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“人才是实现民族振兴、赢得国际竞争主动的战略资源。”国家发展、民族强盛、人民幸福,拔尖创新人才是重要支撑。科学的种子要在基础教育阶段播撒,拔尖创新人才培养要从中小学抓起。

一、聚焦基础性定位,推动中小学科学教育迈出坚实步伐

中小学科学教育是培养拔尖创新人才的基础性、先导性工作,是有效提升国家科技竞争力、实现中国式现代化的重要基础。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央统筹中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,提出了“科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”的重要论断。特别是习近平总书记在二十届中共中央政治局第三次、第五次集体学习时针对科学教育发表重要讲话,明确指出要“在教育‘双减’中做好科学教育加法,播撒科学种子,激发青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体”。2023年5月,教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》(以下简称《意见》),这是中华人民共和国成立以来正式印发的第一份中小学科学教育专门文件。我们要准确把握习近平总书记关于中小学科学教育重要论述的精髓和相关文件精神,聚焦基础性、先导性的定位,创新改革科学教育,培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。

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摒弃错误认识,着力开齐开足开好科学课程

科学教育进学校、进课堂,离不开课程的支撑。从实践来看,有些学校或教师认为,做好科学教育,就是抓好科学课程,不自觉地将科学教育与小学科学和中学物理、化学、生物学等科目等同。科学教育不能简而化之为一本科学教材或一门科学课程,而要作为一项系统性、科学性工程来抓。教育部印发的《义务教育课程方案(2022年版)》和各科学学科课程标准鲜明地指出,要凸显学生核心素养培养,统筹规划科学教育与工程教育,突出实践性、综合性。当前,新课程教材编写工作正在全力推进,教育部邀请了院士等一流科学家担任教材主编或学术顾问,参与教材编写、教师培训等工作。笔者牵头主持编写了人教版小学《科学》教材,既体验到基础教育课程教材编写、出版的艰辛,也欣喜地看到新课程教材实践性、综合性的特点越来越鲜明。在新课程教材投入使用后,各地各校要摒弃有关科学教育的错误认识,不仅要按照课程方案要求,开齐开足开好科学类课程,用好新课程教材,更要引导学生参与火热的科学实践,让他们在现实世界中发现、研究、解决科学问题,使他们成为具有创新精神和实践能力的时代新人。

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紧扣核心素养,着力激发学生学习科学的兴趣

科学兴趣是科学教育的四个核心素养(科学兴趣、科学思维、科学探究、科学责任)之一,也是基础。习近平总书记指出,基础教育既要夯实学生的知识基础,也要激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣,培养其探索性、创新性思维品质。一项国际学生测试表明,我国中小学生出色地掌握了科学基础知识,但创造力表现普遍不足,科学兴趣和科学认知水平低于国际平均水平。培养学生科学兴趣,是科学教育的首要任务。兴趣是最好的老师,更是最重要的动力。学生的科学兴趣来源于动手实践、亲身参与、直接体验。只有让学生在科学探究实践活动中淌过辛勤的汗水、流过激动的泪水,才能够在学生心中播下科学的种子,使他们逐渐形成科学思维。激发和培养学生科学兴趣,关键在教育教学,要紧扣核心素养目标,引导学生广泛参与实验探究和技术工程创造,在科学探究实践中深入学习和体验,促使他们保持好奇心、养成良好的思维习惯、树立关键的意志品格,形成科学精神,提升科学素质。

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深化教学改革,着力提升科学教育质量

科学探究是科学教育的核心,也是科学教学改革的“难点”。科学教育不能限于培养学生的“解题能力”,更要注重培养其“解决实际问题的能力”。习近平总书记在北京育英学校考察时指出:“科学实验课,是培养孩子们科学思维、探索未知兴趣和创新意识的有效方式。”科学兴趣培养是提升科学素养的“敲门砖”,科学探究则是科学素养的“试金石”。对于科学教育质量的提升,教学改革是不二法宝,应指向帮助学生树立科学观念、掌握科学方法、发展探究能力和涵养科学精神。要按照新课程要求,深化科学教学改革,实施启发式、探究式教学,培养学生科学思维的习惯;探索项目式、跨学科、社会性议题的学习,提升学生解决实际问题的能力。要重视实验教学,按照国家标准建设实验室,配齐实验设备,配好实验教学人员,保障实验教学时间,培养学生动手操作的技能。要重视数字化资源建设,探索利用人工智能、虚拟现实等技术手段改进和强化实验教学,注重利用先进教育技术,使薄弱地区、薄弱学校也能享有优质的教育教学资源。

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强化力量配备,着力建设懂科学、懂教育、懂教学的教师队伍

科学教师是开展科学教育、培养学生科学核心素养的关键。从实践来看,专业科学教师的缺乏,普通教师科学素养的缺失,会导致学生科学视野拓展有限,科学探究能力水平欠佳。当务之急,是加强科学教师队伍的专业化建设。针对科学教育对科学教师的专业素养要求,科学教师应是懂科学、懂教育、懂教学的专门人才。首先,要深刻理解科学教育如何开展、学生如何学习、教师如何传授。其次,要对科学本质、科学方法、科学精神、科学与社会的联系等有充分认识,具备设计和运用探究式教学、项目式教学、跨学科教学等新方法的教学实践能力,能够熟练使用各种技术工具、实验设备和教育装备,丰富科学课堂的内容和形式。

有鉴于此,高水平大学、高职院校,特别是师范院校要按照《意见》提出的“逐步推动实现每所小学至少有1名具有理工类硕士学位的科学教师”的目标,有计划、有针对性地开设科学教育专业并加强建设,为中小学科学教师队伍建设提供强有力的支撑。要重视对现有中小学科学学科师资的在岗培养,持续增强他们的科学教育意识和能力,提升科学教师专业化水平。

