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    中小學科學教育,如何從“解題”轉向“解決問題”

    核心提示: 有的學校將科學教育窄化為“科學課”“數理化”,有的學校走入“高科技”“拼裝備”誤區,還有的學?!霸诤诎迳袭媽嶒?,在考卷上寫實驗”……

    有的學校將科學教育窄化為“科學課”“數理化”,有的學校走入“高科技”“拼裝備”誤區,還有的學校“在黑板上畫實驗,在考卷上寫實驗”……

    中小學科學教育,如何從“解題”轉向“解決問題”

    科學教育是提升全民科學素質、建設教育強國、實現高水平科技自立自強的重要基礎。黨的十八大以來,習近平總書記在多個重要場合論述了科學教育的意義、內涵和方法,強調要在教育“雙減”中做好科學教育加法,激發青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業的青少年群體。這為新時代加強中小學科學教育提供了根本遵循。

    牢記總書記囑托,各地各部門和中小學全力探索,推進科學教育穩步發展,工作成效正在逐步顯現。但由于涉及面廣、系統性強、挑戰性大、總體基礎薄弱等因素,當前我國科學教育發展距離黨中央要求和人民群眾期待還有一定差距。

    為深入探尋科學教育高質量發展的熱點難點焦點問題,凝聚學校、家長、學生、社會各界合力,共同求解科學教育這道“加法題”,光明日報《教育周刊》特推出“科學教育提質正當時”系列報道,聚焦科學教育的觀念轉型、教材編寫、課程設置、師資培養等方面,力求為新時代中小學高質量科學教育體系的構建提供助力。

    用一根吸管持續吹氣,不借助任何其他工具,就能讓乒乓球懸浮在空中——前不久,中國科學院大學溫州研究院副研究員趙志遠為浙江省溫州市廣場路小學的學生們帶來了一堂好玩的科學課。趙志遠在主會場演示,該校4個校區的5000多位學生一邊觀看直播,一邊同步吹起了乒乓球。

    這體現了什么科學原理?聽到提問,廣場路小學學生、溫州市“小科學家”稱號獲得者鄭雋騫搶先給出了答案:“用吸管吹氣的時候,乒乓球底部氣流流速快,壓強減小,周圍壓強大,球被包圍著就會懸浮起來。”

    伯努利原理,就這樣被一個熱愛科學的“小學霸”破解。在這樣別有趣味的摸索探究中,追求科學、崇尚科學的種子,也種進了更多孩子的心田。

    乘著“在教育‘雙減’中做好科學教育加法”的“東風”,這個春天,更多熱愛科學的種子在神州大地播撒:在植物園科普基地研學實踐,在氣象局各色儀器旁觀測風云……曾經“千篇一律”的中小學科學教育,有了越來越多的全新“打開方式”。

    與此同時,我國科學教育總體基礎還不夠堅實,在課程、師資、資源統籌等方面存在不少短板。多位專家呼吁,答好科學教育“加法題”,亟需從“解題”轉向“解決問題”:走出科學教育“只要教會孩子背題、解題就行”的認識誤區,推動以“解決問題”為最終目的的探究實踐性學習在中小學課堂落地生根。

    科學教育按下“加速鍵”

    春日,湖南麻陽錦江國家濕地公園里,一群孩子在盈盈綠意中快樂地躍動著、忙碌著。

    “快看,白鷺飛起來了!”“那兒還有兩只水鴨子呢!”用望遠鏡追蹤觀測濕地公園內珍稀鳥類、拍攝濕地公園內植物種群分布……豐富多彩的科學探究活動讓孩子們雀躍不已。

    從這個春天開始,這片地處我國三大候鳥遷徙路線中線主干上的生態瑰寶,成為麻陽錦江第一小學孩子們的科學啟蒙之地。

    拓展科學課程資源,引導科學教師深化實驗教學創新,越來越多的博物館、科技館成為學??萍冀逃?ldquo;同盟軍”……加速,再加速!自2023年5月教育部等十八部門聯合印發《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》以來,這成為很多科學教育從業者的實際行動與真切感受。

