科教融合背景下小学生科技教育的实践进路

2024-06-01高伟

教学与管理(小学版) 2024年5期

高伟

摘要科教融合在科技创新后备人才的培养过程中具有重要意义，不但促进学校科学教育的发展，也能完善校外科学教育，开发科学课程教学资源，培养具备问题解决能力的科技创新后备人才。小学生科技教育推进过程中还存在优秀师资稀缺、适合的课程资源不足、适宜的深度体验不够、灵活的主题选择欠缺、完善的反馈体系缺失等问题。多年的研究与实践发现，可以从“项目式”教师培训，打造融合型师资队伍；“主题式”课程开发，选择融合性教育内容；“沉浸式”活动体验，开展融合性学习方式；“菜单式”基地共建，形成融合性学习社区；“互动式”反馈体系，探索融合型教育评价五个方面，紧密科学和生活的联系，提高学生的科学素养。

关键词科教融合；科学教育；科技创新；融合性教育；小学生

“科教融合”最早可以追溯至19世纪德国教育家洪堡提出的“科研与教学相结合”的理念，随后欧美各国开始广泛重视。在中国，科教融合起步较晚，主要集中在高等教育领域。

当前我们对“科教融合”内涵的认识有：1.科教部门之间的结合；2.科教活动之间的结合；3.科教机构之间的结合。本文重点讨论的是第3种，即，基于科普与教学相融合的各类科技场馆、科研机构、高校科普馆等与学校之间的结合。

2020年10月，教育部与国家文物局联合印发了《关于利用博物馆资源开展中小学教育教学的意见》，科教融合正在从高等教育阶段向基础教育阶段延伸，在我国进行素质教育改革的大背景下，实行科普场馆与学校教育的互补与合作是一种必然的趋势。

一、小学开展科教融合教育的现实意义

1.促进学校科学教育的发展

尽管学校科学教育在培养科技人才方面扮演着至关重要的角色，但校内教育难以满足人才培养的需求。校内科学教育主张以探究为主要教学方式，其势必会在知识获取的数量上有所牺牲。再加上校内资源受限，难以为学生提供丰富且多样的实践经验。因此，我们需要探索其他方法和途径，以促使学生获得更多的知识，将学习与社会相结合。学校可以充分利用校外场馆和科研资源，做好学生的课前学习或课后延伸，开展更富创意、更丰富的课堂教学，从而激发学生的兴趣和提升其参与度。

2.促进校外科学教育的完善

若学生仅仅通过参观科技场馆来进行校外科学教育，他们所获得的将仅是零散、片段化的科学知识，无法构建起科学思维体系[1]。科技场馆和科研机构通过与学校和教师的合作，能够更为深入地了解学生和教师的需求，更有效地利用自身资源为学生提供更为丰富、更为真实的科学学習体验。

3.开发科学课程教学资源

当今社会，科技教育资源十分丰富，除了周围随处可见的与科技相关的场景和物品外，还包括各类科技场馆、科研机构、高校科普馆等。我们有必要建立整合科技教育资源的课程，以更好地培养科技创新的后备人才。通过科教融合，可以开发出更多高质量的课程教学资源，从而持续推动科学教育工作，并为科技创新后备人才的培养提供长期的支持。

4.培养具备问题解决能力的科技创新后备人才

创新是一种高度的自主行为，而激发个体创新行为的原动力就是“问题”[2]。只有当学生在实践中遇到问题并志在解决时，才会对现有认知保持怀疑态度，并提出大胆的假设。为寻求答案，他们必须持续进行假设、验证、重新假设，直至问题得以解决。科教融合有助于丰富学生的学习体验，创设真实且复杂的问题情境，从而培养学生在学习过程中解决问题的能力，这对于培养科技创新的后备人才至关重要。

二、小学科教融合教育中存在的问题

发达国家的政府与机构非常重视科学普及与科学教育的融合[3]，科教融合在我国虽起步较晚，但科技博物馆在科学教育工作中的跨部门协作意识正得到加强，合作模式和基础已初步建立[4]。然而，这种合作仍然存在诸多不足。本文以笔者所在的江苏省南京市栖霞区为研究对象，选取了5个具有代表性的小学教育集团共15所小学，分别进行了针对五年级小学生和小学科学教师的问卷调查，并走访了区域内12个科普教育基地、高校科普馆。通过调查，发现以下问题。

