科學教育國際經驗與啟示

今年9月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》，強調“學校要加強科學教育，不斷提升師生科學素質”。在此之前，教育部辦公廳發布《關于加強小學科學教師培養的通知》，提出將采取一系列措施重點培養小學科學教師，支撐小學科學教育高質量開展。世界正處于百年未有之大變局，科學教育在維護國家安全和贏得國家科技競爭力上的作用越加凸顯，如何推進科學教育發展并建立高質量教育體系，成為教育的重要課題。 ——編者

現代科學教育始于19世紀中葉，但得到大力發展則是在第二次世界大戰結束后。在美蘇“冷戰”背景下，美國率先將科學教育提升至國家安全高度，由此引發了世界各國對科學教育的廣泛關注。近年來，隨著新一輪科技革命和產業變革孕育興起、國際競爭加劇和大國力量對比變化，強化科學教育再次被提上許多國家的議事日程。歐美等發達國家在過去幾十年的發展中，也逐漸形成了一些較為成熟的科學教育經驗。

重視科學教育

    政策頂層設計

從歐美等國的科學教育發展歷程來看，無論是教育分權制國家還是中央集權制國家，均重視在國家政策層面支持科學教育，這也是這些國家科學教育能夠取得突出成就的重要原因之一。

美國早在1950年就成立國家科學基金會（NSF），開展科學教師培訓和科學課程開發。此后，美國聯邦政府對科學教育的重視一直沒有中斷：或將科學教育納入綜合性的教育法案中加以強調，或出臺專門的科學教育政策，包括近年來正在推進的第二個STEM（科學、技術、工程和數學）教育發展規劃“北極星計劃”等。日本、韓國、俄羅斯等也有一些類似的持續性國家政策或行動。例如，日本1953年《理科教育振興法》、1995年《科學技術基本法》、2021年《科學技術創新基本計劃（2021—2025年）》等均把“發展科學教育”作為其中一項重要內容。除了全面的科學教育政策外，發達國家還針對理工科領域高天賦學生出臺了專門政策，如美國《賈維茨英才學生教育法》、英國《全面卓越計劃：全校超常兒童教育提升方案》、德國《中小學英才兒童教育促進計劃》等。

對英才兒童和普通兒童

    實施差異化科學教育

一些發達國家在推進科學教育時針對兒童天賦開展差異化教育。

對于理工科領域的英才兒童，通常采取分組、加速、充實等方式開展差異化教育。分組，是將英才兒童作為一個群體，設立特別學校或特別班級對其進行專門培養，如以色列設置英才班。加速，是通過一定的評估機制，允許高天賦兒童提前入學、跳級或者跨年級學習、超前學習，以滿足其特殊學習需求。充實，則是通過課程、學習內容或者教學形式的延伸拓展，為英才兒童提供更具深度和廣度的學習活動。此外，發達國家還重視英才教育保障體系建設，如系統開展英才教育教師培養、通過專業組織和學術研究機構為英才教育提供科學引領、多元主體共同構建英才教育社會支持體系等。

對于普通學生，在高中階段以下主要通過設置科學課程來開展科學教育，課時僅次于母語和數學課程。各國每周課時不等，英國2—3.5小時，美國3.5—4小時，澳大利亞2—3小時，加拿大1.5—2.5小時，愛爾蘭2—3小時，等等。在課程與教學上，小學階段以融合課程為主，重視興趣培養，通常采用項目式學習、主題式學習等，中學基本采用分科教學方式，強調科學思維和科學探究能力的培養；高中階段除普通學校外，不少國家還專門開設了以科學教育為特色的學校，如美國STEM高中、日本超級科學高中、韓國科學高中、俄羅斯專業教育和科學中心、德國文理中學等。

強化科學教師

    專業標準和隊伍建設

教師是提高科學教育質量的基礎與保障，為此，不少發達國家都建立了科學教師專業標準并通過多元路徑推進科學教師隊伍建設。

在專業標準方面，發達國家強調科學教師職前培養標準建設。例如，英國政府在1998年發布小學和中學科學教師職前培訓課程，從教學知識與理解、教學方法與評估方法、科學知識與理解三方面對中小學科學教師培養提出要求。美國國家科學教師協會（NSTA）聯合科學教師教育促進協會（AETS）于1998年制定了《科學教師教育標準》，并于2003年、2012年和2020年進行了三次更新。澳大利亞科學教師協會（ASTA）2002年發布《全國優秀科學教師專業標準》，從專業知識、專業實踐和專業領導三個維度對高水平科學教師標準進行了界定和描述。

另外，發達國家還采取措施充實科學教師隊伍，包括在師范院校和綜合大學內開設科學教育專業學士學位課程、對非師范類理工科畢業生提供碩士學位課程或教育科學培訓、構建科學教育共同體等，讓沒有相關教師資格的人參與科學教育工作。同時，采取多種途徑促進科學教師專業發展，包括：通過政府出臺政策，高校和科研機構提供培訓服務；通過專業機構研制教師標準、提供專業認證等方式激勵教師持續專業成長；吸納社會力量廣泛參與，在項目、資金等方面支持科學教師培訓；等等。

