激发学生科学兴趣和探究精神

    ■两会访谈录

建设科技强国，需要培养一大批具备科学家潜质的青少年群体。2022年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》。文件指出，学校要加强科学教育，不断提升师生科学素质，积极组织并支持师生开展丰富多彩的科普活动。

当前我国中小学科学教育还存在哪些不足？如何协同各方资源开展科学教育？3月10日，全国政协委员、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员、中国科学院院士、美国国家科学院外籍院士、发展中国家科学院院士、中国女科技工作者协会副会长曹晓风以及清华大学附属中学原校长、清华大学教育研究院基础教育研究所所长、教育部教育教学质量评价指导专委会副主任委员王殿军，做客中国教育报刊社“两会访谈录”，围绕如何做好中小学科学教育展开深入探讨。

    正确理解“科学教育”，厘清科学教育与科普、学科教育的关系

记者：前段时间电影《流浪地球2》和电视剧《三体》引发了青少年对于相关科学知识的极大兴趣。科幻作品对于提升青少年的科学素养有帮助吗？

王殿军：科幻作品就是科学幻想，幻想就是现实中并不存在的东西。若干年前的一个幻想，到今天可能已经变成现实。人类的伟大之处就是拥有无限的想象力。我们推荐青少年看科幻作品，并不是让青少年通过这些作品学习科学知识和科学原理。科幻作品对于青少年的最大意义，就是激发他们对科学的好奇心和想象力。但是科幻电影与科学纪录片是有区别的，不能把它作为学习科学知识和科学原理的途径。

记者：曹院士您是一位科学家，您认为科学家身上最重要的品质是什么？这种品质能否通过后天的教育加以培养呢？

曹晓风：科学家最主要的特征是好奇心与创造力。科学家需要具备好奇心，因为科学实际上就是在不断扩大人的知识范畴，只有对未知领域充满好奇，才能不断探索和发现新的知识。科学家除了有好奇心，还需要有创造力，即能够独立思考、提出新的研究方法、挖掘深层次问题的能力。在一定程度上，好奇心与创造力是可以通过后天的教育加以培养的。

我们还要注意培养学生的科学思维，提升学生的科学素养。我们可以借助一些人工设计的实验对自然界进行观察，来解释、验证这些现象，最终通过归纳、推理、证明等，更好地帮助学生理解和应用科学知识，掌握科学思维的方法和技巧。

记者：现在中小学开设了科学、物理、化学、生物、地理等课程，是不是把这些自然学科的知识学好了，就等于做好科学教育呢？

王殿军：这是一个非常重要的问题，也容易产生误区。科学教育包括科普教育和学科教育，但是科普教育和学科教育都不等同于科学教育。科普教育主要是用通俗、生动的语言告诉人们一些科学常识、科学原理和科学成果，它是面向所有人的。

小学阶段开设了综合的科学课，中学阶段分科开设了数学、物理、化学、生物、地理、信息技术等课程，这些课程涉及各方面的科学知识，特别是原理和方法，但是不能把学科教育和科学教育混为一谈。科学教育是综合的，而分科的学科课程学习，对于培养学生的科学思维的作用是有限的。就像刚才曹院士讲的，科学教育重在培养学生的好奇心、想象力，还有科学精神和创新意识。这更多地需要靠跨学科的、多学科融合交叉的、探究性的课程学习去实现，而这方面正是目前我们比较缺乏的。

    改变以知识为中心的教学模式，注重学科交叉和兴趣培养

记者：目前我国在科学教育及创新人才培养方面有哪些难题需要解决？

曹晓风：我认为有以下三方面：一是传统教学方式比较注重知识的灌输，忽略了科学思维的培养。这样的教学方式可能使一些有潜质、本来可以成为拔尖创新人才的学生慢慢习惯于被灌输，缺乏独立思考、独立解决问题的能力。所以我们要教会学生善于观察，自己动脑动手去找答案，而不是把答案告诉学生。二是一定程度上存在理论知识和生活实践脱节的问题。我们在课程教学时，不仅要注重理论知识，更要让学生学会科学观察，鼓励学生动手实践。三是如刚才王校长所说，目前单一学科教学比较强，而交叉学科和综合性的教育比较弱，有待加强。此外，很多新知识、新方法，如AI技术和ChatGPT，应该让学生第一时间了解，打破思维禁锢。

王殿军：从课程教学的角度看，现在迫切需要加强的，一是推进跨学科的综合课程以及项目式学习，二是要改变满堂灌和死记硬背的教学和学习方式，让学生觉得学起来有趣，有探究的欲望。要强化实践教学，特别是中小学应该加强实验室建设，实验教学环节不能走过场，要多让学生在实验室做一些探究性科学研究活动。我们以知识为中心的教育模式持续的时间太长了，知识很重要，但更重要的是让学生知道知识产生的过程，学会自己发现知识、发现原理，这样才能提升学生的科学素养。

    携手合作，让更多科学界资源为推动科学教育服务

记者：科教历来不分家。曹院士，您来自中科院系统，如何能够让科学界资源更好地为科学教育服务？

曹晓风：科学界和教育界携手合作推进科学教育，这是非常好、非常重要的举措。中国科学院的研究涵盖了物理、化学、天文、地理、生命科学等学科，分支机构众多，可以有效增加科学教育的深度和广度。

