宋乃慶等：以科創(chuàng)教育推進科學教育高質量發(fā)展

當前，世界正處于百年未有之大變局，科技革命引導產(chǎn)業(yè)變革與經(jīng)濟高質量發(fā)展亟須科技創(chuàng)新人才的生力輸送與能力支持。教育全階段、育人全鏈條實施科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃，對實現(xiàn)中華民族偉大復興具有重要的基礎性意義。

黨的二十大報告提出“堅持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強、人才引領驅動……教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐”，從根本上體現(xiàn)了教育、科技、人才三者之間的關聯(lián)，創(chuàng)新作為科技發(fā)展的根本動力，創(chuàng)新人才的培育之基在學校教育，而其核心在于科學教育。2023年5月，教育部等十八部門印發(fā)《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，指出著力在教育“雙減”中做好科學教育加法，一體化推進教育、科技、人才高質量發(fā)展。同時，在國際科學教育更加注重學生科學素養(yǎng)的培育以及科學教育模式改革的背景下，我國的科學教育應當盡快擺脫知識本位的科學教育價值觀和技術主義取向的科學教學觀等發(fā)展桎梏，重塑科學教育育人理念，以發(fā)展學生的科學素養(yǎng)為宗旨，以科創(chuàng)教育推進科學教育高質量發(fā)展。

一、科創(chuàng)教育的時代內涵

科創(chuàng)教育并非語義上的改變，它與以往科學教育的不同在于更新了科學教育的價值旨歸，科學教育不應僅停留在對自然現(xiàn)象、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和學習，也不應止于對技術的探討和實踐，還應以此為基礎培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)，使科學教育適應社會發(fā)展的需要。朱永新認為，新科學教育以求真和創(chuàng)新為宗旨，以培養(yǎng)并提升科學素養(yǎng)為目標，包括科學知識與觀念、科學思維與方法、科學精神和社會責任感、提出問題與解決問題的能力等多個維度。[1] 吳振利等人認為，科創(chuàng)教育既指科學技術創(chuàng)新教育，也指落實科學實證精神、技術方法思想和探究創(chuàng)新旨求的教育，是一種廣泛的教育思想。[2] 項華等人認為，科創(chuàng)教育是科學教育的第三個發(fā)展階段，是一種旨在培養(yǎng)智慧社會創(chuàng)新人才的技術密集型探究實踐科學教育活動。[3] 基于以上討論，本研究認為科創(chuàng)教育是以創(chuàng)新為要義，以培育學生的科學核心素養(yǎng)為宗旨，促進學生關于客觀現(xiàn)象與規(guī)律知識系統(tǒng)的形成以及創(chuàng)造性應用的教育活動。從學校教育的角度來說，一方面包括數(shù)學、科學、信息科技、物理、化學、生物等與科學高度相關的學科課程實施，另一方面也泛指以科學的精神與方法對主體進行創(chuàng)造性改造的教育活動。

二、中小學發(fā)展科創(chuàng)教育的應然價值

（一）激活學生創(chuàng)新內驅力的“引擎”

科創(chuàng)教育的核心在于學生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展。創(chuàng)新素養(yǎng)是創(chuàng)新知識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新態(tài)度等多方面的綜合表現(xiàn)，包括創(chuàng)新品格和創(chuàng)新能力兩個方面。[4] 創(chuàng)新素養(yǎng)習得的關鍵在于激發(fā)學生創(chuàng)新內驅力，內驅力可以理解為由有機體自發(fā)產(chǎn)生的未來愿景和現(xiàn)實之間的內在創(chuàng)造性張力。[5] 如果將學生的創(chuàng)新素養(yǎng)比作動態(tài)的有機體，那么創(chuàng)新內驅力就是學生創(chuàng)新素養(yǎng)需要達到的理想水平和現(xiàn)實學校教育所能提供的創(chuàng)造性教育之間的牽引與制衡。科創(chuàng)教育強調學生在科學知識習得過程中創(chuàng)造性的產(chǎn)出，在課堂教學中需要學生帶著科學的認知方式和創(chuàng)新的思維品質對問題展開探究，強調對客觀規(guī)律和現(xiàn)象的刨根問底，養(yǎng)成“鉆研”的學習習慣，激活自身創(chuàng)新內驅力。

（二）推動基礎教育課程改革的“催化劑”

