中国科学院科学家郑永春:小学科学课事关国家科技创新基础

科学素质是现代社会一个公民应具备的基本素质。世界科技强国都十分重视中小学科学教育,在不少国家,科学课与语文数学同等重要。科学教育搞得好,既能吸引青少年学生投身科技、拥抱科技,成长为未来一代科学家和工程师,同时将显著提升公民科学素质,为建设创新型国家奠定社会基础。科学教育质量应从义务教育阶段抓起。这是全国政协委员、中国科学院院士周忠和经常思考的一个命题。义务教育阶段学习科学的目的,并不是为了培养科学家,而是为了让孩子们学会像科学家一样思考,像科学家一样提出问题,分析问题,解决问题。因此,中小学生学科学并不仅仅是学习科学知识,更重要的是学习科学方法、科学思想和科学精神,尤其重要的是要培养对科学的兴趣和爱好。两会期间,周忠和告诉《中国科学报》记者。2017年,教育部发布《义务教育小学科学课程标准》规定,从2017年9月开始,在全国中小学全面开设科学课,而且从小学一年级开始开设,这是加强青少年科学教育的关键一步。然而,根据周忠和所在中国科普作家协会的调研,发现义务教育阶段科学教育仍然存在不少问题,需要尽快加以解决。具体表现在,大部分学校没有专职科学教师,科学教师专职化比例仅33.7%,县级以下小学情况更差,科学教师专职化比例仅16.1%。其次,科学教材编写和课程标准制定有待加强。调研发现,我国现有教科版、首师大版等8个版本的科学教材在不同地区使用,但编写质量参差不齐,科学知识碎片化堆砌,缺少系统性和逻辑性,工程技术部分的内容单薄,科学方法、科学思想和科学精神的内容体现不够。另外,科学教育缺少顶层设计,学科交叉融合不够;科学教育缺少科学教育资源支持,授课质量堪忧。基于此,周忠和建议,科学课程标准制定和科学教材编写工作中,要吸纳热心基础教育的一线科技工作者和科普作家深度参与,培养造就一支高质量的科学教育专家队伍。另外,他建议切实采取有力措施,加强师资培训,提升科学教师队伍的科学素质和专业化水平。建议开展全国性的科学教师培训工作,让科学教师了解科学前沿,提升现有科学教师队伍的科学素质和专业能力。引入社会资源,提升中小学科学教育质量也很重要。周忠和给出了解决方案,首先,在中小学设立科普讲堂,鼓励一线科学家、退休科技工作者、青年科技人员到中小学开展科普讲座;其次,吸纳青少年科技辅导员、高校和科研院所的理工科研究生、博士后,深度参与中小学科学教育工作。建议在有条件的地区,科学课实施双师制。周忠和说,另外,还要加大针对中小学生的科普作品扶持力度,在中小学推广科学阅读,加强孩子们对科技史、科学家精神、自然科学不同学科的了解,从而从内心爱上科学。

前不久,百名院士委员应邀参加全国政协围绕“创新驱动发展”议题召开的专题协商会。这些院士委员都是当代中国的科学家,都怀有科学报国的梦想。而再伟大的科学梦,都需从青少年开始培养。

郑永春,中国科学院国家天文台研究员、科普作家。

从中兴芯片事件引发对卡脖子技术的思考,到围绕华为5G通信对未来信息技术主导权的争夺,不难看出,当前中美之间的竞争,表面上看是贸易战,实际上是两国科技实力的竞争。科技创新能力的强弱事关中国的前途和命运,这一点已经在全社会形成了共识。

每年的5月30日是全国科技工作者日,之后的6月1日是儿童节。这两个节日紧挨在一起,无意之中在提醒我们:科技工作者要大手拉小手,努力提升孩子们的科学素养。因为国家科技强盛不仅依赖于科技工作者队伍,也依赖于全社会特别是青少年科学素养的提升,科技发展归根结底要靠下一代。

