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      宋乃慶等:以科創教育推進科學教育高質量發展

      發布時間:2024-02-27 作者:宋乃慶 徐春浪 鄭智勇 來源:中國教育新聞網-《人民教育》

      當前,世界正處于百年未有之大變局,科技革命引導產業變革與經濟高質量發展亟須科技創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新人才培養計劃,對實現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“堅持教育優先發展、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代化國家的基礎性、戰略性支撐”,從根本上體現了教育、科技、人才三者之間的關聯,創新作為科技發展的根本動力,創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《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、人才高質量發展。同時,在國際科學教育更加注重學生科學素養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展桎梏,重塑科學教育育人理念,以發展學生的科學素養為宗旨,以科創教育推進科學教育高質量發展。

      一、科創教育的時代內涵

      科創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象、規律的發現和學習,也不應止于對技術的探討和實踐,還應以此為基礎培養學生的創新素養,使科學教育適應社會發展的需要。朱永新認為,新科學教育以求真和創新為宗旨,以培養并提升科學素養為目標,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,科創教育既指科學技術創新教育,也指落實科學實證精神、技術方法思想和探究創新旨求的教育,是一種廣泛的教育思想。[2] 項華等人認為,科創教育是科學教育的第三個發展階段,是一種旨在培養智慧社會創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,本研究認為科創教育是以創新為要義,以培育學生的科學核心素養為宗旨,促進學生關于客觀現象與規律知識系統的形成以及創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造性改造的教育活動。

      二、中小學發展科創教育的應然價值

      (一)激活學生創新內驅力的“引擎”

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

      (二)推動基礎教育課程改革的“催化劑”

      科技創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,以學生科學素養發展為導向,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,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??稍谡n后服務時間段大力開展科創類拓展課程,為學生帶來多樣的課程選擇。

      (三)實現社會主義教育現代化的“加速器”

      《中國教育現代化2035》將“提升一流人才培養與創新能力”部署為十大戰略任務之一,要求加強拔尖創新人才的培養。教育優質化、教育國際化與教育信息化是新時代教育現代化的三個重要表現形式。[7] 教育優質化是優質課程、優質教學和優質人才的集合,與時俱進的科學內容、探索實踐的培育手段以及創新思維的人才目標,正好契合科創教育價值追尋;科技創新正是國際競爭的核心與國際合作的焦點,科創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代化的技術支撐與達成路徑,科創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的人才培養方式,加速教育信息化的發展。

      (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現問題、提出問題、分析問題和解決問題,在此基礎上培養創造意識,提升創新能力。中小學開展科創教育,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] 培養學生的科學思維和創新素養,實現國家對科學普及和拔尖創新人才培養的雙重目標。

      三、中小學發展科創教育的可為路徑

      (一)擴充科創師資隊伍,提高教師科創素養

      師資隊伍的穩定是落實中小學科創教育發展的根本保障,科學教師是開展科創教育的主力,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量配備,尤其是小學科學教師的培養供給,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量、班級規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劃,多渠道進行補充。[9] 二是應當盡快構建科學教師專業標準。為提升我國科學教師的整體素質,應當在現行教師專業標準的基礎上細化到學科,明確科學教師的素養要求與發展路徑。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素養,師范生的科創素養主要包括科創意識、科創興趣、科創知識、科創能力和科創精神。開展師范生科創教育,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。構建省級統籌、市級帶動、校級驅動、年級行動的“四級聯動”教研模式,發揮“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“創新”在科學教育中的分量,積極適應科學教育向科創教育的變革。

      (二)落實科創三級課程,打造科創特色品牌

      國家、地方與校本課程是落實中小學科創教育的核心載體。首先,以國家課程夯實科創教育基礎。保質保量開設國家課程是夯實學??苿摻逃A的前提,應當注重各學科在開展科創教育時的方向側重,非科創類學科也可以增設、挖掘本學科課程中的科創元素,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教育短板。各省級教育主管部門應當根據地方經濟、文化、資源特色積極開發科創教育地方課程,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“中小學創客教育”課程等,這些地方課程的開發均是依托當地獨特的科創資源與環境,地域特色明顯,符合地方科創實情。最后,以校本課程打造科創教育品牌。中小學科創教育特色品牌的打造指向學校內涵發展和質量提升,應當以校本課程為載體,注重學??苿撎厣放平ㄔO,鼓勵中小學校以前沿的技術與工具為支撐,圍繞虛擬現實、物聯網、5G通信等新興科技主題開發特色校本課程。同時,針對偏遠地區和薄弱學校因各方條件難以開展科創教育的實際,可采用“集團化辦學”“送課下鄉”“專遞課堂”“名校網絡課堂”等形式,推進科創教育校本課程的開設。

