效应，实现了教师科学教育教学水平和学生科学素养的同步提升。

【关键词】科学教育 内涵 价值 县中 实践路径

科学素养是个体对科学精神、科学知识和科学方法的理解和掌握程度，是衡量科学教育水平的重要指标。世界知识产权组织（WIPO）2022年发布的《全球创新指数报告》显示，中国排第11位，连续十年稳步提升。但中国公民的科学素养仍有较大的提升空间。

科学教育是提高国民科学素养的根基，也是培养拔尖创新人才的载体。科学教育一直是我国基础教育的薄弱环节，学生的科学素养不容乐观，必须切实丰富科学教育内容，促进学生全面而有个性的发展。对于县中而言，要扭转学生“小镇做题家”的刻板印象，就必须提升科学教育水平，这不仅关系到当地民众的科学素养，也关系到县中的办学品位和育人质量。本文基于海安中学的实践探索，就科学教育的内涵与外延、价值依归及县中的实践路径进行剖析，以期对县中科学教育工作有所启示。

一、科学教育的内涵剖析

弄清楚科学的内涵，才能明确科学教育的目标和方向。对科学教育理解和认识的程度，决定了学校科学教育的高度和质量。什么是科学教育？这一问题至今没有标准答案。华东师范大学裴新宁教授从四个维度对科学教育的概念进行了梳理：从目标上看，科学教育即科学素养教育；从内容上看，科学教育即自然科学教育；从过程上看，科学教育是关于科学知识、方法、过程与社會建制的整体性教育；从时空上看，科学教育是跨空间的持续养成教育[1]。从这四个维度出发，必须厘清科学教育的三个“不只是”，进而对科学教育的内涵形成全面完整的认知，才能避免高中阶段的科学教育走入误区。

1. 科学教育不只是学科教育

学科教育是科学教育的重要组成部分，高中阶段没有单设的科学课，学科教育便成为高中科学教育的重要载体，不少学校因此形成了学科教育等同于科学教育的错误认识。学科教育指向的是物理、化学、生物等特定学科，目标是使学生掌握该学科领域的必备知识，理解学科知识内在的规律，并运用学科的方法解决问题。而科学教育是跨学科的，目标是培养学生的科学伦理、科学素养、科学方法和科学思维，让学生掌握提出问题、构建假设、设计实验、收集数据、总结推理的科学探究与实践能力。

我们经常听到这样的疑问：“学了这么多年数理化，科学素养为何还不尽如人意呢？”诺贝尔奖得主丁肇中说过：“我几乎认识每一位获得诺贝尔物理学奖的科学家，我可以负责任地说，这中间几乎没有一个考第一名的。”[2]学科教育能够为科学教育提供知识基础，但学科考试成绩好不等于学科素养就高，更不能说科学素养就高。脱离学生生活经验和操作体验，忽视学生创新能力和实践能力培养，片面强调知识和应试，学科知识就难以转化为科学素养。

2. 科学教育不只是学科竞赛

习近平总书记指出，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。然而当下，把科学教育、拔尖创新人才和学科竞赛“同一化”的现象还比较普遍。应该说，目前学科竞赛的功利性色彩依然很浓，不少学生只是将学科竞赛当作进入名校的敲门砖。回想这么多年来学科竞赛获奖的选手，究竟有多少人真正对获奖学科感兴趣，继续从事这门学科的学习和研究？有多少人在获奖学科上取得令人瞩目的成就？正如丘成桐先生所言，如果有兴趣、有余力，学奥数无可厚非；如果为了升学，那就走错了方向。带有功利目的的学习和研究都不可能走太远，做奥数竞赛绝对成不了数学大国[3]。

我们要完整准确全面理解习近平总书记嘱托的深刻内涵和精神实质，认识到科学教育绝不是仅仅指向极少数学生的精英教育，而是要面向全体学生，要在提升全体学生科学素养的基础上，培育具有科学天赋的拔尖创新人才。学科竞赛本质上是学科教育的延伸。科学教育不仅仅要培养未来的科学家，更要通过科学教育提升全民科学素养。如果将科学教育等同于学科竞赛，就偏离了党和国家的战略目标。

3. 科学教育不只是科普教育

科普活动是科学教育的重要载体，通过展览、讲座等形式，将热门科学话题、科学发现以及与生活关联密切的科学问题，以生动、通俗的方式介绍给大众，具有受众广、传播快、影响大等优势。与科普教育相比，科学教育更强调系统性、层次性和综合性，包括从科学兴趣的激发、系统科学知识的累积、科学思维与方法的锻炼，到科学精神的养成，再到科学创新的实际应用。不难看出，科学教育是一个完整的学习链条，而科普教育只是这个学习链条上的起始环节。