2017年,教育部发布《义务教育小学科学课程标准》规定从2017年9月开始,在小学阶段全面开设科学课,而且从一年级开始。科学课开设两年来,教育部门围绕师资队伍建设、课程体系、考核标准等方面,做了大量卓有成效的工作,初步解决了科学课能不能上的问题,成绩突出。然而,根据我们的调研,小学科学教育仍然存在不少问题,需加以重视。

科学教师队伍建设存在明显短板,合格师资力量严重不足。我们对某中部省份的一项调查发现,大部分学校没有专职科学教师,专职化率仅三分之一,县级以下专职化率仅16.1%。很多学校的科学教师由语文、数学、英语老师兼任,体育、美术老师上科学课的情况十分普遍,不少教师甚至缺少基本科学素养。作为一门核心课程,没有专职教师,课程质量堪忧。根据2015年测算结果,到2020年我国小学科学教师缺口约13万,占当年总需求的41%,这还是科学课从三年级开设时的测算结果,现在科学课从一年级开设,教师的缺口显然更大。

科学教育的目的,并不是为了培养科学家,而是为了让孩子们学会像科学家一样思考,像科学家一样提出问题、分析问题、解决问题。小学科学课看似简单,但在学科上涵盖了物质科学、生命科学、地球宇宙、工程技术等不同领域,对分科教育模式下培养的教师队伍提出了很大挑战。调查发现,全国仅有36.1%的小学科学教师具有科学背景,大部分科学教师没有理工科专业基础,缺少科研训练。老师不会教,学生不会学的情况十分普遍。

科学教材编写质量有待加强。我国现有教科版、粤教版、苏教版等八个版本的科学教材,分别在不同地区使用。不同版本的科学教材,编写质量参差不齐。普遍存在科学知识碎片化堆砌,缺少系统性和逻辑性,工程技术部分的内容单薄,科学方法、科学思想和科学精神的内容体现不够等问题。

小学儿童的大脑发育尚未完成,科学教材的难度应与他们的认知能力相匹配,但部分版本的教材对不同学段的科学内容定位不清,难度忽高忽低,不仅与其他课程的学习进度脱节,也没有与初中数学、物理、生物、化学的知识体系衔接起来。我们发现,初中知识小学上、高年级知识低年级上的情况也存在,直接影响了科学教育的教学效果。

科学教材缺少顶层设计,教学资源支持不够。目前,带着高科技光环的人工智能、机器人、编程、创客教育、STEM教育、虚拟现实、增强现实等非基础课程,通过各种途径纷纷进入校园,但作为核心课程的科学课反而势单力薄,面临困境。老师们普遍反映,学校领导不重视科学课,有限的课时也常常被挤占。然而,这些五花八门的素质教育课程,实际上都是科学教育的组成部分,应围绕提升学生科学素养这个核心目标进行顶层规划、整体设计,使之更好地为科学教育服务。

要上好科学课,教学资源的支持十分重要。但调研发现,上好科学课所需的参考资料、图片、视频、动画资源匮乏,无法满足教学需要。实验是科学课的关键环节,但老师们普遍反映,相关部门配发的实验器材不适应实际需要,与教学需求的契合度非常低。上课要用到的资源没有配发,不需要用到的反而买了很多。由于经费管理制度的约束,实验用品、易耗品损毁之后不能及时统计,也缺乏专项资金进行补充。大部分学校都没有专门的实验员,由科学教师负责管理实验室。由于工作量增大,他们常常用演示实验代替动手实验,影响了上课效果。

科学教材循环使用不利家校共育。在小学教材中,只有科学教材是循环使用的,每次上课时发下来,下课后收上来,不准孩子在书本上写和划,一套教材要用几届学生。由于每年损坏的部分不能及时补上,老师只能让几个孩子共用一本教材。而且,由于教材不准带回家,家长们大多不了解科学课在上些什么,也就无法加以辅导,加之不需要参加统考,使得家长普遍不重视科学课。

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