西部欠发达地区科学教育加法实施的价值诉求、现实困境与突破

【摘要】在教育强国、科技强国、人才强国战略背景下，科学教育加法实施可以推进西部欠发达地区科学教育优质均衡发展，助力西部欠发达地区培养拔尖创新人才，落实中小学生科学核心素养培育的根本要求。但是，科学教育加法推动实施仍然面临诸多困境，前期准备阶段：缺乏系统规划，认知存在迷思；实施过程阶段：大中小学科学教育一体化发展不足，停留于模仿借鉴水平；评价反馈阶段：非科学知识测评困难，测评结果运用不足。可基于此提出破解性对策，前期准备阶段应针对需求与困境构建协同赋能的支持体系；实施过程阶段应探索大中小学协同的地方特色科学教育加法发展模式；评价反馈阶段聚焦问责机制与改进机制并驾齐驱。【关键词】科学教育加法西部欠发达地区价值诉求改革路径基础教育阶段的科学教育能助力教育强国和科技强国战略的落实，是提升我国公民整体基本科学素养的基础，也是国家基础教育高质量发展的一项重要工作。2023年，《教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中强调，“着力在教育‘双减’中做好科学教育加法，一体化推进教育、科技、人才高质量发展”，“探索利用人工智能、虚拟现实等技术手段改进和强化实验教学，并注重利用先进教育技术弥补薄弱地区、薄弱学校及特殊儿童群体拥有优质教育教学资源不足的状况”。旨在通过科学教育提质增效，促进区域科学教育公平发展。基于此，西部欠发达地区科学教育加法实施何为与为何等问题尤为凸显，亟待探究。其本体教育价值是唤醒西部欠发达地区中小学生对科学探索的热情，从科学的视角关注现实世界，在团队合作探究中提出问题、分析问题并解决问题，其衍生的教育价值则体现在推进基础教育阶段科学教育的优质均衡发展。一、西部欠发达地区科学教育加法实施的价值诉求（一）推进西部欠发达地区科学教育优质均衡发展科学教育加法的实施能推进西部欠发达地区科学教育优质均衡发展，具体体现在以下两个方面：第一，科学教育加法能助力西部欠发达地区教育提质增效。2023年，教育部、国家发展改革委、财政部印发《关于实施新时代基础教育扩优提质行动计划的意见》中强调：“实施义务教育强校提质行动，加快优质均衡发展。”在意识层面，要引导西部欠发达地区中小学管理者和教师重视新时代科学教育，明白其重要性及育人价值，扭转只关注升学考试科目教学质量提升的局面。在实践层面，国家要加大对西部欠发达地区科学教育加法实施硬件与软件的配置力度，鼓励西部欠发达地区积极探索科学教育内涵式发展之路。第二，科学教育加法有利于缩小西部欠发达地区与东部发达地区中小学之间科学教育差距。2023年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于构建优质均衡的基本公共教育服务体系的意见》中规定，“以推进学校建设标准化为重点，加快缩小区域教育差距”，“继续加大对中西部困难地区支持力度”，“全面改善民族地区办学条件，整体提升办学水平”。西部欠发达地区科学教育加法的推行有利于重新审视其与东部发达地区科学教育的差距，在模仿和借鉴的基础上基于地区教育的实际情况和优势特色，不断缩小科学教育质量与水平的发展差距。（二）助力西部欠发达地区培养拔尖创新人才西部欠发达地区科学教育加法实施对拔尖创新人才的培养具有积极的推动作用。首先，西部欠发达地区科学教育加法主要体现在校内与校外、线上与线下课程资源的整合以及跨学科内容的有机融入上，通过全方位教育资源的拓展，使学生有更多机会了解和掌握较为前沿的科学理论和现代科学技术的新进展，从不同视角认识世界并激发他们的创新思维，从而为培养拔尖创新人才奠定坚实的知识基础。