中國中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展現(xiàn)狀

中國中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展現(xiàn)狀

我國近代中小學(xué)科學(xué)教育始于1904年，當(dāng)時(shí)清政府頒發(fā)《奏定學(xué)堂章程》（癸卯學(xué)制），在大學(xué)、中學(xué)、小學(xué)分別設(shè)置物理、化學(xué)、博物（含植物、動(dòng)物、礦物、生理等）、地理、格致等科目，初建科學(xué)教育體系。新中國成立后，教育部于1952年先后頒布中學(xué)教學(xué)計(jì)劃和小學(xué)教學(xué)計(jì)劃，規(guī)定從五年制的小學(xué)四年級(jí)起教授科學(xué)學(xué)科，開設(shè)的課程在小學(xué)階段有自然、地理等，在中學(xué)階段有物理、化學(xué)、植物、動(dòng)物、衛(wèi)生常識(shí)、自然地理等。本文并不旨在縱向剖析百年來我國中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展歷程，而是立足當(dāng)下，以橫向的視角描繪21世紀(jì)以來這十余年的發(fā)展?fàn)顩r，并借此思索其未來。另外，本文描述的我國中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展?fàn)顩r，主要指中國大陸地區(qū)中小學(xué)物理、化學(xué)、生物學(xué)、地理等分科科學(xué)以及綜合科學(xué)的教育發(fā)展?fàn)顩r。一以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為教育目標(biāo)20世紀(jì)科技的突飛猛進(jìn)，給人類社會(huì)帶來翻天覆地的變化，推動(dòng)人類從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代、工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代步入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。從國家層面來看，科技實(shí)力與科技人才儲(chǔ)備關(guān)系一個(gè)國家的綜合國力、國際競(jìng)爭(zhēng)力以及國際地位。從個(gè)體層面來看，每一位普通人的日常生活、工作和學(xué)習(xí)都充滿了科技，也時(shí)時(shí)刻刻在運(yùn)用科技知識(shí)做出選擇和判斷。因此，20世紀(jì)下半葉國際科學(xué)教育提出“科學(xué)為大眾”（ScienceforAll）的教育理念，倡導(dǎo)科學(xué)是大眾教育而非精英教育，科學(xué)教育的“最高目標(biāo)是使人們能夠過一個(gè)實(shí)現(xiàn)自我和負(fù)責(zé)任的生活”，并把科學(xué)素養(yǎng)作為大眾科學(xué)教育目標(biāo)。[1]以2001年我國義務(wù)教育各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)為標(biāo)志的第八次基礎(chǔ)教育改革，也提出把培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)作為各分科與綜合科學(xué)課程的宗旨，并結(jié)合各學(xué)科領(lǐng)域特點(diǎn)提出了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容目標(biāo)，開啟了我國的大眾科學(xué)教育，具有里程碑意義。（一）科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)計(jì)藍(lán)圖國際公眾科學(xué)素養(yǎng)促進(jìn)中心主任喬恩·米勒教授（Miller，1983）曾定義，科學(xué)素養(yǎng)是指對(duì)科學(xué)術(shù)語和觀點(diǎn)有一定程度的理解，從而能夠理解媒體雜志中關(guān)于科學(xué)相關(guān)事宜的報(bào)道或討論。并提出了科學(xué)素養(yǎng)的三維度模型：①具有足夠的科學(xué)詞匯，能閱讀和理解在新聞和雜志中所宣傳或討論的觀點(diǎn)；②理解科學(xué)探究的過程或本質(zhì)；③理解科技對(duì)個(gè)人、社會(huì)產(chǎn)生的影響。[2]這一模型是諸多國家進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)研究和測(cè)量的主要依據(jù)。我國科學(xué)教育界借鑒美國“2061計(jì)劃”與各國科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的界定，結(jié)合我國具體國情，采納米勒的分維度概念以多維度定義科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。義務(wù)教育各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)版）于2001年由教育部頒發(fā)，其中小學(xué)科學(xué)、初中科學(xué)是綜合科學(xué)課程，初中物理、初中化學(xué)是分科科學(xué)課程，初中地理包括人文地理和自然地理的內(nèi)容。2011年教育部頒布了除小學(xué)科學(xué)以外的其他各學(xué)科義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂版。下文除了小學(xué)科學(xué)以實(shí)驗(yàn)版為例，其他均以修訂版的課程標(biāo)準(zhǔn)為例，來談義務(wù)教育分科科學(xué)與綜合科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)素養(yǎng)。高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）于2003年頒布，其中科學(xué)課程均是分科課程，有高中物理、高中化學(xué)、高中生物學(xué)，高中地理也是包括人文地理和自然地理的內(nèi)容。教育部已于2014年12月啟動(dòng)高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，目前仍在修訂中，下文談及的高中各分科科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)均指2003年的實(shí)驗(yàn)稿。1.三維目標(biāo)模型除了初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)以“科學(xué)探究”“科學(xué)知識(shí)與技能”“科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀”“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”四個(gè)維度勾勒科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，小學(xué)科學(xué)與中學(xué)分科科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)均將科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（環(huán)境）融入課程內(nèi)容領(lǐng)域中，從知識(shí)、能力和情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度界定科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，只是具體稱呼略有不同：“科學(xué)探究”“情感態(tài)度與價(jià)值觀”“科學(xué)知識(shí)”（小學(xué)科學(xué)），“知識(shí)與技能”“過程與方法”“情感·態(tài)度·價(jià)值觀”（初、高中物理，初、高中化學(xué)，初、高中地理），“知識(shí)”“能力”“情感·態(tài)度·價(jià)值觀”（初、高中生物學(xué)）?！爸R(shí)”維度主要界定學(xué)科知識(shí)的培養(yǎng)目標(biāo)，“知識(shí)與技能”維度就是將學(xué)科基本技能培養(yǎng)目標(biāo)也納入此維度?！斑^程與方法”或“能力”維度以科學(xué)探究為核心制定科學(xué)過程與方法的培養(yǎng)目標(biāo)?！扒楦小B(tài)度·價(jià)值觀”維度均界定科學(xué)情感、態(tài)度以及價(jià)值觀方面的培養(yǎng)目標(biāo)。各綜合以及分科科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些維度培養(yǎng)目標(biāo)的具體界定可參見各科課程標(biāo)準(zhǔn)，在此不一一介紹。通過三維目標(biāo)的培養(yǎng)，小學(xué)科學(xué)課程作為科學(xué)啟蒙課程，重點(diǎn)在于呵護(hù)兒童的好奇心，培養(yǎng)科學(xué)興趣和求知欲，并對(duì)科學(xué)過程與方法有初步體驗(yàn)。初中科學(xué)課程則在小學(xué)科學(xué)課程的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然的整體認(rèn)識(shí)，提高科學(xué)探究、科學(xué)知識(shí)與技能、科學(xué)與技術(shù)和社會(huì)及環(huán)境等方面的認(rèn)識(shí)和能力，并能將這些所學(xué)用于解決個(gè)人與社會(huì)問題。初中物理課程、化學(xué)課程以及生物學(xué)課程都定位于實(shí)施科學(xué)教育的重要課程，著重培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展必需的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，良好的思維習(xí)慣，科學(xué)探究的興趣與能力以及對(duì)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的理解。高中物理課程、化學(xué)課程以及生物學(xué)課程則與各自對(duì)應(yīng)的初中課程相銜接，在初中的基礎(chǔ)上進(jìn)一步給學(xué)生提供未來發(fā)展所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，了解并掌握這些知識(shí)和方法在生活、生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用，進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)科學(xué)和自然界的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步提高科學(xué)探究能力，發(fā)展創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，為形成科學(xué)世界觀和科學(xué)價(jià)值觀打下基礎(chǔ)。初中地理課程與高中地理課程兼有自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的性質(zhì)，所以包括自然地理和人文地理的內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生地理基本知識(shí)和基本原理，發(fā)展地理基本技能和地理思維能力，能從地理的視角認(rèn)識(shí)和欣賞這個(gè)世界，并樹立科學(xué)的人口觀、資源觀、環(huán)境觀和可持續(xù)發(fā)展觀等。