學校做好“科學教育加法”的積極實踐

林樂珍

【摘 要】在“雙減”中做好科學教育加法，是中小學校面臨的時代命題。盲目、低效的加法，或者局部因素上的加法都不能夠帶來科學教育質量根本性的改變。本文基于提升學生科學素養的“原點思維”，從指向創新的科學教育課程建構、指向實踐的科學教育課程實施、科學教育賦能學校內涵發展的實踐邏輯層面闡述了學校做好“科學教育加法”的積極實踐。

【關鍵詞】科學教育加法 課程建構 課程實施 內涵發展

基礎教育階段的科學教育關乎科技強國建設。在“雙減”中做好科學教育加法，是中小學校面臨的時代命題。這關系到課程統整、教學變革、家校社協同、資源建設、師資培訓等。盲目、低效的加法，或者局部的加法都不能夠帶來科學教育質量根本性的改變。

我們在思考，不妨將問題解決暫時擱置，回到“原點”，那個唯一的、大寫的“人”—

怎樣開發課程，以滿足學生的個性化要求，提升科學素養，為拔尖創新人才在源頭上打下堅實基礎？

怎樣實施課程，才能真正發展學生可以帶得走的科學素養、創新精神和實踐能力，為未來做準備？

怎樣將科學教育深度融入學校內涵發展的行動中，賦能學生全面發展核心素養？

可見，發展每一個學生的科學素養是“科學教育加法”的核心目標，構建指向創新、實踐的科學教育課程是“科學教育加法”的關鍵抓手，最終賦能學生全面發展核心素養是“科學教育加法”的價值歸宿，這是學校做好“科學教育加法”的積極實踐邏輯。

一、指向創新的科學教育課程建構

科學教育是一個復雜的系統，學校需要在理解的基礎上進行整體規劃，建構指向創新的科學教育課程，并在動態發展中進行更新與完善。

1. 全局性的科學教育圖景

全局性的科學教育圖景是學校層面科學教育課程的整體設計和系統思考。

橫向上，《義務教育科學課程標準（2022年版）》 提出，科學教育內容有四個領域，每個領域有若干核心概念，分布如下：物質科學領域有4個核心概念，生命科學領域有4個核心概念，地球與宇宙科學領域有3個核心概念，技術與工程領域有2個核心概念，加上4個跨學科概念，這些內容展現了當代科學課程內容圖景，是科學教育課程內容結構的主干部分。

縱向上，學校科學教育課程呈金字塔型，同樣指向創新人才的培養，但不同層級的課程目標、課程內容各不相同（見圖1）。金字塔的底層是面向全體學生的“科創課程教育”，包括國家課程科學課、信息科技課以及科創綜合實踐活動，旨在通過科學課程培育學生創新思維能力。無論學生將來是否能成為拔尖創新人才，都可以從重視創新思維的科學課程中獲益。金字塔的中間是“科創拓展教育”，包括科技興趣拓展課程、社團以及家庭實驗室，為滿足學生個性發展而開設，由學校組織教師自行設計，或選用他人設計的現成課程，自由度比較高，模式多樣，在滿足學生興趣選擇的同時，讓學生全方位地了解各科技領域的概貌，為未來的專業和職業選擇做好鋪墊。金字塔的塔尖是“科學創新教育”，整合資源，創造條件，為少數對某一領域具有極大興趣的、具有科學家潛質的學生提供較為系統的創新課程。

全局性學校科學教育課程，將科學教育內容組合成一個具有內在聯系的、結構的、立體的框架體系，體現了系統化、分層化和差異性。

2. 綜合化的科學課程新樣態

如果說全局性的科學教育圖景是向上的頂層設計，那綜合化的科學課程新樣態就是向下的課程綜合，圍繞大概念統整課程，通過節點性、中樞性的學習任務或問題，統整課程內容，優化課程結構，為“科學教育加法”騰挪空間。主要呈現為以下幾種樣態。

（1）科學學科內的課程整合

當下的科學教材圍繞大概念呈現大單元，較好地體現了水平統整，但學生的科學素養發展具有長期性，如何讓課程內容在水平統整的思路基礎上，做到循序漸進和螺旋上升，是科學課程整合的重要課題。

以一次小學、初中、高中聯合科學研討會為例，會議利用“變化觀念”進行統攝，以大概念為統領，圍繞“金屬腐蝕”主題，從化學觀念、探究能力、真實問題解決三個維度展示不同學段學生的課堂表現與發展變化。這樣的研討有利于各教育階段在探索整合時考慮如何向下扎根和向上銜接，以實現學科內各學段課程的縱橫聯合，讓學生全面把握學科知識結構、能力結構和邏輯結構，增添對科學的掌控感。

