“双减”背景下科学教育加法的学校理解与实践

“双减”背景下科学教育加法的学校理解与实践小学阶段的科学教育对提升与发展学生的科学素养，对培育有科学家潜质的青少年甚至是未来的科学与技术创新人才都有着无可替代的作用XX年启动的“双减”聚焦减轻学生过重的学业负担，激发学生内在的学习活力，提升整体素质课后服务作为保障“双减”落地的重要举措，为科学教育的“加法”提供了时空可能在“双减”与课后服务的背景下学校如何理解和开展科学教育加法科学新课程标准的颁布给科学教育加法带了什么启示本文尝试从学校的现实出发，探索可能的路径与策略，为科学教育加法提供借鉴

一、科学教育加法的理解与规划

1.理解科学教育价值是做加法的必须前提科学教育在国家教育体系中占据着重要的地位，它不仅是学校教育的重要组成部分，更是建设创新型国家的根本和落实教育强国政策的有效抓手科学教育对于国家科学技术的发展、科技创新人才的培养都具有不可估量的作用，在世界各国都备受重视，成为教育领域关注的焦点为此，很多国家改革科学教育，重视科学教师的职前与职后培训，打造沿的内容转化为适合小学生的学习内容，如编程和计算机科学、3D打印和制作、机器人和电子工程等学校除了需要在每个学年对科学教育内容进行系统规划与安排之外，还要做好内容的分层，根据不同的培育目标对学习内容进行必要的组合，在做好不同年级学生学习内容整体规划的同时，还需要做好同一年级学生必修和部分学生选修的加法差异性则是从学生的兴趣与认知特点出发，设置不同内容类型的科学教育，如科普知识类、科技小制作类、科学思维与方法类、科学实验与探究类、创新课题与项目研究类，在差异性的科学教育中培养具有科学素养和特长的科学创新小能人要实现科学教育内容的系统化，不仅需要增加内容模块，更需要将学校原有的科学教育内容从一个个独立的模块转化为一个具有内在联系和结构的科学内容框架止匕外，还可将教育科学内容组合成一个立体的体系，具有横向和纵向的结构和进阶性的特点有的学校在科学课程教学内容之外，围绕“生活中的科学”“地球宇宙探秘”“身边的工程技术”三大主题对科学主题、拓展和创新教育的内容进行了整体的规划与设计，对一至六年级的具体活动内容进行细化，如在“身边的工程与技术”主题中就按年级设计了“简单机械”“劳动工具设计与制作”“承重的桥”“生活中的电路”“3D打印”“机器人与智能生活”，同时还融合了其他学科的主题内容，开展跨学科主题式学习，体现出了科学教育的实践性和综合性特征做方法加法，为思维与方法提供来源科学的教学方法和学习方法对科学教育至关重要，方法不仅是传授和获取科学知识的手段，也是学生科科学思维和创新能力的重要来源教育教学方法的应用不仅能够帮助学生建立正确的科学认知和方法论，还可以帮助学生理解和解决复杂的科学问题，促进学生批判性思维和创新性思维的发展学生能力国际评价项目将学校科学教学方法总结为传授式教学、指导式教学、适应性教学、探究式教学等，不同的方法在实践中需要适度均衡并灵活使用在科学教育发展的过程中，出现过很多不同的教学模式，如探究训练模式、科学探究模式、概念获得模式、集体探究模式等伴随科学教育从“探究”向“实践”的转变，产生了基于“社会性科学议题”的论证教学和基于“社会需求”的科学研究案例教学等以科学实践为情境的教学模式，还出现了基于认知冲突、拓展情境任务和表达论证观点的科学概念转变教学模式除此之外，在科学教育中还涌现出问题化、项目化和STEM等多种教学与课程组织方式，不同的教学方法与模式对学生的科学学习有不同的侧重，为科学教育的加法提供了多种组合可能在课后教育时间加入且拥有了丰富的学习内容后，科学教育与学习的方法也能在学生掌握基础科学方法之后进行加法，可以加入实践性更强、研究性更完整的教学方法，使原来的研究进一步细化与深化；可以加入问题化、项目化学习方法，推进科学教育的跨学科和综合化实施，提升学生解决实际问题的能力；可以加