摘   要：大力发展中小学科学教育是推动我国教育科技发展与社会进步的战略性举措。本文结合国际中小学科学教育的发展经验与改革方向，梳理中小学科学教育发展核心内容，分析我国中小学科学教育面临的实际问题，总结发展过程中的问题、解决路径及持续深化改革的方向。通过对比国际中小学科学教育并结合我国现阶段国情，探索中小学科学教育进一步深化发展和有效提升的突破口，为我国中小学科学教育均衡、科学发展及创新人才培养提供参考。

关键词：中小学科学教育；科学素养；学科内科学教育理念；科学教育教学模式；人才培养

当今全球化进程加速，科学技术成为提升国际核心竞争力的关键要素。我国通过持续改革推动中小学科学教育快速发展，部分城市的学生在经济合作与发展组织（OECD）的PISA测评中科学素养的排名逐年提升。但我国科学教育仍面临诸多实际困境，我们应积极研究国际中小学科学教育的发展历程并借鉴有益经验，为更均衡、科学地发展中小学科学教育和更有效地培养人才提供参考。

科学教育作为教育、科技、人才三者的核心桥梁，对培育创新型人才的科学素养具有积极作用。从科学教育的视角来看，我国中小学科学教育与国际中小学科学教育的最大差异不在于基础科学知识的学习方面，而在于理解科学发展历程及具有创新能力的教学方面；主要问题体现在课程设置上，集中在课程系统的连贯性、深度以及跨学科融合等方面；次要问题体现在教学方式上，集中体现在探究式学习、项目式学习等适用于高阶思维发展的教学方法的应用不够广泛，不能充分激发学生的科学兴趣和创新思维。

一、国际中小学科学教育课程的本质与实施策略

国际上实施中小学科学教育注重渗透科学本质教育，强调科学知识以实证为基础并将可靠性、质疑精神与创新能力等特性作为认知基础。通过测试和调查等方式评估学生对科学本质的理解，注重从分学科离散式呈现科学知识转向对为科学及学习领域中的深入思考和探索提供连贯一致的知识体系。以深度学习为课程目标，据此设计学习内容和评价体系。

（一）实践目标与素养核心

目前，国际上对中小学科学素养的理解日益全面和深入。美国国家科学院、工程院和医学院联合发布报告，构建“社会－社群－个人”框架，囊括基础性素养、内容知识、理解科学实践、认识性知识多个维度，其颁布的《K-12科学教育框架》和《下一代科学标准》均围绕科学与工程实践、共通概念和学科核心思想设计核心学习内容、划分测评标准，着力提升学生的科学素养。综合各国成熟的中小学科学课程设置及实施经验，可形成科学素养培育核心的共识：在具备科学知识认知基础上，学生需具备科学解释现象、设计与评价科学探究、分析数据并提供证据的能力，以及参与科学议题并做出合理决策的能力。

我国目前已整合中小学科学教育目标，围绕科学精神、科学知识、科学思维与科学能力四个维度开展教学活动，2022年新版《科学课程标准》强调设置开放性探究任务，要求学生在解决真实问题过程中实现四个维度的协同发展。如在航天主题课程中，学生从学习物理、化学原理（知识维度）入手，然后设计模拟实验验证假设（能力维度），运用系统思维分析技术难点（思维维度），最后通过实践活动理解求真务实的科研精神（精神维度），创设“做中学、创中学”的教学模式。

（二）落实路径与关键做法

跨学科学习是学生科学素养发展的有效路径。芬兰将科学教育巧妙地融入跨学科教学中，致力培养学生的综合能力和创新思维。在课程结构上，芬兰秉持“先合后分”的跨学科教学理念：小学1-4年级开设“环境与自然”课程，融合生物、地理、物理、化学及健康教育等学科知识；5-6年级“环境与自然课” 分为“物理与化学”“生物和地理”两门课程；初中阶段再细分为物理、化学、生物、地理四门课程。这种设置让学生先建立学科知识的整体认知，再逐步深入开展专业学习，有助于形成跨学科思维，理解学科知识的内在联系。

将跨学科教学运用在科学教育中，对促进学生深度理解跨学科概念、培养学生的科学核心素养有重要作用。我国跨学科学习研究近年进展显著，形成“情境嵌入—问题驱动—素养整合”的本土化实施路径。教育部2023年数据显示，全国中小学开发 STEM + 校本课程趋势明显，如北京师范大学团队研发的大概念统整课程模式，通过生态环保、智慧城市等真实议题，有机融合建模、数据分析与伦理思辨；上海教育科学研究院联合芬兰赫尔辛基大学开展的“现象教学”本土化研究表明，在非遗文化保护主题课程中，学生跨学科问题的解决能力较传统教学有显著提升。国际期刊Science Education 2024年专刊数据显示，中国跨学科教育研究论文数量近五年增长287%，其中“基于传统文化创新的跨学科课程开发”成为特色研究领域，这表明我国跨学科学习比重逐步增加且形成了中国特色。

二、我国科学教育改革的现实困境与突破

近年来我国中小学科学教育理念持续更新，重点转向以学生为中心的发展方向。新教育理念强调培养科学素养与创新能力，大力推进自主学习和实践探究，倡导通过探究式教学引导学生提出疑问、设计方案、开展探究实践并依据实证得出科学结论；同时鼓励学生参与科技创新活动，培育创新思维与实践能力。然而部分教师仍受传统教学模式束缚，导致新教育理念在一些地区的落实存在阻力。

