辨析科學內涵 理解科學教育

當前，我國正處于從根本上轉變經濟增長方式，有效提升國家競爭力的關鍵時期。加強中小學科學教育，推動社會主義現代化教育強國、科技強國、人才強國建設，已經成為社會共識。作為科學教育工作者，要深入理解科學的內涵以及科學教育發展的方向，以科學課程為統領，進一步整合科普教育、科技教育，激發學生的好奇心和求知欲，培養他們的科學精神和實踐創新能力，為提升全民科學素質、建設創新型國家奠定基石。

通常，人們認為科學不僅僅是知識，更是一種思維方式與實踐活動。在日常生活中，科學常常和技術連在一起，但二者是有區別和相對獨立性的。科學一般是對自然規律的探索和認識，而技術更注重實際應用，通過技術創造產品來滿足人們的要求，當前二者的關系已經越來越緊密并出現一體化趨勢。科學教育、科普教育、科技教育都是以科學和技術作為主要內容，目的都是為了提高全民科學技術素養和能力，但是各自功能、對象、實施主體等均有所不同。

科學課程是對青少年進行科學教育的主要方式，但整體來看，無論是教材還是教法、學法等，其探究性、趣味性、前沿性等還有很大的發展空間。社會科普教育、校內外科技教育在激發青少年對科學和科技的興趣與愛好等方面也取得了一定成效，但這些教育資源的利用率還不夠充分，它們對科學課程的支持或補充作用還遠遠不夠。

科學課程標準開篇對科學的定義、科學的功能和價值給了明確的說法，并且從四個方面闡述了核心素養目標，幫助教師更深入地理解科學的內涵，進而把握科學教育的發展方向。這無論對促進科學課程的發展，還是推進科普教育、科技教育對學校科學課程的支持作用，都具有積極意義。

一、明確科學是知識系統，據此理解科學觀念素養目標

課程標準提出，科學是人類在研究自然現象、發現自然規律的基礎上形成的知識系統。這一表述明確了科學不是碎片化的知識，而是知識系統。在發展學生核心素養的目標中，課程標準用“科學觀念”維度替代原來的“科學知識”維度。

課程標準指出，科學觀念是在理解科學概念、規律、原理的基礎上形成的對客觀事物的總體認識；科學觀念既包括科學、技術與工程領域的一些具體觀念，也包括對科學本質的認識，還包括科學觀念在解釋自然現象和實際問題中的應用。根據這些表述，我們可以得出以下認識：一是科學教育不再是獲得一大堆由事實和理論堆砌的知識，而是注重形成核心概念的進階過程；二是不僅要注重建構核心概念，還要注重以核心概念為主線，整合學科知識，對重要原理深入探索，實現學生對科學知識的深度理解，形成科學觀念；三是科學教育不僅注重建構概念，還應注重運用知識和概念理解與生活相關的事件和現象。因此，在科學教學中教師不僅要重視學生對科學觀念的深度理解，還要重視將這些觀念應用于真實情境中。

二、明確科學是研究方法，據此理解科學思維和探究實踐素養目標

在提出科學是知識系統的基礎上，課程標準還提出，科學是獲得這些知識系統的認識過程和在此過程中所利用的方法。這一表述將科學從單純的知識系統擴展到這些知識系統形成的過程，即將科學家研究科學的過程或科學發現中使用的方法列入科學的范疇，這既擴充了科學所包含的內容，也為科學課程強調科學思維素養、探究實踐素養，并將科學思維和探究實踐列為核心素養維度提供了依據。

課程標準對科學思維的表述為，從科學的視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，主要包括模型建構、推理論證、創新思維等。這些科學思維能力不僅是科學研究所必備的關鍵能力，而且可以遷移到其他領域，對學生形成實事求是的科學態度、提升品德素養等具有重要價值。因此，科學思維是科學與技術領域育人價值的重要體現。

課程標準對探究實踐的表述為，在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，以及技術與工程實踐過程中，形成的科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。可以說，探究和實踐是科學學習的主要方式，是獲取科學知識和應用科學知識開展技術與工程實踐的主要途徑，也是學生形成科學與技術領域其他素養的主要途徑，同時還是他們學習科學知識、解決科學問題、開展技術與工程應用的一種關鍵能力。

在科學發展的歷史中，人類的科學認識是在不斷變化的，特別是當代科技水平的快速發展幫助人類對自然有了更加深入、全面的理解，其深度和廣度遠遠超越了前人，但現代的科學認識不可能是人類認知自然的終點。知識總會不斷更新，而科學的精神、方法和態度才是真正值得堅守的。因此，科學教育更重要的是思維方式和探究實踐能力的教育，教會人學會正確地觀察事物、分析事物，從而得出科學結論。

三、明確科學與技術和工程的關系，據此理解科學課程中融合技術與工程教育

關于科學與技術和工程的關系，課程標準提出，科學為技術和工程提供了理論基礎，科學、技術與工程的相互促進作用日益增強；技術是人類為實現社會需要而創造和發展起來的手段、方法和技能的總和；工程是運用科學原理和技術手段創造人造物的過程，技術的核心是發明，工程的核心是建造。這些闡述為科學課程大力開展技術與工程實踐提出了明確要求，這不僅對提升科學教育的質量有重要價值，還可以更好地整合學校科技教育，激發更多學生進行科技創造發明的興趣和潛能。

