胡衛(wèi)平：學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有待加強(qiáng)

文 | 本刊記者 孫習(xí)涵

胡衛(wèi)平：學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有待加強(qiáng)

文 | 本刊記者 孫習(xí)涵

在2016年教育部公布的“中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”中，科學(xué)素養(yǎng)是其中的一項(xiàng)。但在公眾眼中，這個(gè)名詞本身的定義及背后所代表的意義依然是模糊的。科學(xué)素養(yǎng)到底是什么？它有幾部分的維度？中國(guó)學(xué)生整體科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀是什么，而提升科學(xué)素養(yǎng)又有哪些可行的途徑和手段？

帶著這些疑問(wèn)，本刊記者專訪了陜西師范大學(xué)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)協(xié)同創(chuàng)新中心副主任胡衛(wèi)平教授。

記者：在去年頒布的六大核心素養(yǎng)當(dāng)中，科學(xué)素養(yǎng)是其中的一項(xiàng)，那么科學(xué)素養(yǎng)具體應(yīng)該如何解讀？

胡衛(wèi)平：科學(xué)素養(yǎng)的完整表述應(yīng)該是“科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)”。它的定義與核心素養(yǎng)的內(nèi)涵相當(dāng)，是指學(xué)生在接受科學(xué)教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有科學(xué)學(xué)科特性的品質(zhì)，是科學(xué)學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)。

我們依據(jù)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和科學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，系統(tǒng)分析了主要發(fā)達(dá)國(guó)家的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際科學(xué)教育研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)，總結(jié)了我國(guó)科學(xué)教育的實(shí)踐和研究，建構(gòu)了科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。它主要包括四個(gè)維度：科學(xué)觀念與運(yùn)用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

“科學(xué)觀念與應(yīng)用”是從科學(xué)視角形成的對(duì)自然現(xiàn)象的基本認(rèn)識(shí)，是科學(xué)概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，是運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和方法解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

“科學(xué)思維與創(chuàng)新”是具有意識(shí)的人腦對(duì)科學(xué)事物（包括科學(xué)對(duì)象、科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)過(guò)程、科學(xué)事實(shí)等）的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律性及事物間的相互聯(lián)系和關(guān)系的間接和概括的反映，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

“科學(xué)探究與交流”是指具有科學(xué)探究的意識(shí)，能在真實(shí)情境中提出科學(xué)問(wèn)題、形成猜測(cè)和假設(shè)，利用科學(xué)方法獲取和處理信息、形成結(jié)論，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。它主要包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等要素。

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境四者之間的關(guān)系，理解人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境、生活條件和社會(huì)變遷的影響，具備保護(hù)環(huán)境、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。它主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素。

這其中，“科學(xué)思維與創(chuàng)新”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是兩個(gè)最根本和最重要的素養(yǎng)。“科學(xué)觀念與應(yīng)用”是其他素養(yǎng)的基礎(chǔ)，“科學(xué)探究與交流”是形成其他素養(yǎng)的手段和途徑。

記者：您如何看待目前學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀？

胡衛(wèi)平：我認(rèn)為，中國(guó)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)從總體上來(lái)說(shuō)是不容樂(lè)觀的。如果從知識(shí)上來(lái)考核，“科學(xué)觀念與應(yīng)用”這一項(xiàng)上或許能取得好的成績(jī)，但“科學(xué)思維與創(chuàng)新”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這兩個(gè)維度上是欠缺的，應(yīng)該引起我們的高度重視。

比如，在科學(xué)思維中很重要的一點(diǎn)是基于證據(jù)的思維方式，或者說(shuō)批判性思維。中國(guó)人非常欠缺的正是基于證據(jù)的思維方式。批判性思維是一種非常重要的思維方式，我們國(guó)家出現(xiàn)了一些不符合科學(xué)發(fā)展觀的現(xiàn)象，比如環(huán)境污染，這與中國(guó)公民不善于基于證據(jù)進(jìn)行決策有很重要的關(guān)系。

另外，中國(guó)學(xué)生比較欠缺的是創(chuàng)新思維。在20多年的調(diào)查研究中，我們發(fā)現(xiàn)，從小學(xué)到中學(xué)，隨著年齡層的增長(zhǎng)，中國(guó)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)處于持續(xù)下滑的趨勢(shì)。而從發(fā)展心理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，從小學(xué)到初中，學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)在某個(gè)階段下降是正常的，但持續(xù)性下降并非一種正常的現(xiàn)象。

