指向核心素养的科学实践模型构建

□石雨晨 唐佳欣

字数:2957 2025-09-21 版名:理论
  实践育人是新一轮课程改革的重要取向。《义务教育课程方案(2022年版)》明确指出要“变革育人方式,突出实践”“强化实践”等。学科实践是针对真实情景中的特定问题而采用的一套具有学科意蕴的典型做法,倡导学生像学科专家一样思考和行动。在科学教育领域,科学实践一直都受到国内外研究者和实践者的广泛关注。美国2011年颁布的《K-12科学教育框架:实践、跨学科概念和核心概念》(以下简称《框架》)提出了“科学实践”的概念,以取代1996年《美国国家科学教育标准》中提出的“科学探究”。我国《义务教育科学课程标准(2022年版)》明确提出“探究实践”这一核心素养:“探究实践主要指在了解和探索自然、获得科学知识、解决科学问题,以及技术与工程实践过程中,形成的科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。”教育部等十八部门于2023年5月颁布的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》更是明确提出“重在实践”的原则,指出要“以学生为本,因材施教,推进基于探究实践的科学教育”。
  但是,在科学课堂教学层面,科学教师因较多接触“探究”而较少接触“实践”,容易将“探究实践”简化理解为“探究”,忽视了“实践”的重要性,又将探究活动与实验操作等技能训练画等号,忽视了在探究过程中科学思维的培养,导致学生曲解了科学实践的本质,限制了学生科学核心素养的发展。在理论研究层面,国内学者虽围绕“科学实践”展开了深入的学理探索,但这些探索多为解读美国等西方国家提出的科学教育框架,并在此框架下阐释西方从“科学探究”转向“科学实践”的背景与意义,鲜有研究结合我国课程标准中的核心素养对“科学实践”进行本土化的理论构建。
  本文遵循“素养导向的学科实践”这一课程改革理念,初步构建指向核心素养的科学实践本土化模型,目标是进一步细化和深化对《义务教育科学课程标准(2022年版)》中提出的“探究实践”这一核心素养的理解,为科学教师在课堂中引导学生像“学科专家一样思考与行动”这一课程改革理念提供思路,推动我国的科学教育与当下国际科学教育领域所倡导的“科学实践”进一步接轨。
   科学实践的内涵
  学科实践强调“做中学”,即个体只有真正参与到获取和验证学科知识的过程中,体验知识产生背后的人类实践活动和经验,才可能真正在“做”中习得知识与技能,并在反思和体悟中将其内化为可迁移的思维与素养。科学共同体的实践包含了丰富的内容,无论是学习现有理论、提出研究问题、选取变量、设计实验、收集和分析数据、呈现和解读结果,还是与同行交流并回应批判性意见等,都属于实践的范畴。2013年美国《下一代科学教育标准》将科学与工程实践、学科核心概念、跨学科概念这三个维度相关联,构成科学学习的全过程。其中,“科学与工程实践”所陈述的内容来自《框架》中的八个实践类别,不仅有以实验为主导的调查研究维度,还有构建科学解释维度和评价维度,分别指向理论学习与社会性过程。科学实践既要培养在面对日常问题时有能力获取、辨别、理解和使用科学信息的“能干的外行”,也要培养具备大量知识与技能,能够像科学家一样思考与实践的“专深的内行”。在培养“能干的外行”方面,科学实践应培养学生胜任信息时代要求的能力,能够在日常生活中评估科学信息并考虑个人和社会责任的情况下做出合理的决策;在培养“专深的内行”方面,中小学科学教育肩负着为高等院校筛选、培养和输送人才这一重要使命,基础教育阶段的科学教育应与高等教育阶段做好衔接与过渡,鼓励学生尽早参与和体验真实的科学实践,为未来选择和从事科学与工程技术领域打好基础。