2.課程內(nèi)容主題化為達(dá)成學(xué)生三維度的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，各分科和綜合科學(xué)課程需綜合考慮學(xué)生發(fā)展需求、社會(huì)需求和學(xué)科發(fā)展三個(gè)方面，分主題地組織課程內(nèi)容。小學(xué)科學(xué)課程從科學(xué)探究、情感態(tài)度與價(jià)值觀、生命世界、物質(zhì)世界、地球與宇宙五個(gè)方面擬定課程的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動(dòng)建議。初中科學(xué)課程從科學(xué)探究、生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與宇宙、科學(xué)技術(shù)與社會(huì)環(huán)境五個(gè)部分設(shè)計(jì)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動(dòng)建議。初中物理課程內(nèi)容由科學(xué)探究和科學(xué)內(nèi)容兩部分組成，科學(xué)內(nèi)容包括物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量三個(gè)部分。而高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的課程內(nèi)容分為兩個(gè)必修模塊和三類十個(gè)選修模塊（見圖1）。圖1高中物理課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)初中化學(xué)課程內(nèi)容由科學(xué)探究、身邊的化學(xué)物質(zhì)、物質(zhì)構(gòu)成的奧秘、物質(zhì)的化學(xué)變化、化學(xué)與社會(huì)發(fā)展五個(gè)部分組成。高中化學(xué)課程內(nèi)容分兩個(gè)必修模塊和六個(gè)選修模塊。必修模塊的學(xué)習(xí)主題包括認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、常見無機(jī)物及其應(yīng)用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展等。選修模塊的學(xué)習(xí)主題有化學(xué)與生活、化學(xué)與技術(shù)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)化學(xué)。初中生物學(xué)課程內(nèi)容包括十個(gè)一級(jí)主題，具體如圖2所示。高中生物學(xué)課程內(nèi)容分為必修和選修兩個(gè)部分，具體如圖3所示。初中地理課程內(nèi)容以及高中地理課程的必修和選修內(nèi)容如圖4所示。圖2初中生物學(xué)十個(gè)內(nèi)容主題圖3高中生物學(xué)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖4中學(xué)地理課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)（二）科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)差距突破基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能（以下簡(jiǎn)稱“雙基”）的教育目標(biāo)，以科學(xué)素養(yǎng)為核心構(gòu)建課程目標(biāo)和內(nèi)容，這是我國科學(xué)教育從注重知識(shí)轉(zhuǎn)向注重學(xué)生發(fā)展的重大變革。教育部組織的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)修訂意見調(diào)查結(jié)果顯示，廣大科學(xué)教師認(rèn)同和支持這一重大變革，科學(xué)素養(yǎng)已經(jīng)成為我國科學(xué)教育界的共同目標(biāo)。但是，尚未有明顯證據(jù)顯示這一目標(biāo)已經(jīng)較好地落實(shí)于實(shí)踐中，“科學(xué)教育縮減為知識(shí)教育”的問題仍然存在。反思現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為影響科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)的因素主要有以下四個(gè)方面。1.科學(xué)知識(shí)仍是課程的主體內(nèi)容科學(xué)素養(yǎng)的提升需要以科學(xué)知識(shí)為載體，但決不能只停留于知識(shí)的掌握，而應(yīng)該讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中有機(jī)會(huì)領(lǐng)悟知識(shí)的獲取方式、體驗(yàn)科學(xué)探究過程中的情感態(tài)度與價(jià)值觀，并從中理解科學(xué)與人類社會(huì)、人與自然界之間的關(guān)系。為此，一方面，課程標(biāo)準(zhǔn)在后續(xù)的修訂過程中仍要持續(xù)刪減一些知識(shí)點(diǎn)，降低一些知識(shí)點(diǎn)的難度要求，以重要概念為核心努力構(gòu)建“少而精”的科學(xué)知識(shí)體系；另一方面，在現(xiàn)行教材編寫中一定要控制和把握知識(shí)點(diǎn)的量和難度分布，避免小學(xué)教學(xué)內(nèi)容“初中化”、初中教學(xué)內(nèi)容“高中化”、高中教學(xué)內(nèi)容“大學(xué)化”，從而降低科學(xué)課堂教學(xué)疲于教授科學(xué)知識(shí)而無暇顧及能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)的現(xiàn)象。2.科學(xué)探究幾乎成為科學(xué)素養(yǎng)的代名詞在以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的各類科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)探究既是課程目標(biāo)又是課程內(nèi)容，既是教師的教學(xué)方式又是學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。因此，在廣大科學(xué)教師的觀念中，科學(xué)探究與科學(xué)素養(yǎng)具有高度關(guān)聯(lián)?？梢哉f，教師普遍認(rèn)為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要途徑就是科學(xué)探究，并積極踴躍地在教學(xué)實(shí)踐中組織學(xué)生開展科學(xué)探究，成為這十多年來基礎(chǔ)教育改革中的一大亮點(diǎn)。由于在教材開發(fā)、資源建設(shè)、理論探索以及實(shí)踐案例方面對(duì)科學(xué)探究的探索都是從零開始，基礎(chǔ)薄弱，教師對(duì)于科學(xué)探究的理解以及在實(shí)踐中嘗試運(yùn)用科學(xué)探究組織教學(xué)時(shí)，難免出現(xiàn)誤差或錯(cuò)誤，從而制約了兒童、青少年科學(xué)素養(yǎng)的提升。3.科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀流于形式一個(gè)人若沒有形成正確的科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀，即便他擁有再多的科學(xué)知識(shí)，具備再強(qiáng)的探究能力，也談不上是真正具備科學(xué)素養(yǎng)的人?？茖W(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀是科學(xué)素養(yǎng)的核心成分，各類科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在課程目標(biāo)的總論上也都提出科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀的目標(biāo)，不過在課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中鮮有提及。因此，許多教師往往將科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀作為隱性的課程目標(biāo)，在設(shè)計(jì)一堂課的教學(xué)目標(biāo)時(shí)，往往形式化地書寫幾行，而沒有落實(shí)于具體教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中。另外，由于常用的紙筆考試難以量化學(xué)生科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀，這一維度的目標(biāo)培養(yǎng)完全依靠教師的自發(fā)自覺，從而在教師群體中成為緘默性教學(xué)目標(biāo)，在教研活動(dòng)評(píng)課議課時(shí)，大家往往避而不談，或者泛泛地點(diǎn)評(píng)一兩句而不做研討，缺乏關(guān)注和研究。4.科學(xué)教學(xué)與學(xué)生實(shí)際有差距各類科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)教材編寫和教學(xué)實(shí)踐都要從學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際。但是，我國長(zhǎng)期缺乏對(duì)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)規(guī)律的實(shí)證研究，未能準(zhǔn)確把握學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)方面的已有經(jīng)驗(yàn)，所以教材編寫以及教學(xué)實(shí)踐中諸多與生產(chǎn)、生活實(shí)際的聯(lián)系未能以適宜學(xué)生學(xué)習(xí)的方式準(zhǔn)確切入，從而使得學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生距離感、陌生感，難以將科學(xué)學(xué)習(xí)與他們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)生關(guān)聯(lián)并內(nèi)化為素養(yǎng)。也有一些教師的教學(xué)以考試評(píng)價(jià)為中心，考什么教什么，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境單純從科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗(yàn)出發(fā)，甚至習(xí)題化，讓學(xué)生收獲的是“試卷上的科學(xué)”而非現(xiàn)實(shí)情境中的科學(xué)，難以提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。