中小学科学课程的价值取向与实施策略

中小学科学课程的价值取向与实施策略如何在“双减”背景下做好中小学科学教育加法，为科技创新人才培养奠定基础，是我国中小学科学课程改革面临的时代命题。科学课程作为科学教育的主要载体，受到世界各国的高度重视。近年来，基于科学大观念、跨学科概念或核心概念的课程内容建构等，成为科学课程发展的主要趋势。2022年，教育部颁布了《义务教育科学课程标准（2022年版）》，凝练了科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等4个核心素养，加强了内容的结构化，提升了课程的综合性和实践性。这向我们提出了两个问题：（1）科学新课程与以往课程存在哪些实质性的不同？（2）对于这些差异，在课程实施中教师应该采取怎样的策略，以保证新课程的落实？一、中小学科学课程的价值取向探讨中小学科学课程的价值取向，首先要了解科学课程构建的基本逻辑，具体包括“学什么”“怎么学”“达成什么预期”等方面，即课程目标（核心素养的培养）、课程内容、实现学生核心素养培养的路径，三者缺一不可。基于这一逻辑，概括而言，科学课程主要有以下几个方面的价值追求。1一切为了学生核心素养的培养这是科学课程目标层面的价值取向。中国科学社的创始人任鸿隽在《新青年》刊发的《何为科学家》一文中指出：“近代科学是教育和修养最好的工具，因为天天求真理，时时想破除成见，不但使学科学的人有求真理的能力，而且有爱真理的诚心。无论遇见什么事，都能平心静气地分析研究，从复杂中求简单，从紊乱中求秩序；拿论理（逻辑）来训练他的思维，而思考力愈增；用经验来指示他的直觉，而直觉力愈活。”科学学习可以提升学生的科学素养，这些素养对于学生的终身学习与发展具有很重要的意义。信息时代向我们揭示了两个事实：一是知识是学不完的，每天都有大量的新知识产生，而且固守旧知识并不能满足当下生存与发展的需要；二是相对于知识积累，更重要的是培养学生学会学习和解决问题的思维和行动能力，这可以让学生坦然、自信地面对各种未知、不确定的问题。在《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出的4个核心素养中，科学观念是科学课程本质属性的集中体现，是其他素养的基础；科学思维是适应现代社会发展的核心思维方式，而且可以迁移到其他领域，其中，作为高阶思维的批判性思维和创造性思维，又是重中之重，没有高阶思维的充分发展，遑论科技创新人才的培养；探究实践是学生形成其他素养的主要途径，同时也是一种关键能力；态度责任是学生基于对科学概念的深度理解，在探究实践的支撑下，通过科学思维内化而形成的必备品格。换一种说法是，教师在设计与开展教学时首先应该有一个判断，即这些知识和学习活动是有利于培养学生核心素养的，否则就是不合理的或应该放弃的。2科学课程内容的精约化与结构化这是科学课程内容层面的价值取向。科学史告诉我们，知识是积累的（虽有科学革命，但革命也是一种积累方式），知识是关联的。对于科学教学来说，正是由于素养始于并孕育于学生探究实践以及逻辑思维的深度参与，所以课程内容要“少而精”，要结构化，否则容易淹没在碎片化的知识学习之中。已有的行为学和脑科学研究发现，灵活的语义记忆网络有利于创造性的表现，高创造力个体呈现出更灵活、连接更紧密的语义记忆结构。零散的知识彼此之间关联性弱，没有可迁移的知识结构，不利于学生形成知识的整合性理解，不利于学生使用知识。此外，值得注意的一个问题是，如何认识科学课程内容范畴。科学课程内容不仅包括科学的概念、规律和理论，而且包括如何开展科学探究、如何认识科学以及科学应用等方面。理想情况下，科学学习是获取科学概念、技能与元认知能力的结合。因而，注重不同类型内容之间的相互关联是认识与结构化科学课程内容的基础，也是进一步将其与素养发展、路径支撑进行整体认识和设计的基础。3像科学家与工程师一样思考与实践如图1所示，一般说来，通过课程内容学习，实现学生核心素养发展的路径有两种：一是探究实践活动，二是理论分析。探究实践活动包括学生在学习过程中进行的观察、实验、记录、测量、制作、调查等；理论分析相对比较抽象，其核心是思维方法的应用。