  指向核心素养的科学实践模型
  新一轮课程改革以核心素养为纲,明确了义务教育阶段和普通高中阶段科学及各分学科(物理学、化学、生物学)指向的核心素养,主要涉及以下四个方面:科学观念、科学思维、探究实践和态度责任。这四个核心素养虽被平行列出,但其内在联系是紧密的。对于一线教师而言,可能由于缺少相应的职前和在职培训,容易将“探究实践”简化理解为“探究”,又将课堂探究活动简化为“照着菜谱做菜”,即重视培养学生动手操作等能力,而忽视在探究活动中对科学思维、观念、态度等核心素养的培养。为更好地帮助科学教师解读并落实课程标准中提出的“探究实践”,我们构建了科学实践模型。这一模型不仅涉及探究与实验等具体的实践活动,还包括思维方式、价值观念和语言符号等科学理念,是一个综合性较强的模型、指向多个科学核心素养的培养。具体而言,指向核心素养的科学实践模型由内圈的实践活动和外圈的实践理念构成:实践活动指学生实际参与的课堂活动,在特定的实践理念下展开。两个圈层相辅相成、相互促进:理念影响和引领活动的开展,活动又进一步促进理念的生成与强化。
   指向核心素养的科学实践
  当前世界各国的竞争主要是围绕科学与技术的竞争,为使我国在未来的国际竞争中处于领先地位,基础教育阶段的科学教育至关重要,它不仅承载着培养未来科技创新人才的关键使命,还承担着提升公民科学素养的重要功能。本文提出了指向核心素养的科学实践模型,该模型由实践活动层和实践理念层构成,每一层都包含多个关键要素。该模型的建构旨在进一步细化和深化对《义务教育科学课程标准(2022年版)》中提出的“探究实践”这一核心素养的理解,帮助科学教师更好地在课堂教学中引导学生有效参与具有科学意蕴的学科实践,也推动我国的科学教育与当下国际科学教育领域所倡导的“科学实践”进一步接轨。为更好地在中小学科学教育中落实指向核心素养的科学实践模型,从课堂活动设计、教师培养和教材编写三个角度提出以下思考。
  在科学课堂活动设计方面,可以以实践活动层为切入点,通过活动的开展逐渐促进实践理念层的形成与发展。虽然中小学的科学课堂活动无法完全模拟科学家的真实探究,但教师仍然可以从认知过程、认识论要求和社会性交流等方面入手,设置与真实探究的核心环节相一致的课堂活动。基于情境学习理论的观点,即使中小学生暂时不具备像科学家一样独立开展科学研究的能力,他们也可以从非核心但重要的实践做起,同时观察其他成员更为核心的实践,并逐步参与核心实践,最终在高等教育阶段和工作中成为“专深的科学家”。
  在科学教师培养方面,应为科学教师提供与科学实践模型相匹配的职前和在职培训。科学课程与教学改革落地生效的关键因素是教师。近期的多项调查研究指出,在我国基础教育阶段,尤其是小学阶段的科学教师队伍建设面临重重困难。亦有诸多研究表明,教师自身的科学观念,如科学本质观、认识论信念等,会对学生的相关信念产生深远的影响。因此,若想推动科学教育实现从知识传递模式或探究模式向科学实践模式转化,就需要在职前、入职和在职一体化的科学教育培训中,持续鼓励教师掌握并认可科学实践的理念、设计要点、实施方式和评价模式。
  在科学教材编写方面,国外有研究认为,很多教材在内容设置上未能契合当下所提倡的“科学实践”的理念转型。这启示我们,国内的科学教材编写应当逐步与科学实践的理念对标,除了简单实验、简单观察等较为“肤浅”和程式化的探究任务外,还应融入能够模拟复杂真实探究的任务,以便教师能够基于教科书中提供的任务开展教学。科学教材的编写可以充分激发中小学阶段学生较强的探索欲和好奇心,在设置“结果化探究”任务之外,适当增加“引导式探究”甚至“开放式探究”任务。
  (据《中小学科学教育》2025年第3期,有删节)