（2）跨學科科學課程整合

跨學科科學課程整合是以科學學科核心知識為基礎，運用兩種及以上學科知識與方法去考察、探究一個中心主題、任務或問題，這是科學課程整合的新局面。浙江省溫州市第二實驗小學（以下簡稱“溫州實驗二小”）科創教研組嘗試了以下幾種做法。

做法一：學科內的跨學科主題學習。比如，六年級下冊科學教材中有“動物和植物的種類繁多，我們知道校園里有多少種植物、多少種動物嗎”的學習內容，教師就以植物為切入點，以“校園植物繁多，你有什么辦法可以集中介紹這些植物，讓師生或校園客人快速認識它們”為問題情境，設計了“制作一本校園植物手冊”的跨學科主題學習。

做法二：綜合實踐活動中的跨學科研究性學習。比如，學校地下停車庫車位只有48個，不能滿足教師的停車需求，教師提出“如何增加停車庫車位”的問題，于是學生開啟了一場整合綜合實踐、數學、語文、信息科技的跨學科研究性學習。學生充當“城市規劃師”進行探究，制訂項目研究計劃，利用比例尺、空間幾何等數學概念解讀停車庫設計圖紙，制作中小規模車輛模型，并擺放出小組車位設計方案，對照班級共同制訂的設計規范，利用3D模型等進行方案驗證，最終形成班級停車庫車位設計方案。

做法三：跨學科主題教學。比如，教師整合了科學教材中“植物”“植物的生長變化”“生物的多樣性”單元和勞動教材中“水培植物我養護”“班級植物角共創建”“小神農種植園”“打造陽臺小菜園”單元以及學生的家庭實驗室，開辟了學校種植園課程，打通課內課外，學生開展家庭種植、觀察、記錄，然后共建班級植物角，優秀作品入駐學校種植園，學校提供養護工具，學生利用課間澆水、整理，共同養護。

（3）學習取向的科學課程整合

學習取向的科學課程整合其實質是在理解課程文本和材料時嵌入對兒童經驗的認識，使整合課程的事實與學生的經驗、興趣、能力相關聯，這是一種在學科、跨學科課程整合基礎上的創生性課程。

比如，學校新開了一個小餐廳，怎么進行餐廳文化布置？圍繞這個問題，學習沿著兩條線索推進。一條線索指向環境美化，涉及靜態布置和動態展示，如餐廳命名（語文），餐廳環境美化（美術），餐飲禮儀、規則約定（道德與法治）。另一條線索指向營養健康，涉及這個領域非常重要的一些議題，動靜結合，如中國美食的烹飪方式（語文《中國美食》），飲食量、食品選購、食品成分、膳食指南（地方課程、信息科技），一天的食物、食物中的營養、營養要均衡、營養早餐（科學、信息科技）。就這樣，語文、科學、美術、信息科技、道德與法治、地方課程等教師自發組合，議題不同，互為主輔，緊密配合，一個跨學科、跨領域的營養健康課程就生成了。

二、指向實踐的科學教育課程實施

《教育部等十八部門關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》（以下簡稱《意見》）中提出“注重將知識學習與實踐相結合，強化做中學、用中學、創中學”，通俗地說，就是“加實踐”“加項目”“加工程”，這也是科學教育課程實施三個層級的探究實踐。

1. “加實踐”：指向探究實踐的學習方式

只有把概念和身邊的現象聯系起來，才能更有效地學習科學、深層理解科學。

課堂上，教師和學生一起探索，把生活場景中的問題用科學實驗揭示出來，建構科學知識結構，使科學學習更有效。當學生開始玩科學，他們會把自己當成小科學家，學習像科學家一樣思考。教師和家長達成共識：當學生問家長問題時，重要的不是立即回答，而是要問學生，你怎么想？讓學生玩轉各種想法、創設各種可能性，因為每一項發明，無論大小，在實現之前，都是憑借著想象力將想法結合在一起。

