作者简介：朱永新，王伟群，苏州大学新教育研究院教授。江苏 苏州 215123

　　内容提要：科学教育是提高全民科学素质最关键、最基础的工作。目前的科学教育存在科学教育目标功利化、科学教育对象精英化、科学教育内容片面化、科学教学方法形式化、科学教育资源分散化、科学教育教师非专业化等诸多问题。在这种背景下，新科学教育提出让科学知识有温度，让科学智识有力度，让科学智慧有深度，让科学信念有高度，让科学教育有长度的科学教育新理念。探索新科学教育的实施路径和课程教学改革，以求为科学教育探索一条新路。

　　关 键 词：科学教育 新科学教育 科学实践

　　一、反思科学教育存在的问题

　　近年来，在国家的大力扶持下，我国的科技有了迅猛的发展。美国国家科学基金会2016年初发布的《美国科学与工程指标》显示，中国已成为世界第二研发大国，中国科技在全球的地位日益突出。航空航天、人工智能、深海探测、生物医药、桥梁高铁等技术在世界上有了一席之地。但是，我国的科学教育仍不尽人意，表现在国家科技人才还比较紧缺，国民的科学素养总体不高。2015年PISA测试显示，中国科学教育与世界先进水平仍然存在较大差距，科学素养呈现出一定的“高成就低兴趣”倾向，“喜欢学习科学的指数”排名13，“将来有从事科学事业愿望的学生比例为16.8%，远低于美国的38%和欧盟国家24.5%的均值。[1]世界经济论坛《2017-2018全球竞争力报告》显示，尽管中国全球竞争力的排名有所上升，但中国的创新水平、技术就绪度、高等教育与培训等仍低于亚洲新兴和发展中国家的平均水平。而在137个国家和地区的数学与科学教育质量排名中，中国大陆仅列50位，这些年呈现下降趋势，更是远落后于排名第一的新加坡。[2]科学素养的差距反映了我们科学教育的差距。

　　(一)科学教育目标功利化

　　基础教育科学教育的目标是“提高全体学生的科学素养”，但这个目标在中小学已经严重窄小化。小学科学教育呈现明显的弱势，表现在课时少，已经少得可怜的课时还时常被占用；专职教师的比例小，有的学校甚至音乐教师上科学课；专用的科学实验室少，仪器药品缺乏。而中学的科学教育以应试为主要目标，考什么教什么，不考什么也就不教什么。如2008年江苏的高考方案中，把物理、化学、生物地理等科学科目作为选考的科目，分数以等级计算而不计入总分，导致学校对这些科目的教学很不重视，高考中报考科学的人数急剧下降，各类奥赛中获奖人数也急剧下降。而这种情形在2017年浙江的高考改革方案实施后同样发生了。纸笔测试中由于很难考查学生的真实的实验能力和实践能力，导致在目前中学的科学教育中实验、实践教学功能弱化，视频实验、黑板实验屡见不鲜，导致科学教育中“做”得很少。

　　(二)科学教育对象精英化

　　既然科学教育的目标是“培养科学素养”，面向所有人就显得非常重要，科学教育不只是培养科学家的教育。但是，我们的科学教育在很大程度上表现出精英化倾向，千军万马过独木桥，重应试轻视对公民的科学素养教育，影响了全体公民的科学素养。

　　地区的差异、经济的发展以及职业、性别的不同造成科学教育的对象更呈现出精英化的态势，当城市的孩子在学编程、人工智能时，农村的孩子关于自身健康知识的科普教育还远远没有跟上。精英化教育导致地区之间、人群之间、性别之间科学教育的不均衡，不能做到为“每一个人的科学教育”。

　　(三)科学教育内容片面化

　　重视“双基”(基础知识和基本技能)是我国基础教育的传统。加之应试的过程中，知识是考核的最重要内容，因此，“课程过于注重知识传授”，“课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合”，“课程内容“难、繁、偏、旧和过于注重书本知识”，“课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练”，“课程评价过分强调甄别与选拔的功能”，[3]目前情况虽有所改善，但科学教育中学习目标重视知识、学习过程强调记忆、学习内容脱离生活、学习结果用于解题、题海战术训练的现象依然普遍，这种见题不见人的高强度、枯燥训练，导致学生最初对世界的好奇、对科学的兴趣在题海中一天天减少。