其次，西部欠发达地区在实施科学教育加法时，除了要传授科学知识与技能，还要特别关注通过实验教学、项目式学习、探究式学习等多种方式以激发学生的学习兴趣和探究意愿，进而培养学生的科学思维、科学方法、科学态度、科学精神等。最后，西部欠发达地区科学教育加法的实施应注重以学生为主体开展科学实践探究活动，引导学生体验提出问题、分析问题及解决问题等科学探究的全过程，并通过建立科学实验室、科技创新基地等，引导学生在实践操作中探索科学、发现科学及创造科学。这些是西部欠发达地区拔尖创新人才培育实操层面的重要组成部分。（三）落实中小学生科学核心素养培育的根本要求科学教育加法聚焦于培养什么样的人，即培养具有科学核心素养的社会主义现代化建设者和接班人。科学教育加法实施以中小学生可持续发展为本，摒弃“唯分数论”“唯升学论”及“唯结果论”等，聚焦新时代未来公民应具备的科学核心素养的培育（科学观念、科学思维、探究实践、态度责任）。科学教育加法实施聚焦将中小学生视为积极主动的学习者、探究者与合作者，以培养社会责任感高、实践操作能力强、具备反思与批判性思维的公民为目标导向。中小学生科学观念的塑造关注中小学生唯物主义世界观和方法论形成及运用的培育；中小学生科学思维的锻造聚焦引导中小学生使用科学方法与系列程序探究世界本质、特点及规律的意识与能力；中小学生探究实践能力的培育则涉及中小学生从日常观察中发现值得探究的问题，形成初步猜想与假设并通过实践活动验证；中小学生科学态度责任的培育则应彰显中小学生为祖国与社会发展做贡献的觉悟与意识。科学教育加法实施关涉中小学生科学核心素养培育过程中的多样化与个性化，摒弃统一的学习目标与学习结果，引导学生成为科学探索主体，基于不同学生科学学习水平探索适宜的科学教育及引导模式。中小学生科学核心素养的培养是一个连续发展过程，科学教育加法关注不同学段学生科学学习基础与需求的异同并实施分层教学，尤其关注幼儿园阶段与小学阶段学生科学学习内容、学习思维及学习方式等的过渡，小学阶段与中学阶段学生科学学习内容、学习思维及学习方式等的有机衔接。二、西部欠发达地区科学教育加法实施的现实困境（一）前期准备阶段：缺乏系统规划，认知存在迷思认识是实践的先导，正确的认识影响并推进科学教育加法实施的进程和效能。实施科学教育加法首先要解决认识层面的问题，即了解科学教育加法的内涵和本质，以及为什么要在西部欠发达地区实施中小学科学教育加法。教育行政部门、教研部门、学校管理者、中小学科学教师作为西部欠发达地区实施科学教育加法的主要参与者，他们关于科学教育加法实施意义及价值的理解势必会影响教育效果。西部欠发达地区科学教育加法实施需要教育行政部门的顶层设计与统筹规划，但是西部欠发达地区科学教育加法准备阶段仍存在以下问题：第一，教育行政部门未能通过颁布政策、制定制度等形式帮助学校、教研部门、家长等明确各自在科学教育加法实施过程中应承担的具体责任和应践行的具体路径。第二，忽视西部欠发达地区学校管理者、科学教师对科学教育加法的认知困惑与矛盾。第三，西部欠发达地区中小学科学教师师资数量不足及专业化水平亟待提升。教研人员的认知偏误集中体现在两个方面：第一，教研部门的教研员们未能正确认知西部欠发达地区中小学教师在科学教育加法准备阶段可能遇到的认知偏误与畏难心理。第二，高等学校相关研究者未能深入实际为中小学科学教育加法的实施提供系列优秀案例。