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加强内外联动,着力构建多主体协同育人大格局

科学教育是学校、家庭和社会共同的责任,需要各方协同发力。科学不仅仅是书本上的知识,也不只是局限在实验室里的模拟过程,还是以事实为依据、以发现规律为目的的社会活动。北京、上海等地创新校内外结合的科学教育模式,将科技馆、植物园、工业博物馆、科技开发区等社会场所拓展成为科学教育课堂,为中小学生提供更加优质的科学教育。还有一些学校积极探索自然教育,让学生走进大自然,亲近大自然,培养他们探索大自然奥秘的兴趣,帮助他们读懂大自然这本天书。实践证明,这些方式有益于学生通过各种实践活动真正理解科学,感受科技创新。中小学科学教育要充分整合校内外资源,密切与科技场馆、科研机构、高等院校等方面的联系,加强学校主阵地与社会大课堂有机衔接,促使它们形成整体合力。

二、聚焦战略性使命,推动基础教育阶段拔尖创新人才培养提质增效

党的二十大报告强调,全面提高人才自主培养质量,着力造就拔尖创新人才,聚天下英才而用之。培养拔尖创新人才是一项战略性使命,是各阶段教育的共同目标。开展科学教育既是基础教育阶段的内在要求,也是加强拔尖创新人才早期培养的题中之义。

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科学教育是基础教育阶段拔尖创新人才早期培养的根基

要尊重学生的个性,并对其加以引导和培养,以便为他们的成长留下广阔空间,让他们的潜能和特质得以释放和展现。历史充分证明,拔尖创新人才培养不是高等教育一个阶段的任务,而是贯穿教育各阶段的使命。研究表明,一些杰出科学家从25岁开始就进入科研生涯中最为活跃的阶段。因此,拔尖创新人才要尽早发现、尽早培养。基础教育要发现和关注一些具有个性、富有特质的学生,为他们提供适合个体发展的差异化教育,为其形成特有思维方式以及独立学习能力、批判能力、探究能力和创新能力提供空间,为其成为拔尖创新人才奠定基础。这既是基础教育高质量公平的具体体现,更是攸关社会发展、民族复兴、国家命运之大计。

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科学思维是基础教育阶段拔尖创新人才早期培养的底色

基础教育阶段拔尖创新人才早期培养目标的科学制定,要坚持以科学教育的四个素养为基底。一方面,无论天资如何聪慧,拔尖创新人才所必备的理想抱负、学识素养及创新能力,都需要一定的培养周期,早期培养不能揠苗助长。另一方面,从实践来看,凡是取得突出成就的科学家都有执着的好奇心、事业心并终身不懈坚持探索。因此,要认识到拔尖创新人才早期培养绝非“天才”和“专才”的培养,而是努力使具备科学家潜质的学生成为创造性人才,拥有创造性思辨的能力以及不迷信学术权威、敢于大胆质疑、认真实证和不断试验的科学精神。要加强科学思维训练,以组织学生参加奥林匹克学科竞赛为契机,把科学思维要素融入常规教育教学,举办沉浸式科学学习活动,引领学生增强学习的内驱力。特别是在安排超常生的教学计划时,要把握以下三点:一是在发展天赋智商的基础上,着力培养创新意识及能力;二是在开发智力的同时,着力培养非智力因素方面的成就动机和意志品质;三是在个性化教学活动中,着力培养独立、合作和探究性学习的能力。尤为重要的是,要通过融入爱国主义、集体主义教育,培养学生的家国情怀和科学精神。

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科学课程是基础教育阶段拔尖创新人才早期培养的载体

拔尖创新人才的早期培养,要切实发挥好囊括了科学素养、技术素养、工程素养、数学素养等各方面素养的科学类课程的作用,为学生创新能力、批判性思维、科学精神、道德品质的培养提供有力支持。要加强跨学科课程建设,打通学科育人壁垒。要创新课程体系建设,优化课程资源结构,使科学课程更富实践性与体验性。要积极开展计算机、机器人、人工智能等领域的课程开发,引导学生投身新兴科学技术学习与研究。要遵循人才成长基本规律,结合新兴数字技术,构建多样化、系统化、有层次、开放性的评价体系。要强化小学、初中、高中、高校协同互动,更好地为社会输送拔尖创新后备人才。

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拔尖创新人才早期培养和每个学生创新素养培养的辩证关系

拔尖创新人才早期培养与每个学生创新素养的培养并不是非此即彼的矛盾体,而是相辅相成的辩证关系。人才成长的环境存在差异,创新人才的表现各有不同。实践证明,优秀人才既有早慧者,也有大器晚成者。每个学生都有创新的可能,都需要加以培养。基础教育要更加关注学生的创新素养、创造潜质,为每个学生的充分发展提供宽松的环境,使更多的拔尖创新人才能够脱颖而出。

三、结语

当前,中小学科学教育迎来了千载难逢的良好机遇。要正确认识科学教育和拔尖创新人才培养的辩证关系,担负起历史使命,直面现实,抢抓机遇,乘势而上。科学教师是中小学科学教育、拔尖创新人才培养的关键要素,必须加强专业化建设,打造一支懂科学、懂教育、懂教学的高水平教师队伍。只有最优秀、最专业的教师,才能最大限度地激发学生对科学的兴趣和热爱,彰显其个性和特质,使具有创新潜质的学生能够被发现和培养。科学教育意义深远、责任重大,科学教师要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,胸怀“国之大者”,坚持“四个面向”,挺膺担当,为以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业培养更多拔尖创新人才。

作者:魏辅文,中国科学院院士、江西农业大学校长

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