完善科學教育

    支撐體系建設

建立廣泛、多元、立體的支撐體系也是發達國家推進科學教育的一項重要舉措。

一是重視科學教育高層次專業人才培養。歐美等國高校一般在本科、碩士研究生和博士研究生階段開設相應課程。本科階段的科學教育既有以培養中小學科學教師為目標的課程，也有以追求學術研究為目標的課程。在碩士研究生和博士研究生階段，除培養從事科學教育的研究者外，還培養科學教師教育者。

二是成立專門的科學教育社會組織。除普遍成立國家科學教育協會開展決策咨詢、教師培訓、學術研究等外，還成立其他專業組織，如美國國家科學教師協會、英國科學學習中心、日本科學教育研究協議會、韓國科學英才教育學會等。

三是強化科研教研對科學教育的學術支持，包括創辦科學教育學術期刊、推進科學教育學學科建制、在大學和研究機構建立專門的科學教育研究中心等。

四是設立專門的基金會并鼓勵民間機構和組織參與。例如，隸屬韓國教育部的科學創意財團主要活動有科學文化傳播、數學和科學領域教育課程開發、科學英才教育支援、教育捐贈文化社會推廣等。

構建科學教育

    多元協同發展生態體系

發達國家除加強學校科學學習環境建設外，還利用并拓展校外非正式學習環境，目前已形成多元協同發展的生態體系。一是發揮科技場館沉浸式科學學習體驗功能，包括開展開放式科學知識普及和互動參與活動、通過館校合作促進科學教與學協同發展、綜合運用新技術手段提高科學學習真實體驗等。二是利用科研院所等社會機構豐富科學教育機會，具體舉措有協力促進全民科學參與、設立多樣項目和獎勵激發科學學習熱情、推進線上線下融合發展回應數字化時代的科學教育發展需求等。三是探索科學教育的家校社、媒體等的跨界聯動，包括開展整合式項目學習、構建家校社協同育人模式、以高質量科學傳播產品為中介發揮媒體的科學教育優勢等。四是利用科技競賽促進科技創新人才選拔與培養，典型做法包括通過嚴謹規范的賽事規則及流程選拔優秀人才、以競賽輻射對青少年創新和問題解決等能力進行培養、給予優秀人才頂級深造機會以鼓勵其投身科學事業。

啟示：

    建設高質量科學教育體系

深入實施卓越拔尖人才培養計劃，應加強和改進科學教育、工程教育。當前，我國正向第二個百年奮斗目標邁進，同時面臨著世界百年未有之大變局，大力推進科學教育迫在眉睫。歐美等發達國家在發展科學教育方面的探索，可以為我們帶來一定的啟示。

從國家戰略高度規劃科學教育發展，并分階段性有序推進。其中在中短期層面，可重點關注拔尖創新人才早期培養，將理工科領域的英才兒童教育納入國家政策行動中。在中長期層面，可聚焦科學教育體系化建設，如科學教育生態創新、公眾科學素養提升、科學教育與科技創新互動等。

加強科學教育貫通化與差異化發展。對于理工科領域的英才兒童，一方面應構建大中小學相互銜接的協調機制，為其提供清晰的升學發展路徑與出口；另一方面應創新教育教學模式，如基礎教育階段可試點彈性教學、建立科技高中，高等教育階段繼續加強“錢學森班”等實踐探索。對于多數兒童，應完善科學教育的貫通培養與終身教育機制，加強基于科學教育研究機構與科技領域機構共同參與的科學教育支持體系建設。同時，廣泛邀請科學家、一線科技工作者參與科學教育標準、內容、教材的制定，提升科學教育的有效性和科技人才培養的效率。

完善科學教育支撐與保障體系建設。一是充分借鑒科普工作經驗，并吸取其他國家科學教育發展停滯的教訓，通過立法確立科學教育的重要地位，保障科學教育的長效發展。二是統籌制定、完善針對英才教育體系建設、科學教育內容建設、科學教育生態建設等關鍵領域的政策。三是體系化構建覆蓋科技英才兒童篩選、科學教育內容、科學教育教學、科學教育評價、科學教師職前培養與職后培訓、科學教育共建生態等要素的科學教育標準。四是加強科學教師隊伍建設，在高等教育機構擴大科學教師專業人才培養規模，同時廣泛吸納有能力、有意愿的科研人員、技術人員、研究生等科技相關從業者擔任兼職科學教師，并提供教學專業技能培訓，填補科學教師不足的缺口。

建立多元主體參與的科學教育生態體系。我國應確立科學教育統籌單位，構建多元主體共同參與投入的科學教育生態體系。具體而言，政府部門間協同應明確科學教育邊界與主體責任部門，完善各部門協同工作機制，充分釋放多元主體開展科學教育的效能。政府與社會間協同應關注激發社會主體參與科學教育活力，鼓勵科研院所、科技企業、科技場館、媒體等社會主體參與投入。教育與科研協作應關注專業科研機構共同參與科學教育教學政策出臺、標準制定和教材編寫工作等。

（本文系中國教育科學研究院基本科研業務費專項資助項目“國際比較視野下中小學科學教育實施模式與支持體系研究” [GYI2022021]成果，執筆人：王素、張永軍、袁野等）

《中國教育報》2022年10月13日第9版