聚焦青少年科學教育未來
——“涵養青少年科學志趣 培養基礎科學后備人才”專題論壇綜述

楊 沨 范體宇 黃錦華

（中國科協青少年科技中心，北京100038）1

（《中國科技教育》雜志社，北京100037）2

2023 年9 月20 日，2023 世界公眾科學素質促進大會“涵養青少年科學志趣 培養基礎科學后備人才”專題論壇在北京首鋼園舉行，論壇邀請美國科學教育協會（National Science Teaching Association，NSTA）①2019 年6 月27 日，經成員投票批準，協會由此前的“美國科學教師協會”（National Science Teachers Association，NSTA）正式更名為“美國科學教育協會”（National Science Teaching Association，NSTA），本文統一使用更名后名稱。主 席朱莉·安妮·盧夫特（Julie Anne Luft）、經濟合作組織科學基金會（Economic Cooperation Organization Science Foundation，ECOSF）前主席曼澤·胡塞恩·索木爾（Manzoor Hussain Soomro）、非洲科學院聯盟（Network of African Science Academies，NASAC）執行理事杰奎琳·愛麗絲·阿金伊·卡多（Jacqueline Alice Akinyi Kado）、南非國家研究基金科學技術促進機構（South African Agency for Science and Technology Advancement of the National Research Foundation，NRF-SAASTA）執行主任瑪莫萊西·莫西亞（Mamoeletsi Mosia）、華東師范大學教授裴新寧、北京大學教育學院教授郭叢斌及北京師范大學附屬中學校長王莉萍作主旨報告，交流探討如何規范化、規模化廣泛發動科學教育領域相關機構、力量，提升基礎教育階段的科學教育質量，打造好選拔、培養、評價、使用、保障等人才培養全鏈條，激發青少年科學興趣，感受科研魅力，提高創新能力，樹立科研志向，培養基礎科學創新后備人才。總結和凝練專家主旨報告觀點，對中小學校基礎教育階段培養青少年科學興趣，樹立科學志向，以及培養創新后備人才具有啟發和激勵作用，也是對黨的二十大報告將教育、科技、人才統籌部署，進行科技創新人才培養重要使命的積極響應。以下對各專家觀點進行歸納，為未來基礎科學創新后備人才培養的發展提供參考。

1 新一代科學教師素質培養和發展

“強教必先強師”[1]，教師的科學素質和科學教育水平，某種意義上決定了科學教育和創新人才培養的質量，因此要尋找突破口，加快提升科學教師的科學素質和科學教育水平。

盧夫特教授基于美國目前在基礎教育領域的最新動向，針對《新一代科學教育標準》（NextGenerationScienceStandards，NGSS），闡釋了這一標準對美國基礎教育發展的重要性，以及面對新的標準，如何提升教師科學素質和教學能力。NSTA 在進行科學教師培訓時，要求教師達到五個目標：一是要掌握教授的內容，二是要掌握NGSS 標準，三是了解教授的學生，四是具備對學生進行評估的知識和能力，五是具備運用不同教學方法的知識和能力。最關鍵的是教師能夠運用他們所掌握的知識和自身能力，來解決不同學生的問題，并對科學教師從三個指標（了解學生、評估學生及與學生合作）進行低、中、高等維度的評價。調研顯示，通過目標導向的培訓，教師和學生的互動時間更多，教學效果更好。

裴新寧教授基于循證研究，提出要緊抓教師素養提升的突破口。一方面，教師要善于整合校內外資源，設計適應性的學習任務、過程和學習腳手架。另一方面，教師要能夠理解班級學生在學習路徑、工具使用、問題解決策略等方面的差異性和多樣性，從而針對性地引導學生投入科學實踐。

信息技術和科學教育的發展，學科的進一步融合，要求科學教師要有“科學探究能力，技術理解和設計能力”。這是對教師科學素質和能力提升的要求，也是我國科學教師努力的方向。教師的培訓要以目標為導向，要有評價指標，也要有職業規劃。NSTA 機構對科學教師的培養模式和規劃愿景，以及教師科學素質的能力要求，對我國科學教育工作者的培養提供了有效的參考。

2 校外教育在科學教育中的重要作用

當前世界正面臨百年未有之大變局，要實現高水平科技自立自強，要面對世界科學教育改革發展對我國科學教育高質量發展的挑戰，在教育“雙減”中做好科學教育加法，校內科學教育與校外科學教育應并行不悖、不可偏廢。

索木爾在報告中指出，當前，大多數的發展中國家，甚至發達國家人才所需的技能與學校的教育是失調的，這種失調導致了學校教育與真正的社會技能需求間存在著越來越多的鴻溝。世界經濟論壇網站列出的21 世紀的核心技能，比如分析思維、復雜問題解決能力、批判性思維、創新思維，以及適應能力和靈活應對能力等[2]，學生可能在學校里接受到培訓和教育的機會比較少。因此，學習不應僅有學校教育一種方式，或者說教育不是在一個場景下就可以完成的，而是需要不同教育場景的配合，多方的共同努力。

他還強調了科學中心和博物館在科學教育中的重要作用。美國國家研究委員會（National Research Council，NRC）在2009 年的一個權威回顧中發現，在經過設計的環境中開展學習活動，比如科學博物館、科技館、科技中心等，學習者能夠形成非常積極的情緒反饋，并且可以非常有效地學習與科學相關的內容，也能較好地進行參與和反思。英國政府在2009 年的一項研究也證實了科技館和科技中心能夠整體提升公眾對科技問題的理解。各種證據表明，科技館和科學中心這類學習場景的設計，能夠增強學習者對科學的信心，并且可能會影響到他們未來的職業選擇。

