关于中小学科学教育中融合德育的几点思考

◎ 周建中

一、引言

2023 年 2 月9 日，《每日经济新闻》刊发报道《调查|国内高校已有学生用ChatGPT 写论文了，“杰作”快赶上老师了！ “AI 作弊”怎么防？》在微博上引起了社会的普遍关注和热烈讨论。同时也引发了众多的教育工作者，特别是科学教育工作者的反思：我们的教育是要立德树人，思想品德教育融入教育教学的方方面面显得尤为重要；我们的科学教育更需要辩证地思考：科技给人类生活带来便利、进步、发展的同时，如何防范有人利用科技的手段去做一些有违社会公德、伦理道德、法律法规的事情。

科学技术是一把双刃剑，它既可以带来积极也会带来消极的影响。而科学教育能够完成科学知识的再生产，为科学技术与工程提供理论基础，更为人类认识自然与社会提供独特的思想与思维方法、精神力量和价值观念，从而不断提高人类社会的精神文明水平。［1］习近平总书记指出，“要在教育‘双减’中做好科学教育加法”。做“加法”的同时也离不开对学生德育素养的培育。

二、概念界定

（一）科学教育

科学教育是以自然科学内容为主的一类课程所进行的教育教学活动，是现代教育体系的重要分支和组成部分。从课程实施途径来看，科学教育既可以通过综合科学实现，也可以通过物理、化学、生物和地理等分科课程进行，而现代更广义的科学教育则涵盖数学教育、技术教育和工程教育等内容。［2］通过科学课程培育的核心素养，主要指学生在学习的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力，是科学教育育人价值的集中体现，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。［1］本文中的科学教育，是基于《义务教育科学课程标准（2022 年版）》（以下简称《2022 版课标》）的课堂科学教学、课后科学实践普及等中小学教育教学活动。

（二）德育素养

本文中的德育素养，是指向学生的德育素养。围绕《普通高中思想政治课程标准（2017年版2020 年修订）》《义务教育道德与法治课程标准（2022 年版）》中的表述，提炼为：学生通过学习逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，它包括政治认同、科学精神、法治意识、公共参与、道德修养、健全人格、责任意识等。结合相关课标对上述素养的具体分解描述、科学教育要义，以及与学生发展核心素养的内在联系，本文所倡导科学教育中的德育素养为科学精神（质疑批判、探究实践、严谨求实、想象创造）和人文素养（社会责任感、合作精神、伦理道德）。

三、科学教育中融合德育的必要性

（一）新时代科学教育的要求

2023 年5 月，教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》（以下简称《意见》）。《意见》中要求：在科学教育中弘扬科学精神和科学家精神；融入爱国主义、家国情怀、集体主义教育；领悟劳动精神、钻研精神、创新精神、工匠精神；培养勤于探索、勇于实践的科学品质，这些都是科学教育中的德育内涵。2016 年《中国学生发展核心素养》明确指出：要培养学生能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。其中的必备品格和关键能力则引领了各学科课程建设和学科素养培育要义。核心素养的总体框架中，从文化基础、自主发展、社会参与三个方面确定了六大核心素养、十八个素养点，相关的素养（如科学精神、责任担当、实践创新等）兼具科学与德育要义，具有跨学科性，这些为科学教育与德育的有机融合提供了依据，又体现了在科学教育中融合德育的必要性。

（二）科学教育与德育自然契合的要求

“科学教育是真善美的统一”，它是将科学的理念、方法、思想和精神内化为受教育者的信念和行为的教育过程，使科学态度与每一位公民的生活联系在一起，使科学精神与人文精神在现代文明中交相辉映。［3］上文提到的核心素养中的科学精神与责任担当素养方面，可以理解为：严谨求实精神、自由探索精神、质疑批判精神、勇于创新精神，以及为人类服务和造福人类的社会责任。这两大素养本身也属于德育范畴。

