随着国家对科学教育的重视,各地开展科学教育的积极性得到了显著提升。但同时也出现了用考试来衡量科学教育质量、用学科教育来代替科学教育的倾向,相关部门有必要加以规范提醒。
科学教育不仅是传递知识,更是提升全社会的科学素养。作为科技工作者,我们有责任积极支持和参与科学教育,立足专业优势,配合学校教育,促进科学教育从“知识灌输”向“素养培育”转变,为提升青少年科学素养贡献力量。
现代科学的发展日新月异,学科专业的分工越来越细,学习门槛越来越高。一线科学老师在面对庞杂的学科门类时,往往会感到力不从心。作为职业科学家,科技工作者长期从事相关学科专业的研究,对科学本质有深刻的理解,能够帮助教师深入浅出地传授科学,上好科学课。
科学的本质是探索未知,通过学习和利用已有的知识,发现和获取新的知识。它基于事实证据和逻辑推理,应用多种科学方法和科学思维,形成一组事实、理论和模型。这意味着科学知识是不断发展的。在科学教育中,我们需要传达这样的信息——现在的课堂上和教科书中传授的知识,只是科学家现阶段对自然界的认识,是不断进化的。
例如,人们对太阳系行星的认识就经过了不断变化的过程。在过去的200多年间,从太阳和月亮被当作行星,到天王星、海王星和冥王星被发现,再到2006年科学界对行星定义的修改,太阳系的行星数量不断变化,由最初的7颗,即金木水火土日月,到5颗,即金木水火土……再到最终的8颗,即金木水火土、地球、天王星、海王星。这表明科学知识不是绝对的、一成不变的,而是不断被修正的。
有一位教研员曾经问我,我们小时候经常讲八大行星,但现在很多教科书上改成了8颗行星,有什么区别?其实,在天文学概念中,行星、矮行星、小行星都是太阳系的组成部分,天体分类中没有大行星。判断它们的关键,不仅仅是体积和质量的大小,而是它们经历过不同的演化历史。行星是经过充分熔融的星球,分异出了壳、幔、核的结构,矮行星是没有独立运行轨道的侏儒行星,而小行星几乎没有经过熔融和分异。由此看来,记住八大行星或8颗行星并不是学习的重点,如何定义才是应该重点关注的。
科学教育的目标是让学生学会像科学家一样思考,学会发现问题、分析问题、解决问题,学会根据已有知识探索新知识。因此,科学教育不仅要学习已有的知识,更应理解这些知识是如何产生和演化的。科学老师要带孩子们回到人类历史的“现场”,了解认识工具和方法的改变、认知成果的进步等。
例如,我们可以探讨从牛顿提出的万有引力,到爱因斯坦提出相对论的转变是如何产生的;或者从达尔文提出的进化论,到DNA双螺旋结构的发现,看生命科学是如何进步的。通过这些例子,让学生知晓科学知识的发现过程。
科学课上,要重视探究实践过程的规范化、标准化,过程比结果更重要。因此,科学教育的效果以及学生科学素养的发展情况,不能仅靠传统的书面测试来考查、评判。而且,不同学生的智力发展速度不一样,对各个学科领域的兴趣也不一样,好的教育应当要给予他们充分的时间自由探索、自由发展。
传统书面测试的成绩不宜作为培养与选拔学生的唯一依据,我们必须转变“应试”思维,尽可能地让书面测试与面试交流、动手实践等方式相结合,实现全面测评。例如,通过同伴评价、自我评价、项目展示等方法,更全面地评价学生的科学素养。这样的科学教育才更符合科学本质。要避免学生把科学理解为具体的科学知识,而选择以记忆的方式掌握各种知识,以应对考试。
科学教育的转变是一个长期而复杂的过程,但它对于培养下一代的科学素养至关重要。作为科学教育的实践者,我们可以在自己的教学实践中尝试新的方法,以促进这一转变。让我们携手,从结果导向的“应试”到过程导向的“探究”,从事实性知识的记忆,到学习知识的发现过程,开启中小学科学教育的新篇章。
(作者系义务教育科学课程标准修订组核心成员、中国科学院国家天文台研究员)
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