文 | 本刊記者 孫習(xí)涵

胡衛(wèi)平：學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)有待加強

文 | 本刊記者 孫習(xí)涵

在2016年教育部公布的“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”中，科學(xué)素養(yǎng)是其中的一項。但在公眾眼中，這個名詞本身的定義及背后所代表的意義依然是模糊的。科學(xué)素養(yǎng)到底是什么？它有幾部分的維度？中國學(xué)生整體科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀是什么，而提升科學(xué)素養(yǎng)又有哪些可行的途徑和手段？

帶著這些疑問，本刊記者專訪了陜西師范大學(xué)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部實驗室主任、中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心副主任胡衛(wèi)平教授。

記者：在去年頒布的六大核心素養(yǎng)當中，科學(xué)素養(yǎng)是其中的一項，那么科學(xué)素養(yǎng)具體應(yīng)該如何解讀？

胡衛(wèi)平：科學(xué)素養(yǎng)的完整表述應(yīng)該是“科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)”。它的定義與核心素養(yǎng)的內(nèi)涵相當，是指學(xué)生在接受科學(xué)教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過科學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有科學(xué)學(xué)科特性的品質(zhì)，是科學(xué)學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)。

我們依據(jù)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和科學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，系統(tǒng)分析了主要發(fā)達國家的科學(xué)課程標準和國際科學(xué)教育研究現(xiàn)狀與趨勢，總結(jié)了我國科學(xué)教育的實踐和研究，建構(gòu)了科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。它主要包括四個維度：科學(xué)觀念與運用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

“科學(xué)觀念與應(yīng)用”是從科學(xué)視角形成的對自然現(xiàn)象的基本認識，是科學(xué)概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華，是運用科學(xué)知識和方法解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的能力。

“科學(xué)思維與創(chuàng)新”是具有意識的人腦對科學(xué)事物（包括科學(xué)對象、科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)過程、科學(xué)事實等）的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律性及事物間的相互聯(lián)系和關(guān)系的間接和概括的反映，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

“科學(xué)探究與交流”是指具有科學(xué)探究的意識，能在真實情境中提出科學(xué)問題、形成猜測和假設(shè)，利用科學(xué)方法獲取和處理信息、形成結(jié)論，以及對實驗探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思的能力。它主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指認識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境四者之間的關(guān)系，理解人類活動對自然環(huán)境、生活條件和社會變遷的影響，具備保護環(huán)境、推動可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。它主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(zé)任等要素。

這其中，“科學(xué)思維與創(chuàng)新”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是兩個最根本和最重要的素養(yǎng)。“科學(xué)觀念與應(yīng)用”是其他素養(yǎng)的基礎(chǔ)，“科學(xué)探究與交流”是形成其他素養(yǎng)的手段和途徑。

記者：您如何看待目前學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀？

胡衛(wèi)平：我認為，中國學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)從總體上來說是不容樂觀的。如果從知識上來考核，“科學(xué)觀念與應(yīng)用”這一項上或許能取得好的成績，但“科學(xué)思維與創(chuàng)新”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這兩個維度上是欠缺的，應(yīng)該引起我們的高度重視。

比如，在科學(xué)思維中很重要的一點是基于證據(jù)的思維方式，或者說批判性思維。中國人非常欠缺的正是基于證據(jù)的思維方式。批判性思維是一種非常重要的思維方式，我們國家出現(xiàn)了一些不符合科學(xué)發(fā)展觀的現(xiàn)象，比如環(huán)境污染，這與中國公民不善于基于證據(jù)進行決策有很重要的關(guān)系。

另外，中國學(xué)生比較欠缺的是創(chuàng)新思維。在20多年的調(diào)查研究中，我們發(fā)現(xiàn)，從小學(xué)到中學(xué)，隨著年齡層的增長，中國學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)處于持續(xù)下滑的趨勢。而從發(fā)展心理學(xué)的角度來說，從小學(xué)到初中，學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)在某個階段下降是正常的，但持續(xù)性下降并非一種正常的現(xiàn)象。

舉例來說，2000年，我們比較了中國與英國青少年的科學(xué)創(chuàng)造力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，比較的7個方面中，有6個方面中國學(xué)生不如英國學(xué)生，而且創(chuàng)造性產(chǎn)品設(shè)計能力持續(xù)下降，這一結(jié)果也被2007年的技術(shù)創(chuàng)造力研究所證實。2010年，我調(diào)查了幾千名學(xué)生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從一年級到八年級，學(xué)生的學(xué)業(yè)負擔(dān)持續(xù)攀升，但學(xué)生的創(chuàng)造性人格持續(xù)下降。2017年，我們做了一個關(guān)于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的評價項目，調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)行為、創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)動機、創(chuàng)造性傾向、創(chuàng)造性環(huán)境這些與創(chuàng)新相關(guān)的指標中，初中生都比小學(xué)生要弱。

而關(guān)于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，在我們的科學(xué)教育中很少會讓學(xué)生認識科學(xué)的本質(zhì)。美國科學(xué)促進會提到了科學(xué)知識的本質(zhì)：世界是可以認識的，科學(xué)是可以變化的，科學(xué)不能解決全部問題等；科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)：科學(xué)是一種負責(zé)的社會活動，科學(xué)家既作為專家又作為公民參與公共事務(wù)等。但我們整體的科學(xué)教育偏重于解題考試，很少會滲透這樣的內(nèi)容。

在“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”中，我們學(xué)生的好奇心、實事求是的精神以及社會責(zé)任如何？這些都值得我們深思。

基于我多年來的研究和接觸中小學(xué)的實踐過程，我認為我們國家在“科學(xué)思維與創(chuàng)新”及“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這兩個維度上都有很大的提升空間。