科技創(chuàng)新對學校課程改革具有直接的推動作用，是基礎教育課程改革的重要影響因素。2001年教育部印發(fā)了《全日制義務教育科學（3~6年級）課程標準（實驗稿）》，倡導科學教育應當樹立合理的科學觀，以學生科學素養(yǎng)發(fā)展為導向，對科學課程整合實施以及探究式教學法的應用。[6] 科創(chuàng)教育所注重的綜合學習、探究式學習、操作實踐等教育理念又在新一輪課程改革方案中被進一步催化。如《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》要求與時俱進，反映科學技術進步新成果。設立跨學科主題學習活動，加強學科間相互關聯(lián)，帶動課程綜合化實施，強化實踐性要求。另外，“雙減”政策頒布后，中小學校可在課后服務時間段大力開展科創(chuàng)類拓展課程，為學生帶來多樣的課程選擇。

（三）實現(xiàn)社會主義教育現(xiàn)代化的“加速器”

《中國教育現(xiàn)代化2035》將“提升一流人才培養(yǎng)與創(chuàng)新能力”部署為十大戰(zhàn)略任務之一，要求加強拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。教育優(yōu)質化、教育國際化與教育信息化是新時代教育現(xiàn)代化的三個重要表現(xiàn)形式。[7] 教育優(yōu)質化是優(yōu)質課程、優(yōu)質教學和優(yōu)質人才的集合，與時俱進的科學內容、探索實踐的培育手段以及創(chuàng)新思維的人才目標，正好契合科創(chuàng)教育價值追尋；科技創(chuàng)新正是國際競爭的核心與國際合作的焦點，科創(chuàng)教育順理成章是教育國際化的必備條件；教育信息化是教育現(xiàn)代化的技術支撐與達成路徑，科創(chuàng)教育當以最先進的智慧教育理念和智能教育技術轉變傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方式，加速教育信息化的發(fā)展。

（四）提升全民科學素質的“先手棋”

科學素質是國民素質的重要組成部分，全民科學素質的提升重在科學普及。要提升全民科學素質需要在中小學加強科學普及，通過教育掃除科學普及的盲點，從根本上解決科學素質提升的諸多問題?？茖W素質的提升不僅指掌握更多科學知識，更重要的是崇尚科學理性的精神，能夠以科學思維去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題，在此基礎上培養(yǎng)創(chuàng)造意識，提升創(chuàng)新能力。中小學開展科創(chuàng)教育，以科學類學科課程為主導提升學生對基礎科學知識的掌握水平，同時創(chuàng)設真實問題情境，引導學生在探究與實踐過程中“像科學家一樣做科學”，[8] 培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新素養(yǎng)，實現(xiàn)國家對科學普及和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的雙重目標。

三、中小學發(fā)展科創(chuàng)教育的可為路徑

（一）擴充科創(chuàng)師資隊伍，提高教師科創(chuàng)素養(yǎng)

師資隊伍的穩(wěn)定是落實中小學科創(chuàng)教育發(fā)展的根本保障，科學教師是開展科創(chuàng)教育的主力，應當大力加強科學教育師資隊伍建設。一是應當增加專職科學教師的數(shù)量配備，尤其是小學科學教師的培養(yǎng)供給，進一步降低中小學科學教育的生師比。有學者從在校生人口數(shù)量、班級規(guī)模等維度構建了小學科學教師需求預測模型，預測近十年小學科學教師會持續(xù)存在較大缺口，并且當前的補充模式難以滿足教育的需求，建議做好師資配置的中長期規(guī)劃，多渠道進行補充。[9] 二是應當盡快構建科學教師專業(yè)標準。為提升我國科學教師的整體素質，應當在現(xiàn)行教師專業(yè)標準的基礎上細化到學科，明確科學教師的素養(yǎng)要求與發(fā)展路徑。三是加強職前培育和職后培訓。要從師范教育階段起提升教師的科創(chuàng)素養(yǎng)，師范生的科創(chuàng)素養(yǎng)主要包括科創(chuàng)意識、科創(chuàng)興趣、科創(chuàng)知識、科創(chuàng)能力和科創(chuàng)精神。開展師范生科創(chuàng)教育，要加強研究性學習，推動精深化思考，推進立體化實踐，謀求貫通性體悟。[10] 在職后培訓方面，要創(chuàng)新以智慧教育為支撐的學科教研方式，提升對在職科學教師的培訓質量。構建省級統(tǒng)籌、市級帶動、校級驅動、年級行動的“四級聯(lián)動”教研模式，發(fā)揮“名師課堂”“名師工作室”“教學競賽”在教研中的積極作用，及時更新教師對科學教育本質的理解，提升“創(chuàng)新”在科學教育中的分量，積極適應科學教育向科創(chuàng)教育的變革。