舉例來(lái)說(shuō)，2000年，我們比較了中國(guó)與英國(guó)青少年的科學(xué)創(chuàng)造力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，比較的7個(gè)方面中，有6個(gè)方面中國(guó)學(xué)生不如英國(guó)學(xué)生，而且創(chuàng)造性產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力持續(xù)下降，這一結(jié)果也被2007年的技術(shù)創(chuàng)造力研究所證實(shí)。2010年，我調(diào)查了幾千名學(xué)生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從一年級(jí)到八年級(jí)，學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)持續(xù)攀升，但學(xué)生的創(chuàng)造性人格持續(xù)下降。2017年，我們做了一個(gè)關(guān)于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)行為、創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、創(chuàng)造性傾向、創(chuàng)造性環(huán)境這些與創(chuàng)新相關(guān)的指標(biāo)中，初中生都比小學(xué)生要弱。

而關(guān)于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，在我們的科學(xué)教育中很少會(huì)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)。美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)提到了科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)：世界是可以認(rèn)識(shí)的，科學(xué)是可以變化的，科學(xué)不能解決全部問(wèn)題等；科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)：科學(xué)是一種負(fù)責(zé)的社會(huì)活動(dòng)，科學(xué)家既作為專家又作為公民參與公共事務(wù)等。但我們整體的科學(xué)教育偏重于解題考試，很少會(huì)滲透這樣的內(nèi)容。

在“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”中，我們學(xué)生的好奇心、實(shí)事求是的精神以及社會(huì)責(zé)任如何？這些都值得我們深思。

基于我多年來(lái)的研究和接觸中小學(xué)的實(shí)踐過(guò)程，我認(rèn)為我們國(guó)家在“科學(xué)思維與創(chuàng)新”及“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這兩個(gè)維度上都有很大的提升空間。

記者：您覺(jué)得目前阻礙中國(guó)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)形成的原因有哪些？

胡衛(wèi)平：原因有很多方面，但我認(rèn)為影響學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展的首要因素應(yīng)該是評(píng)價(jià)。如果我們?cè)u(píng)價(jià)的內(nèi)容偏重于知識(shí)本身的話，老師就不會(huì)高度重視學(xué)生思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們?nèi)瞬胚x拔和評(píng)價(jià)的方式如果不發(fā)生改變的話，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)會(huì)是個(gè)很大的問(wèn)題。

比如浙江省高考方案改革之后，學(xué)生在進(jìn)行選科的時(shí)候，物理學(xué)科選課的人數(shù)最少。如果學(xué)生都不選擇物理的話，我們國(guó)家未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將受到巨大的影響。為什么學(xué)生不選物理？因?yàn)楝F(xiàn)在的考試方案是以學(xué)生成績(jī)?cè)趫?bào)考學(xué)生中排名的百分比來(lái)定分?jǐn)?shù)。很多物理成績(jī)不好的學(xué)生不選物理，物理成績(jī)中等的學(xué)生如果選擇了就成了成績(jī)最差。

其二，我們國(guó)家對(duì)科學(xué)的總體重視是不夠的。國(guó)家各級(jí)教育行政部門、學(xué)校和家長(zhǎng)對(duì)于科學(xué)的重視程度都不夠。在中國(guó)，科學(xué)并未作為一門核心課程，和語(yǔ)文、數(shù)學(xué)處在同等的地位。

今年，小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，要求學(xué)校從一年級(jí)開(kāi)設(shè)科學(xué)課，這個(gè)課程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布對(duì)于科學(xué)教育構(gòu)成了積極的影響，但小學(xué)科學(xué)教師的配備嚴(yán)重不足。很多學(xué)校的科學(xué)教師不是專職教師，更不必說(shuō)專業(yè)的教師。我們?cè)谄邆€(gè)省做過(guò)調(diào)查，有80%的小學(xué)科學(xué)教師不是理科畢業(yè)，這樣的教師如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。很多孩子在小學(xué)階段對(duì)科學(xué)的興趣就這樣被抹殺掉了。

在國(guó)際知名的PIZA測(cè)試（國(guó)際學(xué)生測(cè)評(píng)項(xiàng)目）中，雖然上海的學(xué)生取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但有一項(xiàng)數(shù)據(jù)令人深思：未來(lái)想從事科學(xué)相關(guān)職業(yè)的學(xué)生比例僅占所有學(xué)生的16%左右，而同比國(guó)際平均水平是24%，美國(guó)是38%。