1.优秀的教师资源相对稀缺

一线科学教师在师范院校所学专业有物理教育、化学教育、生物教育等，然而这些专业均未全面涵盖科学教育的四大领域，即生命科学领域、物质科学领域、地球与宇宙科学领域、技术与工程领域。此外，师范院校中所学的专业知识往往较为深奥，难以直接应用于小学科学实践中。受制于学习经历，他们也很少有机会深入了解科技馆。从教以来，有科教融合工作经历的教师仅占3%。与此同时，科技馆的科技辅导员通常并非一线基础教育从业者，他们对于学生的了解可能有所欠缺。

2.适合的课程资源不足

在学校科学教育方面，目前主要以现有的科学教材为主要教学资源，缺乏适合当地特色和需求的校本课程。在我们调查的15所学校中，仅有1所学校拥有自行开发的科学教育校本课程，而其他学校的科学教育仅限于零散的科教实践活动，缺少系统性的教学支持，由此可以明显看出校本课程在当前科技教育体系中的稀缺性与重要性。科技场馆的课程设计通常以馆内已有资源为主要依托，旨在充分发挥场馆内先进设施和丰富实物展示的优势，为学生提供了丰富多彩的学习体验，但概念建构的体系和学习的可持续性存在不足。

3.适宜的深度体验不够

学生参与的校外科学教育活动主要采用参观展厅、实验室，以及聆听专家讲座等形式。然而，这种活动方式下，学生更多地处于被动接受知识的状态，缺乏主动参与和互动，影响了他们在校外教育活动中对特定学科领域知识的深入理解和掌握[5]。这种缺乏深度的学习经历限制了学生获得更为丰富和深刻的学习体验，同时也削弱了他们对科技教育的兴趣和热情。

4.灵活的主题选择欠缺

当前的科教融合活动主要采用“科技馆单方面规划设计，学校选用馆方提供的活动和项目”的合作模式。在此模式下，学校和科技馆并未参与对方课程架构或活动策划的过程，因此难以保证教育活动与学校课程的紧密衔接，导致学校在根据自身需求选择适宜的主题活动来开展科学教育方面存在一定的困难。

5.完善的反馈体系缺失

科学教育应在培养学生兴趣的同时，培养其科学思维能力，使科学本质与实践相辅相成[6]。许多科学教育的目标并不能仅仅体现在呈现最终的结论，更应该关注研究过程中所形成的学习成果。然而，学生们参与的科教融合活动很少有完善的评价体系，甚至直接缺失了评价反馈的环节。由于缺乏完善的反馈体系，因此既难以准确地衡量学生在科学教育活动中的学习成果，也难以对教育活动的质量和效果进行科学的评估和改进，导致了课内外融合的科学教育事倍功半。

三、小学实施科教融合教育的有效路径

作为育人手段，科教融合教学模式的实施是创新人才培养的有力抓手和重要途径[7]。在小学阶段有效实施科教融合，需要在调整科学教育思想的基础上灵活整合区域资源，寻找合适的抓手。

1.“项目式”培训，打造融合型师资队伍

科教融合教学模式要切实落地，教师是关键，是学校科技教育工作的核心力量[8]，强化融合型教师队伍的培训机制，是体现科教融合价值的保障。

（1）优化培训内容。针对科教融合的特点，首先，重新认识教师的角色，强调教师在科学教育中的引导者和启发者身份，培养其在活动中引导学生进行探索和实践的能力；其次，提供项目设计的培训，让教师了解如何设计能够引发学生兴趣和激发他们创新思维的科技项目；再次，将科学教育与其他学科相结合，从而开展运用多学科知识解决实际问题的跨学科学习培训。此外，鉴于教师可能在科学知识方面存在一定的缺失，可以设置针对性的科学知识培训课程，涵盖物理、化学、生物等多个领域，以提升教师在科技教育中的专业水平。

（2）创新培训方式。科学教育教师培训的方式类型多样，除组织针对特定科技教育领域的专题讲座外，还有工作坊、研讨会、在线培训等，更可以通过参与真实的项目式科学活动，让教师亲身体验并深入了解学生在科技教育中所面临的挑战和机遇。科学教育教师培训能够使教师更加贴近实际教学情境，从而提升其教学实践能力。

（3）整合培训资源。在科学教育教师培训中，不仅应该提供丰富的实验器材和充分的技术支持，还应该高效利用科普基地、科研院所、高校科普馆等资源。这样有助于教师深入了解与科技教育相关的实践情况，同时也为他们提供了丰富的教学资源，有助于提升他们的教学水平。

2.“主题式”课程开发，选择融合性教育内容

在科教融合中，构建合适的课程体系尤为重要，芬兰的教育经驗告诉我们，要基于学生自身环境、情况开展大单元教学，也称主题学习，并通过问题解决和研究任务提升他们对周围事物的兴趣[9]。这一理念的核心在于将学校教学与周围环境、社区资源相结合，创造出一种更具实践性和现实感的学习体验，开发主题式的科教融合实践课例。

