浅谈科学教育的创新发展

• 2013年美国国家科学技术委员会向国会提交《联邦政府关于科学、技术、
工程和数学（STEM）教育战略规划（2013-2018）》，保证美国在科技
创新人才领域的优势地位。
总统
科技政策办公 室（OSTP）
国家科学技术委员会 （NSTC）
STEM教育委员会
国家科学基金 委（NSF）
教育部（ED）
卫生与公共服 务部（NIH）
• 举措：将数学、科学、技术等列为核心课程，包含科学技术原理、 科学研究的过程和方法、科学发展史、科学技术与社会之间的关系。 1991年出版的《国家科学教育标准》是美国教育史上第一份全国性 的科学教育标准，强调在操作中探究、体验、互动的教学方法。
4.美国科学教育最新进展
• 2011年美国修订科学课程，先后出版了《K-12国家科学教育框架》和 《新一代科学课程标准》，强调工程学与科学同样重要，强调核心概念， 将科学实践纳入重要概念领域。
三、科学教育变革浪潮的引领者——美国
1.美国科学教育第一次变革 • 背景：20世纪初，只注重科学的基本事实与理论体系的科学教育与学生的生 活经验是脱节的，为了与社会发展相适应，以杜威等领导的美国进步教育运 动开始了第一次变革。 • 标志：1918年，美国教育协会中等教育重组委员会提出《中等教育基本原则》 报告，标志着中学科学教育开始向实用化转型。 • 举措：教学方法引入“做中学”（leaning by doing）思想，改变只注重对于知 识的记忆的做法，创立实验学校，以学生活动为中心，强调适应学生的兴趣 和实用性。
3.中国科协、教育部——“英才计划” • 目标：探索学生与高校自主招生有效衔接的方式； 探索“中学生英才计划”与“基础学科拔尖学生培 养试验计划”有效衔接的机制；探索建立高校与中 学联合发现和培养青少年人才的有效模式。 • 做什么：导师指导学生参与现有的科研课题；学生 提出感兴趣的课题，经导师审定后开展；通过科学 报告、科技社团活动、参与实验室科研实践等多种 形式对学生进行综合、立体的培养。 • 怎么做：推荐导师——导师填报信息——学生网上 报名——导师网上审核，高校确认——面试与师生 互认——培养与评估。
3.美国科学教育第三次变革
• 背景：石油危机后，人们开始关注面向所有学生的、普遍能接受的 适用知识，科学、技术和社会（STS）教育理念出现、科学素养口号 提出、环境保护教育兴起，美国开始更为彻底的教育改革。
• 标志：1985年启动 “2061计划”，培养学生良好的科学素养；1986 年《面向全体美国人的科学》发表，旨在提高人们在科学、数学和 技术方面的素养，以帮助人们负责任地、富有成效地生活。
幼儿园：自然体验 科学校本课程
科学探究活动
1.“听”—科学报告
依托形式： • 走出去—“科学家进校园” • 请进来—青少年到中科院听取的专家报告
2.“看”—科普活动
依托形式： 全国层面—全国科技周、全国科普日 我院层面—公众科学日、科技创新年度巡展、主题活动
3.“体验”—科学教育活动
依托形式： 求真科学营、科学课程
多种科学课程；在中学建立研究中心，与研究机构合作开展探究性学习。
五、我国科学教育的案例举隅
1.教育部、中国科协——“做中学”科学教育实验项目
• 目标：让所有学前和小学阶段的儿童探索自然奥秘， 体验科学探究过程、构建基础科学知识、获得初步科 学探究能力，培养科学态度、科学精神和科学思维。
• 做什么：对学习观念和学习方式、教育观念和教育方 式进行改革实验，结合科学课程的实施和各类丰富多 彩的课内外科技活动进行。
变革，重要的三次大变革都是由美国教育界领导。
17世纪之前
萌芽与产生期
17世纪中页-19世纪末
发展期
20世纪至今
变革期
二、科学教育追求什么？
随着科学教育的不断发展不断变化，大致经历三个阶段：