另外，高中各門分科科學(xué)課程設(shè)置選修模塊的本意是為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，但受高考影響，選修課基本上成為“擺設(shè)”。二科學(xué)教育理念與國際接軌“二戰(zhàn)”以后，國際科學(xué)教育先后掀起精英教育與大眾教育的改革浪潮，產(chǎn)生諸多科學(xué)教育新理念。我國由于在新中國成立初全盤照搬蘇聯(lián)“雙基”教育模式而沒有關(guān)注當(dāng)時(shí)國際上的精英教育思潮，而后在“文化大革命”時(shí)期又把“工基”和“農(nóng)基”作為中小學(xué)科學(xué)教育內(nèi)容，未能關(guān)注當(dāng)時(shí)國際上的大眾教育思潮。直到20世紀(jì)80年代我國實(shí)施改革開放政策后，科學(xué)教育才逐步接觸國際思潮，并在21世紀(jì)初頒布的各類科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中給予充分體現(xiàn)。（一）倡導(dǎo)科學(xué)探究科學(xué)探究是科學(xué)的本質(zhì)特征，是目前被一致認(rèn)同的重要的科學(xué)教育目標(biāo)、內(nèi)容和方式?？茖W(xué)探究能促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解、科學(xué)方法的運(yùn)用，有利于學(xué)生體會(huì)科學(xué)精神，培養(yǎng)科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀，從而更好地提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。2001年頒布的我國各門科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)都積極倡導(dǎo)科學(xué)探究，并以“能力要素”的分析視角來確定科學(xué)探究能力的培養(yǎng)目標(biāo)。從表1可見，課程標(biāo)準(zhǔn)提出的各類探究能力主要是結(jié)合探究的一些基本要素而提出的。在實(shí)踐中，這些能力的培養(yǎng)尚需許多過程技能的支撐，另外還需結(jié)合不同年齡學(xué)生的特點(diǎn)分階段、有針對(duì)性地培養(yǎng)。表1我國義務(wù)教育各門科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的科學(xué)探究能力1.開展科學(xué)探究的經(jīng)驗(yàn)廣大教師積極響應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于科學(xué)探究的倡導(dǎo)，先是在各類科學(xué)課外活動(dòng)中嘗試組織學(xué)生探究，之后在學(xué)科課堂教學(xué)中開展探究，取得一些經(jīng)驗(yàn)。例如，以實(shí)驗(yàn)為抓手，改變以前“菜單式”實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告，注重以探索性實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究，不僅有利于學(xué)生基本技能和科學(xué)探究技能的形成，而且有利于學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)和重要的科學(xué)概念。關(guān)于“氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法”，一般初中化學(xué)教材上只說明實(shí)驗(yàn)室常用鋅和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)來制取氫氣，然后用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，學(xué)生并不知其所以然。將此實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，可給學(xué)生幾種金屬如鎂片、鋅片、鐵片、銅片和兩種酸（稀硫酸或鹽酸），并介紹兩種實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生通過探索，分組實(shí)驗(yàn)，探討、選擇出產(chǎn)生氫氣的最佳組合材料，并通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，從而理解氫氣實(shí)驗(yàn)室制法的原理與裝置。利用科學(xué)史作為教學(xué)資源，經(jīng)過教學(xué)設(shè)計(jì)，供學(xué)生開展動(dòng)腦的思維探究，不僅鍛煉學(xué)生科學(xué)思維和探究技能，還讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)家對(duì)科學(xué)探索的執(zhí)著與艱辛，理解科學(xué)不斷修正、完善和發(fā)展的動(dòng)態(tài)本質(zhì)，從而轉(zhuǎn)變學(xué)生被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)方式，提高主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。例如，將生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)史、光合作用的發(fā)現(xiàn)史作為學(xué)生進(jìn)行思維探究的素材，領(lǐng)悟科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步探究的過程與方法，更好地理解生長(zhǎng)素的作用和光合作用的概念及其作用。發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將一些現(xiàn)實(shí)問題或情境引入課堂中供學(xué)生開展科學(xué)探究，或建立主題資源網(wǎng)供學(xué)生對(duì)該主題內(nèi)容開展探究，或運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)的互動(dòng)特點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生開展探究結(jié)果的網(wǎng)上交流評(píng)價(jià)，從而為學(xué)生提供一個(gè)平等、民主、自由的探究平臺(tái)。例如，建立“生物進(jìn)化館”主題網(wǎng)站，并在網(wǎng)站上提供問題“腳手架”、游覽筆記本、交流吧等供學(xué)生自主、合作、探究地學(xué)習(xí)生物進(jìn)化。2.有待改進(jìn)的觀念與行為由于新中國成立以來中小學(xué)教師慣用的是講授式教學(xué)方法，在嘗試科學(xué)探究時(shí)經(jīng)歷了教學(xué)觀念的碰撞，在教學(xué)觀念轉(zhuǎn)化為教學(xué)行為的過程中又難免出現(xiàn)誤差。例如，教師認(rèn)為課堂開展科學(xué)探究必然會(huì)影響知識(shí)目標(biāo)的落實(shí)，這是將知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)二元對(duì)立理解的結(jié)果?？茖W(xué)探究作為教或?qū)W的方式，充分重視學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，是具有自主能動(dòng)性的學(xué)習(xí)者，科學(xué)探究為學(xué)生提供自主建構(gòu)學(xué)習(xí)的意義，并通過同伴之間的交流討論加深和完善對(duì)知識(shí)的理解。因此，不應(yīng)該存在以犧牲知識(shí)為代價(jià)、只求過程不重結(jié)果的所謂的探究。[3]也有教師認(rèn)為科學(xué)探究只適合少部分尖子生，這是將學(xué)生的探究拔高了，將其等同于科學(xué)家的探究。從問題解決的思維過程來看，對(duì)于學(xué)生而言，他們未掌握相應(yīng)運(yùn)算子的問題，即便是科學(xué)探究已知的問題，也是半啟發(fā)式或啟發(fā)式的問題解決，即創(chuàng)造性地解決問題。[4]另外，教師僵化地理解和組織學(xué)生科學(xué)探究。盡管探究有一些基本要素，但開展探究行為不能模式化，否則也就違背了其動(dòng)態(tài)性、探索性的本意。同時(shí)，學(xué)生可以開展不同水平的探究。例如，給學(xué)生提供探究問題、解決探究問題所需要的方法和材料，要求學(xué)生自己探索解決問題的答案，這是一級(jí)水平的探究，稱其為有結(jié)構(gòu)的探究；二級(jí)水平的探究，可稱其為指導(dǎo)性探究，只給學(xué)生提供探究問題，學(xué)生需要自己尋找方法和材料來獲得探究結(jié)果；三級(jí)水平的探究，又可稱為自由探究，學(xué)生獨(dú)立完成所有的探究活動(dòng)，包括問題的提出。因此，教師可以結(jié)合具體教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，組織學(xué)生開展不同水平的探究。而學(xué)生是否進(jìn)行了探究，也不在于學(xué)生是否動(dòng)手了，關(guān)鍵是看學(xué)生是否在有證據(jù)地解決問題，其中動(dòng)腦是關(guān)鍵。我國科學(xué)探究實(shí)踐中遇到的困境并非個(gè)別現(xiàn)象。在2004年國際科學(xué)教育研究會(huì)議上，大家一致地發(fā)現(xiàn)，幾乎所有國家在中小學(xué)開展的科學(xué)探究都沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。分析課堂中各種形式的科學(xué)探究后，此次會(huì)議提出以“證據(jù)—解釋”（Evidence-Explanation）為取向的科學(xué)探究更加有效。這類取向的探究是一類問題解決的活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)通過實(shí)驗(yàn)或調(diào)查研究獲得證據(jù)從而解釋事件或現(xiàn)象，要求學(xué)生不但要基于已知選擇確定證據(jù)，還要開展調(diào)查及解釋。[5]科學(xué)探究仍是我國中小學(xué)科學(xué)教育的重點(diǎn)，建議廣大教師打破對(duì)探究的僵化理解，多以“證據(jù)—解釋”取向組織引導(dǎo)學(xué)生探究。（二）理解科學(xué)本質(zhì)科學(xué)本質(zhì)是科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容，許多國家都將理解科學(xué)本質(zhì)納入科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中。盡管目前國際上沒有對(duì)科學(xué)本質(zhì)做出一個(gè)統(tǒng)一的概念界定，但以下幾個(gè)觀點(diǎn)是得到普遍認(rèn)同的：科學(xué)觀察浸透著理論，科學(xué)知識(shí)不是絕對(duì)真理，科學(xué)知識(shí)具有經(jīng)驗(yàn)性。另外，國際科學(xué)教育專家萊德曼提出的適合中學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)的闡述也得到普遍認(rèn)同，其主要觀點(diǎn)有：科學(xué)知識(shí)是探索性、經(jīng)驗(yàn)性的，需要理論的指導(dǎo)；從某種角度來看，科學(xué)知識(shí)是人類思維的產(chǎn)物；科學(xué)與社會(huì)、文化有緊密的關(guān)系；觀察不同于推理；不存在萬能的科學(xué)研究方法；科學(xué)理論與科學(xué)定律的功能不同但又相互關(guān)聯(lián)。