中小学科学教育,如何从“解题”转向“解决问题”
光明日报 邓晖 2024-04-14 23:15

用一根吸管持续吹气,不借助任何其他工具,就能让乒乓球悬浮在空中——前不久,中国科学院大学温州研究院副研究员赵志远为浙江省温州市广场路小学的学生们带来了一堂好玩的科学课。赵志远在主会场演示,该校4个校区的5000多位学生一边观看直播,一边同步吹起了乒乓球。

这体现了什么科学原理?听到提问,广场路小学学生、温州市“小科学家”称号获得者郑隽骞抢先给出了答案:“用吸管吹气的时候,乒乓球底部气流流速快,压强减小,周围压强大,球被包围着就会悬浮起来。”

伯努利原理,就这样被一个热爱科学的“小学霸”破解。在这样别有趣味的摸索探究中,追求科学、崇尚科学的种子,也种进了更多孩子的心田。

乘着“在教育‘双减’中做好科学教育加法”的“东风”,这个春天,更多热爱科学的种子在神州大地播撒:在植物园科普基地研学实践,在气象局各色仪器旁观测风云……曾经“千篇一律”的中小学科学教育,有了越来越多的全新“打开方式”。

与此同时,我国科学教育总体基础还不够坚实,在课程、师资、资源统筹等方面存在不少短板。多位专家呼吁,答好科学教育“加法题”,亟需从“解题”转向“解决问题”:走出科学教育“只要教会孩子背题、解题就行”的认识误区,推动以“解决问题”为最终目的的探究实践性学习在中小学课堂落地生根。

科学教育按下“加速键”

春日,湖南麻阳锦江国家湿地公园里,一群孩子在盈盈绿意中快乐地跃动着、忙碌着。

“快看,白鹭飞起来了!”“那儿还有两只水鸭子呢!”用望远镜追踪观测湿地公园内珍稀鸟类、拍摄湿地公园内植物种群分布……丰富多彩的科学探究活动让孩子们雀跃不已。

从这个春天开始,这片地处我国三大候鸟迁徙路线中线主干上的生态瑰宝,成为麻阳锦江第一小学孩子们的科学启蒙之地。

拓展科学课程资源,引导科学教师深化实验教学创新,越来越多的博物馆、科技馆成为学校科技教育的“同盟军”……加速,再加速!自2023年5月教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》以来,这成为很多科学教育从业者的实际行动与真切感受。

更多的变化,写在各地各校的扎实实践中。

强化特色课程驱动,浙江宁波将科学教育场景扩展到港口物流、智能制造等地方特色资源,将“二十四节气”农业劳作、乡土非遗制作等蕴含科学原理、锻炼科学思维的实践活动纳入科学课程范畴,建立锻炼观测、饲养、种植等能力的课程资源,推动学生全面发展。

聚焦师资建设,湖南建立了全省科普教师培训专家资源库,累计定向培养科学类公费师范生近1万人;引导省内高校开设科学教育及理工科师范类专业,扩大科学教育相关专业招生规模。

加快优质资源整合,上海科技馆推出“科普进五个新城”,整合全市资源并精准输送到各区的学校、社区中,还和故宫、敦煌研究院等场馆合作推出“科技与文化融合”系列课程,创造多样教育体验……

“积极推进新时代中小学科学教育,不断提高学生科学素质,努力培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体”,这样的共识正在转化为普遍行动。

科学教育需科学理解

记者调研发现,尽管探索众多,但在加速发展中,也有一些地区、学校的科学教育实践存在变形走样的现象,科学教育的理念亟待转变、科学教育的方式亟待升级。

有些学校简单地将科学教育窄化为“科学课”或“数理化生”课程,认为学好单一的学科知识就是做好了科学教育。中国教育科学研究院未来教育研究所副所长曹培杰对此非常不赞同:“提前预设的学科课程,与日新月异的科学技术发展之间存在难以调和的矛盾,这从根本上决定了科学教育不能简单等同于‘上好科学课’。好的科学教育,要从‘一门课程’转向‘完整生活’、从‘一本教材’转向‘整个世界’,将‘静态课程内容’与‘动态科学创新’融为一体,引导学生参与到火热的科学实践中来,在现实世界中发现、研究、解决科学问题。”

有些学校将科学探究弱化为知识传递,用应试思维教科学,“黑板上画实验”“卷子上考实验”等情况并不鲜见。

“走进科学课实验室,井井有条,一点使用过的痕迹都没有。哪有发明家的桌子是整齐划一的?”一位专家在调研时发现,一些学校的教师以“讲”实验和“看”实验为主要方式进行实验教学,即使让学生“做”实验,教师也只要求学生记住实验步骤、实验器材与实验现象、实验结果,忽视了实验本身对学生思维训练、情意培养、能力提升等方面的价值。

“学校对实验教学的评价过于粗放,只看流程记录,不看学生成长。如果有器材摆放不到位的情况还要扣老师绩效分。”有教师告诉记者,因此,本着“多一事不如少一事”的想法,不少教师就干脆带着学生“讲实验”“画实验”,最后“编写”一则实验记录了事。“而且这些实验大多是验证性的,学生能够自主设计探究的少之又少。”