1
2
3
培养科学知识型人才
培养科学能力型人才
培养科学素养型人才
• 不仅培养从事科学技术的专业人才，培养科学家； • 还要提升普通公众的科学素养，促进其对科学的理解。
质量 （跟每个人能力匹配）
原始的 个别教育
个性化 农耕教育
班级授课式 标准化教育
灵活、多样、开放、终身的 个性化教育
农业社会
第一次工业革命
第二次工业革命
第三次工业革命
第三次工业革命的知识经济时代 呼唤灵活、开放、终身的个性化教育
百度文库
二、科学教育是什么？
于20世纪60年代提出，国际通用词语Science Education，与科技教育、科学传 播、科普教育经常混淆使用。 • 广义：所有能够促进人的科学素养提升的教育，既包括面向中小学生的 校内外与科学有关的教育，也包括培养科学技术专业人才的高等教育， 同时还包括面向公众的科学传播活动。 • 狭义：学校内针对中小学生开展的以物理、化学、生物、地理等科学学 科内容为基础的教育。
听
院士前沿科普报 告
赛
相关活动比赛奖 励
写
总结 报告
包括相关实验室、野外台站、名胜古迹
看
场馆及名胜古迹
活动 特色
做
动手 实验
玩
文体 活动
演
联谊 晚会
4.“探究性学习”
依托形式： 北京青少年科技俱乐部等
科技创新人才选拔机制
学校初步选拔
科学能力测评笔试 • Cattell文化公平性测验 • 科学动机与兴趣专项测验
四、“科学与中国”科学教育计划工作体系
一天（听）
• 科学报告 • 面对面交流
科学现象
一天（看）
• 公众科学日 • 科技创新年度巡展 • 特色、主题科普活
动
一周（体验）
• 求真科学营 • 科学课程
参与研究 科学机理
长期“探究”
• 北京青少年科技俱 乐部
强化科学主题的 社会意义
科学体验
科学结 果验证
科学知识的 发现与应用
提纲
• 关于科学教育的理念 • 关于科学教育的发展 • 中国科学院的实践探索
“任何涉入一条新的河流的人，都想知道这里的水来自何方， 它为什么这样流淌。”
一、科学教育的发展历程
从长周期来看，科学教育的发展与科学发展是同步的，主要经历三个阶段。 进入20世纪，科学教育在教学目标、教学内容、教学方法上都在不断发生
教育的核心是培养学生的思考方法 和精神生活习惯，不是知识本身，而是 知识渗透生命后的行为素养；不是技能 本身，而是技能养成习惯后的创新能力； 不是人文本身，而是人文启蒙后理性的 求真精神。
——白春礼
通过听、看、做、玩、演、写、赛等多种形式，面向公众，尤 其是青少年，开展参与式、体验式、互动式科学探究活动，传 播科学知识、激发科学兴趣、培育科学精神、提升科学素养。
三、为什么要开展科学教育？
科学对于人类事务的影响有两种方式：
• 第一种方式是大家熟悉的，科学直接地，或者在很大 程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具。
• 第二种方式是教育性的，它作用于心灵。尽管草率看 来，这种方式不大明显，但至少同第一种方式一样锐 利。
当国民教育体系已经完备后，科普的任务已经悄然转移：
• 怎么做：教育和科技工作者全过程合作，做好顶层设 计、撰写案例、框架设计和示范工作；幼儿园小学自 愿申请成为试点，得到资源与专家指导；开展教师培 训和国内外交流合作；深入一线不断调整反思。
2.中国科协、教育部——“高校科学营” • 目标：促进高中与高校合作育人，为培养科技创新 后备人才。 • 做什么：高校常规营——由高校完全承办，突出互 动体验。专题营——高校资源和科研院所、央企的 对接，注重科学探究。 • 怎么做：通过讲座、参观、课题立项、样品采集、 实验操作、报告撰写、结题答辩的科学研究让营员 们深入了解基础科研知识，在实践中体验科研的艰 辛与快乐全过程。