（1）项目化学习课程开发。科学项目化学习的核心在于围绕一个真实问题开展深入持续的探索[10]，从而促进学生在科学知识、科学技能和情感等方面科学素养的发展。在项目化学习过程中，学生们需要积极参与，从实践中获取知识，通过合作解决问题，最终形成实质性成果。同时，项目化学习也能够促使学生将课堂上学到的知识与实际生活相结合，增强了学习的实用性和可持续性。此外，项目化学习还有助于培养学生的团队合作精神和沟通能力，因为在项目中，学生们需要共同制定计划、分工合作、交流想法，并共同追求项目的成功。这种课程理念从目标到形式都非常适合开展科教融合。

例如，我区地处城乡结合部，拥有大量农业科技教育资源，因此开发了一套项目化学习课程（见表1）。

引导学生在基于农业科技的项目式学习中提升科学素养，以其中的“舌尖上的麦芽糖”项目式学习课程为例，该课程是一个充满活力和趣味性的实践，体现了农业科技与教育的紧密结合，旨在为学生提供跨学科学习的体验，同时让不同年龄段的学生能够共同参与合作。这种综合性的设计不仅融合了农业科技教育资源和学校学习，丰富了学生的知识领域，还培养了他们的团队协作和问题解决能力，提高了他们的实践技能和创新能力。

（2）综合实践活动课程开发。综合实践活动是一种以学生的亲身经历为基础的教育形式，它将学习与实践相结合，紧密联系着学生的日常生活以及社会实践[11]。这种教学模式强调对所学知识和技能的综合运用，着眼于培养学生的实践能力和解决实际问题的能力。通过综合实践活动，学生们能够直接参与到真实的情境中，通过实践来巩固和拓展所学的理论知识。这样不仅能保证学习内容更具实用性，也能够让学生们在实践中体验到知识的价值和应用。这类课程不局限于科学教育，但包含科学教育，并以科学教育为主，通常是跨学科的综合性研究，如《食品》《我眼中的南京》《是真的吗》《交通》等综合实践活动课程，涵盖了自然、科技、历史、人文、社会等领域。

这两类课程的共同特点是，教师不仅仅在进行科教融合的探索，更重要的是基于课程标准和已有教材，结合各地区、各校的具体条件，形成了系列课程。这些课程真正将科教融合的科学教育转化为系统化、系列化、深入化的教育实践。

3.“沉浸式”活动体验，开展融合性学习指导

科教融合作为课内教师引领学生进行科学探究，与课外自主研究相结合的教学模式，承担着重要的使命。这一融合模式引导学生从课堂内的集体探究转向更为独立自主的学习和研究，进一步展现了教师对学生课后科学学习的引导和指导。

（1）设计“沉浸式”活动体验。科学教育要贴近学生的生活实际，这样不仅能培养学生走进生活、体验生活，还可以更好地引起学生的思考[12]。科技场馆中拥有丰富的教育资源，涉及声、光、电、热、磁等一系列的科学知识，并且同一个科学道理可能会由不同的展品展示，能够避免学习者对于科学知识理解的片面性。教师可以利用周边科技场馆资源，例如，将学生带到自然博物馆，通过直接接触动植物标本等，深入探讨生命科学课程中的知识点。这样的实地教学模式为学生们提供了全新的学习体验。

（2）引导学生自主探索。引导学生自主探索是科学课程标准所倡导的重要教学理念。在科教融合的背景下，我们不能简单地套用传统课内教学策略，而是有针对性地尝试以下几个方面的措施。首先，可以通过主动将教材中原有的学习内容与课外相关内容有效衔接来促使学生更自觉地进行知识拓展。其次，可以采用问题导向的方式，在课内学习的过程中提出具有启发性的问题，鼓励学生自发地开展探究。通过问题的引导，引领学生自主地从课内延伸到课外，拓展学习的范围。另外，也可以设计新颖的任务组，通过完成一系列任务来促使学生进行自主探究。这样的任务设计能够激发学生的主动性和积极性。

（3）注重跨学科融合。在科教融合的实践中，我们应当特别注重跨学科的融合。这意味着将科技教育与其他学科有机地结合起来，让学生在“沉浸式”活动中不仅能够深入了解科技知识，同时还能涵盖更多学科领域的内容。通过这种方式，我们可以拓展学生的综合素养，使其在探索科技的同时获得与之相关的多领域知识，为他们的综合发展奠定坚实基础。