[6]我國初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)提出了要求，希望學(xué)生能動(dòng)態(tài)理解科學(xué)知識(shí)的價(jià)值和局限，正確看待科學(xué)的成就和方法，了解、把握并解決日常生活中遇到的與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會(huì)問題。盡管各門分科科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)沒有明確提出理解科學(xué)本質(zhì)的課程理念，但在教學(xué)實(shí)踐中有諸多研究者開展教師和學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)調(diào)查與干預(yù)研究。例如，2005年梁永平選用51名已經(jīng)參加兩年專升本函授學(xué)習(xí)的初中分科科學(xué)教師作為樣本，以Abd-El-Khalick研制的開放式科學(xué)本質(zhì)觀評(píng)價(jià)工具為基礎(chǔ)，改制為9個(gè)開放式項(xiàng)目的問卷，調(diào)查他們的科學(xué)本質(zhì)觀。[7]研究表明，所有教師都認(rèn)為：科學(xué)主張以觀察為基礎(chǔ)，科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生具有嚴(yán)格的科學(xué)方法。幾乎所有教師把科學(xué)看作客觀、正確的知識(shí)，沒有證據(jù)的理論是不正確的。2007年蔡鐵權(quán)等人采用中國科協(xié)的科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查問卷對(duì)浙江179名小學(xué)科學(xué)教師開展科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)本質(zhì)觀的調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)教師的科學(xué)本質(zhì)觀比較落后。[8]崔虹于2007年采用美國梁玲博士開發(fā)的封閉式VANSK問卷，對(duì)45位長(zhǎng)春市高中化學(xué)教師進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)觀與課堂教學(xué)行為的調(diào)查研究，結(jié)果顯示中學(xué)化學(xué)教師科學(xué)本質(zhì)觀水平整體不理想，教師科學(xué)本質(zhì)觀與其課堂教學(xué)行為選擇之間存在較高的相關(guān)性。[9]2010年郭玉英等人選擇全國14個(gè)省份73位高中物理教師作為樣本，進(jìn)行高中物理教學(xué)中科學(xué)本質(zhì)教育現(xiàn)狀的調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高中物理教學(xué)中科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的實(shí)施現(xiàn)狀并不理想。[10]教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，影響著教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法的采用以及教學(xué)評(píng)價(jià)的實(shí)施。在后續(xù)的中小學(xué)科學(xué)教育改革和教師教育中，尚需加重對(duì)科學(xué)本質(zhì)的研究和教學(xué)實(shí)踐。（三）以重要概念組織教學(xué)關(guān)于科學(xué)知識(shí)的教學(xué)，國際科學(xué)教育提出應(yīng)該讓學(xué)生掌握“少而精”（LessisMore）的內(nèi)容：應(yīng)教給學(xué)生最重要的概念和技能，讓學(xué)生獲得理解上的質(zhì)量，而不是所學(xué)信息的數(shù)量。[11]近幾年，結(jié)合學(xué)習(xí)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域的研究成果，國際科學(xué)教育界又提出了注重科學(xué)大概念（BigIdeas）的教育理念，指出科學(xué)教育的目標(biāo)不是讓學(xué)生獲得一堆由事實(shí)和理論堆砌的知識(shí)，而應(yīng)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)一個(gè)趨向于核心概念的進(jìn)展過程，從而有利于他們理解生活中的相關(guān)事件和現(xiàn)象。[12]科學(xué)大概念的教育理念首先在2011年修訂版初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中得以體現(xiàn)。生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組負(fù)責(zé)人劉恩山教授于2006年開始組織團(tuán)隊(duì)開展生物學(xué)概念教學(xué)的課題研究，并在不同形式的教師教育活動(dòng)中展開了概念教學(xué)的研修活動(dòng)，為課程標(biāo)準(zhǔn)“凸顯和傳遞重要概念”提供理論和實(shí)踐依據(jù)。主要的修訂內(nèi)容包括：有50個(gè)生物學(xué)重要概念被增加或修改；以概念內(nèi)涵或命題的方式具體描述這些重要概念，從而更適合7～9年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求；提出了關(guān)于生物學(xué)概念的教學(xué)建議。[13]高中生物學(xué)課題標(biāo)準(zhǔn)的修訂也會(huì)在凸顯生物學(xué)重要概念方面做出調(diào)整和完善，將實(shí)現(xiàn)初中和高中課題標(biāo)準(zhǔn)在重要概念傳遞、學(xué)習(xí)進(jìn)程、內(nèi)容體系上的連貫和一致。這將是我國生物學(xué)教育的標(biāo)志性進(jìn)步。[14]另外，修訂工作會(huì)將跨學(xué)科通用概念，例如模式、因果關(guān)系、機(jī)制與解釋、系統(tǒng)與系統(tǒng)模型、物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、尺度比率和數(shù)量、穩(wěn)定與變化等內(nèi)容，融入生物學(xué)課程。在強(qiáng)化科學(xué)研究的同時(shí)加強(qiáng)工程學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、制作產(chǎn)品及系統(tǒng)方面的認(rèn)識(shí)和能力。修訂工作還會(huì)關(guān)注在生物學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科能力。[15]初、高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作都有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，值得我國科學(xué)教育界的學(xué)習(xí)和借鑒。（四）開展“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”教育“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”教育，即STS教育。美國科學(xué)教育領(lǐng)軍人物畢比（R.W.Bybee）指出，20世紀(jì)70年代后期，美國科學(xué)教育改革有兩個(gè)新主題：科學(xué)素養(yǎng)和STS教育。另一位領(lǐng)軍人物耶格（R.E.Yager）指出，STS教育是當(dāng)前科學(xué)教育改革探索科學(xué)素養(yǎng)教育的“療效藥”。STS教育突出強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互關(guān)系，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)問題的解決，從而培養(yǎng)具備科學(xué)素養(yǎng)、能參與科技決策、全面發(fā)展的一代新型公民，而不是僅僅培養(yǎng)未來的科學(xué)家。20世紀(jì)80年代后期，STS教育進(jìn)入我國并很快掀起研究思潮和實(shí)踐應(yīng)用研究，探索STS教育在我國中小學(xué)科學(xué)教育中的目的定位、內(nèi)容組織、教學(xué)實(shí)施和結(jié)果評(píng)價(jià)等問題。[16]STS教育理念在我國中小學(xué)各類科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中都得到較好的體現(xiàn)。例如，初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”作為科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)目標(biāo)維度，提出明確的目標(biāo)要求。同時(shí)將“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”列為一大內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置四個(gè)學(xué)習(xí)主題（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系，科學(xué)技術(shù)史，技術(shù)設(shè)計(jì)，當(dāng)代重大課題），比較系統(tǒng)全面地開展STS教育。再例如，初中生物學(xué)課程突出了人與生物圈的關(guān)系，學(xué)會(huì)健康地生活，運(yùn)用生物科學(xué)和技術(shù)解決農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境等實(shí)際問題，以培養(yǎng)學(xué)生具有關(guān)心、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和行為；并且綜合考慮學(xué)生發(fā)展的需要、社會(huì)需求和生物科學(xué)發(fā)展三個(gè)方面而選取10個(gè)內(nèi)容主題，尤其是考慮到將生物學(xué)技術(shù)滲透于每個(gè)普通公民的工作和生活中而設(shè)置“生物學(xué)技術(shù)”主題。高中各門分科科學(xué)課程也注重STS教育，尤其在選修內(nèi)容部分，許多選修專題都是圍繞STS教育理念而設(shè)置的。課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的STS教育，在一線得到積極響應(yīng)，不僅在學(xué)科課堂內(nèi)落實(shí)STS教育，在校本課程、研究性學(xué)習(xí)、綜合實(shí)踐活動(dòng)等的開發(fā)和實(shí)施中，也普遍滲透STS教育理念，有效地促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中對(duì)社會(huì)、技術(shù)的關(guān)聯(lián)和理解。