■聚焦中小學科學教育系列報道（二）

科學是人類文明進步的基石，是現代科技發展的動力。面對世界百年未有之大變局，在科技創新成為國際戰略博弈主戰場的時代背景下，實現人才自主培養和高水平科技自立自強的需求尤為迫切。前不久，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》強調，學校要加強科學教育，不斷提升師生科學素質，積極組織并支持師生開展豐富多彩的科普活動。

加強中小學生科學教育正當其時。引導學生熱愛科學、投身科學，并成為能進行科學生活和創意生活的人，甚至成為未來的科學家與工程師，成為國家科技進步的新生力量，是科學教育的重要使命。中國的科學教育應加強培養學生的質疑精神、綜合應用能力、動手能力、策劃意識等重要的創新素質。在科學教育的過程中，這些創新素質的培養，可以通過拓展好奇之心、啟蒙批判思維、激發探究興趣等手段來進行，在學生們心中播下科學“種子”。

    當下學生缺乏哪些創新素質

調研發現，中國不少學生身上缺乏一些重要的創新素質，主要表現為質疑精神缺乏、綜合應用不夠、動手能力較差、策劃意識不強等。

第一，缺乏質疑精神。質疑精神就是不盲從附和，敢于提出問題，保持獨立和理性的思考，能區分事物的表象和本質，判斷事物的真偽。部分學校在培養學生的過程中，過于注重傳授知識，導致很多學生不敢挑戰權威，提不出問題。比如，我們在國外參加國際學術會議，演講者講完報告，到了提問環節，國外很多學生舉手發言，而提問的中國學生寥寥無幾。這實際上是因為很多學生在聽報告過程中，缺乏質疑精神。

第二，綜合應用不夠。綜合應用就是在透徹地理解很多知識的基礎上，能夠進行交叉融合、提煉升華。但目前很多學生通過條塊化、碎片化的方式學習知識，對于如何將學到的知識進行交叉融合、綜合應用，他們不知道該怎么做。

第三，動手能力較差。創新是要能將理論知識應用于實踐，學會分析觀察，從實踐中檢驗理論。但在很多學校，比較注重引導學生學習書本上的理論知識，學好就可以考到好分數。由于很多學生缺乏實踐和動手能力的訓練，一到動手弱點就暴露出來了。

第四，策劃意識不強。這里所說的策劃意識，主要指培養學生的組織能力和領導能力。科學教育要引導學生不但聽別人的，更重要的是，促進學生能自主策劃一些科研項目，幫助他們從小培養領導能力、發掘戰略科學家的潛質。但在很多學校的實際教學中，往往是老師說什么，學生就做什么，學生經常被動地接受安排，缺乏主動領導的機會和空間。究其原因，很多學校在科學教育中，未能著力培養學生主動領導、組織、設計課題等能力。

這四個方面實際上都和科學教育思想密切關聯。科學教育如何使學生擺脫這樣的困境，應是每位科學教育教師都要認真思考的問題。

    兒童所有的問題都是好問題，保護學生好奇天性

什么是科學教育的主要任務？在我看來，不只是讓學生掌握基本的科學知識，更重要的是，如何保護學生好奇的天性，激發和培養他們對科學的興趣。怎么通過科學教育，保護、培養好學生的好奇心、質疑精神、綜合應用能力、動手能力及策劃意識等創新素質呢？

“好奇心是科學之母”，我們要著力拓展學生的好奇心。好奇心是孩子與生俱來的，很多時候，孩子對科學問題的思考，源于對生活的好奇。對于孩子提出的問題，家長都要努力去解答；對于自己不懂的，家長要去查閱資料，或者通過網絡尋找答案，而不要去應付孩子。

保持和拓展孩子的好奇心，也是教師的重要責任。教師一定要鼓勵學生提問題，并且盡量解答。“世界上沒有愚蠢的問題，只有愚蠢的回答。”學生問的任何問題都不是愚蠢的問題。他們提出問題的過程，就是他們的經驗世界與未知世界主動建立連接的過程，這時是最好的科學教育時機。從這個角度上說，兒童所有的問題都是好問題。成功的教學所需要的不是強制，而是激發學生強烈的好奇心。他們對科學的熱情一經點燃，就可能釋放無窮的潛能。