裴新寧在報告中講到，有研究發現，對科學的本質、科學的社會文化作用的理解等情境性素養的提升，并非靠知識的積累，而要通過社會性行動、真實性實踐獲得。因此，豐富學習機會，讓學生在深度參與（專業實踐）中學科學，重視非正式環境中科學學習的具身性價值，提高非正式科學學習指導的專業性至關重要。好奇心是從事科學研究的內在動力，而校外學習設計的專業性對激發和維系學生的好奇心十分重要。未來的校外教育應從集體游覽式參觀、聽從講解，轉變為學生身體感知覺的深度參與，引導學生的學習性投入。為此，場館等非正式環境在展項環境設計時應適當嵌入（預留）探究式學習路徑，從而充分發揮展項的學習給養功能。

3 機構、組織在科學教育發展中的角色

無論是關注科學教師培養，還是以培養全體公民，尤其是青少年科學素質的科學教育研究機構或社會組織，它們對科學教育社會性支持的經驗和做法，為我國此類機構構建全方位的科學教育支持體系提供了參考。

NSTA 是國際上具有代表性的科學教師組織，他們通過制定科學課程標準、出版和評審科學教材、開展科學教師培訓，對科學教育進行傳播和推廣，面向科學教師培養制定相應的規范。NSTA 從教案設計、學術會議、專業刊物、學生競賽等多方面提供支持。NASAC 由29 個成員機構組成，其成立初衷是促進科學家齊聚一堂，共同發出科學的聲音，幫助解答公眾對這個世界的一些疑惑。作為一個聯盟組織，它的使命是讓科學院更多地參與到科學教育中，更多地與學校互動，為學校提供科學教育支持。NRF-SAASTA旨在促進科學技術的發展與普及，重點是做好公眾的科學參與，并激發公眾的科學興趣。南非國家研究基金會（National Research Foundation，NRF）積極搭建平臺，努力創造公眾參與科學的機會，從倡導家長參與孩子科學教育、開設科學教育工坊、舉辦科技競賽、參觀科技中心、參與項目式研究等多方面聚焦青少年科學興趣的培養。

NSTA、NASAC、NRF-SAASTA 都在科學教育領域扮演著重要角色，對科學教育發展、公眾科學素質提升，以及科學教育工作者培養方面具有潛移默化的推動作用。這些組織和機構的角色定位，以及所制定的標準和內容在不同程度上支持、促進和推動了科學教育的發展和人才的培養，對我國科學教育組織或機構如何傳播科學教育理念與進行相關實踐探索有一定的借鑒和啟發意義。

4 我國高中科學教育發展現狀及政策建議

普通高中是我國國民教育體系中非常重要的階段，它是高等教育和義務教育的過渡，對學生的個體科學職業選擇具有非常重要的影響。進入數智時代，提高國家公民科學素質成為當今世界各國都期望迫切解決的問題。我國非常關注高中科學教育，鼓勵學生參與科技創新和科學研究項目，致力于培養未來的科學家和未來的工程師。

當前，我國普通高中生的科學素質如何，科學教育到底有什么樣的特點，進行了哪些實踐，區域差異如何？為了研究這些問題，北京大學郭叢斌教授及其團隊設計了一個涉及相關問題的調查問卷，調查了北京、天津、河北、福建、江西、四川、云南七省的普通高中科學教育情況。調查發現，高中生科學知識、興趣和探究精神突出，但未來從事科學研究的職業興趣和批判精神偏低；普通高中科學教育的開展特點存在明顯地域、學校和個體背景差異性，其中，家庭社會經濟地位對學生的科學教育參與程度也產生了顯著影響；中國普通高中階段校內校外科學教育效果顯著且存在明顯的協同效應，說明兩種類型的科學教育活動可以相互促進，共同對學生產生更大的正向影響。他建議，通過引入全國性的職業導師計劃，制定全國性的差距扶持政策，因地制宜發展多樣化有特色的科學教育模式等措施優化我國的高中科學教育，進一步夯實培養我國未來公民和領袖所需的基礎。

王莉萍在報告中分享了北京師范大學附屬中學利用校內外資源融合培養創新后備人才之路，主要做法包括以下三個層次。第一層次，校內學科實踐活動與校外科普資源相結合，培養“懂”科學的學生。比如，與科技館聯合打造科技人文節、科學主題研學實踐課程等，讓全體學生在近距離的體驗中了解科學。第二層次，校內主導、階段性引入校外資源——培養“愛”科學的學生。針對一部分愛科學的學生，通過開設選修課、請專家作講座、到科研院所參觀和學習等方式，為他們提供充足的資源。第三層次，科學素質的可持續發展，培養“做”科學的學生。針對擅長做科學的學生，主要依托“金鵬科技團”“中學生英才計劃”“后備人才計劃”等項目進行培養，專門邀請高校導師入校對學生進行深度指導。同時，她還強調，中學是科學創新人才培養的主陣地，校外資源需要在校內根基上發展，把課程融合變成中學生真正能夠受益的課程。

5 結語

本次論壇既是探求全球科學教育前沿的重要論壇，也是一個開放合作、互動交流的平臺。國內外專家分享經驗和智慧，從注重科學教師素質提升，整合校外教育資源發揮機構和組織的平臺和資源優勢，以及展望我國高中科學教育發展等方面，對我國基礎教育階段科學教育和創新人才培養具有啟發和指導意義。通過本次論壇，未來基礎科學創新后備人才培養應重點從以下幾個方向努力：一是探索如何建設高質量基礎教育階段科學教師隊伍，優化科學教師培訓內容和體系，提高人才培養質量；二是如何有效將校內和校外資源結合，用好校外大課堂；三是如何發揮好相關組織和機構的社會性支持功能；四是在數智時代如何更好地培養我國普通高中生的科學職業興趣和批判精神。