（二）落實科創(chuàng)三級課程，打造科創(chuàng)特色品牌

國家、地方與校本課程是落實中小學科創(chuàng)教育的核心載體。首先，以國家課程夯實科創(chuàng)教育基礎。保質保量開設國家課程是夯實學?？苿?chuàng)教育基礎的前提，應當注重各學科在開展科創(chuàng)教育時的方向側重，非科創(chuàng)類學科也可以增設、挖掘本學科課程中的科創(chuàng)元素，嘗試“大科學教育”課程一體化新模式。其次，以地方課程彌補科創(chuàng)教育短板。各省級教育主管部門應當根據(jù)地方經(jīng)濟、文化、資源特色積極開發(fā)科創(chuàng)教育地方課程，如重慶市“縉云山自然保護科普教育”課程、廣東省“中小學人工智能”課程、浙江省溫州市“中小學創(chuàng)客教育”課程等，這些地方課程的開發(fā)均是依托當?shù)鬲毺氐目苿?chuàng)資源與環(huán)境，地域特色明顯，符合地方科創(chuàng)實情。最后，以校本課程打造科創(chuàng)教育品牌。中小學科創(chuàng)教育特色品牌的打造指向學校內涵發(fā)展和質量提升，應當以校本課程為載體，注重學?？苿?chuàng)特色品牌建設，鼓勵中小學校以前沿的技術與工具為支撐，圍繞虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信等新興科技主題開發(fā)特色校本課程。同時，針對偏遠地區(qū)和薄弱學校因各方條件難以開展科創(chuàng)教育的實際，可采用“集團化辦學”“送課下鄉(xiāng)”“專遞課堂”“名校網(wǎng)絡課堂”等形式，推進科創(chuàng)教育校本課程的開設。

（三）變革科創(chuàng)教學方式，厚植創(chuàng)新育人理念

課堂教學是落實中小學科創(chuàng)教育行動的關鍵，應當及時變革課堂教學方式以適應科創(chuàng)教育育人的時代要求。首先，在教學過程中要注重對學生創(chuàng)造力和問題提出能力的培養(yǎng)，打破傳統(tǒng)解決科學問題的思維定式和功能固著，善于使用腦激勵法、分合法、自由聯(lián)想法等創(chuàng)造力培養(yǎng)方法進行課堂教學。其次，要積極探索打破學科邊界的融合性教學方法，推進“STEAM教育”“創(chuàng)客教育”等國際主流科創(chuàng)教育模式發(fā)展，促進課程的綜合化實施，使知識的習得不是固定范域內的認知和見習，填補從“知”到“用”再到“創(chuàng)”之間的鴻溝。有學者聚焦學科應用教學和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，將物理教育、信息技術、人文學科、工程加工、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等內容進行融合，探索出具有“項目驅動”“問題驅動”“作品驅動”三種變式的“S-3PBL”科創(chuàng)教育模式。[11] 再次，要借“生成式人工智能”“教育元宇宙”等教育技術浪潮，以技術革命推動科創(chuàng)教學方式變革發(fā)展。國外研究者探討了近十年基于“AR”“VR”“MR”等虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展的嚴肅游戲（Serious games）在兒童科學教育中使用的有效性，發(fā)現(xiàn)技術對于提升學生的學習動機和學習效果有很大的促進作用。[12] 值得一提的是，要及時根據(jù)《深化新時代教育評價改革總體方案》的要求，轉變科創(chuàng)教育的評價觀念，利用好評價指揮棒，正確引導科創(chuàng)教育的發(fā)展方向。