学校管理者的认知误区体现在以下两个方面：第一，消极且被动地等待教育行政部门及教研人员的指示与支援。学校管理者在科学教育加法实施过程中存在“坐等靠要”的心理，导致科学教育规划的准备进度迟缓。第二，学校管理者在科学教育加法实施的规划与筹备中主要管理者与筹划者的角色责任缺失，科学教育加法实施规划工作完全由科学教育教研组长及科学教师们完成。科学教育加法实施“最后一公里”关键在于科学教师，他们对科学教育加法实施的认识与理解影响教育效果。当前，一些科学教师仍然存在以下迷思：第一，部分教师缺失自身是科学教育加法实施主体的觉悟，认为科学教育加法实施是教育部门负责的事宜，是学校领导应该思考的问题，应由发达地区科学教师作为“领头雁”探索和引领教学方向。第二，部分教师对科学教育加法的认识狭隘且窄化，这部分教师将“加法”等同于增加科学教育课时，增加考试范畴的内容，忽视了学生科学核心素养的习得。第三，由于科学课程不是考试必考课程，科学教育加法很难践行和落实。（二）实施过程阶段：大中小学科学教育一体化发展不足，停滞于模仿借鉴水平西部欠发达地区科学教育加法的实施关键在于解决如何实施“科学教育加法”的问题。这其中既有行动能力和素养的问题，又有认识的问题。从这个意义上看，当前探究西部欠发达地区科学教育加法实施特别需要关注两个基本维度：一是缺乏基于系统思维实施科学教育加法的认知引领与指导意识；二是西部欠发达地区科学教育加法实践层面的可行性、困难与挑战等。教育行政部门在科学教育加法实施中的问题有以下两点：第一，支持体系有待完善。制度中“鼓励、支持和指导”只是停留在倡导和建议层面，如何为西部欠发达地区在科学教育加法实施过程中提供适切且精准的专业指导、人员支持与资源配置，怎样促进西部欠发达地区大中小学科学教育加法实施的有机衔接及一体化设计与落实，以及如何协同并促进各核心利益相关者之间的平等、自愿且持续的合作等都有待商榷。第二，实施过程中仍需健全及完善激励机制。为规避西部欠发达地区各主体在科学教育加法实施中参与的偶然性、随意性及短期性等问题，有效激发学生在科学教育加法实施过程中参与的积极性与主动性仍然是个难题。教研部门在科学教育加法实施中的问题有以下两点：第一，西部欠发达地区师范类高等学校的科学教育专业建设尚处于起步阶段，缺乏指导及引领中小学科学教育加法实施的意识和能力。第二，西部欠发达地区的科学教研员、科学教师及科学名师工作室的建立相对滞后，科学教研员人数不足，通常由其他学科教研员兼任。学校管理者在科学教育加法实施中的问题有以下三点：第一，缺乏结合本校实际情况加强中小学科学教育加法实施前后衔接及一体化设计的规划意识与能力。部分学校管理者以上级硬性考核标准为参照，注重结果导向的科学教育成绩，缺乏对实施过程中科学师资、资源、教研活动等有机整合及利用的综合考量。第二，学校管理者推行科学教育加法时照搬照抄，改革仍然处于模仿和借鉴阶段，缺乏向创新及特色化发展方向迈进的意识和能力。第三，学校管理者在管理层面挖掘、整合及有效利用高等学校、科研院所等社会机构资源的能力匮乏，忽视大中小学科学教育加法中教、学、评一体化规划。西部欠发达地区科学教师在科学教育加法实施过程中的困惑和问题有以下三点：第一，未能充分发挥科学教育独特的育人价值。教与学的内容以抽象且零散的科学知识与技能为主，未能深度挖掘及融入其蕴含的爱国主义、科学探究精神及社会伦理道德等思政元素。第二，“我国小学科学教师在信息技术、跨学科与问题解决式教学方面表现最弱，且专业发展的支持与保障严重不足”［1］，家庭、社区、科技馆、博物馆等科学资源的整合与优化能力匮乏。