入基于信息化、人工智能的学习方法，如线上线下融合、虚拟与增强现实等，让学生在多种场景下学习和探究，以提高其学习效果科学教育教学方法的加法需要以学生为中心和主体，在做方法的加法之前需要对不同方法的适用性、层次性和优缺点进行了解，根据不同的科学教育时间、不同的教育内容以及不同的学生进行组合使用，体现“做中学”“用中学”“创中学”的方法进阶，发挥不同方法、作用与功能的叠加效应,注重启发学生的思维能力和发展学生的创新能力，提升学生的科学素养做资源加法，为学习与活动提供支撑资源是科学教育正常开展的前提与效果实现的支撑从资源学角度可以将科学教育资源分为科学教育人力资源、环境资源、技术资源、信息资源等；从教育视野对教育资源进行分类，又可以划分为科学教育教师资源、学生资源、环境资源、信息资源等；从社会学角度则可以分为学校科学教育资源、家庭科学教育资源和社会科学教育资源等不同的划分方法侧重点不同，在总结归纳之后可以从硬件和软件资源、校内和校外资源两个层面做好科学教育资源的加法首先是做好硬件与软件资源的加法硬件资源也指物质资源，包括实验室设备、教具、模型、图书、实验材料等硬件资源的加法需要重视实用性和有效性，要能够满足学生学习和实践的需求，提高教学效果和质量；同时要因地制宜、因校制宜，科学合理地规划实验室和教室布局，统筹规划和管理物质资源，提高物质资源的使用效率和安全性；学校也需要对已有的科学教育资源进行调查，做到心中有数并根据科技发展和教学需求，更新和补充最新的实验室设备、教学材料、数字化和信息化教学设备及移动终端等，提高教育教学的现代化水平可根据调研情况提出“科学实验室+创新实验室+校园空间”的硬件资源建设路径，明确要求让实验室开展科学课教学成为常态，让创新实验室成为创新实践的专业基地，让校园空间成为科学素养生长的土壤其次要做好软件资源，如师资力量、教育信息化技术等的加法科学教师是科学教育最重要的资源，需要做好数量与质量两个方面的加法，数量加法就是要吸引科学相关专业的高校毕业生加入教师队伍；质量的加法则是要科学教师做好不同专业知识的加法，在提升教师PCK能力的基础上递加到教师的TPACK能力可开展科学教师专业素养调研，在分析后针对科学教师专业发展中的“短板”做培训加法除此之外，学校可在基于数字化教学转型的实践中做科学教育信息化资源的加法，添置学习移动终端，丰富数字化教学资源,构建科学教育数字化资源库，对全面的数字化教学环境进行探索，包括建设数字化教室、数字化教学平台，提供多元化、互动式的教学环境和设备，支持不同学习方法和教学模式的实施，支持个性化、多样化的学习需求最后还需要在课程内容整体规划中做好校外资源“引进来”的加法，定期将优秀的校外教育资源引进学校，同时需要将校外丰富的馆藏资源、实践基地等作为学校科学教育的补充资源，发挥资源的合力，促进学生全方位、多元化的发展科学教育加法的前提是“双减”的真正落实和学校对科学教育的整体规划与设计，学校要切实减轻学生的学业和作业负担，为“加法”腾出时空，同时也要减轻科学教师的负担，减少科学教师的过多非教学性任务，为教学和科研提供更充裕的时间、支持和资源，激发其教学热情和创造力，推动科学教育质量的提升高质量的教师队伍，转变科学教育方式，提高STEM教育的水平和普及率此外还关注科学与其他课程之间的深度连接，搭建科学学习的“共同基础”，用技术变革科学教育，发挥非正式学习在科学教育中的作用，强调科学、艺术与人文的统一，并通过评估提升科学教育的质量目前，我国在科学技术领域还有很多技术难题需要攻克和突破，科学技术高水平、高质量自立自强的发展重担需要由不同阶段的科学教育共同承担小学作为科学教育的起始与基础阶段，对学生未来的科学学习与发展有着巨大的影响，有65%的科学家和科学研究生表示他们对科学的兴趣始于中学之前高校、科研院所、科技组织需要加强科学基础研究，特别要做好青少年科学教育的加法