總之，讓科學教育成為一段旅程，學生觀察、測試、實驗、預測、解釋、得出結論、交流和溝通，這些基本技能是科學教育的目標。

2. “加項目”：問題解決驅動的探究實踐

《意見》提出“深化學校教學改革，提升科學教育質量……探索項目式、跨學科學習，提升學生解決問題能力”。溫州實驗二小從實踐的豐富性系統思考項目化學習的迭代發展，提出：①適應性迭代，課堂學教方式的變革。這是簡化版的項目化學習，是一種微項目，指向多樣化學習方式的變革。②延展性迭代，課內外項目融合設計。這是深度運用學科思維實踐，其價值在于將課堂學習延展開來，從生活中來，到生活中去。③綜合性迭代，項目化學習綜合設計。跨學科單項目的設計、項目群的綜合設計充分體現了綜合學習的思想。

多樣態迭代發展的項目學習，在學習方式、學科學習以及跨學科學習上都做了有益的突破，從更長遠的教育發展目標引領教師開展項目化學習設計。

3. “加工程”：開放性解決復雜問題的探究實踐

《意見》提出“統籌規劃科學教育與工程教育”“加強中小學科學及相關學科（物理、化學、生物、地理、信息科技/信息技術、通用技術等）……教材修訂完善工作”，充分體現了全面加強中小學科學教育的系統觀。

溫州實驗二小將工程啟蒙教育融入科學、信息科技、勞動等國家課程的實施中，培養學生綜合科技素養和創新能力。比如，在學校的一號樓，有一層的“未來學校我來想”，學生通過切割，按一定比例設計校園模型，然后圍繞“綠色校園”設計靠太陽照明的教室，將智能系統中的連續量轉換為開關量設計智能新風系統；圍繞“智控校園”設計無人值守圖書館、智能掃地機器人、情緒“抱抱墻”等系列模型。

從系統分析到制訂計劃再到實施的一系列過程，涵蓋了數學建模、科學探究、創新設計和算法實現等方面內容，學生將理論知識應用于實際問題的解決，他們的創造給校園文化建設帶來很多靈感。

三、科學教育賦能學校內涵發展

科學教育是學校系統工作中的核心關切點之一，要深度融入學校辦學創新，促進學校內涵發展，賦能學生全面發展核心素養。

1. 聚合：諸多要素創造性地組合

當我們站在系統的視角去觀照，就會將科學教育體系中的大問題分解成小事情，指向并圍繞全局性學校科學教育圖景創造性地組合。以溫州實驗二小“科創＠未來”科創嘉年華活動為例（見表1），學生在整個過程中學科學、玩科學、創科學，課程內容、課程實施、教師培訓、資源整合、家校社聯動等融會貫通于日常的課程活動與教學改革之中，避免了人力、物力和精力的低效能投入。

當然，學校作為科學教育實施的主體，在考慮整體聚合的同時，還要進一步關注各視點中各類事情的前聯后引，連成線，組成塊。

2. 生發：全學科打開科學教育的“入口關”

立體型的學校科學教育課程架構維度更多，關聯的對象更豐富，內在結構的節點增多，可以生發的自由度和空間也就更大了。每一位教師都可以透過大概念厘清全學科融入科學教育的思維脈絡，在學科教學中為科學教育內容要素打開“入口關”，做好科學教育加法的“增長極”。

比如，溫州實驗二小的“世界青年科學家大會”研學就源于語文二年級下冊“學習提問”單元，語文教師將其轉化為“當世界青年科學家峰會與青少年成長相遇”的任務。任務一：向好奇心致敬。課內通過問題卡、解答卡的方式引導學生學會提問、學會解答，體驗“原來科學發明源于問題，創新出自好奇”。然后聯系生活，海選問題，在語文、信息科技教師的共同指導下，創作“向好奇心致敬”的微課視頻，遞呈“世界青年科學家大會”播放。任務二：“世界青年科學家大會”研學。學生利用周末走進“世界青年科學家大會”，深刻感受創新就在身邊。任務三：向青年科學家發問。把青年科學家請進校園，學生近距離接觸科學家，將自己帶著問題研究、查資料、做實驗的成果分成幾個區域展示，向科學家提問、與科學家交流。一問一答中，科學的種子已經悄然種下。

3. 賦能：促進學校內涵發展

聚合，生發，再聚合，再生發，最終是為了賦能學生的成長和學校的發展。因此，科學教育的積極推進需要管理者在工作中處理好科學教育與其他領域的平衡關系，通過分析問題的“思想透鏡”，厘清優化科學教育的實踐脈絡，提升決策工作和改革實踐的專業性。

總之，科學教育要深度融入學校內涵發展行動，從科創教育出發，可以看到科學教育的推進路徑“加實踐”“加項目”“加工程”。

（作者單位：浙江省溫州市第二實驗小學）

責任編輯：趙繼瑩