　　(四)科学教学方法形式化

　　在各种各样的展示课、优质课和比赛中，各种新型的课堂教学层出不穷：快乐学习、探究教学、翻转课堂、STEM(科学、技术、工程和数学)。各种技术涌入学校，使学校、教室的形态也发生了很大的变化。这一切对科学教育的改革无疑是十分有益的。但也有不少教师在改革中只重形式，缺乏对科学本质的理解，使得有些科学课堂轰轰烈烈走过场，只有游戏，没有思考，只有形式，没有深入，特别缺乏的是给学生在真实情境中解决复杂问题的机会。中国科普研究所对我国学生的科学态度调查发现，学生的科学态度有虚高的成分，对于科学学科及一些主题的具体含义认识不够深入。[4]许多学生表示他们参与了较多的科学活动，但是结果显示深度不够，并没有获取更多有价值的内容，更没有围绕具体问题形成更为深刻的认识。这种活动有余、思维不足，缺少思维容量的“虚假探究”，是无法发挥科学教育价值的。

　　(五)科学教育资源分散化

　　尽管科学教育的社会资源和学校资源都比较丰富，但利用率不高。以重庆三峡博物馆为例，实行免费开放以后，博物馆年均观众在160万人左右，其中18岁以下的观众只有24万人，占全部观众的15%左右。而作为学校团体预约的观众只有13次，约1万人。这与国外中小学生是博物馆的生力军形成鲜明的对照。学校科学教育、家庭教育和社会教育的资源分散和资源割裂，导致大多数人把科学教育的场所限于学校，限于教室。科学教育环境的封闭，导致科学教育资源被浪费，科学资源的价值很难充分体现。

　　(六)科学教育教师非专业化

　　谁站在讲台前，谁就决定着教育的品质。科学教师的素质是决定科学教育品质的关键。目前科学教师数量不足、水平不高、专业化程度差，已经成为制约科学教育的重要因素。据调查，在全国科学教师“国培计划”的培训班上，“有一部分是兼职教师，有一部分是因为无法胜任语文、数学等课程，而改为教科学课”，一个简单的科学概念，竟然有一半以上的科学教师都理解错误。在昆明教师科学学科培训中，语文老师参加的有1 500人，而科学教师只有96人。[5]在“国培计划”中，科学教师占全体教师的比例为0.75%。

　　而教师的专业水平更是令人担忧。有调查显示，小学科学教师在科学知识和科学方法上存在很多缺陷，在科学性质的认识方面问题尤其严重，导致在教学中出现了一些不科学甚至伪科学的做法。[6]中学理科教师科学素养的总体水平良莠不齐，在所测试的科学素养中，教师对科学知识的掌握相对较好，但在科学方法、科学性质这两个维度上较为薄弱，[7]对科学本身的认识不够是科学教师专业发展过程中最为关键问题。

　　二、新科学教育的基本理念

　　由上，我们提出新科学教育。新科学教育提倡研发卓越课程，使得课程的根本目的不是传授知识，而是形成用以运用知识的能力和统领知识的智慧，诱导人的创造力量。在这个过程中，智识教育要通过“知识”为媒介的，让知识拥有温度，就是从知识走向智识，走向智慧。

　　(一)让科学知识有温度，奠定学生未来生活基础，满足和保持儿童天生的好奇心

　　科学教育的目的不是为了实现科学知识的复现，而是复活。这不仅因为科学知识总是在不断变化中，还因为纯粹的知识无血无肉，无根无缘，既枯燥无味，又带有惰性，无法激发学生的学习兴趣和热情。德国哲学家胡塞尔(Husserl，E.)指出：“科学的‘危机’表现为丧失其对生活的意义。因此，从文化的意义上看，走出科学危机乃至社会危机的出路是让科学回归生活世界”[8]。教育中要使科学知识复活，赋予它温度，同样是通过科学知识与人的生活的对话实现。特别是在今天这个到处充满科技的世界，没有科学知识，一个人几乎很难生存，也无法有合适的工作机会。而当科学知识与儿童现实生活相通，与社会生活相通，与人类命运相通时，很容易引发学生学习的好奇心，引导学生探索知识的奥秘，引起学生对知识学习的渴望。

