推進基于探究實踐的科學教育

2022年4月，教育部印發的《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“2022年版課標”）提出“激發學習動機，加強探究實踐”。2023年5月，教育部等十八部門聯合印發《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》）提出“以學生為本，因材施教，推進基于探究實踐的科學教育，激發中小學生好奇心、想象力和探求欲，培養學生科學興趣，引導學生廣泛參與探究實踐”。為此，教育理論工作者就推進基于探究實踐的科學教育進行了深度分析。

一、2022年版課標在課程理念上彰顯探究實踐性

張勇、徐文彬在《基礎教育課程》2023年第3期發表的《〈義務教育科學課程標準（2022年版）〉中課程理念、目標和內容的新變化》一文中指出：2022年版課標在課程理念上，提出以核心素養為導向，進一步彰顯育人性、結構性、進階性、探究實踐性、綜合性。

2022年版課標在課程理念上彰顯了探究實踐性。前兩版課標都非常重視學生科學探究能力的培養，強調以學生自主探究的方式改進課堂教學。2022年版課標進一步強調“倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程”。讓學生盡可能地經歷科學探究和實踐過程，引導學生積極地動手、動腦、動眼（觀察）、動嘴（口述、討論、辯論）、動筆（繪畫、畫圖），是科學課標一貫的理念。在2022年版課標中，“探究”一詞出現的頻次高達350次，“實踐”一詞出現的頻次高達148次。如此強調探究的重要性是因為科學探究是促成學生學會科學地思考，學會運用科學證據，質疑、反駁、辯護、論證、推理和建構自己的科學理論的基本范式。本次課標修訂從單純強調探究轉向強調探究與實踐并重是一大進步，實踐也是科學教育的基本范式。

二、從課堂教學角度理解科學思維與探究實踐的關系

史加祥在《江蘇教育研究》2023年第2期發表的《新課程標準背景下科學思維與探究實踐的多元理解》一文中指出：落實2022年版課標，圍繞科學思維開展探究實踐教學，需要對課標要求進行可操作解讀，并對課堂教學的實施模式進行分析。

科學思維與探究實踐之間的關系看似明晰，實際上錯綜復雜。探究過程包括科學知識、理論的發現階段，檢驗與評價階段，科學解釋與預測階段，不同的階段涉及的探究方法路徑存在差異。因此，教師在科學教學中，需要根據學生的認知水平和教學內容選擇不同的方法路徑。雖然探究的方法路徑不同，但涉及的要素卻基本相同。2022年版課標劃分出8個過程要素，不同的探究階段由不同的要素組成。不同的要素在教學中既可以單獨呈現，也可以分階段組合或全過程參與。

不同的過程要素會涉及具體的思維方法，如作出假設可能會運用到分析、綜合、抽象、歸納等方法，收集證據則會使用觀察、測量、實驗等方法，有的要素以理性思維方法為主，有的要素則以邏輯思維方法為主，在教學實踐中需要教師依據要素、內容進行主動的設計和扎實的實施。教師除了要進行教學設計與課堂實踐外，還需要為學生提供認知中介，如工具、儀器與設備等物質工具，推理論證、模型建構和創新思維等思維工具。

依據上述理解，基于科學思維的探究實踐教學可以展開不同的設計與實踐。技能級探究，主要關注物質工具的使用技能掌握；思維方法級探究，聚焦某種具體的思維方法，如觀察、測量等；要素級探究，主要是對某個要素的重點培養，如怎樣讓學生提出感興趣、可探究的問題；過程級探究，聚焦某一個階段中多要素、多方法的綜合應用；全過程級探究，是基于學生課程核心素養的整體表現的探究，是對學生科學探究能力和思維方法的最高要求。小學階段基于思維的科學探究主要以技能級和思維方法級居多，高年級可以涉及要素級和過程級，全過程級則需要根據學生的認知水平和任務難度適當涉及。

三、構建實踐導向的科學教育體系

李志民在《教育家》2023年第32期發表的《培養科學精神，構建實踐導向的科學教育體系》一文中指出：《意見》明確提出，通過3至5年努力，在教育“雙減”中做好科學教育加法的各項措施全面落地。做實中小學科學教育，認識科學教育的本質、以實踐為導向、培養科學精神，是其中的關鍵。

科學教育本質上是認知方式的教育。它不僅要傳播知識，更要引導學生走進科學的殿堂，感受科學的魅力?；A教育階段開展科學教育的目的是培養學生的科學觀念、科學精神，引導他們通過觀察、實驗等途徑理解更多的科學現象，更強調學生主動參與、實踐探究的過程，讓學生獲得科學的思維和認知。

培養科學思維是中小學科學教育的核心任務?？茖W思維訓練包括觀察、提問、假設、實驗、推理和評估等多個環節?？茖W研究是一個漸進發展的過程，科學教育不能忽略科學發展史的教育。教師要通過講述充滿故事感的科學發展史，讓學生從全局性的角度理解科學理論的產生、發展、應用以及被修正、被否定的過程，從而建立一種深度理解和思維。從歷史發展的角度對待科學教育，就會破除一些常識中的謬誤，還原科學與技術產生的真相，對學生的思維發展具有重要的訓練作用。

科學教育要注重跨學科融合?，F代科學發展呈現出兩種基本方式：一種是學科的不斷分化與深化，另一種是學科的綜合與多學科交叉。就中小學而言，科學與數學、語文、藝術等學科之間存在著密切聯系，各學科相互滲透和促進。通過跨學科融合，學生能夠在科學實踐中體驗到知識的綜合性和實用性，感受學習的樂趣和意義。