著名科学史家乔治·萨顿认为：科学精神比科学给人类带来的物质利益更加宝贵，它是“科学的生命”，是科学教育或活动的灵魂。他所提及的“生命”“灵魂”就可以理解为德育。因此在科学教育中进行德育实践，是科学教育培养有科学情怀和科学灵魂的青少年的应然之举。而科学教育、德育兼与核心素养框架中相关素养的关联和同质，为这种科学教育和德育的跨学科融合在实践层面上提供了依据。科学教育中融合德育，其目的就是以科学教育为依托，在科学教学、指导、普及的过程中，学生的德育素养亦得以相融生长。

四、如何在科学教育中融合德育

（一）在科学教育中培养科学精神

科学教育的主要任务不仅仅是学生习得科学知识和技能，还应该收获科学方法，更应该是滋养科学精神。科学知识是基础，科学技能是知识的具体运用，科学方法是提高技能的途径，而科学精神则是科学教育的灵魂。［4］科学精神培育应贯穿于学生学习与实践科学的整个过程中，融入学生身心，塑造成崇尚科学精神、拥有科学精神、弘扬科学精神的新时代高素质青少年。在科学教育中进行科学精神的滋养，具体可以从质疑批判、探究实践、严谨求实、想象创造等方面进行。

1. 质疑批判

质疑批判是科学精神的精髓。中国传统文化讲究中庸之道，和为贵。这或许也影响到了我们的学生，表现得比较内敛，在质疑批判方面存在不足。一个值得思考的现象：我们的学生，年龄小年级低时经常会提出各种问题，到了高中课堂课上主动提出问题的反倒却寥寥无几，更别说质疑和批判了。因此激发好奇心，维持问题意识，进而培养质疑批判精神不仅仅是科学精神的精髓，也是科学教育的重要内容。这就需要科学教育工作者在教育教学中努力创设激发质疑批判意识、延展质疑批判深度和长度的氛围和平台。如在教学设计时，选择一些看似正常实则反常、看似天经地义却大谬不然的例子；在实验设计或演示时，采取“试错”的方法；在项目式主题学习时，提出与科学相关的社会热点或有争议的话题等，以此激发兴趣氛围，引发质疑情境，促进批判性思维发展。使类似“我是谁？我从哪里来？我到哪里去……”这种极具深度和哲理的问题持续不断地涌现在学生的学习和生活中，学生在不断否定之否定中探寻科学的真谛。

2. 探究实践

探究实践是《2022 版课标》四个核心素养之一，也是科学教育的关键。 “实践是检验真理的唯一标准”，乐于实践、敢于实践，这应该是科学教育的一个永恒的精神追求。在科学研究的征程中，许多科学家孜孜以求、不断实践，为科学的发展做出了重大贡献。例如，伽利略已经能够用演绎推理否定亚里士多德的落体的速度与重量成正比“定理”，但还是坚持用实验推翻这一“定理”［5］；我国明代的药学家李时珍常年上山采药，走遍了大江南北，收集了大量的民间单方，参考历代医药及有关书籍 800 余种，对药物进行鉴别考证，历经27载著成《本草纲目》，为后世药物学的发展作出了重大贡献。［6］

针对“目前科学教育的空间大都还在学校，教学的形式较多地局限在课堂教学”这一情况，教师需要突破固有思维，努力设计创造，为学生探究实践提供资源与平台。例如，统整科学教育内容，尽可能设计更多的实验教学内容；分层设计实验内容，除需要特殊实验器材与设备的实验在功能实验室进行外，一般简单的实验设计在教室环境中进行；鼓励学生“观生活中的现象、用生活中的材料、探生活中的科学，在实验室之外进行探究实践”，帮助学生设计一些能在课外自主探究的小课题、微项目等；丰富教学与实践形式，将生活小实验、自然笔记、科学游记、科学对话、科学情景剧、科学童话等多种实践形式融入科学教育中，让探究实践无形于生活的点点滴滴，移动在自然的角角落落……［7］当探究实践成为一种行动、一种习惯，进而升华为一种精神时，它就能滋养与生长在学生心田。