      (三)變革科創教學方式,厚植創新育人理念

      課堂教學是落實中小學科創教育行動的關鍵,應當及時變革課堂教學方式以適應科創教育育人的時代要求。首先,在教學過程中要注重對學生創造力和問題提出能力的培養,打破傳統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、自由聯想法等創造力培養方法進行課堂教學。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”“創客教育”等國際主流科創教育模式發展,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”之間的鴻溝。有學者聚焦學科應用教學和創新型人才培養,將物理教育、信息技術、人文學科、工程加工、創新創業等內容進行融合,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教學方式變革發展。國外研究者探討了近十年基于“AR”“VR”“MR”等虛擬現實技術發展的嚴肅游戲(Serious games)在兒童科學教育中使用的有效性,發現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《深化新時代教育評價改革總體方案》的要求,轉變科創教育的評價觀念,利用好評價指揮棒,正確引導科創教育的發展方向。

      (四)建設科創實踐基地,完善科創活動機制

      校外實踐基地和活動平臺等非正式科學教育環境是中小學科創教育發展的重要資源補充。首先,教育行政部門應當聯合社會力量,統籌地方各級區域內的科創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秀的中小學科創教育實踐基地,以校內外結合的方式開展科創教育。鼓勵學校與區域的科研機構建立科教匯融機制,促進科學研究與科創教育的深度耦合,培養拔尖創新人才。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”,感受真切的科創氛圍,了解前沿的科學技術,參與真實的科創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,搭建師生科技創新活動平臺,建立健全競賽機制?!半p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展的意義進一步凸顯,應當以此為契機大力推進校外科創活動平臺建設,對非學科類培訓機構進行科創教育價值引領和規范建設指導,積極開展“機器人活動”“編程活動”“電腦制作與設計”等科創活動。再次,“以賽促教”“以賽促學”是科創教育快速發展的有效途徑,應當以省級為單位建立信息公開的科創賽事平臺,規范管理賽事活動的申報、組織與評審。推進科創賽事活動的“白名單”建設,選樹優秀的賽事典型進行經驗推廣,促進中小學科創賽事規范化、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。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,促進科創教育發展,還應在繼續完善科創教育的理論體系與實踐路向,挖掘科創教育與創新人才培養的深層機理,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. 20194):109-120.

      [2][10] 吳振利,崔明石等. 加強師范生科創教育的意義與方法[J]. 中國高等教育. 202117):53-55.

      [3] 項華,雷麗媛. 從科學知識傳授走向科創教育[J]. 中小學信息技術教育. 20228):5-6.

      [4] 師保國,劉霞等. 核心素養視域下的創新素養內涵及其落實[J]. 課程·教材·教法. 20172):55-60.

      [5] 王慧,劉永栓等. 學習型組織視角下高校學生組織發展的內驅力研究[J]. 陜西師范大學學報(哲學社會科學版). 201702):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. 200502):15-19.

      [7] 宋乃慶,楊黎等. 新時代教育現代化:內涵、意義及表現形式[J]. 教育科學. 20211):1-8.

      [8] 劉新陽. 學??茖W教育變革的四個指向[J]. 人民教育,202307):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. 20196):78-85.

      [11] 譚振興,項華等. 科創教育與學科教育創新[J]. 中小學信息技術教育. 20228):7-9.

      [12] Mohib Ullah,Sareer Ul Amin. Serious games in science educationa systematic literaturereview[J]. Virtual Reality & Intelligent Hardware. 202204):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測協同創新中心首席專家;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《科創教育:中小學科學教育發展的時代路向》

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