跨越邊界 重塑未來

科學教育在提升科學素質，培養科技人才方面發揮著至關重要的作用。為推動科學教育的進步與發展，美國科學教學研究學會（National Association for Research in ScienceTeaching，NARST）始終致力于通過高質量的研究引領方向。第98屆NARST年會于2025年3月23日至26日在美國馬里蘭州國家海港召開，匯聚了全球科學教育領域的專家學者。本文聚焦本次會議中備受關注的四大議題—一非正式科學教育、科學的不確定性、中小學科學素養測評以及人工智能與科學教育，對相關研究進行系統梳理與分析，以期為科學教育研究者和實踐者提供有價值的參考與啟示。

1會議概況

NARST成立于1928年，是一個致力于“通過研究改善科學教育”的全球性組織。該組織鼓勵并展示科學教育各個方面的廣泛研究，涵蓋行動研究、歷史研究、哲學研究、人種學研究以及實驗和評價性研究等多種類型。

其官方出版物《科學教學研究雜志》（JournalofResearchinScienceTeaching，JRST）是科學教育領域影響力最高的期刊之一。

2025年的NARST年會以“贊頌科學教師：在科學學習的研究、重構和改革中不可或缺的合作者”為主題，聚焦科學教師在科學教育研究中的關鍵作用，并探討如何通過教師的積極參與推動科學教育的改革與發展。同時下設14個分主題，分別為“科學學習：學生理解的發展”“科學學習：情境、特征和互動”“科學教學一小學：特征和策略（學前班至6年級）”“科學教學一中學和高中科學教學（5＼～12年級）”“大學科學教學與學習（13＼～20年級）”“非正式情境中的科學學習”“職前科學教師教育”“在職科學教師教育”“課程、評價與評估”“文化、社會和性別問題”“教學、學習與研究技術”“歷史、哲學、社會學和科學本質”“環境教育與可持續性”“政策、改革和項目評估”。

本屆會議吸引了來自52個國家的2158名學者參會。大會形式多樣，共舉辦了包括行政會議、工作坊、主題演講小組、主題論壇、圓桌會議、海報會議等近245場活動。會議還組織了面向全體人員的舞會交流活動，營造了積極向上的學術氛圍，為參會者提供了良好的交流平臺。

2熱點議題

本屆NARST年會的研究議題廣泛且深人，反映了當前科學教育領域的前沿動態和核心關切。以下將圍繞4個備受關注的熱點議題展開論述。

2.1非正式科學教育

非正式科學教育因其在場館、家庭以及社區等不同情境下的獨特價值而受到廣泛關注，本屆年會從多個角度探討了其理論與實踐，不僅僅局限于描述現象，而是更加深入地探究不同非正式學習情境下的內在機制和影響因素。

在場館中的科學教育方面，學者們關注如何利用博物館等非正式學習環境促進公眾對科學的理解和參與。例如，有研究探討博物館展覽如何巧妙地設計和敘事，特別是展覽文本等元素如何促進公眾對科學更全面、更具社會意識的理解。還有研究關注如何提升參觀者的歸屬感，促進其與場館的持續互動和深度聯結。這些研究表明，博物館等場館不僅是知識傳播的場所，更是培養公眾科學素養和社會責任感的重要平臺。

在家庭中的科學教育方面，家庭作為科學教育的重要場所，其作用日益凸顯。學者們從不同的角度探討了如何在家庭環境中促進科學學習。例如，有研究比較了不同家庭STEM互動模式在擴大STEM參與方面的效果，強調家庭成員應是STEM的共同學習者和教育者。另有研究探究了父母在日常生活中如何敏銳捕捉并創造機會，以激發和培育

子女的科學興趣。

在社區中的科學教育方面，學者們開始關注社區作為非正式科學學習獨特空間的潛力。一個比較新穎的研究探討了成年人在咖啡館、啤酒廠等非傳統教育環境中參與科學活動的動機與人口統計學特征，分析個人興趣、與社區聯結的需求以及家庭因素（如兒童活動）如何驅動成人參與社區科學活動。