三課程與教材建設(shè)多元化2001年啟動(dòng)的基礎(chǔ)教育改革，在課程設(shè)置上不僅開設(shè)小學(xué)科學(xué)課程、初中綜合科學(xué)課程，而且要求改變過去“一綱一本”的教材使用情況，“實(shí)行國家基本要求指導(dǎo)下的教材多樣化政策，鼓勵(lì)有關(guān)機(jī)構(gòu)、出版部門等依據(jù)國家課程標(biāo)準(zhǔn)編寫中小學(xué)教材”[17]，以滿足教材適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展水平、教育水平多樣化的需要。按照“一標(biāo)多本”的教材改革方針，全國各地積極踴躍地投入新課標(biāo)教材的開發(fā)中，通過教育部審查的小學(xué)科學(xué)教材有8個(gè)版本，初中物理、生物學(xué)教材均有7個(gè)版本，初中化學(xué)教材有6個(gè)版本，初中科學(xué)教材有4個(gè)版本，初中地理教材有8個(gè)版本，高中物理教材有3個(gè)版本，高中化學(xué)教材有3個(gè)版本，高中生物學(xué)教材有5個(gè)版本，高中地理教材有4個(gè)版本，呈現(xiàn)新中國成立以來中小學(xué)科學(xué)教材“百花齊放”的景象。多種版本的教材為教師和學(xué)生提供了更豐富的教學(xué)素材和學(xué)習(xí)資料，為教師實(shí)施課程標(biāo)準(zhǔn)、提高教學(xué)質(zhì)量提供了必要的保障。多樣化的教材出版機(jī)制也加速了科學(xué)教材質(zhì)量提升的進(jìn)程，使我國中小學(xué)科學(xué)教材建設(shè)實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，推進(jìn)了教材的基礎(chǔ)研究工作。這一機(jī)制的建立和研究隊(duì)伍的變化是我國中小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的另一個(gè)標(biāo)志性成果，對(duì)我國中小學(xué)科學(xué)教育的持續(xù)和高水平發(fā)展具有重要意義。與以往的大綱教材相比，各個(gè)版本的新課標(biāo)教材圍繞科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，在教材編寫上具有顯著的特點(diǎn)：①打破傳統(tǒng)的學(xué)科體系，圍繞學(xué)生發(fā)展構(gòu)建知識(shí)體系。②倡導(dǎo)科學(xué)探究活動(dòng)，設(shè)置了觀察與思考、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、資料整理與分析、模擬與模型、課外實(shí)踐等活動(dòng)欄目。③注重對(duì)科學(xué)概念和原理的理解，適當(dāng)刪減單純記憶的知識(shí)。④注重反映科學(xué)的新進(jìn)展。例如，在生物學(xué)教材中介紹克隆哺乳動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因生物、人類基因組計(jì)劃、微藻與生物柴油等。⑤重視與讀者的互動(dòng)與對(duì)話，以大量的圖片提供豐富的信息，并設(shè)置各種引導(dǎo)學(xué)習(xí)的小欄目引發(fā)讀者思考。初中綜合科學(xué)課程的開設(shè)以及教材的開發(fā)，可謂是21世紀(jì)我國科學(xué)教育改革的一大亮點(diǎn)。盡管我國現(xiàn)今唯有浙江在全省范圍內(nèi)施行初中綜合科學(xué)課程，國際上科學(xué)課程綜合化已是定勢(shì)。相信不久之將來，我國初中綜合科學(xué)課程也能得以普遍實(shí)施。下文簡(jiǎn)要剖析我國三套初中科學(xué)教材，吸取其經(jīng)驗(yàn)，為分科科學(xué)教材以及后續(xù)綜合科學(xué)教材的開發(fā)提供參考和借鑒。首次通過全國中小學(xué)教材審定委員會(huì)審查，并開展試驗(yàn)教學(xué)的初中科學(xué)教材共有三個(gè)版本：北師大版，主編趙崢，上海教育出版社出版；華師大版，主編袁運(yùn)開，華東師范大學(xué)出版社出版；浙教版，主編朱清時(shí)，浙江教育出版社出版。2004年，劉勝祥、崔鴻主編，華中師范大學(xué)和武漢出版社出版的《科學(xué)》通過審查，但只在武漢市試用4年后停用，這里暫不做介紹。（一）具有一定綜合性浙教版的《自然科學(xué)》可謂是新中國第一代初中綜合科學(xué)課程教材，主編余自強(qiáng)。該套教材構(gòu)建了“人與自然”的中心概念，以系統(tǒng)有序的“人類認(rèn)識(shí)自然，認(rèn)識(shí)自身；利用自然，改造自然；保護(hù)自然，保護(hù)自身”這一線索組織教材知識(shí)體系，并融入科學(xué)技能與方法的訓(xùn)練和科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。具體章節(jié)或主要單元的編寫還是以學(xué)科知識(shí)為主題，以利于教師的教學(xué)，是組合型綜合科學(xué)課程。三套《科學(xué)》教材是新中國第二代初中綜合科學(xué)課程教材，走向混合型綜合科學(xué)課程，以統(tǒng)一的科學(xué)概念與原理來構(gòu)建知識(shí)體系，強(qiáng)調(diào)將科學(xué)探究作為教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。也有的章節(jié)以跨學(xué)科的主題來編寫，例如“科學(xué)入門”“生活中的水”“模型”“能量”等。（二）體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)對(duì)于一些科學(xué)概念的描述結(jié)合了科學(xué)史、科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程等資料，從而展示了人類不斷探索自然、科學(xué)知識(shí)不斷逼近真理的過程。例如，關(guān)于光合作用的學(xué)習(xí)，有的教材不是直接呈現(xiàn)薩克斯實(shí)驗(yàn)，而是從海爾蒙特實(shí)驗(yàn)對(duì)光合作用的探究說起，再談到普里斯特利實(shí)驗(yàn)對(duì)光合作用的進(jìn)一步探究，英格豪斯實(shí)驗(yàn)對(duì)光合作用產(chǎn)生氧氣的確定等，從而展示了科學(xué)家對(duì)植物生長(zhǎng)奧秘的不斷探索歷程。還有浙教版關(guān)于“地球形狀”這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，不是以一句話來告知，而是專設(shè)一節(jié)課的內(nèi)容，先從古代人對(duì)地球形狀的各種猜想說起，再談到人們?cè)趯?shí)際生活中根據(jù)具體現(xiàn)象對(duì)這些猜想逐漸產(chǎn)生懷疑，進(jìn)而安排觀察實(shí)驗(yàn)供學(xué)生探討，最后才呈現(xiàn)人造衛(wèi)星拍攝的地球照片，證實(shí)新猜想是正確的。（三）突出科學(xué)探究三套教材都對(duì)科學(xué)探究給予充分的重視，許多教學(xué)內(nèi)容的編寫都以探究性實(shí)驗(yàn)為主線而展開，或引導(dǎo)學(xué)生直接動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探究，或提供有關(guān)數(shù)據(jù)圖表或文字信息供學(xué)生思維探究得出結(jié)論。另外，三套教材對(duì)科學(xué)探究的教學(xué)都有一個(gè)統(tǒng)籌的安排，使7、8、9年級(jí)的科學(xué)探究各有側(cè)重點(diǎn)，并隨著年級(jí)的升高，在探究能力和探究的開放性上都有所提升。例如，7年級(jí)偏重于觀察、單一變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及簡(jiǎn)單問題的探究，8年級(jí)偏重于推理、數(shù)據(jù)處理和模型應(yīng)用等，9年級(jí)偏重于邏輯、多因素變量控制以及預(yù)測(cè)，而交流和合作的能力則在每一年級(jí)都給予培養(yǎng)。四學(xué)科教學(xué)與考試評(píng)價(jià)注重理解早在19世紀(jì)，赫胥黎就指出，科學(xué)教育是其他任何教育無法代替的，因?yàn)榭茖W(xué)教育能使心智直接與事實(shí)聯(lián)系，并且以最完善的歸納方法來訓(xùn)練心智。假如科學(xué)教育被安排為僅啃書本的話，那最好不要去嘗試它。[18]科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)、科學(xué)教育的目的，決定了科學(xué)教學(xué)必須從符號(hào)世界、文字世界轉(zhuǎn)向現(xiàn)實(shí)世界，教師必須給學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生有親自認(rèn)識(shí)、親身體驗(yàn)和探索的機(jī)會(huì)，在主動(dòng)的實(shí)踐過程中獲得科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展?？上驳氖?，我國中小學(xué)科學(xué)教師在積極實(shí)踐科學(xué)探究的過程中，杜絕了死記硬背的課堂教學(xué)，減少了題海戰(zhàn)術(shù)的教學(xué)方式，無論是在教學(xué)觀念上還是在教學(xué)行為上普遍重視學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，[19]并著重在學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變以及考試評(píng)價(jià)方面積累一些促進(jìn)學(xué)生理解的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（一）科學(xué)概念的教與學(xué)科學(xué)概念是科學(xué)知識(shí)的基本元素，是科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)?？茖W(xué)概念的教與學(xué)一直是科學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。隨著學(xué)習(xí)科學(xué)與腦科學(xué)近三十年來對(duì)人的學(xué)習(xí)的持續(xù)研究，科學(xué)概念的教學(xué)研究逐漸從關(guān)注教的內(nèi)容邏輯轉(zhuǎn)向?qū)W生學(xué)的認(rèn)知規(guī)律。1.科學(xué)概念教學(xué)基本模式教師在概念教學(xué)方面主要借用波斯納等人從認(rèn)識(shí)論角度提出的概念轉(zhuǎn)變模型（CCM），[20]還有奧斯本等人基于認(rèn)知心理學(xué)視角提出的概念教學(xué)模型，[21]教學(xué)的關(guān)鍵在于促使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己的某個(gè)概念不能解釋新的事件或不能解決當(dāng)前遇到的問題，對(duì)原有概念產(chǎn)生不滿，從而幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到新概念是可理解、合理、有效的，是解釋某問題的更好途徑。根據(jù)學(xué)習(xí)科學(xué)和腦科學(xué)的研究成果，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念需要經(jīng)歷認(rèn)知沖突（CognitiveConflict）、抽象概括（AbstractGeneralization）和遷移運(yùn)用（TransferPractice）這三個(gè)基本環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)稱為CAT學(xué)習(xí)環(huán)。