3. 严谨求实

严谨求实是为人的基本道德修养，更是科学研究应有的思想观念和精神情操，也是抗衡和抵御功利主义、急功近利的良方。科学教师在教学和指导实验的每个环节，都应该提倡准确性、精确性、严密性，要经得起质疑和验证。如在教学设计时，设置真实的、不同层次的问题情境，促使学生在充分的体验实践中真实地探究、有效地探究、深度地探究。［7］在实验过程中，引导学生进行多次、重复实验追寻实验结论的可靠性；运用单因子变量法，将因某一条件变化引发的实验现象不同变得更直观；在统计实验数据时，要仔细认真，真实录入，绝不能因为结果与预期不同而修改数据；在分享成果时，引导学生实事求是地展现研究方法、结论、不足与改进的设想，敢于面对质疑，虚心接受批评、乐于改进完善。及时鼓励学生涌现出来的严谨求实的闪光点，如一位学生在看到同伴的一本科普读物上，三个柠檬组成的水果电池能够使得一个小灯泡发光的现象，指出这是不科学、不能发生的。究其原因：一个小灯泡发光需要0.6 安培的电流通过，而三个柠檬连在一起产生的电流仅有几个毫安，不能使灯泡发光。这位学生没有盲从，而是根据自己拥有的科学常识，以极其严谨的态度提出了质疑。这时候，教师可以因势利导提出建议，让学生用小灯泡、发光二极管、柠檬等材料，设计对比实验进行验证，从而求实。

4. 想象创造

想象是连接不同事物的能力或品质，创造则是无中生有、突破既定范式的能力或品质。这两者之间不可分割、承前启后，有了足够的想象才会激发创造的灵感，而在创造的过程中又会触发新的想象。科学精神中的想象创造是由科学想象和科学创造组合而成的。科学想象是根据现有的科学知识和事实，发挥高度的抽象和联想能力，猜测未知的客观规律，设想未知的变化过程，描绘科学发展和人类征服客观世界的奇妙远景。［8］科学创造是在学习科学知识、解决科学问题和科学创造活动中，根据一定的目的，运用一切已知信息，在新颖、独特且有价值地产生某种产品或成果的过程中表现出来的智能品质。［9］

科学探究中的一个重要环节是猜想和假设，这个就可以理解为科学想象，比如学生可以根据学到的巴甫洛夫的经典条件反射原理提出“植物是否有‘记忆’的想象？”。而科学创造则是将科学想象设计成研究方案，投身于探究实践中，可能获得创造性成果，或没有收获预期成果，但经历了这种自己由想象到设计，进而实践的过程，其本身也是一种创造。因此，教师在科学教学中，尤其是指导学生进行项目化学习的过程中，可以充分挖掘和培养学生的想象与创造，如在确定研究主题后，引导学生猜想和假设实验可能遇到的问题或产生的结果；在具体实验操作前，按照“我的设计要素（我准备寻找的材料、我设计的实验装置图、我设计的实验方案）”［10］进行设计，这种选择比较更合适的材料，实验装置图与方案从无到有再到不断优化完善的过程，就是一种创造的过程，也是想象创造这一科学精神在一次次实践中不断在凝练。

（二）在科学教育中培养人文素养

科学是美丽的，既有科学的普遍真理是如此美妙地渗透在生活和生产的方方面面之美，也有在传播、感受、收获科学智慧的过程中，所激发的诸如责任担当、合作精神、伦理道德之类的人文之美，也就是科学教育中德育的人文素养。