回顾科学史，在科学研究中，一方面，从实验事实到科学观念之间不存在逻辑的通道，鲜有科学规律是可以直接从观察或实验得来，只有通过理智的自由发明才能达到。科学思维是科学研究行为、科学创造的灵魂，没有思维的学习活动必然是干涸的、没有深度的、不能达成真正科学理解的。另一方面，这种发明归根到底也依赖于对实验事实的缜密认识，从来也没有一个真正有用的和深入的理论果真是由纯粹思辨发现的。从这个意义上讲，两条路径又是相辅相成的。图1科学课程构建的基本逻辑学生像科学家和工程师一样思考与实践，可以实现：（1）作为一个有机整体，避免了科学观念、科学思维、探究实践、态度责任4个核心素养之间的割裂，因为从思维上讲，科学思维内含于科学探究与实践之中；从实践角度来说，科学探究亦在其中。除思维与实践本身具有很强的交互关系之外，科学知识与概念当然是思考与实践的重要基础，态度与责任也是影响思考与实践的重要因素。（2）将科学学习过程表达为与科学家和工程师类似的思考与实践过程，这一过程集中展现了科学家和工程师的知识、思维、情感、态度、价值观等，而如何开展设计和研究，如何调动这些要素来思考与实践，已有很多描述和阐释，可以作为学生学习科学的直接参照。4从生活中来，到生活中去学习科学指出，学生的已有知识和生活经验是进一步学习的基础。这是建构主义的观点，也是学习起点的问题。比如，小学生对于他们站立的大地是平的，以及放在球体下面东西会掉下来有了多次体验，所以当教师讲到他们居住的地球是球形的，就与他们的先前知识和体验相冲突了。当学生试图将新信息与先前知识相结合时，就得出了全新的地球形状概念，并为之后解释相关现象或解决相关问题提供知识基础。值得进一步说明的是，“从生活中来，到生活中去”不仅是在课堂上创设情境，在知识学习之后再解释相关现象，而且重要的是以真实生活为学习场景。约翰·杜威指出，探究就是从一个问题处境开始，以这个问题处境或人本身的某种改变结束。这具有实用主义哲学的鲜明倾向。由于时间与空间的局限，这在课堂上很难做到，但同时向我们提出另一个问题，科学学习仅仅是课堂教学的事情吗？回答是否定的。我们要将课内、课外（实践基地、科技场所、家庭等）的科学学习整体规划，特别是课后学习任务的设计，如让学生使用身边的材料做一条玩具船，可以加深学生对浮力与物体密度关系的理解，这种实际任务为检测概念理解以及将抽象概念与具体经验相关联提供了很多机会。二、中小学科学课程的实践策略与思考1整体规划科学课程科学课程包括国家科学课程、地方科技类课程（义务教育阶段）、学校为满足学生个性化发展而开发的科技类校本课程。学校要从为国家科技创新人才培养奠基的角度，认识基础教育阶段科学课程与教学的重要意义，把科学课程放在学校课程的重要位置来考量。对于国家科学课程，在开齐开足的基础上，学校和教师更要基于校情和学情做好学段、学年、学期、单元乃至课时的教学目标、教学内容、评价方式和方法的协调一致，除此之外，还要在科学课程资源、教师招聘与培训研修、实验室建设与实验员配备以及实验药品和器材配备等方面做好保障；对于科技类地方课程与校本课程，学校和教师要创造条件让学生开展探索性、创造性实验与工程设计，这对于激发学生学习兴趣、提升学生思维能力具有重要的促进作用。

据教育部课程教材研究所2022年开展的一次专项调研显示，中小学各类校本课程中，科技类是最少的类别之一，占比29.9%。某东部地市反映，由于科技类校本课程需要较多经费，所以难以持续，同时表示该类校本课程开发困难的学校最多，占比52.45%。当然，其中也存在一个误区，即探究实践需要专门的器材设备，而理想的状态是，除少数特定的实验药品或设备之外，教师和学生充分利用当地便利的生物资源、日常生活易得的材料等，自制教具，开展探索研究和工程实践。我们培养的是学生的思维、能力和品格，无关内容载体。2以探究实践为主要路径，推进科学教学与评价变革理论上讲，所有的科学知识建构都离不开探究实践，因为中小学科学课程的研究对象绝大部分来自现实生活和自然世界，是相对直观的，所以学生需要而且也可能主要通过探究实践活动来观察、实验，获取信息与证据，即学生像科学家与工程师一样思考与实践，取材于生活，悟理、共情于实践。