[22]學(xué)生的學(xué)習(xí)都是從已知出發(fā)的，所以認(rèn)知沖突的目的就是激發(fā)學(xué)生的原有認(rèn)知，并產(chǎn)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的意愿。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，要求學(xué)生運(yùn)用已知做出解釋，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。抽象概括是學(xué)生理解科學(xué)概念所必需的環(huán)節(jié)。通過抽象，學(xué)生能獲得概念所指的共同的、本質(zhì)的特征；通過概括，學(xué)生能夠把與概念相關(guān)的同類事物聯(lián)結(jié)起來。正因?yàn)槌橄蟾爬ㄊ强茖W(xué)概念學(xué)習(xí)的特性，所以科學(xué)概念的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生思維的提升和發(fā)展，同時(shí)也能鍛煉學(xué)生自我調(diào)控能力和元認(rèn)知。遷移運(yùn)用是指已經(jīng)獲得的內(nèi)容對(duì)學(xué)習(xí)新內(nèi)容所產(chǎn)生的一種影響。因此，創(chuàng)設(shè)新的問題情境供學(xué)生遷移運(yùn)用已學(xué)的新概念，不僅有利于學(xué)生自我判斷學(xué)習(xí)效果，而且也是學(xué)生進(jìn)一步完善新概念的過程。2.概念圖的運(yùn)用概念圖是將概念以整合、階層的方式表現(xiàn)其相互關(guān)系的工具。一般概念圖將各概念術(shù)語以點(diǎn)來表示，用帶箭頭的線條連接各點(diǎn)，連線上的標(biāo)簽表示一對(duì)概念之間的關(guān)系。概念圖能提供概念理解的實(shí)質(zhì)記錄，因而為進(jìn)行與評(píng)價(jià)有意義的學(xué)習(xí)提供了有效的途徑。根據(jù)概念圖，教師不僅可以了解學(xué)習(xí)者意義分享是否發(fā)生以及發(fā)生程度，還可以了解學(xué)習(xí)者尚未達(dá)到的學(xué)習(xí)成效。我國目前將概念圖有效運(yùn)用于科學(xué)教育的方式主要有三種。第一，用于教學(xué)設(shè)計(jì)，分析學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)策略等。以概念圖進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的一種做法是以概念圖梳理教學(xué)主題包含的教學(xué)內(nèi)容及各內(nèi)容之間的學(xué)科邏輯關(guān)系，尤其可用于單元備課，以形成單元的知識(shí)框架，從而使教學(xué)能從整體知識(shí)結(jié)構(gòu)出發(fā)而非孤立地教授某個(gè)知識(shí)點(diǎn)。另外，可用概念框架圖將一些具有上、下位關(guān)系的概念教學(xué)進(jìn)程表達(dá)出來，以顯示教學(xué)中重要概念的形成過程。上、下位之間的概念都以陳述句直接描述對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的具體要求，而不是只列出概念的名詞術(shù)語。[23]概念框架圖有利于教師明確一節(jié)課、一個(gè)單元的概念教學(xué)目標(biāo)，并避免將概念孤立地教給學(xué)生，從而使一節(jié)課、一個(gè)單元的概念形成有邏輯結(jié)構(gòu)的體系。第二，用于教學(xué)及評(píng)價(jià)，概念圖能夠真實(shí)地反映學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)效果。作為評(píng)價(jià)工具的概念圖一般由三個(gè)部分組成：要求學(xué)生表達(dá)他們某一領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)的任務(wù)，學(xué)生的反應(yīng)方式，對(duì)學(xué)生所繪概念圖進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定的評(píng)價(jià)的計(jì)分體系（RuizPrimoandShavelson，1996）。概念圖能檢測(cè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)以及對(duì)知識(shí)之間相互關(guān)系的理解程度，這是傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式難以做到的。將概念圖作為教學(xué)手段，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中創(chuàng)造、修改、分析、確定并評(píng)價(jià)概念圖（見圖5），可有效地促進(jìn)學(xué)生協(xié)作知識(shí)建構(gòu)，達(dá)成對(duì)所學(xué)內(nèi)容的深度理解。[24]圖5概念圖在協(xié)作知識(shí)建構(gòu)中的應(yīng)用第三，用于教師教研和培訓(xùn)，可促進(jìn)教師進(jìn)行反思。利用概念圖展示概念的理解過程、解題時(shí)的思路、試驗(yàn)進(jìn)行的步驟等，讓內(nèi)隱的思維可視化，教師可以意識(shí)到自己與他人的思維過程，通過與自身的對(duì)比思考，引起反思的意識(shí)。例如，在教研活動(dòng)或教師培訓(xùn)中請(qǐng)教師以概念圖的形式展示自己對(duì)功和能的理解，并自評(píng)然后相互評(píng)價(jià)：這個(gè)概念圖思路清晰嗎？學(xué)生能回答概念圖中提出的問題嗎？概念圖中的分支有不合適的嗎？有需要進(jìn)一步完善的地方以及如何完善？通過反思，教師不僅更清晰地梳理教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系，還可以反思如何優(yōu)化和改善教學(xué)方法和策略以提高教學(xué)能力和水平。概念圖可以徒手繪制，也可應(yīng)用一些軟件。教師采用的制作概念圖的軟件或工具有思維導(dǎo)圖、思維地圖、觀念地圖、概念卡通等。同時(shí)，國外的Cmaptools、MindManager、Inspiration、MindMapper、Kidspiration等制作概念圖的軟件被陸續(xù)介紹到中國，為研究者和教師所使用。3.學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究“學(xué)習(xí)進(jìn)程”或“學(xué)習(xí)進(jìn)階”（LearningProgressions）是以概念序列的方式描述學(xué)生在各年級(jí)學(xué)習(xí)某一主題時(shí)所表現(xiàn)的連貫、逐漸深入的概念理解過程。[25]這一概念序列的特點(diǎn)在于：一是充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)概念的實(shí)然狀況，而不是從應(yīng)然的層面出發(fā)，從而揭示學(xué)生對(duì)概念的實(shí)際理解過程；二是聚焦于學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解深度的發(fā)展，而不是關(guān)注概念數(shù)量或者科學(xué)知識(shí)面這些廣度上的問題，從而揭示學(xué)生概念發(fā)展的復(fù)雜性、應(yīng)用性和嚴(yán)密性軌跡。我國已有研究者對(duì)學(xué)生重要科學(xué)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程開展研究（劉恩山，劉晟，2012；李廣洲，苗寧，2012；等等）。例如，通過對(duì)高中生力學(xué)概念的研究揭示高中生對(duì)“力”的概念理解有4個(gè)水平（見圖6），對(duì)“牛頓第一定律”的概念理解也有4個(gè)水平（見圖7）。[26]圖6高中生“力”的概念理解水平圖7高中生“牛頓第一定律”的概念理解水平也有研究者采用Rasch模型，對(duì)高中生“光合作用”的概念認(rèn)知發(fā)展進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)從“光合作用所需因子——影響光合作用反應(yīng)速率的因子——光合作用與呼吸作用——光合作用與元素循環(huán)——光合作用是植物自養(yǎng)的基礎(chǔ)——光合作用中物質(zhì)與能量變化——光合作用與植物體構(gòu)建”認(rèn)知難度逐漸增大。由此，研究者設(shè)計(jì)了光合作用概念鏈，以遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的方式開展教學(xué)，取得良好效果，引發(fā)學(xué)生高層次思維水平的概念轉(zhuǎn)變。[27]學(xué)習(xí)進(jìn)程是當(dāng)前國際科學(xué)教育研究的一個(gè)新課題，正在逐步受到人們的關(guān)注。一般確定某一科學(xué)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程，需要大量樣本的實(shí)證研究。但是，需要注意的是，概念發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過程，取決于諸多因素，包括個(gè)體不同的社會(huì)文化背景、教育水平與機(jī)會(huì)等。所以，一個(gè)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程會(huì)有多條路徑，作為教學(xué)工具時(shí)，應(yīng)當(dāng)視之為為教學(xué)提供的一種假設(shè)。（二）科學(xué)考試評(píng)價(jià)改革中小學(xué)各門科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)發(fā)展性評(píng)價(jià)，即以評(píng)價(jià)促進(jìn)師生的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的診斷、激勵(lì)和發(fā)展功能。這一評(píng)價(jià)觀得到廣大教師的認(rèn)同，在中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)踐中也得到積極探索。1.紙筆評(píng)價(jià)注重能力立意和知識(shí)理解考查當(dāng)前，紙筆評(píng)價(jià)仍是中小學(xué)科學(xué)學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)的主要方式。但在紙筆考試中，能重視聯(lián)系實(shí)際考查學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，而非記憶與再現(xiàn)。許多試題能以學(xué)生常見的生活情境、社會(huì)熱點(diǎn)問題為命題情境，既能有效考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用，又能促進(jìn)教學(xué)與實(shí)際的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)學(xué)習(xí)與實(shí)際生活緊密聯(lián)系。