1. 社会责任感

社会责任感是青少年德育的重要组成部分。科学教育中的社会责任感是科学本性和社会功能的要求，科学教育培育的学生，应该是在拥有科学知识的同时，形成理性和执著的信念，即从科学的层面扩展到社会层面，关心、参与、影响社会［11］，具体为树立科学造福于人类、由科学成果引发的爱国情怀、为民族复兴立志努力学习钻研的责任和担当。在科学教育中，教师可以通过科学案例在责任榜样感染、责任认识深化、积极情绪积累等方面进行培养。例如，引用两弹一星、航天航空科技、大飞机研制项目、高铁项目、青蒿素研发等案例，将科学家在这些重要科技项目中探索时所展现的孜孜以求、攻坚克难的科学奉献精神，化为一种榜样的力量，激发学生的国家民族意识，激励学生学习科学报效祖国的热情；在介绍我国仍有一些高精尖的技术（如芯片技术、碳纤维技术等）受制于人时，因忧患意识而激发出立志为突破科技瓶颈努力学习与探索的使命和责任感。在不同形式的科学教育中，适时融入责任感教育，学生通过榜样的感染、认知的深化将责任逐渐内化，形成具有一定水平、相对稳定的责任感。［12］

2. 合作精神

合作是人与人之间相互交往、相互理解、相互协调、相互协助、相互促进的纽带，也是社会发展进步的因素之一。合作精神就是上述交往、理解、协调、协助、促进的过程中形成的愿意、善于与人团结协作、共同发展的稳定的意识倾向，是一种优秀的思想品质。［13］在科学教育中同样需要倡导这种合作精神，科学的探究实践往往需要小组或团队共同完成，团队中的每个成员学识水平、实践能力、兴趣特长、理解程度不同，需要大家取长补短、互通有无，才能形成合力。合作精神的培养，需要教师根据科学教学的不同形式和合作程度组织实施。例如，在进行课题研究或项目式学习时，可以是基于一个共同感兴趣的问题学生间自由组合，也可以是就某个主题由教师遵循“组间同质，组内异质”原则安排学生分组，从而进行相互合作的深度学习。在这种项目式学习中，教师还可以指导学生在每个环节上进行充分的合作，如在课题确立之初，引导学生与专家合作论证课题的可行性，与教师合作共同查阅文献了解研究主题的背景资料；在课题确立之时，根据课题组学生的空余时间不同，分组分批合作安排实验计划；在课题实验操作之时，定期安排各小组交流，合作提出修正意见；在课题交流总结之时，各小组分工合作：汇总数据，分析讨论，得出结论，撰写报告，制作展示PPT、展板等。在科学教育中通过这种分工合作的引导，在确保探究有序、有质、有效地进行的同时，可以培育学生的合作精神。

3. 伦理道德

科学伦理道德是指人们在从事科技创新活动时对于社会、自然关系的思想与行为准则，以及应恪守的价值观念、社会责任和行为规范。［14］科学能造福于人类，但对科学技术盲目、错误地使用，或科学技术被品行不端的人利用，它就可能成为损害人类利益和生存环境的力量。如围湖造田、开山造田引发的对当地天气水文条件的破坏；过度砍伐、围猎、捕捞引发的生物数量减少和物种的濒危；废气废水废液未经处理过度排放引发的环境污染；违反共识进行克隆人和基因编辑婴儿实验……上述有违科学伦理道德的案例，教师可以作为素材供学生思考、讨论、辩论，引导学生应该了解科学研究中的伦理问题，如尊重他人成果、知情同意、隐私保护等，在思与辩、知与行的过程提升认知能力，培养科学伦理道德。

五、结语

在科学教育中进行德育实践，将科学精神与人文素养的培育润物细无声地融入学生学习与探索科学的方方面面，他们就会在这“真之追求、善之探寻、美之实现”［15］的过程中，于收获科学知识、技能、方法的同时，感悟科学的灵魂与魅力，滋养与丰富人生，成为具有崇高科学道德、理想、信念的时代新人。实现爱因斯坦所言：只懂得应用科学本身是不够的，关心人本身，应当成为一切奋斗的主要目标，用以保证我们科学思想的成果造福人类。这也是我们科学教育的要义所在。

周建中 中国福利会少年宫 200040