浅谈科学教育的创新发展
提纲
• 关于科学教育的理念 • 关于科学教育的发展 • 中国科学院的实践探索
一、从教育的个性化趋势谈起
公平 （每个人都有）
子路问:“闻斯行诸?” 子曰:“有父兄在，如之何其闻斯行之?” 冉有问:“闻斯行诸?” 子曰:“闻斯行之。” 公西华曰:“由也问闻斯行诸，子曰，‘有父兄在’； 求也问闻斯行诸，子曰‘闻斯行之’。赤也惑，敢问。” 子曰:“求也退，故进之；由也兼人，故退之。”
提纲
• 关于科学教育的理念 • 关于科学教育的发展 • 中国科学院的实践探索
一、中国科学院的若干关键词
国家战略科技力量
中国自然科学最高学术机构
全国自然科学与高技术综合研究发展中心
国家在自然科学方面的最高咨询机构
“三个面向” “四个率先”
“三位一体” “科学与中国”科学教育计划
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二、中国科学院科普工作总体规划
2.美国科学教育第二次变革
• 背景：二战后，苏联成功发射世界上第一颗人造卫星，美国政府为了保住科 技领导地位决定进行教育改革。
• 标志：1958年美国《国防教育法》颁布，确定数学、阅读和自然科学为三门 基础核心课程，加强科学精英的培养。
• 举措：采用探究式、分级学习教学法和结构主义课程观（务必使学生理解该 学科的基本结构，确定主要学科的基本结构要素并设计最佳课程），构建新 型科学课程，注重阐明基本概念、知识结构和科学系统。
4.北京市——“翱翔计划”
• 目标：让学生形成持久的科研兴趣，亲历 一个完整的科研过程，立志投身科学研究 和成为科学家。
• 做什么：采取中学与大学联合培养的方式， 纳入高中研究性学习课程，自高一年级第 三学段至高二年级末，共计15学分。
• 怎么做：高校、科研院所、区县教委、示 范高中校相关人员共同参与，实行“三导 师”制，学生可以直接进入实验室开展研 究。
四、来自概念的若干启发
• 科学教育是教育的重要组成部分，也是素质教育的重要组成部分。 • 科学教育也只是教育和素质教育的一个重要组成部分而已，科学教育之于个性
化教育只是诸多选项中的一种。 • 科学教育依旧有其特殊意义——它是更基础的素质。如同数学是自然科学的皇
后与仆人一样，科学教育是素质教育的皇后与仆人。 • 科学教育有其客观规律。
其他10个政府 机构代表
史密森学会
四、欧洲部分发达国家科学教育的实践
1.英国 • 构建专业结构合理的科学教师队伍；研究人员开发富于启发性的科学教材和
教学方法，为科学教师的科学实践教学和持续专业发展提供更多支持。 2.法国 • 中小学推广“动手做”项目，在现实中通过直接的观察和实验来解释自然事
物和现象；引导学生观察和动手实践，强调学习科学方法。 3.德国 • 博物馆陈设配合学校科学教育课程开展；研究机构和大学高端科技资源开发
结构化面试
探索课题研究流程
选择研究课题
开展文献检索
开题 报告
结题 论文
中期 汇报
目标 打造科普工作“国家队”
• 高端科研资源科普化 • “科学与中国”科学教育
两大 计划
两大 人群
五项 工作 • 公务员 • 青少年
• 基地建设 • 队伍建设 • 产品建设 • 活动建设 • 平台建设
宗旨
• 服务国家 • 服务社会
定位
• 高端 • 引领 • 有特色 • 成体系
三、“科学与中国”科学教育计划理念
科学传播 技能训练
感性 科学启蒙
科学兴趣 培养
科学校本课程
理性思维与 科学技能训练
科学探究 中学的“求真科学营”
课程培训
大学的科教融合和 科学传播使命
高校：科学传播
基地
学前儿童的 自然体验
小学的“身边科学” 初中：科学校本课程、 求真科学营
小学：自然体验、 高中：求真科学营、
技能培训 科教工作者： 科学教育培训