如何從小就培養孩子的質疑精神呢？在小學科學教育中，包括物質科學、生命科學、地球與宇宙、能源與環境等板塊，教師們要做好聚焦、探索、研討、拓展。聚焦是提出一個學習問題，探索是要探索一些相關現象，研討的是在這些現象中出現的問題。教師在講課過程中，要鼓勵學生提問，充分拓展學生的想象力與直覺思維，沒有想象力就沒有創造力，而直覺思維與科學猜想、科學假設和科學懷疑等密切相關。

如何讓學生能問出好問題？這就應該從小問題開始，培養好孩子們問問題的思維方式和習慣。“小疑則小進”，大的問題一定是在小問題的基礎上積累形成的。科學家問的問題就是大問題，有大的問題才能推進科學的進步。教師在教學過程中，要鼓勵學生先從小問題入手，啟發學生學習科學家的批判性思維方式。當學生養成問問題的習慣后，他就會逐漸問出大問題來。

如何激發學生的探究興趣？興趣是最好的老師，教師在講課中，可以通過挖掘很多素材，激發學生探究的興趣，可以引導學生探究一些新奇的現象。例如小學三年級科學課里講到水，低于零度時，水結冰，是固態；常溫時，水是液態；如果把水加熱到100℃時，它就變成水蒸氣，成為氣態，這就是我們常說的物質的三種形態。教師可以再問，把溫度升高到一萬攝氏度時，水會是什么形態？這時水分子就不存在了，原子的電子也電離了，變成由電子和原子核這樣一個離子所構成的狀態，這個叫等離子態，這是物質的第四種形態。教師還可以繼續問下去，如果把溫度升高到比太陽的中心溫度高20萬倍，達到4萬億攝氏度會是什么樣子呢？這時質子和中子都熔化了，形成了由夸克和膠子構成的新物質形態——夸克膠子等離子體，這是物質的第五種形態，是目前國際科學前沿正在探索和研究的物質新形態。

    讓學生在玩中學、問中學、一起學

科學教育要注重多學科的融合應用，強調動手操作、實驗驗證和實踐檢驗。教師應引導學生動手實踐、策劃組織課題，在玩中學、問中學、一起學。

在“玩”的過程中，教師一定要引導學生動手實踐，并鼓勵學生不斷提出問題。如何一起學？教師可在多學科融合應用中，組織不同學科專長的孩子在一塊兒學。學生們一起學的時候，還需要一個人在旁邊策劃、指揮這件事，這是鍛煉學生組織策劃能力的好時機。教師需要通過引導學生策劃組織課題，提升學生的組織策劃能力。

華南師范大學成立了粵港澳大灣區科技創新與科學教育研究中心，引入STEM的教育觀念，把教學過程轉變為學生主動探究的過程，促進學生在主動探究中建構知識、發展思維。在目標內容方面，分為知識、探究、態度和能力四種目標，知識內容是強調科學、技術、工程、數學的融合。研究內容包括提問、假設、計劃制定、信息收集處理以及總結交流。

華南師大粵港澳大灣區科技創新與科學教育研究中心經過探索，推出了兩種課程設計形式。一種是主題形式的設計課程，一個主題里包含多個項目。另一種是以項目的形式來設計課程，緊密圍繞科學教育課標和教材內容，一個項目對標教材的一節內容。

其中小飛行員跨年級的主題教學案例包含11個項目，內容涉及飛行的若干原理、飛機模型等。孩子們都覺得很好奇，為什么飛機能在天上飛，地面的汽車卻飛不起來呢？教師這時可對問題進行拓展，飛機為什么能夠飛起來？在飛行時要考慮哪些因素？自己能不能做一架飛機？這就是拓展好奇心的典型適應場景。

在孩子們心中播下科學“種子”后，“種子”能不能茁壯成長，關鍵看有沒有得到悉心呵護、持續培養。我們應以育人方式改革為抓手，促進科學教育高質量發展，助力更多青少年學生成長為具備戰略科學家潛質的群體，從他們之中再走出能引領未來世界科技大潮的精英。

（作者系華南師范大學黨委副書記、校長）

《中國教育報》2022年11月09日第5版