另外，在紙筆評(píng)價(jià)中還積極開展科學(xué)探究能力的考查。通過選取有效的問題空間，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的探究問題情境，考查學(xué)生各項(xiàng)科學(xué)探究能力。試題的有效問題空間一般由STS中的科學(xué)知識(shí)與技能、科學(xué)學(xué)科知識(shí)與技能、科學(xué)探究能力這三維構(gòu)成。例如，有一道試題：某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“研究農(nóng)藥對(duì)生物生長(zhǎng)的影響”實(shí)驗(yàn)，具體設(shè)計(jì)是先在3個(gè)燒杯內(nèi)倒入池水，放入不同生物養(yǎng)3天，然后往其中兩個(gè)燒杯各滴加3毫升5%的農(nóng)藥（見圖8）。隔天觀察燒杯里生物的生活情況，記錄其變化。提出的問題是：①請(qǐng)指出該實(shí)驗(yàn)方案的不對(duì)之處并修正。②在設(shè)計(jì)中哪一只燒杯是作為對(duì)照的？[28]此題以農(nóng)藥對(duì)生物生長(zhǎng)的影響為問題情境，涉及的生物學(xué)知識(shí)有生物代謝、食物中毒、環(huán)境毒物，涉及的實(shí)驗(yàn)技能知識(shí)有燒杯和膠頭滴管的使用，考查的點(diǎn)落在科學(xué)探究能力上，并以兩個(gè)問題從兩個(gè)角度考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的變量控制方法。圖8農(nóng)藥對(duì)生物生長(zhǎng)影響實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)紙筆考試的試題還能注重學(xué)科思想方法的引導(dǎo)。許多試題通過內(nèi)容的選取，滲透學(xué)科思想方法的引導(dǎo)，以利于學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀的進(jìn)步以及良好行為習(xí)慣的養(yǎng)成。結(jié)合試題情境可以滲透的觀點(diǎn)有：科學(xué)倫理觀，實(shí)事求是，生態(tài)平衡，可持續(xù)發(fā)展，對(duì)大自然和人類以及自身的積極情感和良好心態(tài)，積極、健康的生活態(tài)度等。這類試題可以采用開放性試題的設(shè)計(jì)，以利于學(xué)生充分表達(dá)自己的個(gè)性、價(jià)值取向和創(chuàng)新意識(shí)。2.以多種評(píng)價(jià)方式促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)除了紙筆考試，廣大中小學(xué)科學(xué)教師還采用多種評(píng)價(jià)方式促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。例如，采用實(shí)作評(píng)價(jià)的方式加強(qiáng)對(duì)生物實(shí)驗(yàn)技能和原理的考查。生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)生需要掌握的一項(xiàng)基本能力。有些地區(qū)在初中和高中都開展物理、化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)考查，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展和質(zhì)量的提升。另外，建立學(xué)生學(xué)習(xí)記錄卡，或者學(xué)生學(xué)習(xí)檔案夾，以評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。學(xué)習(xí)記錄卡一般由教師操作，記錄系統(tǒng)觀察的學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況，是教師和家長(zhǎng)、學(xué)生進(jìn)行交流的一個(gè)評(píng)價(jià)工具。例如，表2是一份高中生學(xué)習(xí)生物學(xué)的記錄卡，既有知識(shí)目標(biāo)的評(píng)價(jià)，也有能力以及情感態(tài)度等目標(biāo)的評(píng)價(jià)，比較全面和實(shí)用。[29]表2高中生生物學(xué)學(xué)習(xí)記錄卡檔案夾一般由學(xué)生自己來操作，讓學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程開展綜合評(píng)價(jià)。學(xué)生可以收集各類具有代表性的學(xué)習(xí)作品，如試卷、探究報(bào)告、小論文、小制作、小標(biāo)本、查閱的文獻(xiàn)資料、收集的圖片以及剪報(bào)、獲獎(jiǎng)證書等。表3是一位初中生的化學(xué)學(xué)習(xí)檔案袋目錄，學(xué)生收集這些學(xué)習(xí)資料的過程，就是一個(gè)自我評(píng)價(jià)的過程。[30]同時(shí)，分階段展覽學(xué)生的檔案夾，讓教師、學(xué)生、家長(zhǎng)等人考查每一份檔案夾中各項(xiàng)成果的評(píng)語和評(píng)分，觀察這些材料所反映的學(xué)生發(fā)展變化，共同對(duì)每一位學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。表3學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)檔案袋目錄五教師隊(duì)伍水平得以提升我國中小學(xué)科學(xué)教育領(lǐng)軍人物，劉恩山、王磊、郭玉英、王民、王祖浩、廖伯琴、林培英、郝京華、郁波等專家學(xué)者，在撰文回顧近十年的中小學(xué)科學(xué)教育改革時(shí)，都一致贊譽(yù)廣大中小學(xué)科學(xué)教師的刻苦鉆研、勇于實(shí)踐與團(tuán)結(jié)合作，并認(rèn)為“教師專業(yè)能力的伴隨性發(fā)展是課程改革成功的關(guān)鍵”。[31]（一）師資隊(duì)伍穩(wěn)定與壯大回顧30多年來，與物理和化學(xué)學(xué)科相比，生物學(xué)、地理曾長(zhǎng)期被作為冷門的副科，師資隊(duì)伍不穩(wěn)定，甚至一些地方缺乏相關(guān)專業(yè)背景的師資。在高考取消生物學(xué)、地理科目期間，許多生物學(xué)、地理專業(yè)畢業(yè)的師范生千方百計(jì)地轉(zhuǎn)教其他科目。在以科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的科學(xué)教育改革中，廣大生物學(xué)、地理教師抓住機(jī)遇、奮起直上，以勇于變革的教學(xué)實(shí)踐彰顯了生物學(xué)、地理的科學(xué)教育價(jià)值，不僅鞏固了課程地位，師資隊(duì)伍中也英才輩出。劉恩山教授指出，在課改伊始，有一批缺乏生物學(xué)專業(yè)背景的生物學(xué)教師，有的地區(qū)超過30%。[32]面對(duì)這種情況，國家投入大量的人力、物力開展各級(jí)各類師資培訓(xùn)，力爭(zhēng)讓每一位執(zhí)教新課程的教師都接受過培訓(xùn)。教育部組織的國家級(jí)骨干教師研修班、培訓(xùn)者培訓(xùn)班以及各省組織的骨干教師培訓(xùn)班，培育了一批骨干教師，他們?cè)陔S后的課程改革中發(fā)揮了領(lǐng)頭雁的作用，有效地幫助和帶動(dòng)非專業(yè)背景教師、薄弱地區(qū)教師開展新課程教學(xué)。同時(shí)，各類教師的培訓(xùn)和研修活動(dòng)，也為教師提供了交流和深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，促進(jìn)了教師的專業(yè)發(fā)展。林培英教授也指出，地理教師專業(yè)水平的提高是推進(jìn)地理教育改革發(fā)展的重要因素。例如，具有研究生學(xué)歷的地理教師在初中的比例從0.08%提高到0.28%，在高中的比例從0.53%提高到1.63%。地理教師學(xué)歷水平的提高，有利于提高中學(xué)地理的教育質(zhì)量，也有利于提升中學(xué)地理的教學(xué)研究水平。[33]另外，許多優(yōu)秀教師成為專家型教師，不僅被評(píng)為教授或正高級(jí)教師，而且還以自身豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和理論積淀出版了許多關(guān)于科學(xué)教育或科學(xué)教學(xué)的著作。另外，優(yōu)秀教師還擔(dān)任各級(jí)各類課程和教學(xué)培訓(xùn)專家，與大學(xué)教授一起為科學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展提供幫助和引導(dǎo)。（二）教師教學(xué)觀念和教學(xué)行為發(fā)生積極變化在課程標(biāo)準(zhǔn)修訂意見調(diào)查過程中，各門科學(xué)學(xué)科調(diào)查組發(fā)現(xiàn)教師的教學(xué)觀念和教學(xué)行為正在發(fā)生積極變化。例如，林培英教授指出，地理教師的教學(xué)觀念正在發(fā)生變化。新課程提出的“學(xué)習(xí)對(duì)生活有用的地理”“建立學(xué)習(xí)結(jié)果與學(xué)習(xí)過程并重的評(píng)價(jià)機(jī)制”“改變地理學(xué)習(xí)方式”“學(xué)習(xí)對(duì)終身發(fā)展有用的地理”“構(gòu)建開放式地理課程”“構(gòu)建基于現(xiàn)代地理信息技術(shù)的地理課程”等理念被廣大地理教師接受，逐漸成為中學(xué)地理教學(xué)實(shí)踐的指導(dǎo)思想。[34]另外，地理教師的課堂教學(xué)方式也正在發(fā)生變化，注重教學(xué)活動(dòng)，注重生活知識(shí)的拓展，注重過程與方法的學(xué)習(xí)。一些?。ㄊ?、區(qū)）實(shí)驗(yàn)區(qū)反映，地理教師的教學(xué)行為有明顯的改變：能將教學(xué)與生活實(shí)際結(jié)合起來，讓學(xué)生在生活中學(xué)習(xí)地理，在地理中學(xué)會(huì)生活。王磊教授從2010年化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，教師的以下行為顯著增多：備課時(shí)認(rèn)真從三維目標(biāo)出發(fā)思考教學(xué)問題，認(rèn)真做學(xué)情分析，努力思考學(xué)生的認(rèn)識(shí)障礙并努力在課堂中予以突破，重視化學(xué)問題解決的過程與方法，重視學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決社會(huì)問題，等等。[35]（三）教師學(xué)科知識(shí)與學(xué)科教學(xué)知識(shí)得到更新課程標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合當(dāng)前科技的進(jìn)展，更新了一些學(xué)科知識(shí)，尤其在高中各門科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，增加了一些科技前沿知識(shí)。這些更新的科技知識(shí)，是許多教師沒有學(xué)過的。