此外，在非正式科學教育領域，公民科學（CitizenScience）正扮演著越來越重要的角色。學者們致力于探索如何有效賦能非專業公眾參與真實的科學研究過程，無論是貢獻數據還是分析數據。有研究探究了公民參與公民科學項目的動機，及其在項目開展不同階段的動態變化。還有眾多研究進一步拓展了公民科學的教育意涵，例如，探究其在提升公眾對復雜科學議題（如氣候變化）和科學實踐過程理解方面的潛力，考察其在學校科學課堂中有效實施的關鍵因素，以及構建基于學校情境的公民科學理論框架等。

2.2科學的不確定性

科學的不確定性是科學探究的內在屬性，也是當前科學教育領域亟需深人探討和有效應對的核心議題。本屆年會的多項研究從不同層面揭示了教育者和學習者對科學不確定性的認知、態度、以及在不同教育情境下應對不確定性的策略與挑戰。

在不確定性的重要性方面，有學者從批判教育哲學層面探討“教育為何需要不確定性”。這項研究反對傳統教育中對標準答案、二元思維和簡單因果推理的過度強調，呼呼課程開發者與教育者主動擁抱不確定性，勇于挑戰那些被視為理所當然的信念，從而構建更具包容性、關聯性和真實性的科學教育。還有研究聚焦于教師對科學不確定性的認知與教學實踐。研究揭示，教師對不確定性的看法并非單一由其專業知識儲備決定，而是可能受到其跨學科思維、對科學本質的整體態度等更深層次認知因素的影響。

在理論構建層面，有學者嘗試對科學不確定性進行細化分類，包含內部不確定性、技術不確定性、共識不確定性等，通過不同類型的不確定性來促進對于科學知識的理解、提升科學元認知能力。

針對學生對“不確定性”的理解與應對能力的培養，學者們積極探索適宜的教學干預。有研究通過設計并實施基于數字學習環境的教學干預，考察不同年級學生（如8＼～11年級）在學習后處理包含不確定性數據問題的能力變化，為如何在中學課程中循序漸進地培養學生理解和應對科學不確定性提供了來自實證的啟示。

總體而言，本屆年會中關于科學不確定性的研究呈現出多元化和深入化的趨勢。學者們從哲學思辨、教師認知、理論構建和學生學習等多個層面展開研究，共同指向一個核心目標：培養學習者在日益復雜和不確定的世界中進行科學思考和理性決策的能力。這些研究不再將不確定性視為科學教育中需要回避或簡化的障礙，而是將其視為促進深度學習、培養批判性思維和理解科學本質（NatureofScience，NOS）的寶貴契機

2.3中小學生科學素養測評

科學素養測評對于衡量科學教育成效、診斷學習問題、指導教學改進以及推動課程發展都有積極作用。本屆年會中，學者們圍繞不同領域和層面的科學素養測評工具開發、驗證及其應用展開了廣泛而深入的探討，特別關注了氣候變化素養、生態素養、跨學科科學理解、特定學科能力以及新興的AI引領下的科學素養測評

在素養框架構建方面，學者們進一步拓展以科學素養為基礎的綜合性素養的內涵，并以此為基礎開發相應的評估工具。有研究聚焦于氣候變化素養，通過系統分析相關文獻，提出了包含知識、技能、情感和行動等多個領域的理論概念，為氣候變化教育的有效開展奠定了基礎。另有研究關注青少年生態素養，通過整合理論框架、國家政策文件和相關文獻，構建了包含全面指標的評估工具，并驗證了其在衡量青少年生態素養多個維度方面的有效性和可靠性。

除了對綜合性素養框架的構建，還有大量研究聚焦于特定科學領域和技能的測評。學者們從不同視角出發，開發并驗證了形式多樣的評估工具，用于測量學生在特定科學領域和技能上的表現。這些工具涵蓋了多個方面，例如：測量學生對碳循環跨學科理解的評估工具，診斷學生在化學主題上啟發式推理傾向的測試，以及評估初中學生氣候變化知識、地理信息系統（GeographicInformationSystem，GIS）技能和生物學天賦的工具。此外，還有針對科學探究、論證、解釋數據趨勢、建模等科學實踐能力，以及社會性科學推理（ScientificandSocialResearch，SSR）技能的評估工具。這些研究不僅提供了豐富的評估資源，更揭示了學生在不同科學領域和技能上的優勢與不足，為教學改進提供了重要的參考依據。