例如，南京市栖霞区某农业种植基地开发了“葡萄果冻”“水培乐园”“杯子里的草莓”等体验式活动，学生可以亲身体验、参与互动，到活动中去真正感受科技元素的乐趣和魅力。通过操作性的活动，学生可以亲自动手做实验去解决问题，这有助于他们将抽象的科学概念转化为具体的体验和理解，这种亲身参与的方式可以更好地培养学生们对科学的兴趣，激发他们的科学探索欲望。

4.“菜单式”基地共建，形成融合性学习社区

学校和科技场馆各有特点，同时，不同的科技场馆也各具特色。期望某一场所能够涵盖所有资源实际上并不现实，相反，通过基地共建的方式可以形成一个相互补充、相互促进的合作体系，从而更为有效地推动科技教育的发展。

（1）资源共享与整合。一方面，可以建立一个资源共享的机制，让学校、科技馆、科研机构以及高校科普馆等合作伙伴分享各自的教育资源，从而形成一个更为丰富多样的学习资源库。例如，栖霞区的仙林片区有很多科普场馆，如中医药馆、珍稀动植物馆、海洋标本馆、天文馆、化学馆、电子通信馆、国防馆等。另一方面，科技场馆可以协助学校共建一些小型的校内科普馆，例如中医药大学的中医药馆为南京市金陵小学（广志路校区）建设了一个百草园，种植了一些常见的中草药，能够方便学生们进行观察和实践。这样的合作模式为学生提供了更加丰富的学习资源，能够促进他们的科技教育体验。

（2）课程设计与开发。科技场馆拥有专业的设备和丰富的展品资源，同时拥有专职科普人员，可以与学校合作研究如何设计和开发符合学校课程需求的教学内容。这样的合作模式能够促进科技教育与学校课程更为密切的结合，从而提升教学的实效性。例如，南京大学化学化工学院与南京市栖霞区青秀城小学合作开发出版了一套校本课程《小凯的火星计划》，南京市中山植物园与南师附中仙林学校南邮校区共同开发《染料植物的种植与研究》活动课程，为科技教育与学校课程的融合提供了有力支持。

（3）活动规划与实施。区域内的各科普基地可以共同策划和实施各类科技教育活动，其中包括实地考察和实验室体验等形式多样的活动。这些活动可以为学生提供丰富多彩的科技教育体验，让他们在实践中感受到科学的魅力。这样的实践活动不仅可以拓展学生的知识面，还能培养其实验技能和解决问题的能力，从而促进其对科技教育的深入理解和热爱。同时，科技教育活动也为区域内的科技教育资源共享和互动提供了有力的支持，形成了一个密切合作的网络，共同推动科技教育事业的发展。例如，南京市栖霞区石埠桥小学带领学生到学校附近的农业生态园开展丰收节活动、到中医药馆开展中医药夏令营活动等。

（4）学习社区建设。通过建立一个融合性学习社区，学生、教师以及科研人员等可以在这个社区中进行深入的交流和共同学习。这种互动可以促进科技教育的不断发展和进步，为全体参与者提供一个共同成长的平台。

5.“互动式”反馈体系，探索融合型教育评价

在科教融合中，传统评价方式的局限性逐渐显现，我们迫切需要建立一种更为灵活和多元的评价体系，以适应不同学生个体的特质和成长需求，把握课程给学生带来的全面影响[13]。

（1）评价体系设计。“互动式”反馈体系的核心理念是建立一种双向沟通的机制，评价的目的在于通过评价体系促进学生的全面发展，而非仅仅用于筛选和甄别。因此，我们需要建立一个综合性的教育评价体系，该体系应当充分考虑科学知识水平、科学实践能力以及创新潜力等多个方面的要素，还需充分考虑到评价的持续性和激励性。例如，南京市金陵小学（广志路校区）基于学校的中草药教学特色，建立了自己的评价体系，实现了课堂表现、合作能力、活动参与、科技竞赛等的综合评定（如图1）。

（2）学生自我评价和反思。学生通过参与自我评价，可以更加准确地了解自己的学习情况，认识到自己的优势和不足之处，同时也能够培养他们的自我反思能力，让他们学会从失败和困难中总结经验，进而提升自己的学习效果。这种自我评价和反思的过程，可以促使学生形成积极的学习态度，培养他们主动探究和解决问题的能力，从而在科技教育中取得更好的成绩。

科教融合的过程中，只有让科学和生活联系得更加紧密，才能更好地培养学生良好的科学品质，提高学生的科学素养，让他们成为社会建设真正需要的人才。

参考文献

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