教師是科學教育的關鍵。為了確?？茖W教育的質量和深度，必須加強師資隊伍建設，提高教師的數字化素養。通過提供專業的培訓和支持，提高教師的學科素養和教學水平，鼓勵他們參與科研和教學改革，才能更好地為學生搭建科學實踐的平臺。

科學教育體系需要全社會共建?？茖W教育涉及多個教育環節，課堂外、校園外也有豐富的資源。推動中小學科學教育的實施，應加強學校與科研機構、企事業單位等的合作。資源共享能夠為學生提供更廣闊的科學實踐機會，培養他們的科學興趣和創新能力。同時鼓勵學校與社區、博物館等合作，組織實地考察和社會實踐活動，讓學生感受科學知識的應用和社會意義。全社會齊抓共管、凝聚合力，才能打造高質量的科學教育體系。

四、學校開展探究實踐要把握好實施要點

高云峰在《中小學管理》2023年第6期發表的《探究實踐：中小學推進科學教育的關鍵點》一文中指出：探究實踐是一種學習模式，中小學開展探究實踐需要把握以下要點。

（一）探究實踐開始于觀察和提出問題

愛因斯坦說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！眴栴}本身就可以激發或者限制學生的創造力。好的問題有助于讓學生得出“與眾不同”的答案，而創造力的主要特征之一就是“與眾不同”。例如，物體在陽光下會有影子，不同時刻影子的長短和方向都會變化?！袄梦矬w的影子，我們可以做什么？怎么做？”就是一個值得討論的問題。學生既可以從不同角度進行思考，也可以考慮如何具體實施。

（二）探究實踐以科學問題為中心

探究實踐都是從問題開始，以問題為核心激發學生思維，這也是科學學習的重要特征。問題的引入要適當，最好與學生所學的科學知識有聯系，符合學生的生活經驗，同時考慮到學生的心理特點。引起探究的問題應當是那些雖超出學生現有水平但其通過努力能夠解決的具有挑戰性的高級問題。例如，關于中國重大科學項目“500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）”的問題：“球面并不能聚焦，為什么該裝置稱為‘球面’而不是‘拋物面’？”這一問題涉及物理、數學、地理、技術與工程等跨學科知識，教師可以引導學生先做理論分析，然后制作簡化的模型進行驗證。

（三）探究實踐要有趣味性，能激發學生自主參與

探究實踐應該有趣味性，這樣才能激發和培養學生的探究興趣，使其積極主動地參與到探究活動中。例如，人們觀察發現：大鳥展翅比身體長，小鳥展翅比身體短。針對這一現象，可以讓學生收集多種鳥類的數據，嘗試發現某種規律，然后提出假設，對這一現象進行解釋并做出模型進行驗證，最后對撲翼仿生飛翔裝置提出建議。

（四）探究實踐活動要重視合作與交流

在探究實踐活動中，教師要鼓勵學生多進行溝通交流。如果學生之間能夠不斷地交流討論，不同的思維火花在激烈的碰撞中就可以互相啟迪思維、拓寬視野。因此，科學探究實踐倡導小組合作，教師要為學生之間的合作交流創造條件。例如，考慮工作量的大小是否必須依靠團隊合作才可能完成。

（五）探究實踐活動要重視收集資料及分析、歸納、總結

科學重視數據。在探究實踐中，對現象進行科學解釋、做出科學推斷時，需要一定數量的可靠的數據資料。觀察、測量是獲得資料的重要途徑。一些情況下學生可以自制模型或作品，幫助獲取某些數據，這體現了科學探究與工程實踐融合的必要性。

需要指出的是，通過對外在現象的觀察和測量，可以得到局部的、零散的數據，我們還需要把這些局部零散的數據進行加工整理，這樣才可能發現事物的本質和規律。因此，探究實踐要教會學生處理數據的方法，包括篩選歸類、分析綜合、總結歸納、抽象概括等。

五、大學與中小學協同推進科學教育發展

黃曉、吳琪在《中國科技教育》2023年第9期發表的《以大學—中小學科學教育協同為科學教育做加法》一文中指出：大學—中小學科學教育協同推進科學教育發展是優化科學課程內容的關鍵路徑。

中小學生通常接觸到的是基礎的科學知識和實驗，而大學生則有機會接觸到更為先進的科技設備和研究成果。高校牽頭開展與中小學教育研究部門的合作，共同研究科學教育從小學、中學到大學的銜接和一體化課程及教學實施方案，研究成體系、分階段的中小學科學教育教材，研究適合中小學生使用的工程教育教具與學具，為中小學開展科學教育提供教學資源支撐。大學—中小學科學教育協同有助于加大學?？茖W教育課程供給，拓展青少年科技創新實踐時空。

學?？茖W教育，一方面要面向全體學生，在課程中強調科學探究方法的傳授、科學態度的養成、創新精神和實踐能力的培育，培養學生的科學素養；另一方面，要重視探索科學英才大中小學校一體化培育，為科學英才的科學識別和持續發展提供多樣化、可選擇的課程支持，讓科學英才的發掘與培養在基礎教育階段有效落地。

搭建大學—中小學科學教育協同合作交流平臺，促進大學與中小學開展高效溝通。中小學可以獲得大學在日常管理、教育科研、特色課程開發等方面的大力支持，共享大學的實驗設備、教育教學場所、圖書館等資源。鼓勵大學與中小學嘗試多樣化的教學模式，比如基于現代科技手段的遠程教學、探究式教學、實踐教學等，讓科學教育更加生動、有趣、易懂。廣泛搭建科學教育交流合作平臺，積極拓寬交流合作渠道。

（責任編輯：趙昆倫）