　　(二)让科学智识有力度，养成学生理性思维习惯，体验探索世界的理智感

　　“科学教育的最大特点，就是使心智直接与事实联系，并且以最完善的归纳方法来训练心智；也就是说，从对自然界的直接观察而获知的一些个别事实中得出结论。”[9]无疑，归纳法是科学逻辑思维中的一种方法。正是科学的思维方法，使得科学具有强大的解释力、预测力。基于科学思维为主导的科学智识的力量，科学教育中对学生的思维训练就是对学生的智能进行开发，它不仅可以让孩子们的思维能力、想象能力和创造能力得到发展，为终身学习奠定坚实的智力基础，理性的思维习惯也能提高学生辨别是非、判断和评估事物的能力。这种智能的训练，也会带给人探索世界的理智感或者智慧的享受。费曼(Feynman，R.)在《科学的价值》中从科学家的角度阐明了这种感受：“科学的另一个价值是提供智慧与思辨的享受。这种享受在一些人可以从阅读、学习、思考中得到，而在另一些人则要从真正的深入研究中方能满足。这种智慧思辨享受的重要性往往被人们忽视，特别是那些喋喋不休地教导我们科学家要承担社会责任的先生们”[10]。很多青少年也因少年时的科学探究经历体验的快乐，由科学的兴趣发展为志趣，把科学作为终身的事业。

　　(三)让科学智慧有深度，提高学生发现美好事物的能力，发展学生的创造力

　　科学教育发展学生对物的创造具有特殊的价值。借助于科学的慧眼，学生能把世界看得更清楚，更明白，发现更多美好的事物，包括自然的美丽和奥秘。而科学发现和发明的创造力，是激发学生创造的重要动力。在过去的几百年里，科学对物质世界的改造和创造是科学的立身之本。科学的实践活动不仅改造着自然的物质世界，还创造出自然世界不存在的物质，使得今天的世界已完全不同于过去的莽荒之地。科学的这种创造力，决定了它必将是人们未来解决环境、能源、材料、生命等复杂问题的首选方法。科学教育对人自身的生命创造也有重要价值，赫胥黎(Huxley，T.H.)在把科学引进教育时，就认识到科学教育不应仅满足于日常生活的实用需要，还影响人的精神生活。杜威(Dewey，J.)也认为，“倾向于信仰”“轻信”是人性固有的弱点，要克服人性的这些弱点必须要依靠科学教育。科学是防止这些“自然倾向”以及由此而产生的恶果的工具。

　　(四)让科学信念有高度，提高学生对于科学与人类文明、科学与可持续发展关系的认识，形成社会责任感

　　科学精神的培养是基础教育阶段科学教育的最重要目标。这是因为真正的科学不仅求真，也是崇尚和敬美。正是这种科学的信念，不断规范着科学家的行为，让科学家保持了对自然和生命的敬畏和崇拜，努力规避着科学对社会的负面影响，最终调整着科学对社会的作用，使得科学在人类文明的进程中，发挥着越来越重要的作为，如今已经成为第一生产力。而科学精神也成为人类精神财富的重要组成部分。提高学生对于科学与人类文明、科学与可持续发展关系的认识，理解科学的价值，合理地利用科学，具有现代公民对于社会和谐、生态环境、人类和平的高度责任感，是科学教育职责。

　　(五)让科学教育有长度，提供学生拓展、活化、应用课内所学知识的机会，促成终身发展

　　课堂的时间总是有限的，学生的发展是终身的。科学教育不能止步于课上45分钟，更不应该止于考试结束之时，应该延伸至课堂后，延伸至日常生活、社会生活的方方面面，或解释更多未教过的自然现象，或解决更多未教过的真实问题。在新科学教育中，特别重视“家校合作共育”的行动，努力开发各类科学教育资源，为学生提供拓展、活化、应用课内所学知识的机会。包括将课内所学拓展为研究课题，或者为学生提供可关注和讨论的与科技有关的社会问题等，使学校的科学教育与家庭、社会的科学教育结合，形成科学教育的合力。一旦学生学习有了自主性，学习便是无限的，终身的发展就有可能。

　　三、新科学教育的实施路径

　　新科学教育提出的实施路径是“读中思、做中学、写中悟”，目的是让学生在科学教育中领悟科学的魅力，体验到科学实践的完整性，更深刻地理解科学的本质，使科学教育在师生的幸福完整教育生活中发挥积极的有效的作用。

　　(一)“做中学”是科学教育的核心

　　从杜威的“教育即生活”到陶行知的生活教育理论，“做中学”是一个基本的教育原则。这里的“做”指的是生活社会实践。中国的“做中学”项目是由韦钰院士积极倡导、教育部和中国科学技术协会共同发起的一项幼儿科学教育改革计划，它是在传统探究式学习的基础上发展起来的，字面的翻译是“基于动手的探究学习”，因此这里的“做”，指的是基于动脑、动手的科学探究，强调的是在动手做学习中让学生建构自己的科学概念和认知模型。[11]“做中学”针对我国科学教育长期存在的重知识轻能力、重结果轻过程、重教师传授轻学生探究、重实用价值轻科学精神等弊端，成为我国科学教育改革的一大亮点，特别在小学、幼儿园产生了广泛影响。