高中生的学习和探究能力日渐增强，更需要探究类、实践类的科学教育。如果我们把科学教育简化为摆几块展板、发几张传单、听几场讲座的科普教育，而不是培养学生“像科学家一样思考问题，像工程师一样解决问题”的习惯，科学教育的终极目标就难以实现。

二、科学教育的价值归依

学校教育的根本任务是立德树人，科学教育自然也不例外。中小学阶段是学生人生观、价值观、世界观形成的关键时期，培养学生正确的科学价值观尤为重要。科学教育更多偏重于自然科学，而自然科学研究的主要对象是客观真实，不少人就误以为科学教育超越了价值观念和意识形态，忽视了科学教育的价值归依。事实上，正确的科学教育价值观是开展科学教育的重要前提。

1. 强化报效祖国、建设家乡的责任担当

钟南山院士认为，中小学的科学教育要从使命（要我做）中培养出兴趣，发展为热爱，形成个人的追求（我要做），才能形成真正的创新。在我国当今面临的国际形势下，强调创新的使命感更加重要[4]。科学没有国界，但科学家有自己的祖国。新中国成立初期，钱学森、郑哲敏等科学家毅然放弃国外优渥的物质生活与科研环境，回到一穷二白的祖国，为新中国的建设和发展作出了不可磨灭的贡献，激发了一代代科技人的强国梦、报国志。如今，中国特色社会主义进入新时代，“两个一百年”宏伟目标召唤有志青年学以报国，乡村振兴事业更需要县中学子学成归乡，共同肩负起民族复兴大任。

海安中学始终高度重视科学教育中的价值引领，一直倡导“祖国和人民需要的地方一定是青年大有作为的地方”的理念。新高考改革初期，在众多考生“弃物理”“抛化学”的非正常背景下，海安中学的物理、化学选考率一直保持在70%以上，得到教育主管部门和社会各界的高度肯定。学校还通过国防园、国防馆、国医馆、古籍馆等馆室的建设，浸润式弘扬古往今来中国科学家的爱国情怀和敬业精神，引导学生把个人的价值追求与党和国家的需要紧密结合起来，让投身科技创新、报效祖国人民的理想信念在学生心中扎根发芽。

2. 建构真善交融、和谐共生的科学伦理

科学教育是成才和成人兼具的教育。季羡林先生曾经忠告：一般人虽受相当教育，但缺乏判断是非善恶的能力；科技教育与人文教育未能整合，阻碍教育整体的发展，亦且影响学生健全人格的养成[5]。科学的力量是巨大的，如果没有符合伦理的价值观引领，它的盲目性和破坏性也是巨大的。近现代以来，环境污染、生态失衡、潜在的核战争等问题往往是由于缺乏正确的价值观、过度关注科学的功利性效益而导致的。科学教育中的伦理教育，可以让学生形成科学研究应恪守的价值观念、社会责任和行为规范，保证未来科技朝着造福人类的方向持续健康发展。

海安中学在科学教育中，始终坚持“科技伦理是科技活动必须遵守的价值准则”，通过组织科学伦理争论中热门的克隆技术、基因工程技术、大数据技术中涉及的生命伦理、应用伦理、信息伦理等问题的探讨，让学生真切理解科学探寻的目的是为人类服务，真切理解科学探究的过程本质上也是追求真善美的过程，引导学生做负责任、有诚信、有道德的科研。

三、科学教育的实践路径

作为一所县中，海安中学在开展科学教育的过程中受到师资、硬件设施、教学方式和内容等因素制约。学校不断补齐短板、优化资源，主动对接科教兴国、人才强国、创新驱动发展等国家战略的要求，积极探索科学教育的系统推进机制，走出了一条“着力价值引领，提升科学素养，挖掘科研潜力，助力创新发展”的科学教育实践路径。学校先后获评江苏省科学教育综合示范学校、江苏省智慧校园示范校、南通市首屆青少年科技创新市长奖、南通市科普教育基地等荣誉。

1. 构建多样立体的学习空间

科学素养的培育需要手脑并用，需要学校提供多样化的创新实践空间让学生操作实验，在做科学中学科学，这是科学教育的共识。海安中学建有图文信息中心、水木科创中心、学科创新中心三大科学教育实践中心，内设DIY创客、物理微科研、机器人与无人机、小卫星、结构力学、植物组培、微生物培养、动物细胞培养、防震减灾科普体验馆等系列馆室，以及六十多个创新实验室。学校按照学生意愿成立了二十多个科学社团，让学生在相关实践空间开展科学探究，促进学生学习兴趣的激发、动手能力的培养和科学素养的提升。