記者：您覺得目前阻礙中國學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)形成的原因有哪些？

胡衛(wèi)平：原因有很多方面，但我認為影響學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展的首要因素應(yīng)該是評價。如果我們評價的內(nèi)容偏重于知識本身的話，老師就不會高度重視學(xué)生思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們?nèi)瞬胚x拔和評價的方式如果不發(fā)生改變的話，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)會是個很大的問題。

比如浙江省高考方案改革之后，學(xué)生在進行選科的時候，物理學(xué)科選課的人數(shù)最少。如果學(xué)生都不選擇物理的話，我們國家未來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將受到巨大的影響。為什么學(xué)生不選物理？因為現(xiàn)在的考試方案是以學(xué)生成績在報考學(xué)生中排名的百分比來定分數(shù)。很多物理成績不好的學(xué)生不選物理，物理成績中等的學(xué)生如果選擇了就成了成績最差。

其二，我們國家對科學(xué)的總體重視是不夠的。國家各級教育行政部門、學(xué)校和家長對于科學(xué)的重視程度都不夠。在中國，科學(xué)并未作為一門核心課程，和語文、數(shù)學(xué)處在同等的地位。

今年，小學(xué)課程標準發(fā)布，要求學(xué)校從一年級開設(shè)科學(xué)課，這個課程標準的發(fā)布對于科學(xué)教育構(gòu)成了積極的影響，但小學(xué)科學(xué)教師的配備嚴重不足。很多學(xué)校的科學(xué)教師不是專職教師，更不必說專業(yè)的教師。我們在七個省做過調(diào)查，有80%的小學(xué)科學(xué)教師不是理科畢業(yè)，這樣的教師如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。很多孩子在小學(xué)階段對科學(xué)的興趣就這樣被抹殺掉了。

在國際知名的PIZA測試（國際學(xué)生測評項目）中，雖然上海的學(xué)生取得了不錯的成績，但有一項數(shù)據(jù)令人深思：未來想從事科學(xué)相關(guān)職業(yè)的學(xué)生比例僅占所有學(xué)生的16%左右，而同比國際平均水平是24%，美國是38%。

其三，在我們的教學(xué)當中，過于強調(diào)死記硬背，這對科學(xué)素養(yǎng)的形成會產(chǎn)生負面的影響。現(xiàn)在國際上研究孩子的學(xué)習(xí)行為，普遍認為學(xué)生在思考的時候才算是學(xué)習(xí)。如果我們的教學(xué)無法圍繞著學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，那我們的教學(xué)就是有問題的。

如何在科學(xué)中教學(xué)，我們提倡基于思維的探究式教學(xué)。實際上，不只是科學(xué)，每一門學(xué)科都應(yīng)該基于思維進行教學(xué)，因為任何一個核心素養(yǎng)不通過學(xué)生思考是無法培養(yǎng)起來的。所以，教學(xué)的改革必須要圍繞著培養(yǎng)學(xué)生的思維能力來展開。

另外，還有課程體系的問題。國家課程、學(xué)校課程如何設(shè)置，包括如何將現(xiàn)在熱門的STEM教育、創(chuàng)客教育與學(xué)校的學(xué)科教學(xué)形成一個整體，也在影響著學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

記者：落實到具體的教學(xué)當中，提升學(xué)生的科學(xué)思維可以通過什么樣的途徑？

胡衛(wèi)平：現(xiàn)在，國際上普遍達成了一種共識，就是要促成學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中進行積極的思考。這些年，我們整合學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)科學(xué)以及腦科學(xué)的研究成果，提出了一個“思維型教學(xué)理論”。

它可以概括為五個方面的原理：動機激發(fā)，沒有動機學(xué)生就無法思考；認知沖突，有了沖突學(xué)生才會積極思維； 自主建構(gòu)，包括認知建構(gòu)和社會建構(gòu)；自我監(jiān)控，指的是學(xué)生把學(xué)習(xí)活動的本身作為關(guān)注的對象，不斷地進行計劃、評價、反饋和調(diào)節(jié)；應(yīng)用遷移，學(xué)生要把學(xué)到的知識和方法應(yīng)用到真實的情境中去。

整個過程中，最核心的東西就是要衡量，學(xué)生是否在不斷思考，如果學(xué)生沒有思考，獲得的就是無效的知識。沒有思考，素養(yǎng)是無法發(fā)展起來的。

舉例來說，我們在教學(xué)中有一種思維方法叫分類。分類這種思維方式對一個人而言非常重要，他對于我們的工作和生活都極其有幫助。如果沒有形成分類的思維方式，將會對未來的工作產(chǎn)生不利的影響。

比如這次核心素養(yǎng)的制定，林崇德老師所在的課題組給出的定義非常科學(xué)嚴謹：學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育的過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終生發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。但卻有人提出，要將“必備品格和關(guān)鍵能力”改成“必備品格、關(guān)鍵能力和價值觀念”。這就是缺少科學(xué)分類的素養(yǎng)的體現(xiàn)，因為必備品格包含了價值觀念。

在具體的教學(xué)當中，我們對分類設(shè)定了一些規(guī)則，第一，每一種分類都都要基于一定的標準；第二，分類要窮盡所有的可能性；第三，分類要講究層次性。

在我們開發(fā)的促進學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的課程——學(xué)思維活動課程中，有一個“我把水果來分類”的活動，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度如顏色、形狀等方面進行分類，用這種通俗易懂的活動來讓學(xué)生理解分類的標準，等到這些孩子接觸到生物、物理、化學(xué)知識之后，再訓(xùn)練他從學(xué)科的層面進行分類。

如果我們從小學(xué)到初中步步強化，循序漸進地去做，學(xué)生的分類思想就能夠形成。