2.整体规划科学教育是做加法的必然选择小学科学教育正在逐渐从学校教育的边缘发展成中心，科学教育理念也从培养少数精英转变为培育所有学生，教育目的从强调科学知识转变为强调核心素养发展，科学教育课程也逐渐成为具有跨学科和综合性特点的课程形态有研究者将科学教育理解为素质教育的重要体现，以科学教育课程为依托，传授科学基本知识，体验科学思维和探究实践方法,培养科学态度和精神，以建立完整的科学本质观、知识观和价值观为主要目标，培养学生进行科学探究与实践，甚至未来进行科学研究的教育综合实践活动由此可见，可以从广义与狭义两个角度理解学校科学教育，广义的科学教育是在学校中开展与科学、技术相关的教育实践总和，狭义的科学教育则特指作为基础的科学课程教育做科学教育的加法是指做广义上理解的科学教育加法学校科学教育是一个复杂的系统，对其进行整体规划可以确保科学教育的协调性、连贯性和一致性；科学教育又是一个长期且持续的过程，需要在动态发展中更新与完善，对其进行整体规划能促进科学教育的可持续发展由此可见，在理解的基础上进行整体规划是做好科学教育加法的必要准备与方向指引

二、科学教育加法的现实与启示

1.学校现实明确加法的必要性每一轮课程改革都明确了科学教育和科学课程的改革方向，但在实践中出现了一些问题，首先是学校、教师等对小学科学教育的价值认识不足，科学课程没有得到学校足够的重视；其次是针对科学教育缺少专门的政策；最后是科学课程的教学缺少综合性还有调查发现，我国科学教育在公民科学素养的提升和科技创新人才培养中发挥的作用不够，科学课程教育也存在着教师的教学实践与学生的认知规律不一致、评价方式与课程标准不匹配等问题调研发现，区域学校科学教育存在的主要问题包括教师专业素养发展不均、教育时间难以保证、教育资源不平衡和对学生的培养缺少差异性等科学教师的专业素养是科学教育的基础，很多学校科学专职教师占比较低，很多教师的专业也与科学教育无关，难以保证科学教育的有效进行；科学教育需要足够的时间作保证，按照新发布的课程方案，小学阶段科学课程教学时间应占总课时的8%^10%,其他阶段科学教育的时间需要从占总课时14%~18%的综合实践活动以及地方和校本课程时间中分割而来，虽然在各科目中所占时间不算少，但与科学教育所肩负的重任相比还远远不够；科学教育需要丰富的硬、软件资源支持，但区域、城乡和校际之间的差异影响到科学教育的均衡发展调研还发现，区域学校都组织了科技活动与竞赛，并作为科学教育的重要组成，但内容一般按照相关活动要求和竞赛规则组织，不仅与其他的学科教育之间缺少关联，而且参与的学生也较少绝大部分学校开展的科学教育不仅需要提升所有学生的科学素养，还需要承担培育具备科学家潜质或有一定科学研究与创新创造能力的学生群体的双重责任，既需要从学校教育发展整体规划科学教育，又需要意识到针对不同培育目标和学生进行差异性与个性化设计的必要性

2.课后服务凸显加法的可行性研究还对学校课后服务中的科学教育实施情况进行调查，结果显示，很多学校对在“双减”中如何开展课后服务进行了有益的探索，在减少家长负担的同时增强了教育服务能力课后服务成为学校开展素质教育的新阵地，有效利用了时间与空间，在学校、社会和家庭的联动中创造了一系列方法与路径，在教育“双减”中担负着提质减量的作用调查发现，科学教育融入课后服务的情况存在较大的差异，有

11.5%的学校对课后服务科学教育进行了整体规划，

31.4%的学校在课后服务中按年级开设了科学探究类活动，有接近43%的学校只是开设了一些科技小社团，参与的学生较少，还有约13%的学校没有涉及科学教育的内容由此可以看出，很多学校的观念没有从“课后服务”转为“课后教育”，没有意识到课后教育是开展科学教育的契机调查显示，95%的学校认为在课后教育中开展科学教育需要整体规划，超过50%的学校认为专职教师队伍的不足是科学教育融入课后教育面临的主要问题，缺少课程资源、器材以及整体设计也是需要解决的问题调查所反映出来的问题与科学教育在学校中的现实不谋而合，都是科学教育加法要重点解决的问题在调研与调查后对“双减”中科学教育加法的必要性和可行性有了更为充分的认识，启示了实施的路径与内容