第三，实验教学是培养创新人才的重要途径，但是科学实验也以教师主导的验证教科书中结论的重复性模拟实验居多，中小学生自主探究式的创新型科学实验活动则开展得较少。（三）评价反馈阶段：非科学知识测评困难，测评结果运用不足《义务教育科学课程标准（2022年版）》中强调“评价主体多元和方法多样”，“要强化过程评价，探索增值评价，关注个体差异”。西部欠发达地区科学教育加法实施的评价与反馈关乎中小学生科学核心素养培育实效，也涉及东西部科学教育差距的缩小及教育公平问题的解决。评价与反馈不仅是中小学科学教育加法实施过程中某一环节阶段性的梳理与总结，也是向高水平进阶的参照与借鉴，其中既关涉认识论层面的问题，也有行动能力和素养等方面的问题。由于监督评价机制与问责机制不健全，教育行政部门未能及时发现并解决西部欠发达地区科学教育加法实施的问题与困难，这可能会导致部分西部欠发达地区学校不作为或低效敷衍等情况出现。如何通过大数据及专家团队精准持续追踪西部欠发达地区科学教育加法实施后的改进实效，以确保科学教育加法的高质量实施仍然有待商榷。教研人员的评价局限于微观层面科学教师的教和学生的学，忽视学校层面在科学教育加法中给予的资源支持、管理制度及专业培训方面的整体性评价。以学生科学成绩为导向的评价理念仍然占主导地位，如何有效将评价结果运用于学校科学教育加法仍需思考。学校方面的评价仍然存在以下两个亟待解决的问题：第一，如何科学、客观且全面地评价小学科学教育加法实施的显性效果？其隐性效果如何察觉？又如何将之显性化以纳入中小学科学课程与教学改革计划之中？第二，测评结果如何用于中小学科学教育加法的持续改进？中小学科学教师的困惑有以下两点：第一，学生的科学知识、科学技能及科学思维等掌握情况可以通过考试的方式测评，但是学生的科学观念、探究实践及态度责任等科学核心素养无法仅通过纸笔测验的方式考查，且目前尚未出台权威且统一的测评依据及标准。第二，科学教师的专业发展缺少专家的专业性引领，且中小学生对于教师践行科学教育加法实施效果及问题的反馈能力有限，加之专业的科学教师人数较少，来自教师学习共同体的有效反馈也相对较少。三、西部欠发达地区科学教育加法实施困境的突破（一）前期准备阶段：针对需求与困境构建协同赋能的支持体系在前期准备阶段，主要利益相关者（即学校管理者、科学教研员、科学教师及其他学科教师、师范类高等学校的教育者、家长等）关于科学教育加法的共性需求与普遍困境主要体现在以下三个方面：第一，在科学教育加法实施中，主要利益相关者的责任及角色不明确且认同度低。第二，他们在推进科学教育加法实施的过程中普遍存在畏难心理。第三，他们在如何有效且持续推进科学教育加法实施方面仍有困惑。针对以上三个问题，建议针对需求与困境构建协同赋能的支持体系。制定制度及构建支持体系从顶层设计及制度层面解决前两个共性问题。针对第一个问题，中小学校是科学教育加法实施的主阵地，学校管理者、科学教师及其他学科教师、中小学生等都是核心设计者、组织者与变革者。教育行政部门和高等学校是科学教育加法的重要参与者和支持者，教研员通过片区教研沙龙、培训及竞赛等活动为科学教育加法的实践赋能；高等学校通过科学教师职前培养及在职培训，为其开展科学教育加法提供理论支撑与技术指导。家庭、科技馆、博物馆等都是科学教育物质资源环境与人文氛围创设的重要参与者与提供者。此外，要实现利益相关者从“要我改革”向“我想改革”的思维转变，需要引导他们在科学教育加法实施中将主体责任意识、角色与身份认同等与教师自身专业发展、职业道德修炼、区域科学教育质量提升、教育强国及科技强国等关联起来，以激发各利益相关者主体改革的内生动力与活力。