需要注意的是，在基礎教育階段引入的技術與工程概念和實際的技術與工程是有區別的（實際技術產品加工比較精密、功能比較齊全，實際工程規模比較龐大、系統也比較復雜）。技術與工程的實踐規模比較小，結構比較簡單，用“物化”代替建造，用“作品”代替產品；突出強調通過具體的實踐活動，引導學生體會和理解技術與工程的基本特點、設計和加工的方法，以及技術與工程對社會的影響。通過技術與工程領域的學習，學生綜合應用科學知識，解決實際問題，理解如何將抽象的科學原理轉化為實際的生產技術，并利用自己完成的技術與工程作品（實物模型、道具或簡單儀器）開展更多的科學探究活動。在此基礎上，他們逐步理解技術與工程不僅是設計并做出作品，更重要的是形成科學、技術、工程和社會的整體觀念，學習從社會可持續發展的角度認識科學、技術與工程的關系。

四、明確學科間的關系，據此理解建構跨學科概念的意義

人們在認識自然界的過程中，為了認識的方便，從特定的角度去研究，形成了物理、化學、生物、地理等不同的分支學科，這些分支學科領域也形成了相應研究方法上的差異。但是科學的研究對象是整個自然界，自然界本身并不存在更細的分科問題，各分支學科都是科學的組成部分。將科學作為一個整體的知識系統來教授，以學科融合的方式來引導學生更全面、更完整地認識真實世界，避免以分科方式來認識自然界帶來的片面性，越來越有必要性。因此，課程標準提出，這些分支學科具有研究方法的差異，也共享一些通用的科學方法，呈現出相互滲透、交叉整合的趨勢。課程標準力圖考慮跨領域特點，不僅打破傳統的分領域特征，確定了13個核心概念，而且強調在學習學科核心概念的基礎上，理解4個跨學科概念（物質與能量、結構與功能、系統與模型、穩定與變化），并應用于真實情境，同時針對各個核心概念的學習提出了所應聯結的跨學科概念。13個學科核心概念和4個跨學科概念組成一個有機的整體，形成了科學課程內容的主體。

可以說，跨學科概念是認識自然的基本思想工具，它提供了一種聯系其他學科領域的方法，它還是一種高階思維，有助于學生對科學本質的深度理解，塑造整體的科學觀和價值觀。在科學課程中，教師要重視引導學生通過學習學科核心概念，逐步理解和建構跨學科概念；通過跨學科概念，更好地理解和運用科學知識，使不同學科領域、不同學段獲得的科學認識更為綜合、連接與抽象，從而建立科學概念認知體系。

五、明確科學的價值，據此理解態度責任素養目標

當今世界科技的發展突飛猛進，給人類生活帶來極大福祉的同時，也引發了前所未有的科技倫理問題，如能源危機、食品安全、生態環境問題、科技應用中的公共規范問題。這使人們不得不重新審視科技發展與人類、社會以及自然之間的關系。科學課程除了學習科學知識、科學思維和研究方法外，還應當把態度責任作為育人主線，培養學生基本的科學態度、正確的價值觀和社會責任感，以滿足他們終身發展和社會發展的需要。這一目標也是社會主義核心價值觀在科學學科中的具體表現。

關于科學的價值，課程標準提出，科學為人類認識和理解自然與社會提供了獨特的思想方法、思維方式、精神力量和價值觀念，提高了人類社會的精神文明水平。在此基礎上，課程標準將態度責任作為核心素養目標之一，明確提出，態度責任是在認識科學本質及規律，理解科學、技術、社會、環境之間關系的基礎上，逐漸形成的科學態度與社會責任。

科學態度主要包括對待自然、對待科學、對待他人等方面，可以具體從探究興趣、實事求是、追求創新和合作分享等方面描述；社會責任主要包括健康生活、人地協調、價值判斷、道德規范、家國情懷等方面，其關鍵點是理解科學、技術、社會與環境的關系。核心素養著力解決的是提高學生面對復雜情境時的問題解決能力，因此，將科學學習中所形成的態度應用到真實情境中，解決實際問題，在實踐行動中體現對自然的熱愛，對生命的珍愛，具有保護環境的意識和正確的價值判斷，這是落實科學課程培養學生核心素養的重要表現。

六、明確課程資源開發的原則，據此理解多元主體開發課程資源的方向

科學課程的實施強調學生動手操作，親自做實驗，這一切都離不開課程資源的支持。課程標準強調，科學課程資源廣泛，在開發中既要充分發揮教師作為課程開發主體的重要作用，又要發揮學生、學校、家庭、社會等方面的積極性，多途徑共同開發，形成多方參與課程資源開發的長效機制。這為合理使用校園資源、社會資源和自然資源開發豐富多樣的課程資源，為學生學習科學和提高實踐能力搭建多維度平臺，提出了明確要求。

在實踐中，科學教師可以結合課程需要開發微課資源，選擇與組織各種適宜自身教學實際的課程資源，給學生操作、體驗、探究、實踐等提供支持，提高教學活動的質量。學校要重視科學實驗室的建設、利用與管理，按照國家有關標準配備能滿足科學教學要求的實驗設備和器材，保證實驗耗材和自制教具、學具的經費；還可以結合校園環境建設科普宣傳區、科學活動區、探索實驗區等，激發學生學習科學的興趣。科技館、博物館、天文館等社會資源可以開發實踐課程，配合學校的科學課堂進行科學教學，或者與學校開展聯合教育，指導學生的實踐活動，強化學生的體驗感受。教師可以組織學生通過實地考察、研學實踐等途徑，利用周圍的自然資源，進行科學學習；還可以探索建設和開放科普場館的網絡資源，讓學生結合科學課程，學會鏈接和運用多途徑的網絡資源討論、解決問題，達到知識掌握與實踐運用有機結合。

（作者單位：人民教育出版社科學編輯室）

參考文獻

[1]胡衛平，劉守印.義務教育科學課程標準（2022年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2022.