    更多的變化,寫在各地各校的扎實實踐中。

    強化特色課程驅動,浙江寧波將科學教育場景擴展到港口物流、智能制造等地方特色資源,將“二十四節氣”農業勞作、鄉土非遺制作等蘊含科學原理、鍛煉科學思維的實踐活動納入科學課程范疇,建立鍛煉觀測、飼養、種植等能力的課程資源,推動學生全面發展。

    聚焦師資建設,湖南建立了全省科普教師培訓專家資源庫,累計定向培養科學類公費師范生近1萬人;引導省內高校開設科學教育及理工科師范類專業,擴大科學教育相關專業招生規模。

    加快優質資源整合,上??萍拣^推出“科普進五個新城”,整合全市資源并精準輸送到各區的學校、社區中,還和故宮、敦煌研究院等場館合作推出“科技與文化融合”系列課程,創造多樣教育體驗……

    “積極推進新時代中小學科學教育,不斷提高學生科學素質,努力培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業的青少年群體”,這樣的共識正在轉化為普遍行動。

    科學教育需科學理解

    記者調研發現,盡管探索眾多,但在加速發展中,也有一些地區、學校的科學教育實踐存在變形走樣的現象,科學教育的理念亟待轉變、科學教育的方式亟待升級。

    有些學校簡單地將科學教育窄化為“科學課”或“數理化生”課程,認為學好單一的學科知識就是做好了科學教育。中國教育科學研究院未來教育研究所副所長曹培杰對此非常不贊同:“提前預設的學科課程,與日新月異的科學技術發展之間存在難以調和的矛盾,這從根本上決定了科學教育不能簡單等同于‘上好科學課’。好的科學教育,要從‘一門課程’轉向‘完整生活’、從‘一本教材’轉向‘整個世界’,將‘靜態課程內容’與‘動態科學創新’融為一體,引導學生參與到火熱的科學實踐中來,在現實世界中發現、研究、解決科學問題。”

    有些學校將科學探究弱化為知識傳遞,用應試思維教科學,“黑板上畫實驗”“卷子上考實驗”等情況并不鮮見。

    “走進科學課實驗室,井井有條,一點使用過的痕跡都沒有。哪有發明家的桌子是整齊劃一的?”一位專家在調研時發現,一些學校的教師以“講”實驗和“看”實驗為主要方式進行實驗教學,即使讓學生“做”實驗,教師也只要求學生記住實驗步驟、實驗器材與實驗現象、實驗結果,忽視了實驗本身對學生思維訓練、情意培養、能力提升等方面的價值。

    “學校對實驗教學的評價過于粗放,只看流程記錄,不看學生成長。如果有器材擺放不到位的情況還要扣老師績效分。”有教師告訴記者,因此,本著“多一事不如少一事”的想法,不少教師就干脆帶著學生“講實驗”“畫實驗”,最后“編寫”一則實驗記錄了事。“而且這些實驗大多是驗證性的,學生能夠自主設計探究的少之又少。”

    還有些學校,被“快出成績、早出成績”的急功近利教育政績觀裹挾,將科學教育辦成了“精英教育”和“高科技成果展示”。

    有教師向記者反映,其所在學校的科學課程設置沒有實質性變化,科學實驗也并沒有明顯增加。“工作重點放在了打造科技社團上,只有社團學生才能使用學校的科學實驗室,這樣檢查驗收時好看、有亮點??煽茖W教育不應該是面向全體學生的嗎?難道只有部分學生需要加強科學思維的培養?”這位教師表示不解。

    還有教師向記者分享了這樣一段經歷:去年十月,其所在區要辦科學教育成果展示,不少學校的展臺上擺滿了無人機、機器人等“高大上”的裝備。“有的學校之前并不重視科學教育,剛‘一陣風’搞了幾個月,哪有成果可以展示?‘成果’來源可想而知。這不辦成了‘廠商裝備展’嗎?難道沒有頂尖裝備、沒有人工智能,就搞不好科學教育了嗎?”最終,這位教師讓學生們帶著自己童稚十足卻閃現著創意的小發明、小制作參加了展示:“科學教育最好的展示,不應該聚焦孩子本身嗎?”