目前，我国中小学科学教育课程设置仍保留分科教学传统。中学阶段物理、化学、生物等自然科学学科独立教学，虽有助于系统掌握学科知识，但忽视了学科间的内在联系，学生难以融会贯通不同学科知识，运用多学科知识解决实际问题的能力较弱。例如能量守恒定律在物理教材中侧重力学计算，在生物课程中简化为光合作用图示，却鲜少涉及化学反应中的能量转化分析。这种割裂式教学导致学生知识结构碎片化。2022年 PISA测试显示中国学生跨学科问题解决能力位列全球第15位，显著低于学科知识排名。

因此，我国中小学科学教育改革积极突破学科壁垒，新课标增设“跨学科实践”主题，要求物理、化学课程中跨学科内容占比不少于 10%。在此基础上，北京、上海等地试点校探索主题式统整课程，如清华大学附属中学开发的碳中和项目，整合化学方程式计算、生态系统建模与工程设计方案，为跨学科教学提供了典型案例。但华东师范大学研究表明，仅29%的理科教师具备跨学科教学设计能力，因此亟需构建“学科基础 + 跨科联结”的双螺旋教师进修课程体系，为拔尖人才培养提供支撑。

（一）学科教育与科学教育融合

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确提出注重学思结合，倡导启发式、探究式教学，帮助学生学会学习，《普通高中化学课程标准（ 2020 年修订）》等学科课程标准强调“重视开展素养为本的学科教学，以真实问题情境创设教学内容”。这些政策为学科教育与科学教育的融合提供了指导方向。

然而学科间关联并解决真实问题的机会较少，衍生出一系列新问题。中国教育科学研究院2023年调查显示，78.6%的跨学科课堂仅停留在学科简单组合层面，缺乏真实情境下的深度重构；教学评价与培养目标错位，现行考试体系仍以学科知识掌握度为核心，导致跨学科项目常异化为“学科拼盘”；教师协同机制不健全，北京师范大学调研发现备课组平均每周有效跨学科协作时间不足0.5小时；课程资源适配性不足，教育部基础教育司2024年专项检查显示学校跨学科案例库多为浅层主题。因此，教师应在教学中引导学生运用多学科知识解决问题，开展跨学科项目式学习活动。

为破解上述问题，教育部发布《基础教育课程教学改革深化行动方案》，进一步促进“双师”培训落地，提升教师跨学科教学能力，以破解学科壁垒。上海市率先建立双师型教师培训体系，通过高校学科专家与基础教育名师结对，开发“新能源汽车系统分析”等进阶式课程模块。清华大学附属中学创新“四维评价量表”，从学科融合度、方案创新性、实践迁移力、协作效能四个维度进行过程性记录。

（二）学科内跨学科教学

国际中小学科学教育课程呈现显著的综合性与跨学科性特征。我国虽无综合性跨学科课程体系，但以单一学科为主干、其他学科知识为辅助的狭义跨学科学习已得到充分实践。例如以化学学科为主干，围绕政治、经济、地理、生物等领域设计综合能力培养方案，实施“咖啡单元”教学，形成“先分后合”的科学教育路径，为学生综合能力提升奠定基础。

（三）过程性评价改革

过程性评估是我国中小学科学教育发展的重要突破口，其注重对学生学习过程的持续跟踪和评价。英国科学教育中，教师通过观察学生实践表现及时给予反馈指导。我国中小学科学教育评估体系仍以考试为主，结果性测评难以全面考查学生的实践能力、创新思维和科学素养。当前多元化评价探索面临标准不完善、评估主观性强、教师评估能力不足、升学评价尚未纳入等现实问题，亟待通过研究、实践及考试改革予以解决。

三、思考与建议

基于我国基础教育实际，中小学科学教育应构建分学科背景下的跨学科学习与单学科背景下的真实问题解决相结合的发展路径，在分科体系基础上推进“三轨并进”：一是推进学科课程结构化改造，如物理课程增设“新能源技术中的力学原理”单元，化学教材嵌入“制药工程中的反应调控”单元，从教材层面落实跨学科教学；二是完善“学科+实践”育人模式，2019年教育部《关于加强和改进中小学实验教学的意见》要求提升学科实验课时占比，倡导开发真实问题解决项目。2020年起北京等地试点 “学科素养导向”考试改革，如 2023年北京市中考物理卷出现“冬奥会赛道设计”情境题，需综合运用运动学、材料学及地理知识解答；三是建立四维教师发展体系，通过学科本体研修、跨学科教学能力、实践指导技能、评价设计素养的模块化培训，破解教师专业结构单一化问题。这种守正创新的渐进式改革将推动中学生跨学科问题解决能力持续提升。

1.深化学科内科学教育理念

在深度上，避免知识简单罗列，注重系统性与逻辑性，引导学生深入理解科学概念和原理；在广度上，拓宽知识面，涵盖单学科多领域及相关社会科学、人文科学内容。例如化学课程中增加科学史、学科前沿及职业规划等内容，帮助学生了解学科发展历程与研究方法，兼顾科学精神与人文素养培养。

2.优化科学教育教学模式

在单学科教学中拓展深度及广度的有效路径是开展探究式项目学习。该模式强调学生自主探究，通过提出问题、收集证据、形成解释、评估结果等过程培养科学思维，同时以真实项目为载体，让学生综合运用多学科知识技能，培养综合能力与团队协作精神，构建“情境—问题—探究—融合—应用”的一体化教学模式。

综上所述，我国中小学科学教育在借鉴国际经验的基础上持续探索创新，致力于培养更多具备科学素养、创新精神和实践能力的创新型人才。未来，中小学科学教育将进一步深化“以学为中心”的理念，将学生需求与发展置于首位；教师将不断更新教育观念，强化自主学习与创新思维培养；单学科学习模式将向广义跨学科项目式学习拓展；考试评价体系将融入科学素养考查元素，推动多元评价体系完善。