　　新科学教育中的“做中学”是基于科学实践的科学学习，它是科学教育的核心，因为科学最重要的两大价值在于认识自然和创造世界。在这种认识和创造活动中，科学实践活动与其他活动最本质的区别在于物质性，科学实践使用的工具、仪器、设备等手段是物质的，科学实践的对象是物质性的自然，科学实践的结果虽有精神的，但最重要的也是物质的。我们把人与物质打交道的过程称之为“做”。当然科学实践的主体是人，这种“做”的活动不仅涉及双手、感官、肌肉、骨骼等的活动，还会涉及大脑，因为人进行活动都是有目的、有意识的。当然今天的科学实践活动与人类的生活有着越来越密切的关系，科学改变着今天的世界，人类的生活已离不开科学和技术。

　　基于科学实践的“做中学”，一方面是活动要与师生的生活、社会实践联系，反映科学在真实世界中的活动和经验，另一方面是活动具有科学的探究性。多样性的探究活动包括带着学生走进自然，学会用眼睛科学地观察自然，擦亮孩子的眼睛，发现自然的神奇和变化的奥秘；设计动手实验，释放孩子的好动的天性，学会科学地控制条件获得物体变化的证据，探索物体变化的本质；融合科学和技术，为解决问题进行工程设计和创作，创造自己心中的世界；结合生活开展的主题性综合科学活动，提供学生用科学解决生活中的复杂问题的机会，从而更全面地理解科学生活的意义和价值等。

　　(二)“读中悟”是“做中学”的引领

　　阅读本身是科学家科学实践的重要环节，科学家在进行科学研究时，要通过查阅相关文献，了解课题的研究历史、现状，找到解决问题的方法和思路，探索课题开发的新用途。科学教育中的科学阅读，除了让学生体验科学实践的阅读环节外，还有教育的作用。

　　科学阅读不仅是科学知识的获得和累积过程，还是科学兴趣、科学信仰、科学方法、科学态度、科学价值的养成过程。这是因为科学阅读的材料多种多样，有工具类的教材和教辅，有文学类的科普作品，还有研究类的科研文献，等等。通过引导，不同类型的科学阅读，可以达到不同的目的。

　　趣味性的科学阅读，以引起思考的兴趣为目的，指的是让学生通过阅读科学童话、自然画册等，在优美的语言和精美的画面中，了解自然的神奇和美丽，理解科学发现的神圣和魅力，引起孩子对科学的兴趣，激发他们对自然的好奇心，给孩子开启认识世界的另一扇窗。

　　方法性的科学阅读，以学习科学思考方法为目的，通常是指阅读一些研究文献或科学家传记的过程中，梳理知识的来龙去脉，了解前人对这些问题的认知方法、实验方法或实践方法；挖掘这些方法背后的思想，比如思考为什么会用这样的实验方法，怎么从科学家是从实验获得证据，得出结论，能否模拟科学家的研究过程，做自己的科学探究。

　　创造性的科学阅读，以学习创造知识为目的。指的是不去膜拜教材中的知识，而是在阅读中运用已有的知识和方法发现问题，敢于提出质疑，敢于提出自己的观点，进而养成阅读中思考的习惯。或是通过对科幻小说或科学推理故事等阅读，展开充分的想象，激发科学创造的勇气，体验思考的力量。天文学家萨根(Sagan，K.)说过，科幻小说作为科学的引入物，常常能让读者爱上科学，并在今后跟科学之间的交往中发现，科学其实比科幻小说还要神奇。可见，引导学生进行深度的科学阅读，可以激发探究的欲望，拓宽探究的视野，打开探究的思路，坚定探究的意志，使“做中学”深入开展。

　　(三)“写中思”是“做中学”的升华

　　语言是重要的沟通交流工具，写作是将个人思想以文字或符号的形式表达出来，并以此与他人进行交流沟通的一种方式。它是一种创造性的陈述，也是一种自我对话的历程。通常人们把写作的人称为作家，认为这是人文社会学科工作者的工作，但实际上写作也是科学家的必要工作，科学写作是科学家表达思想和思维的方式，是展示科学研究成果的手段，也是与科学共同体和公众交流的媒介，科学写作是科学实践的重要环节。尤尔(Yore，L.)和韩德(Hand，B.)等明确指出，“科学共同体成员运用语言来从事科学及建构科学主张，并以独特的辩论模式沟通探究历程及其科学理解，所以语言是科学和科学素养整合的部分”[12]。正因为写作在科学教育中特别的作用，国外有学者和机构把STEM发展成为包括写作(Writting)和艺术(Art)在内的STREAM。