针对第二个问题，在西部欠发达地区科学教育加法实施的初步探索阶段，教育行政部门应建立鼓励创新、容许失败、允许试错的相关制度与规定。学校管理者应努力营造开放包容的氛围，鼓励创新，也应允许因教学变革造成学生科学学业成绩暂时不稳定的情况，允许教师在教学变革中试错。容错机制与纠错机制的构建与完善应该容许因缺乏经验先行先试出现的失误、探索性尝试中出现的失败或失误、为推动科学教育加法教育改革中的无意过失，但是在失误中也要守住底线，知错即改，并从失败中总结经验教训。纠错机制是在试误与错误发生之后，对其产生的缘由、过程及后果进行科学评估及原因分析，并通过科学论证与征求意见等程序及时给予纠偏和纠错，将可能造成的损失降到最低。教育部门与高等学校合作为学校管理者及小学科学教师提供具有指导性与实操性的科学教育加法实施框架，鼓励西部欠发达地区学校大胆尝试探索科学教育加法教学改革，允许在尝试错误的过程中不断汲取经验，持续改进。制度层面助力家庭、学校、社会机构的互联互通，西部欠发达地区学校与东部发达地区学校、西部欠发达地区学校之间就“科学教育加法实施”结成联盟并创立学习共同体，大胆探索，不断创新。技术、资源与环境支持体系则聚焦解决第三个问题，即引导各核心利益相关者从“我想改革”向“我能改革”的思维转变。围绕中小学生科学核心素养培育建立“政府—学校—课堂”联动的组织与资源保障体系。第一，高素质科学师资建设方面，师范院校与综合类大学加快培养一批“有责任、有担当、有专业素养”的、愿意扎根西部欠发达地区的中小学科学教师，同时加大与增强中小学科学教师转型的支持力度与培训实效。第二，完善一站式中小学生科学探索的资源共享与优质服务体系。营造崇尚科学探究的氛围与环境，建设一批跨学科综合实验室与网络资源共享平台，依托高等学校，共享其智慧教室与实验室等优质科学教育资源。第三，充分利用援疆计划等支援开展西部欠发达地区科学教育加法优秀案例库的建设、使用及完善等工作。以中小学生科学素养培育为目标，以科学核心概念为主轴，实现理论与实践多维度的融合，高等学校、中小学及科研院所等跨界合作，大胆尝试科学教育加法优秀案例库的开发与建设。（二）实施过程阶段：探索大中小学协同的地方特色科学教育加法发展模式以数字技术赋能科学教育为着力点，大中小学协同推进科学教育加法体系建设，强调大中小学一体化布局，体现科学教育贯穿全学段素养教育的理念。“小学至中学各年级学段的科学教育需要有机衔接，中小学与职业教育阶段科学类课程要相互联系。”［2］一方面，指向“加法”的大学、中学与小学科学教育内容选择、教学模式、学业测评与改进机制等前后贯通且相互衔接。紧跟中国教育数字化转型要求，结合人工智能、5G、大数据等课程基础，以螺旋上升的方式加强各学段科学教育内容的系统化设计，努力探索大中小学一体化的“互联网+科学教育”教学模式。另一方面，大学理科科研团队、教研人员及中小学科学教师等构成科学教育加法的“跨界共同体”，实现资源共享并以科教融合范式破除西部欠发达地区科学教育加法实施难题；以主题或项目为依托形成由大学教师、中小学教师、大学生、中学生及小学生等构成的跨学段、跨学科学习共同体。《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出：“从学生已有经验出发，选择合适的情境素材，运用观察、实验、调查、制作等活动创设教学情境，提出有价值的问题，引发认知冲突，激发探究动机。”