因此，在課程標(biāo)準(zhǔn)的研制中，在各級(jí)各類教師培訓(xùn)方案的設(shè)計(jì)中，這些內(nèi)容都是研修的重要內(nèi)容，并將研修重點(diǎn)放在學(xué)科教學(xué)知識(shí)（PCK），為教師落實(shí)教學(xué)目標(biāo)提供操作性支持，并通過大量的觀摩教學(xué)促進(jìn)教師教學(xué)觀念和教學(xué)行為的改變。另外，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了數(shù)以千計(jì)的教師之間的教學(xué)研討和資源共享，支持了教師對(duì)新知識(shí)的把握和教學(xué)分析。通過網(wǎng)絡(luò)開展的“教師沙龍”“主題研修”“在線研討”等活動(dòng)為廣大一線教師提供了與專家、課程標(biāo)準(zhǔn)制定者、教材開發(fā)者等進(jìn)行平等對(duì)話和相互交流的平臺(tái)，這些交流、對(duì)話與研討還可通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的展示供更多教師閱讀和學(xué)習(xí)，從而有效地幫扶了教師的課改行動(dòng)。（四）小學(xué)科學(xué)師資以及科學(xué)職前教師培養(yǎng)亟待加強(qiáng)韋鈺院士組織開展的“做中學(xué)”項(xiàng)目極大地推進(jìn)了我國小學(xué)科學(xué)教育改革和師資隊(duì)伍的建設(shè)。但是，從全國層面來看，小學(xué)科學(xué)教育尚未得到應(yīng)有的重視，小學(xué)科學(xué)教師隊(duì)伍的建設(shè)仍需要加強(qiáng)，尤其是小學(xué)科學(xué)教師隊(duì)伍的穩(wěn)定化、專職化問題亟須解決。例如，表4呈現(xiàn)的是2014年湖南省55所小學(xué)科學(xué)教師專業(yè)教學(xué)情況，從表中可見專職科學(xué)教師非常少，而且兼職教師絕大多數(shù)非理科專業(yè)背景，他們自己也認(rèn)為教學(xué)的難題是專業(yè)不足和資源不夠，課堂教學(xué)基本上采用講授法和練習(xí)法。兒童和青少年是國家的未來、民族的希望。小學(xué)科學(xué)教育擔(dān)負(fù)著科學(xué)啟蒙的重任，缺乏專職、專業(yè)師資隊(duì)伍不僅不利于兒童和青少年科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，而且還會(huì)導(dǎo)致兒童和青少年產(chǎn)生錯(cuò)誤觀念、迷失概念而干擾后續(xù)的科學(xué)學(xué)習(xí)。表4小學(xué)科學(xué)教師專業(yè)教學(xué)情況對(duì)河南省170所農(nóng)村小學(xué)科學(xué)教育現(xiàn)狀進(jìn)行抽樣調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主要問題有：①對(duì)科學(xué)課程重視不夠，存在不同程度的被擠占現(xiàn)象，尤其是考試前一段時(shí)間，被語文、數(shù)學(xué)等課占用；②師資力量薄弱，幾乎沒有“科班”出身的教師，且多數(shù)為兼職教師，偏遠(yuǎn)地區(qū)則全為兼職教師；③教學(xué)目標(biāo)、方法片面單一，主要還是講授法；④課程資源匱乏，缺乏校本資源的開發(fā)，缺乏家庭資源和社會(huì)資源的利用；⑤課程評(píng)價(jià)不科學(xué)，67%的學(xué)校對(duì)科學(xué)課的考核在內(nèi)容上局限于紙筆考試和知識(shí)的掌握。[36]另外，科學(xué)教師的職前培養(yǎng)仍需重視和加強(qiáng)。目前，我國雖然已有60多所高等院校開設(shè)了本科科學(xué)教育專業(yè)，30多所?？茖W(xué)校開設(shè)了?？瓶茖W(xué)教育專業(yè)，但是大多數(shù)本、?？瓶茖W(xué)教育專業(yè)設(shè)立在某一理科院系里，仍是偏重分科的理科教育，[37]難以培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型科學(xué)師資隊(duì)伍。六展望科學(xué)教育之未來與發(fā)達(dá)國家的科學(xué)教育相比，與國家和社會(huì)對(duì)科學(xué)教育的期望和需求相比，我國科學(xué)教育在教育目的、教育管理、教學(xué)方法、課程設(shè)置、考試評(píng)價(jià)制度、國際交流等方面仍存在許多弱點(diǎn)。[38]丁邦平教授提出我國科學(xué)教育主要存在三大問題，即唯科學(xué)主義的科學(xué)文化觀、社會(huì)本位的科學(xué)教育觀、推崇“雙基”的科學(xué)課程觀。[39]這些問題都有待于后續(xù)中小學(xué)科學(xué)教育通過多方面的改革去破解。在此，筆者從頂層設(shè)計(jì)的角度探討中小學(xué)科學(xué)教育的體系和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，期盼我國中小學(xué)科學(xué)教育以新格局發(fā)生質(zhì)變并快速發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生高質(zhì)量的科學(xué)素養(yǎng)。（一）規(guī)劃系統(tǒng)化我國中小學(xué)科學(xué)教育需要進(jìn)行整體規(guī)劃。首先，在課程標(biāo)準(zhǔn)的制定上應(yīng)該有一個(gè)全盤的統(tǒng)籌規(guī)劃。當(dāng)前，很多國家和地區(qū)的科學(xué)教育構(gòu)建的都是從幼兒到高中的一個(gè)統(tǒng)一體系，這樣各年級(jí)段的科學(xué)教育可在內(nèi)涵、目標(biāo)、內(nèi)容等方面形成一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體。如果我國目前尚且不能研制一個(gè)從幼兒到高中的科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)，則至少可以在初中和高中階段各出臺(tái)一個(gè)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，不論是分科科學(xué)還是綜合科學(xué)，教材開發(fā)、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)都以此綜合科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，從而以統(tǒng)一的科學(xué)教育目標(biāo)和理念統(tǒng)領(lǐng)分科科學(xué)教育和綜合科學(xué)教育，這有利于中小學(xué)科學(xué)課程發(fā)展規(guī)劃上的連續(xù)性，避免內(nèi)容的重復(fù)。其次，在科學(xué)教育內(nèi)容方面應(yīng)該以現(xiàn)代科學(xué)的視野進(jìn)行規(guī)劃整合。借鑒STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）教育理念，在科學(xué)教育中開展工程和技術(shù)教育。技術(shù)是指任何為滿足人的需求而對(duì)自然世界進(jìn)行改變的各種操作方法和技能；工程是為達(dá)成人的需求而進(jìn)行產(chǎn)品與工藝等設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。[40]現(xiàn)代科技是科學(xué)與技術(shù)的融合體，科學(xué)為技術(shù)提供理論基礎(chǔ)，技術(shù)為科學(xué)發(fā)明、科學(xué)創(chuàng)新提供手段，二者互助互利、不能分離。中小學(xué)科學(xué)教育應(yīng)該傳播現(xiàn)代技術(shù)的理念、方法和應(yīng)用，提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)。工程是科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)的某種應(yīng)用。由于現(xiàn)代科技對(duì)自然與人類產(chǎn)生的巨大影響，讓學(xué)生學(xué)習(xí)工程和技術(shù)可以幫助學(xué)生了解“人工世界”（Human-builtWorld）的重要性，并促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)、工程、技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系。另外，科學(xué)教育還應(yīng)與信息技術(shù)充分整合，一方面發(fā)揮信息技術(shù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化的特點(diǎn)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量，另一方面鍛煉學(xué)生計(jì)算思維、普適計(jì)算能力和信息技術(shù)素養(yǎng)等生存于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所必需的素養(yǎng)。最后，在科學(xué)教育的育人方面，應(yīng)該以國際視野將科學(xué)素養(yǎng)與我國經(jīng)典傳統(tǒng)文化進(jìn)行整合，尤其是在科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)上，應(yīng)與我國社會(huì)主義核心價(jià)值觀進(jìn)行融合，從而培養(yǎng)具有世界情懷、高科學(xué)素養(yǎng)、具備全球競(jìng)爭(zhēng)力的現(xiàn)代中國公民。（二）課程綜合化綜觀當(dāng)今世界的科學(xué)教育，絕大多數(shù)國家在高中以下的年級(jí)全部實(shí)施綜合科學(xué)課程，有些國家在高中也開設(shè)綜合科學(xué)課程。綜合課程和分科課程各有利弊，但從提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)來說，綜合課程更具有優(yōu)勢(shì)。例如，郭玉英教授指出，大眾教育背景下綜合科學(xué)課程能滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)普通公民具備科學(xué)素養(yǎng)的需要以及國家發(fā)展對(duì)大批科技人才的需求。[41]浙江省綜合科學(xué)課程教材《自然科學(xué)》的主編余自強(qiáng)歸納綜合科學(xué)課程有利于學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)主要有三個(gè)方面：第一，綜合課程的內(nèi)容具有明顯的跨學(xué)科性質(zhì)，有利于學(xué)生整體性地看待和學(xué)習(xí)客觀對(duì)象；第二，綜合課程的目標(biāo)定位于知識(shí)、能力和情感全方位的發(fā)展；第三，綜合課程的學(xué)習(xí)活動(dòng)方式靈活多元，例如有實(shí)習(xí)、調(diào)查、探索與研究等。[42]我國雖然自20世紀(jì)80年代起就嘗試綜合科學(xué)課程的研發(fā)與實(shí)施，但由于師資、評(píng)價(jià)等問題，目前仍只是“星星點(diǎn)點(diǎn)”。教育部以及各地政府、教育行政部門要下定決心在初中大力推行綜合科學(xué)課程，并重視幼兒和小學(xué)低年級(jí)的科學(xué)啟蒙教育。為此，有關(guān)部門應(yīng)集中人力、物力等資源研發(fā)我國第三代融合型科學(xué)教材，以科學(xué)大概念融合物理、化學(xué)、生物學(xué)、自然地理等學(xué)科領(lǐng)域的內(nèi)容