还有些学校,被“快出成绩、早出成绩”的急功近利教育政绩观裹挟,将科学教育办成了“精英教育”和“高科技成果展示”。

有教师向记者反映,其所在学校的科学课程设置没有实质性变化,科学实验也并没有明显增加。“工作重点放在了打造科技社团上,只有社团学生才能使用学校的科学实验室,这样检查验收时好看、有亮点。可科学教育不应该是面向全体学生的吗?难道只有部分学生需要加强科学思维的培养?”这位教师表示不解。

还有教师向记者分享了这样一段经历:去年十月,其所在区要办科学教育成果展示,不少学校的展台上摆满了无人机、机器人等“高大上”的装备。“有的学校之前并不重视科学教育,刚‘一阵风’搞了几个月,哪有成果可以展示?‘成果’来源可想而知。这不办成了‘厂商装备展’吗?难道没有顶尖装备、没有人工智能,就搞不好科学教育了吗?”最终,这位教师让学生们带着自己童稚十足却闪现着创意的小发明、小制作参加了展示:“科学教育最好的展示,不应该聚焦孩子本身吗?”

凡此种种,折射出当下科学教育存在的问题——重灌输轻体验、重结论轻过程、重验证轻探究、重学生解题能力而忽视其解决真实问题的本领。

多项研究表明,我国中小学生在科学技术知识方面表现良好,但科学高阶思维薄弱且学习兴趣不足,即能记得住科学知识,却不知道科学知识是怎么来的、科学何用、如何用科学思维和科学方式解决问题。此外,还有研究表明,我国学生的科学、数学和技术与工程领域的学习兴趣随着年级增长而有所降低,其在科学领域的职业期望也较为落后。

接受记者采访的所有专家都认为,要扭转上述局面,答好科学教育“加法题”,首先应该更科学地理解科学教育。

“科学教育不单是指科学知识的简单传授,不仅限于教育手段和教学方法的科学化,更不是专指科学技术专业人才的培养。科学教育是关注科学技术时代的现代人所必需的科学素养的一种养成教育。”中国科学院院士、中国科学院国家天文台研究员武向平认为,“在教学中,科学教育应着力激发并培养学生对于科学探究的兴趣。”

让科学教育转向“为创新而学”

让科学教育成为它该有的样子——采访中,这是学生、教师、专家的一致呼声。

“因为基础弱、起步晚,中小学科学教育正处在‘摸着石头过河’的阶段。当前,要在学校科学教育实践中发现一些较好的典型做法,进一步优化、凝练、推广,发挥其辐射引领作用。”教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会主任委员、北京师范大学科学教育研究院院长郑永和认为,科学教育必须有更大的作为,否则将会严重影响高质量创新人才的培养。

为了进一步探索科学教育的有效途径和人才培养创新模式,全国首批中小学科学教育实验区和实验校名单日前公布,125个实验区、994所实验校入选。按照要求,实验区、实验校将在课程资源开发、教师队伍建设、教学方式变革、教育评价改革、场所场景构建、社会力量整合等重点领域和关键环节先行先试,力求形成一批可复制可推广的典型经验和制度创新成果,提升中小学科学教育质量和水平。

任重道远。

在受访专家看来,无论是先行者们的探索,还是更普遍意义上的科学教育实践,都必须坚决摒弃以往以知识为本位的教育模式,告别“解题教育”,转向“为创新而学”。

“打一场篮球、练一次合唱、做做家务、参加科创比赛,都能开发孩子的大脑,都在为培养创新人才增加可能性。”上海科技馆馆长倪闽景说。

要实现“为创新而学”,顶层设计至关重要。

“我国中小学科学教育需要整体性谋划、系统性落实。”郑永和表示,当前需要尽快对科学教育发展做专门规划部署,否则,学科布局错位、资助体系缺失等不利于科学教育开展。他建议,应研制相关纲要,明确国家科学教育发展的顶层设计,强化大中小幼衔接的科学教育体系设计和布局,科学设定不同学段的科学教育目标,加强新时代科学教育改革与发展的组织保障和条件保障。

“科学教育一定是离不开实验的。”倪闽景建议,要实现“朝着创新转向”的科学教育,必须改变看实验、读文本、听故事等传统形式,尽可能为学生创造探究现象的条件:“除了一般的理化生实验室以外,学校应该建设更多科学创新实验室,供孩子们自由探究。”

朝着“为创新而学”转向的另一条重要途径,是在教学中培养孩子的质疑精神、挑战精神。

“基础教育阶段是‘孵化’学生科学精神、创新素质的决定性阶段,中小学科学教育的目的不是让学生懂得多少理论、研究出多少发明,而是始终保有好奇心与探索欲。”天津实验小学科学教师王万江表示。在教学中,他时常会引导学生试错、思考,进而调整、改进:“科学的生命力在于它从不承认自己是绝对正确的,而是在不断试错中调整方向、取得进步。”

郑永和认为,在当下加强科学教育,是一项十分紧迫的任务,要有定力与毅力:“持之以恒,以长期主义的精神推动科学教育向更高水平迈进。”

(记者 邓晖)