为了加强科学教育，中国科学院开展了以下四方面工作：一是各个研究所每年有定期的开放日、科普日，可以进行科研成果的展示和科普宣传，欢迎学生前来参加科普日活动；二是吸引有兴趣、学有余力的中学生来参加科学主题夏令营活动；三是在做好安全保障工作的前提下，让一些中学生到各个研究所的实验室做一些简单科研，让他们对严谨的科学研究进行初步体验；四是鼓励更多科学家走进学校、走进课堂，和青少年交朋友，回答青少年各种各样的问题。这些活动特别能激发中小学生对科学的向往。我小时候就参加过类似的科普教育活动，当时学校请来茅以升给我们作讲座，在我心中种下了科学梦想的种子，同时也拉近了科学家与学生的距离。

    记者：科学资源区域配置不均衡是一个现实问题，如何破解这个问题？

王殿军：首先，科学资源对开展科学教育很重要。资源多确实有好处，但并不意味着资源少就不能开展科学教育。在客观条件短期内无法改变的情况下，学校应该解放思想，因地制宜，充分利用现有条件开展启迪科学智慧的教育。一些偏远地区的中小学，可以利用身边自然资源，把科学教育做得具有本地特色。开展科学教育，确实需要一定资源，但我认为最重要的还是要在观念上重视科学教育、要愿意花精力去实施。其实，科学教育资源无处不在，只要我们愿意做，总有办法能做好。

    多措并举加强师资培养，补齐制约科学教育的短板

记者：师资也是制约科学教育发展的一块短板，如何补齐这块短板？

王殿军：师资问题确实是当前制约科学教育的一个关键因素。2022年5月，教育部发布《关于加强小学科学教师培养的通知》，提出了培养科学教师的一系列举措，由此可见国家对此问题的重视。由于长期以来，我们注重培养各个学科人才的科研能力，但没有进行专门的科学教育师资的培养，通常中小学招来的人才（包括从非师范院校招来的毕业生），虽然科研能力比较强，但往往不知道如何开展科学教育，驾驭科学课程的能力相对较弱。

在远水解不了近渴的情况下，怎么办？清华附中的做法是让不同学科的几位教师组成一个小组，组员共同完成综合项目的教学指导任务。此外，我们还聘请一些科学家带的博士、硕士研究生，请他们进校园指导，甚至把学生送过去。但是从长远来讲，还是应该加大力度，培养具有跨学科视野和能力的专业科学教师。

曹晓风：一些教师自身知识结构很难赶上最新发展变化，需要通过专业培训和教学方法的指导，提高他们的教学能力和科学素养。我们要发现、找到具有较高科学素养的教师。这种教师富有使命感、富有激情，愿意把从事科学教育当成自己的事业，而不仅仅是一份工作。这样的教师不仅能毫无保留地把知识传授给学生，而且具有自我学习、自我提升的意识和动力。

此外，在信息化时代，我们还应该推进优质资源共享，呼吁在科学教育方面富有经验的优秀教师制作慕课，让更多的教师学习借鉴如何上好科学课。这样有助于打破科学教育师资的区域不平衡，促进优质师资力量向偏远地区延伸。

记者：王校长，您曾经在一篇文章中提出，“科学教育要兼顾普及和提高的双重使命”，请您结合清华附中的实践谈一谈。

王殿军：“普及”就是面向全体学生开设课程及科普活动。比如清华附中开设了“走进圆明园”课程，涉及建筑、自然环境、鸟类生态等诸多方面，学生分小组去观察、测量、查阅资料、制定研究方案。在校园里，一些志同道合的学生组成社团，比如昆虫社、气象社等，教师会指导他们定期开展科学观测和课题研究活动。这些主要是普及性科学教育，让学生增长见识，开阔视野。

在兴趣的基础上，一些学生在某些方面展现出较大的潜力，对他们的科学教育就需要提升一个层次了。为了支持这些有科研潜质的学生，清华附中设立了六七个“高研实验室”，即相对高端的探究性实验室，教师会带领学生确定一个前人没有做过的研究项目，参与某个项目的可以是一个学生，也可以是一个小组，项目时长有时会长达几个月，最后也不一定能成功，但是在这个过程中，学生能亲身体会到严谨求实、不畏挫折的科学精神，受到科学思维和方法的训练，具备初步的科学研究能力，科学素养得到提升。

从普及到兴趣聚合，再到为有潜质的学生的成长提供支持，清华附中形成了金字塔型的科学教育体系。该体系不仅普遍提高了学生的科学素养，而且有可能从中发现在某些领域有特殊潜力的学生，为培养拔尖创新人才做好支撑。

记者：最后，想请二位嘉宾用一句话对如何做好科学教育、提升青少年的科学素养进行总结。

王殿军：要重视科学教育，多方力量协同建立科学教育体系，要用正确的方法来做科学教育。

曹晓风：科学教育最重要的是培养学生的科学思维能力，激发他们的科学兴趣和探究精神。加强科学教育需要社会、家庭和学校协同努力。

《中国教育报》2023年03月13日第4版