然而，如何应对内容量（尤其是考试要求的）与课时带来的挑战，以确保学生有足够的时间深度开展探究实践活动以及对证据或信息的思维加工，是一个现实的、不可回避的问题。我们应认真考虑两个方面：一是不能完全牺牲学生科学学习的深刻体验。因为没有深刻体验，就没有学生核心素养的发展；没有学生核心素养的发展，就没有完成国家科学教育的目标与要求。二是相对于面面俱到、讲授式的科学知识结构化、体系性学习，学生在深刻体验中形成的素养可以开拓新的科学知识，并在其他场景中迁移以解决实际问题。同时，教师要“以终为始”地看待科学教学，像评估员一样思考三个基础性问题：一是需要什么类型的证据，证明学生达到了科学教学目标？二是对于学生在探究实践中的反应、作品或行为，哪些具体特征可以用来判断他们达到了哪些预期效果？三是所计划的证据能使我们推断出学生的科学知识、技能和理解状况吗？回答好这三个问题，有利于实现教学评一体化。但是，探究实践不是为了活动而活动。我们不仅要注重科学知识应用，而且要让学生在“做中学、用中学、创中学”，重视科学学习理念、科学精神和求知渴望的滋养。正如约瑟夫·施瓦布所说：“做中学既不是只在做中学，也不只是学怎么做。做与阅读、反思、记忆齐头并进。这些智力活动最终要达到的结果远不是有效地应付面包和黄油之类的生存问题。它们将产生获取有益经验的能力，做与体验不单纯为了物质的结果······而是为了自身的满足。”3丰富科学学习素材，鼓励提问与对话在科学教学中，如果没有丰富的科学素材供学生观察、选择，没有学生的提问与对话，那么这会是预设的、僵化的教学。这样的教学正是杜威所批判的“旁观者”立场，学生是被灌输的对象。科学教学应该做到三个开放，即起点开放、过程开放、结果开放。只有这样，才能说学生具有了科学学习的深刻体验。起点开放是指科学问题的提出是开放的，这关乎如何提出一个好的科学问题，反映一个学生的基本经验与思维水平，这是我国科学教育的短板。当然，这一要求在教学中存在挑战，即如何聚合学生过于发散的思维。一个好的策略是，教师在选择若干情景或素材时，注重其内在联系，同时设计一个较为恰当的问题链加以引导，更重要的是，要给学生充足的时间去思考、交流和审视所提出问题的合理性以及依据。过程开放是指教学活动中应该不断涌入新的科学材料、信息、观点等，以及对它们的批判性解释与吸收，因而提问与对话是必须的。结果开放就是教师对学生思维以及探究实践结果的包容性和反思，因为所有的探究结论都不是完全确定的，需要不断寻求新的证据，进一步证实或者证伪。起点开放和过程开放是结果开放的基础。进一步讲，如果没有这样的开放性，就不会有发散性思维和聚合性思维的训练，而发散过程中蕴含着多样性，多样性是独创性的基础和土壤；聚合过程需要概括、归纳等逻辑思维方法的使用，蕴含着批判性思维。约瑟夫·施瓦布认为，此时的课程创建主体不是别人，而正是学习者，学生成为了参与课程建构活动的主人，而这一建构过程也正是学习过程。4拓展课程资源，落实共同责任，形成良好生态《义务教育科学课程标准（2022年版）》提到，学校要充分利用多种与科学相关的资源，如花、草、树木、鸟、昆虫等自然资源，以及学校的科技设施，还有校外科技馆、博物馆、科研院所、科技企业等方面的资源。这无疑是正确的，但在现实中却存在难以持续、不够深入等突出问题。杜威在《明天的学校》中提出，学校必须研究学生的需要和品质，必须研究社区的需要，以及社区为学校贡献的机会。学校尽可能地利用社区资源，把社区作为教育实验的贡献者。当学校不再是一个孤立的学术机构时，它在街坊邻里具有何等的分量。学生的科学学习不仅是学生自己的事情，也不仅是同伴、教师和学校的事情，而且是家庭、社区、社会的共同责任。这正是经济合作与发展组织（OECD）当前所强调的“Co-agency（共同能动性）”的理念实质。这种共同责任不仅在于学校和社区能够给科学教育贡献什么，而且在于学校和教师开展的科技活动能够给社区贡献什么，解决什么问题，即这种贡献是相互的。只有这样，才能构成一个良性持久的生