    凡此種種,折射出當下科學教育存在的問題——重灌輸輕體驗、重結論輕過程、重驗證輕探究、重學生解題能力而忽視其解決真實問題的本領。

    多項研究表明,我國中小學生在科學技術知識方面表現良好,但科學高階思維薄弱且學習興趣不足,即能記得住科學知識,卻不知道科學知識是怎么來的、科學何用、如何用科學思維和科學方式解決問題。此外,還有研究表明,我國學生的科學、數學和技術與工程領域的學習興趣隨著年級增長而有所降低,其在科學領域的職業期望也較為落后。

    接受記者采訪的所有專家都認為,要扭轉上述局面,答好科學教育“加法題”,首先應該更科學地理解科學教育。

    “科學教育不單是指科學知識的簡單傳授,不僅限于教育手段和教學方法的科學化,更不是專指科學技術專業人才的培養??茖W教育是關注科學技術時代的現代人所必需的科學素養的一種養成教育。”中國科學院院士、中國科學院國家天文臺研究員武向平認為,“在教學中,科學教育應著力激發并培養學生對于科學探究的興趣。”

    讓科學教育轉向“為創新而學”

    讓科學教育成為它該有的樣子——采訪中,這是學生、教師、專家的一致呼聲。

    “因為基礎弱、起步晚,中小學科學教育正處在‘摸著石頭過河’的階段。當前,要在學??茖W教育實踐中發現一些較好的典型做法,進一步優化、凝練、推廣,發揮其輻射引領作用。”教育部基礎教育教學指導委員會科學教學專委會主任委員、北京師范大學科學教育研究院院長鄭永和認為,科學教育必須有更大的作為,否則將會嚴重影響高質量創新人才的培養。

    為了進一步探索科學教育的有效途徑和人才培養創新模式,全國首批中小學科學教育實驗區和實驗校名單日前公布,125個實驗區、994所實驗校入選。按照要求,實驗區、實驗校將在課程資源開發、教師隊伍建設、教學方式變革、教育評價改革、場所場景構建、社會力量整合等重點領域和關鍵環節先行先試,力求形成一批可復制可推廣的典型經驗和制度創新成果,提升中小學科學教育質量和水平。

    任重道遠。

    在受訪專家看來,無論是先行者們的探索,還是更普遍意義上的科學教育實踐,都必須堅決摒棄以往以知識為本位的教育模式,告別“解題教育”,轉向“為創新而學”。

    “打一場籃球、練一次合唱、做做家務、參加科創比賽,都能開發孩子的大腦,都在為培養創新人才增加可能性。”上??萍拣^館長倪閩景說。

    要實現“為創新而學”,頂層設計至關重要。

    “我國中小學科學教育需要整體性謀劃、系統性落實。”鄭永和表示,當前需要盡快對科學教育發展做專門規劃部署,否則,學科布局錯位、資助體系缺失等不利于科學教育開展。他建議,應研制相關綱要,明確國家科學教育發展的頂層設計,強化大中小幼銜接的科學教育體系設計和布局,科學設定不同學段的科學教育目標,加強新時代科學教育改革與發展的組織保障和條件保障。

    “科學教育一定是離不開實驗的。”倪閩景建議,要實現“朝著創新轉向”的科學教育,必須改變看實驗、讀文本、聽故事等傳統形式,盡可能為學生創造探究現象的條件:“除了一般的理化生實驗室以外,學校應該建設更多科學創新實驗室,供孩子們自由探究。”

    朝著“為創新而學”轉向的另一條重要途徑,是在教學中培養孩子的質疑精神、挑戰精神。

    “基礎教育階段是‘孵化’學生科學精神、創新素質的決定性階段,中小學科學教育的目的不是讓學生懂得多少理論、研究出多少發明,而是始終保有好奇心與探索欲。”天津實驗小學科學教師王萬江表示。在教學中,他時常會引導學生試錯、思考,進而調整、改進:“科學的生命力在于它從不承認自己是絕對正確的,而是在不斷試錯中調整方向、取得進步。”

    鄭永和認為,在當下加強科學教育,是一項十分緊迫的任務,要有定力與毅力:“持之以恒,以長期主義的精神推動科學教育向更高水平邁進。”

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