隨著技術的發展，以人工智能為基礎的自動化評分技術及其在科學教育測評中的應用與公平性成為新的研究熱點。相關的研究在人工智能與科學教育議題部分進行綜述。

總體而言，本次NARST年會中關于科學素養測評的研究呈現出多元化和精細化的趨勢。學者們不僅關注素養框架的構建和綜合性測評工具的開發，也注重針對特定科學領域和技能的評估，并積極探索新興技術在科學教育測評中的應用，為科學教育的改進提供更有效的支持。

2.4人工智能與科學教育

隨著人工智能（ArtificialIntelligence，AI）技術的飛速發展，其在科學教育領域的應用潛力與挑戰已成為學者們關注的絕對熱點。本次NARST年會中，學者們圍繞AI如何賦能科學教育的各個環節展開了深人探討，涵蓋了教師教育與專業發展、技術與工具開發、課程設計與教學法創新以及評估與反饋等多個方面。

在教師教育與專業發展方面，學者們普遍關注如何幫助職前和在職教師更好地理解和應用AI技術。相關研究探索了職前教師對AI在科學教育中應用的認知準備、與AI互動進行教學設計的模式，以及AI課程對教師AI素養的影響。還有研究發現，AI課程能顯著提高教師的AI認知和應用能力，但對態度影響較小。

在技術與工具開發方面，學者們致力于開發支持科學教育的AI工具，重點關注個性化學習和智能化教學。例如，有研究團隊開發了基于AI的問題分類系統，以實時評估學生理解并輔助教師定制教學策略；另有研究團隊則采用用戶參與式設計方法，邀請科學教師參與人工智能教師儀表盤的設計，旨在開發能夠有效輔助教師指導和評估學生科學實踐活動的工具。

在課程設計與教學法創新方面，學者們積極探索如何將AI技術融人科學教育課程，如何利用AI激發學生的學習興趣和促進深度理解等方面。例如，有研究從社會建構主義視角出發，探索在AI與古生物學結合的課程中，如何通過“情感錨點”支持學習過程；另有研究關注文化和情境響應式教學法對改善學生AI態度的有效性。

在評估與反饋領域，學者們積極探索如何利用AI技術設計更公平、更有效的科學評估工具，并提供個性化的學習反饋。例如，有研究團隊探索了人類智能與人工智能在設計公平的科學評估工具方面的認知協同作用。另有研究團隊利用機器學習評估與學習進階對應的科學模型，以探索學習進階如何指導機器學習提供個性化反饋，從而實現更具針對性的教學干預。

總體而言，本次NARST年會中關于人工智能與科學教育的研究呈現出多元化和融合創新的趨勢。學者們從不同的角度探索AI的潛力與挑戰，為構建更加智能、高效、公平的科學教育體系提供了重要的理論依據和實踐指導。

3展望

NARST年會作為科學教育研究領域的重要平臺，匯聚了全球頂尖的學者和實踐者，本次會議豐富多元的議題勾勒出科學教育研究的廣闊圖景，也為我們展望未來科學教育的發展趨勢提供了重要啟示。可以預見，未來的科學教育研究將更加關注以下幾個方面：一是跨學科融合與情境化學習，強調在真實情境中培養學生運用科學知識解決實際問題的能力；二是技術賦能與個性化學習，利用人工智能、大數據等技術為學生提供定制化的學習體驗和智能化的學習支持；三是非正式學習環境的拓展與利用，整合多元資源構建全方位的學習生態系統，打破傳統課堂的邊界；四是公平與包容的價值導向，致力于為所有學生提供平等的學習機會，促進科學教育的普及和發展。

展望未來，第99屆NARST年會將于2026年4月19日至22日在西雅圖舉辦，以“科學教育中的快樂越界和激進想象”為主題，這為我們進一步探索科學教育的未來方向提供了更具象的指引。正如教育家貝爾·胡克斯（BellHooks）所言：“盡管教室存在種種局限，但它始終是一個充滿可能性的地方。在這片可能的場域中，我們有機會為自由而努力，要求自己和同伴保持思想與心靈的開放一—這種開放使我們既能直面現實，又能共同想象超越界限、突破常規的路徑”。因此，未來的科學教育研究不僅要關注上述趨勢，更要秉持“快樂越界和激進想象”的精神，打破既有的傳統框架束縛，致力于從根本上重構教育的范式與生態，在科學教育中擁抱快樂、突破邊界、大膽想象，共同探索科學教育的無限可能。

參考文獻

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（上接第90頁）

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（編輯顏燕 荊祎瀾）