新时代基础教育阶段科学教育加法的实施应注重地域特色与差异化发展模式，聚焦过程与结果并重的发展模式。西部欠发达地区还需要结合本地区实际情况，持续探索富有地域特色的科学教育加法发展模式。结合西部欠发达地区独特的地质地貌、气候环境、丰富的特产、独特的建筑风格、穿戴服饰、礼仪习俗等，尝试从“验证取向”教学模式转向“创新取向”教学模式。西部欠发达地区各中小学选择适宜且典型的科学教育加法实施模仿样板，由潜层的结构模仿逐渐过渡到深层变革理念与思路的模仿，并不断尝试将本地区学生的学情、区域思政元素、区域独特的物质与人文资源等纳入其中，开启自主探索创新。中小学生科学学习领域不应局限于科学知识的积累、科学技能的掌握、科学思维的习得，更应关注科学文化与科学伦理的学习与熏陶。科学文化与科学伦理可引导学生树立唯物主义世界观和方法论，破除封建迷信，弘扬科学真理，维护民族团结，铸牢中华民族共同体意识。结合西部欠发达地区的红色资源、兵团精神、胡杨精神、优秀传统文化、国家安全、民族团结等重大主题内容，将其有机融入科学教育中，帮助学生构建科学文化认知体系并形成文化自信，引导学生养成良好的科学道德观与较强的社会责任感与使命感，摒弃功利主义、形式主义、主观主义、拜金主义等不良风气。基于学生科学核心素养培育的跨学科主题教学是科学教育加法实施的主要方式之一。科学教育加法实施不能仅停留于科学知识简单累积的基础学习层面，还应上升到中小学生科学观念、科学思维、探索实践、态度责任等高级学习层面。最常见的两种培养模式，即科学内部的跨学科主题教学模式与其他课程的嵌入式教学模式。第一种培养模式是将科学教育领域的四个跨学科概念（即物质与能量、系统与模型、结构与功能、稳定与变化）与时代发展、社会需要、中小学生学习需要与兴趣等整合以建立完整的知识图谱。例如引导学生了解及探究西部欠发达地区特产（例如青稞、罗布麻茶、藏红花茶等）中的结构及富含的糖类、脂类、蛋白质、矿物质及维生素，明白其包含的人类健康所需的营养物质与能量。引导学生关注并熟悉特色农牧产品的生产、包装、销售及后续服务等整个系统的运作流程，感悟现代科技在助推农业高质量生产与便捷化销售中的作用。引导学生深入体验西部欠发达地区演奏乐器的来龙去脉，感受特色的民风民俗，并将之与农牧业特色文旅产业链开发与运作关联起来。第二种培养模式是在其他课程教学、社团活动及社会实践活动中开展跨学科主题式探究活动及项目式学习活动。西部欠发达地区学校应关注其他课程教学中科学教育价值的挖掘及应用，例如中小学道德与法治课程中民族团结“我们像石榴籽一样紧紧团结在一起”主题系列活动之一是中小学生走进果园观察石榴籽，从科学层面探究“石榴籽为什么要团结在一起？它们是如何团结在一起的？”。基于此引导学生理解各民族大杂居和小聚居的分布特点。学校可与当地企业或高等学校互联互通，共建科学类社团并开展社会实践活动，结合新时代科学信息技术新进展与学生的科学兴趣，以学生为中心开展科学实验与探索活动，充分挖掘学生的创新意识与创造能力。例如学生对纸皮核桃、冰糖心苹果、紫色浪漫薰衣草等感兴趣，建议学校联系农场与当地农业科学研究所，组织学生带着问题和假设开启观察、体验、实验等持续跟踪的学习历程。（三）评价反馈阶段：问责机制与改进机制并驾齐驱2021年，国务院教育督导委员会发布的《教育督导问责办法》中关注对教育部门及相关工作人员履职尽责等方面的行政层面教育问责，兼具监督与指导的功能。西部欠发达地区科学教育加法的落实也属于教育督导范畴。构建以“发展取向”的问责目标、明确的问责主客体、权威且弹性的问责标准、可操作性的问责方法与工具等为圈层，以体