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科学教育的本质内涵、核心问题与路径方法

作者：郑永和周丹华王晶莹

来源：《中国远程教育》2023年第09期

摘要：科学教育是实现科技创新人才自主培养的主阵地，对科学教育的内涵追问与方法

探索是推动新时代科学教育加法落地的重要根基。科学教育研究科学如何成为人的主动学习行

为，体现在科学知识内容、过程方法、教学规律和社会互动之中。本文通过对科学教育的内

涵、问题和方法的探寻以深度回应新时代科学教育关键议题。科学教育的本质内涵在演化中逐

渐丰富，发展至今已形成关涉认知、行为、情感和社会等多重愿景的交互表征。时代性的政策

演进与多元化的学科主题诠释了科学教育的发展阶段，素养导向的人才观念和连续贯通的培养

理念成为当代科学教育的育人趋势。科学教育的核心问题体现在学生的学和教师的教及其互动

的过程中，我国科学教育教与学呈现出一些突出问题，即学生高学业成就的背后表现为低水平

思维与情感技能，教师专于学科教学而弱于跨学科和探究式教学，学生擅长双基掌握而缺乏高

阶思维培养。因此，我国科学教育研究应当广泛开展基于新兴技术和生理证据的实证与跨学科

交叉研究，有效推进概念转变、元认知、科学论证、推理和建模等高阶思维教学实践，深入挖

掘科学教育中的教与学规律，以达成科学教育的育人目标。

关键词：科学教育；科学素养；科学高阶思维；科学教育加法；科学推理；科学论证；

科学建模

中图分类号：G40-03文献标识码：A文章编号：1009-458ｘ（2023）9-0001-10

党的二十大指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支

撑。当代世界百年未有之大变局加剧了科技和人才的竞争，实现中华民族伟大复兴，科技创新

自立自强和人才自主培养成为当务之急。习近平总书记主持中共中央政治局第三次集体学习时

强调，要在教育“双减”中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探究欲，培养具备

科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。科学教育作为科技创新人才培养的主阵地

和全民科学素养提升的关键途径，历来受到发达国家的重视，不断立法保障其顶层政策、师资

培育和课堂教学。科学教育自19世纪中叶进入西方中小学以来，现已成为当代教育体系的重

要组成部分（丁邦平，2002），也成为20世纪中叶以来的一门新兴交叉学科与研究领域。近

年来，科学教育在我国兴起，正逐步建构其学科体系与研究领域。我国科学教育属于课程与教

学论二级学科下的学科课程与教学论，诸如“科学是什么”“谁需要科学教育”“需要什么样的科

学教育”等问题成为我国科学教育理论与实践研究的深耕主题，但是关于“什么是科学教育”的

本质问题至今仍缺乏专业化探讨。当代科学教育在赓续研究中扩充并形塑其自身样貌，无论是

从科学及其研究视角探讨个体如何认识、理解和掌握科学知识、原理与方法，还是从学校教育

视角探讨教师如何引导学生学会科学的认知和理解方式，都是其主要内容（位涛，2022）。

科学教育以大中小学学生群体与社会公民为普遍对象，以物理、生物、化学等传统学科领域为

生长点并吸收人文社会科学的方法经验（Fensham，1988）。科学教育的目的是培养学生在复

杂多变的社会中，运用科学知识与方法以及非认知的情绪情感体验，合理做出科学决策的行动

力（裴新宁，2021）。科学教育体现在科学知识内容、过程方法、教学规律和社会互动之

中，以彰显科学教育认识科学、尊重科学和学习科学的本质特征。基于此，本文通过解析科学

教育的本质内涵以厘定其学理基础，深度剖析科学课程教与学的核心问题以揭示我国科学教育

的突出矛盾，由此提出科学教育落地见效的路径方法，切实回应新时代科学教育的关键议题，

进而推进科学教育加法的落地见效。

一、科学教育的本质内涵：

愿景、主题与趋势

科学教育呈现“一体多面”的特征，其本质内涵也依据取向有所差异，呈现出多维性。就高

等师范教育而言，科学教育作为一个专业，主要以培养科学教师和科技辅导员为目标；就基础

教育而言，科学教育与“人文教育”相对，是以自然科学内容为主的一类课程所进行的教育教学

活动，已经成为现代教育体系的重要分支和组成部分。从课程实施途径来看，科學教育既可以

通过综合科学（如小学科学、初中科学）实现，也可以通过物理、化学、生物和地理等分科课

程进行，而现代更广义的科学教育则涵盖数学教育、技术教育和工程教育等内容（丁邦平

罗星凯，2008）。本文基于国际比较视域，从科学教育的多重愿景揭示其当代内涵，从政策

演进与主题探究视角理清其研究领域，进而通过素养导向的人才观念和