三、学校科学教育“一融四加”的实践路径

1.“一融”的系统建构在“双减”中做科学教育的加法不仅需要对学校科学教育现状进行深入调查与分析，还要对照核心素养的发展要求，从学生作为完整的“人”出发，对各项教育和课程进行设计，体现学校教育价值选择和文化品格，促进具有整体性、适应性和选择性的课程的生成，在制度、组织和资源的支撑与保障中做好科学教育“减”与“加”的整体调整与优化在调查后从“双减”与课后教育的背景出发对学校科学教育进行整体建构，形成了“一融四加”的路径和实践方法“一融”就是将科学教育融入课后教育“一融”的关键是从“课后服务”到“课后教育”的观念转变，将课后服务从方便家长与学生、提供看护服务转变为为学生提供有组织的学习与支持，注重发展学生的兴趣和个性，提高综合素质和竞争力将科学教育融入到课后服务，不仅可以与艺术、劳动等教育进行组合，甚至可以将科学教育作为课后服务的中心，将其他教育的拓展、融合纳入其中，将科学教育作为支配因素贯穿整个课后教育全过程“四加”则是在“融”的基础上对科学教育的时间、内容、方法和资源做加法，通过增加科学教育时间、拓展科学教育内容、创新科学教育方法，丰富科学教育资源的整体设计与实践，推动科学教育加法的落地

2.“四加”的整体设计做时间加法，为探究与实践提供可能学生的学习需要时间，其科学探究与实践需要更为充分的时间保证，所以“双减”中科学教育首先要做的就是时间加法有研究对科学学习时间与科学成就之间的关系进行了调查，发现两者之间存在显著的正相关关系还有研究针对学生的学习时间进行了具体的分析，说明在科学教育中做时间加法的必要性科学教育的时间由分配时间、参与时间和深度学习时间组成，研究证明，参与时间、深度学习时间与科学学习表现之间有一定的关系，但也需要足够的分配时间做基础在将科学教育融入课后服务后，科学教育的时间得到了明显的增加，但要想发挥出时间对学生科学学习的促进作用，还需要对时间进行整体分配从图2可以看出，科学课程与科学主题教育属于每个学生都需要参加的科学教育，具有必修的性质科学拓展教育的时间主要是指课后服务的第一阶段，此时间段由学生自主选择，绝大部分学生都会参加;科学创新教育的时间主要是指课后服务的第二阶段，参与的学生较少，由学生和教师双向选择，主要是创新社团、科技兴趣班的活动时间科学自主学习主要是指学生在学校、家庭、社会中能获得资源支持并进行自主学习所花的时间，不同学生的参与时间因人而异在做时间加法之后，学生参与科学教育的时间均有所延长，部分学生较之从前增加了双倍甚至三倍的时间，为学校科学教育的整体设计提供了可能，但时间是决定学生科学素养和创新人才培育的众多变量之一，只有参与时间被更有效利用，增加的时间才能够发挥出促进与改善学生学习的效果做内容加法，为规划与设计提供抓手学校科学教育内容的加法是一个复杂、系统、迭代和动态的过程，需要对目前学校科学教育在内容方面存在的问题进行总体分析，如过分重视科学知识的全面性和逻辑结构，忽视科学知识的发展过程和思想性因此内容的重构需要深刻理解科学教育的本质，关注内容背后蕴含的科学方法、科学思想与精神，还需要为学生提供基于不同内容的研究类、活动类和拓展类课程科学教育内容的加法需要与增加的时间相匹配，同时还要遵循系统化、分层化与差异性等原则系统化就是要针对不同时间对教育内容进行整体的再思考与再构，不仅要做好内容在横向上的补充与完善，还要在纵向上做好科学方法、能力和思维的衔接，更加需要从不同时间段和围绕不同的学生进行一学期或一学年的系统规划伴随《义务教育科学课程标准》的发布，科学课程教育内容的加法要聚焦学生核心素养的发展，包括科学观念、科学思维、探究实践和态度责任等方面虽然科学课程的教学时间没有变化，但教学内容与要求却有了较大转变，需要学校在学习与理解的基础上进行组织与管理学校科学主题教育的内容目前较为丰富，学校在每学年的科技节中会设置不同的主题，有很多关注科学、技术与社会的内容，如变废为宝、创意思维、人工智能等，可以结合不同的节日进行拓展，如中国航天日、生物多样性日和环境日等；还可以将综合性和专业性的场馆资源作为教育内容，邀请科学家和科技工作者进入校园，用丰富的内容引导学生热爱科学，从小树立科学理想对于课后服务中的科学拓展教育内容，学校可以从不同年级出发进行基于主题的科学探究与实践活动，主题可以是科学教材内容的拓展与延伸，也可以根据学生的兴趣进行遴选，创新教育的内容则可以从学校的特色出发，设置能促进学生实践与创新能力发展的课程除了传统的科技内容之外，还应该将科技前。