　　新科学教育把科学写作作为学生重要的科学习得能力。科学写作是学生对科学知识的自我建构。因为在这个过程中，学生需要将头脑中的科学知识重新梳理、解释、组织、回顾或反思，并将这种思维过程用特定的符号表达出来。学生写作时必须对知识有自己的理解，才能以清晰、简洁的方式，传达复杂的科学概念和信息。科学的写作过程是学生高层次心智的历练过程。因为它对学生的要求不只是纯粹把所学的信息、数据拷贝出来，而是要通过分析、推理、讨论、陈述、解释、综合、评估及诠释，提供新旧经验之间的联系，并在此基础上建立个人的科学理解，或者说是对已有经验知识在某种情境中的独特创造。科学写作是学生交流和表达的重要训练方式。在科学写作过程中，学习者除使用文字外，还可使用非语言形式，如图形、数字、表格、多媒体等形式呈现，将自己所习得的知识、经验或思想通过科学写作，以实现学习结果的有意义转译并予以呈现，从而实现与他人的沟通和交流。

　　四、新科学教育的课程教学改革

　　课程的丰富决定着生命的丰富，课程的卓越决定着生命的卓越。新科学教育同样把落脚点放在课程和教学，创新科学课堂教学，研发特色的校本课程，最终使科学教室成为发现美好事物的中心，让科学教育在提升学生科学素养的同时，成为激发学生生命创造的原动力。

　　第一，创新科学课堂教学。课堂是文化传承的核心地带，是课程实施的主要渠道，是学校机体的中枢神经，是师生成长的关键路径。科学课堂教学是以国家课程为基础的，围绕科学的核心概念，在“做中学、读中悟、写中思”的基础上对科学教材进行二次开发和新的整合创造，通过新教育理想课堂“六维度”(参与度、亲和度、自由度、整合度、练习度、延展度)，实现“落实有效教学的框架，发掘知识这一伟大事物的内在魅力，知识、社会生活和师生生命的深刻共鸣”的新教育理想课堂“三境界”，进而提升学生的科学素养，激发学生创造力。

　　第二，探索科技类项目课程。科技类项目课程是多学科融合的科学融合课程，由于以项目学习的方式开展学习而命名。其中多学科融合是指将科学、技术、工程、数学、艺术、历史等进行整合，项目式学习是一种以学生为中心，以解决真实情景中的问题为目标的科学教育方法。科技类项目课程强调从一个具有现实意义的问题开始，引导学生调查收集信息，构思设计方案、制作产品或实验、测评和优化、展示和分享，以此来解决问题。在这个学习过程中，不仅要求学生能够综合应用所学的各种学科知识解决问题，还要培养全面的科学素养，一般情况下包括合作能力、交流表达能力、领导能力、批判性思维、创造性思维等。

　　第三，建构科学教育资源库。今天的科技无处不在，具有广泛性，也使得科学教育的资源极其丰富。新科学教育要在学校科学教育的体系之外，努力以家校共育为特征建立资源库，使科学学习从封闭的教室中走出，走进社会，走到家庭，构建科学教育合力。与正式学习环境中的教学资源相比，这些资源具有丰富性、趣味性、开放性、分散性、复杂性等特点。使这些资源在科学教育的开展中产生合力，关键是要进行合理的设计和引导，使学生在非正式学习环境中也能主动地进行深度学习。

　　第四，改革科学教育评价。评价对教育不仅是一种标准，也有重要的导向作用，“教、学、评的一致性”是新一轮课程改革追求的目标。新科学教育要实现自己的目标，必须要改革评价。研究科学课程的核心内容与关键能力，建立科学素养的基本标准。考查科学素养，是让学生在解决问题的过程中，重点考查学生运用科学知识，发现问题、分析问题、解决问题，以及理解和决断通过人类的科学活动影响自然世界的能力。改革纸笔测验的单一方式。基于科学素养的全面性，单一的纸笔考试是难以实现科学素养的全面考查，实质性地开展活动表现评价、学习档案袋评价等多元评价方式，是科学素养考查的有机组成部分。

　　参考文献：

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