2. 强化动手实操的实验教学

实验是理化生学科的重要教学内容和教学环节，在全员普及性科学素养的形成过程中更是不可或缺。海安中学一直将实验操作技能作为动手操作能力的考核指标，在学生综合素质评价“成长记录平台”中设置了理化生实验考核栏目，要求教师将学生实验考核情况如实上传，“倒逼”学生重视动手实操。近年来，学校不断加强实验空间、实验仪器、实验试剂等资源的投入保障，对所有实验室进行了升级改造，满足学生分组实验、创新实验等不同层次的要求，多名师生在省级实验操作、实验创新等竞赛中获大奖。

3. 打造多元系统的课程体系

海安中学既重视科学教育的顶层设计，又突出科学教育的落地见效。学校成立了科学教育活动支持小组，研制了科学教育课程规划和实施指南，定期开展检查总结、项目评价、成果表彰。学生入校之初，学校就通过高校教授系列高峰讲坛和进高校校园、进高科企业、进创新实验室的“三进”活动，点燃学生的创新之火。学生在校期间，学校通过学长示范引路、全员小课题研究、科创社团活动、高校与高中“双高”合作等，创新课程设置和实践载体，提升学生的科研兴趣和实践能力。对于在科创活动中显露出创新潜质和学科特长的学生，学校为他们自定义学习空间，及时整合校内外资源，配备指导教师团队，搭建实践研究平台。近年来，学生在丘成桐中学科学奖、全国青少年科技创新大赛、“明天小小科学家”、“登峰杯”全国中学生学术科技创新大赛等各类科创活动中成果丰硕；师生在American Journal of Physics、Physics Education、The Physics Teacher等国际物理教育刊物上发表多篇论文。

4. 推行项目驱动的师资培养

县中普遍缺少科学教育的专任教师，课程的实施常常由学科教师兼任。海安中学采用项目驱动式的师资培养模式，坚持校内挖潜培养和校外合作招引相结合，着力解决科学教育师资不足的难题。学校鼓励在任教师“一专多能”，积极发挥个人兴趣特长，主动参与科学、艺体、劳动教育等素质拓展类课程的开发，边学边教、边教边学，将教学相长落到实处。学校根据科学教育教师的课程项目需求，采用“走出去、请进来”的方式，对接高校和科研院所，制订专项培训计划，帮助教师提升专业素养。学校微科研实验室、创客实验室、无人机社团、小卫星课程等课程的指导教师都是“半路出家”，但在自身的不懈努力和学校的大力支持下，迅速成长为行家里手，成为“圈内外”有影响的专家。

5. 发挥引领辐射的磁场效应

作为江苏省首批高品质示范高中和“振兴县中联盟”发起学校，海安中学主动承担社会责任，用行动示范播撒科学教育的火种。学校图书馆、科创实验室等场馆免费向周边地区开放，定期举办各类科普活动，积极营造浓郁的科学教育氛围，让每一名参与者都能感受到科学的魅力。学校周末信息学社团活动吸引了周边各学段的爱好者，并在CSP-J/S能力认证、信息学奥赛等赛事中取得优异成绩。学校与省内外数十所高中建立了长期紧密的教育教学合作关系，推动了结对学校及周边地区科学教育的稳步发展。学校注册成立的科技志愿者服务队，积极发挥自身优势，将科学教育的触角伸向社区和家庭，为科学普及工作增光添彩。

当下，县域科学教育的根基还相对薄弱。在国际竞争激烈、科技日新月异的时代背景下，县中更要有办好科学教育的使命感和责任感，要将立德树人根本任务与科学教育紧密关联，因地制宜、创造性地开展科学教育工作，在提升全民科学素养的同时，为党和国家培养更多的科技储备人才。

参考文献

[1] 裴新宁.重新思考科学教育的若干概念与实施途径[J].中国教育学刊，2022（10）：19-24.

[2] 刘昕璐.复旦大学本科生开学典礼上，丁肇中告诉新生：“我认识的诺奖得主没人考第一” [N].青年报，2019-09-07（A6）.

[3] 李江涛.华人数学家丘成桐说：奥数培养不出大数学家[J].科学之友，2005（6）：33.

[4] 叶青.钟南山：创新动力不仅凭兴趣，更要有使命感[N].科技日报，2022-07-26（1）.

[5] 季羡林.季羡林读书与做人[M].北京：国际文化出版公司，2009：256.

（作者系江苏省海安高级中学校长）

责任编辑：胡玉敏