其三，在我們的教學(xué)當(dāng)中，過(guò)于強(qiáng)調(diào)死記硬背，這對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的形成會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響。現(xiàn)在國(guó)際上研究孩子的學(xué)習(xí)行為，普遍認(rèn)為學(xué)生在思考的時(shí)候才算是學(xué)習(xí)。如果我們的教學(xué)無(wú)法圍繞著學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，那我們的教學(xué)就是有問(wèn)題的。

如何在科學(xué)中教學(xué)，我們提倡基于思維的探究式教學(xué)。實(shí)際上，不只是科學(xué)，每一門學(xué)科都應(yīng)該基于思維進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)槿魏我粋€(gè)核心素養(yǎng)不通過(guò)學(xué)生思考是無(wú)法培養(yǎng)起來(lái)的。所以，教學(xué)的改革必須要圍繞著培養(yǎng)學(xué)生的思維能力來(lái)展開(kāi)。

另外，還有課程體系的問(wèn)題。國(guó)家課程、學(xué)校課程如何設(shè)置，包括如何將現(xiàn)在熱門的STEM教育、創(chuàng)客教育與學(xué)校的學(xué)科教學(xué)形成一個(gè)整體，也在影響著學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

記者：落實(shí)到具體的教學(xué)當(dāng)中，提升學(xué)生的科學(xué)思維可以通過(guò)什么樣的途徑？

胡衛(wèi)平：現(xiàn)在，國(guó)際上普遍達(dá)成了一種共識(shí)，就是要促成學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中進(jìn)行積極的思考。這些年，我們整合學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)科學(xué)以及腦科學(xué)的研究成果，提出了一個(gè)“思維型教學(xué)理論”。

它可以概括為五個(gè)方面的原理：動(dòng)機(jī)激發(fā)，沒(méi)有動(dòng)機(jī)學(xué)生就無(wú)法思考；認(rèn)知沖突，有了沖突學(xué)生才會(huì)積極思維； 自主建構(gòu)，包括認(rèn)知建構(gòu)和社會(huì)建構(gòu)；自我監(jiān)控，指的是學(xué)生把學(xué)習(xí)活動(dòng)的本身作為關(guān)注的對(duì)象，不斷地進(jìn)行計(jì)劃、評(píng)價(jià)、反饋和調(diào)節(jié)；應(yīng)用遷移，學(xué)生要把學(xué)到的知識(shí)和方法應(yīng)用到真實(shí)的情境中去。

整個(gè)過(guò)程中，最核心的東西就是要衡量，學(xué)生是否在不斷思考，如果學(xué)生沒(méi)有思考，獲得的就是無(wú)效的知識(shí)。沒(méi)有思考，素養(yǎng)是無(wú)法發(fā)展起來(lái)的。

舉例來(lái)說(shuō)，我們?cè)诮虒W(xué)中有一種思維方法叫分類。分類這種思維方式對(duì)一個(gè)人而言非常重要，他對(duì)于我們的工作和生活都極其有幫助。如果沒(méi)有形成分類的思維方式，將會(huì)對(duì)未來(lái)的工作產(chǎn)生不利的影響。

比如這次核心素養(yǎng)的制定，林崇德老師所在的課題組給出的定義非常科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)：學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育的過(guò)程中，逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終生發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。但卻有人提出，要將“必備品格和關(guān)鍵能力”改成“必備品格、關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念”。這就是缺少科學(xué)分類的素養(yǎng)的體現(xiàn)，因?yàn)楸貍淦犯癜藘r(jià)值觀念。

在具體的教學(xué)當(dāng)中，我們對(duì)分類設(shè)定了一些規(guī)則，第一，每一種分類都都要基于一定的標(biāo)準(zhǔn)；第二，分類要窮盡所有的可能性；第三，分類要講究層次性。

在我們開(kāi)發(fā)的促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的課程——學(xué)思維活動(dòng)課程中，有一個(gè)“我把水果來(lái)分類”的活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度如顏色、形狀等方面進(jìn)行分類，用這種通俗易懂的活動(dòng)來(lái)讓學(xué)生理解分類的標(biāo)準(zhǔn)，等到這些孩子接觸到生物、物理、化學(xué)知識(shí)之后，再訓(xùn)練他從學(xué)科的層面進(jìn)行分類。

如果我們從小學(xué)到初中步步強(qiáng)化，循序漸進(jìn)地去做，學(xué)生的分類思想就能夠形成。