（四）建設科創(chuàng)實踐基地，完善科創(chuàng)活動機制

校外實踐基地和活動平臺等非正式科學教育環(huán)境是中小學科創(chuàng)教育發(fā)展的重要資源補充。首先，教育行政部門應當聯(lián)合社會力量，統(tǒng)籌地方各級區(qū)域內的科創(chuàng)教育實踐基地進行標準化建設。通過自主申報、專家評選，在高校實驗室、科技場館、科技博物館、科研院所等單位掛牌一批優(yōu)秀的中小學科創(chuàng)教育實踐基地，以校內外結合的方式開展科創(chuàng)教育。鼓勵學校與區(qū)域的科研機構建立科教匯融機制，促進科學研究與科創(chuàng)教育的深度耦合，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才。一方面要帶領學生“走出去”，以研學等方式走進基地開展“社會大課堂”，感受真切的科創(chuàng)氛圍，了解前沿的科學技術，參與真實的科創(chuàng)活動和科學考察活動；另一方面，要將實踐基地資源“引進來”，為中小學校的科創(chuàng)教學、課程建設、教研培訓提供智力支持。其次，搭建師生科技創(chuàng)新活動平臺，建立健全競賽機制。“雙減”政策實施以來，校外培訓機構的野蠻生長得到了有效控制，非學科類培訓對于學生全面發(fā)展的意義進一步凸顯，應當以此為契機大力推進校外科創(chuàng)活動平臺建設，對非學科類培訓機構進行科創(chuàng)教育價值引領和規(guī)范建設指導，積極開展“機器人活動”“編程活動”“電腦制作與設計”等科創(chuàng)活動。再次，“以賽促教”“以賽促學”是科創(chuàng)教育快速發(fā)展的有效途徑，應當以省級為單位建立信息公開的科創(chuàng)賽事平臺，規(guī)范管理賽事活動的申報、組織與評審。推進科創(chuàng)賽事活動的“白名單”建設，選樹優(yōu)秀的賽事典型進行經(jīng)驗推廣，促進中小學科創(chuàng)賽事規(guī)范化、科學化運作。

步入新時代以來，我國中小學科學教育的發(fā)展取得了長足進步，科學教育的地位不斷提高，科學教育的獨特育人價值逐步顯現(xiàn)。當前，除了進一步深入我國科學教育理論研究外，還需要加強理論研究對科學教育實踐的指導，并結合我國國情開展本土化研究。因此，促進科創(chuàng)教育發(fā)展，還應在繼續(xù)完善科創(chuàng)教育的理論體系與實踐路向，挖掘科創(chuàng)教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的深層機理，改進課程設計與教學模式，探索智慧教育支撐課堂教學改革與實驗的方略，尋求非正式教育促進科創(chuàng)教育的多元途徑等方面付諸努力。

本文系國家社會科學基金重大項目“國家基礎教育質量監(jiān)測與評價體系研究”（項目編號：19ZDA359）的階段性研究成果，西南大學研究生科研創(chuàng)新項目“小學教師深度教學能力測評模型構建研究”（項目編號：SWUB23012）的階段性研究成果

注釋：

[1] 朱永新. 新教育實驗關于新科學教育的思考[J]. 中國教育科學. 2019（4）：109-120.

[2][10] 吳振利，崔明石等. 加強師范生科創(chuàng)教育的意義與方法[J]. 中國高等教育. 2021（17）：53-55.

[3] 項華，雷麗媛. 從科學知識傳授走向科創(chuàng)教育[J]. 中小學信息技術教育. 2022（8）：5-6.

[4] 師保國，劉霞等. 核心素養(yǎng)視域下的創(chuàng)新素養(yǎng)內涵及其落實[J]. 課程·教材·教法. 2017（2）：55-60.

[5] 王慧，劉永栓等. 學習型組織視角下高校學生組織發(fā)展的內驅力研究[J]. 陜西師范大學學報（哲學社會科學版）. 2017（02）：171-176.

[6] 周險峰，李麗. 中小學科學教育課程改革的觀念性支持[J]. 中國教育學刊. 2005（02）：15-19.

[7] 宋乃慶，楊黎等. 新時代教育現(xiàn)代化：內涵、意義及表現(xiàn)形式[J]. 教育科學. 2021（1）：1-8.

[8] 劉新陽. 學校科學教育變革的四個指向[J]. 人民教育，2023（07）：25-28.

[9] 左成光. 2018-2030年我國小學科學教師需求預測及對策研究[J]. 教師教育學報. 2019（6）：78-85.

[11] 譚振興，項華等. 科創(chuàng)教育與學科教育創(chuàng)新[J]. 中小學信息技術教育. 2022（8）：7-9.

[12] Mohib Ullah，Sareer Ul Amin. Serious games in science education：a systematic literaturereview[J]. Virtual Reality & Intelligent Hardware. 2022（04）：189-209.

（作者宋乃慶系西南大學二級教授、博士生導師，中國基礎教育質量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心首席專家；徐春浪系西南大學教育學部博士研究生；鄭智勇系福建師范大學教育學院講師、博士研究生）

《人民教育》2024年第1期，原題為《科創(chuàng)教育：中小學科學教育發(fā)展的時代路向》