2016年3月14日国务院办公厅发布《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016—2020年）》，我们还需做什么呢？

全民科学素质行动，我们还需做什么

朱玉军

（北京师范大学化学学院，北京100875）

 【摘要】我国基础教育新一轮课程改革对提高学生的科学素养给予了极大的关注。从课程标准中科学素养的定义、学生科学素养的评价和教师的科学素养水平三个方面来审视落实科学素养目标面临的问题，指出各学科（物理、化学、生物、地理）科学素养的操作性定义需要明确，学生科学素养的评价需要跟进，教师的科学素养水平需要提高等建议与对策。

20世纪80年代以来，国际科学教育改革以提高学生科学素养为宗旨。我国于2001年启动的基础教育新一轮课程改革对学生的科学素养也给予了极大关注，在教育部制订的《普通高中化学（生物、物理、地理）课程标准（实验）》中都多次提到“提高学生的科学素养”目标；^[1]教育部制定的《义务教育化学（物理、生物学）课程标准（2011年版）》也同样多次强调“提高学生的科学素养”目标；^[2]教育部制定的《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》指出：“……人们迫切需要提高科学素养，以适应社会的要求和获得自身的发展。”^[3]1可见，提高学生的科学素养成为我国基础教育课程改革的重要目标。这一重要目标的有效落实，需要科学素养的操作性定义、学生科学素养的评价和教师的科学素养水平等作保障，很有必要从这三个方面来审视落实“科学素养目标”所面临的问题及未来方向。

一、科学素养的操作性定义

课程标准是教科书编写、课程资源开发、课堂教学、学生学业评价等课程实施行为的重要蓝本和依据，其基本理念和内容标准的可操作性会直接决定课程目标的落实情况。那么，就科学素养目标来说，其可操作性究竟如何呢？对于要走进课堂面对学生的一线教师来讲，科学素养概念的理解和界定不再是理论问题，而是实践问题，其包含的维度和内容越明确具体，教师在课堂教学中落实起来就会越有可操作性和针对性。现代对科学素养的概念的讨论从20世纪50年代末开始，对科学素养概念的建构经历了复杂和困难的认识过程，对科学素养内涵的解释也呈现多元化：对科学了解的程度；对科学的本质、目的和局限性的判断，对重要的科学观念的理解；能读会写；对科学的态度；明白科学中的一些关键性概念和原理；能运用科学知识和科学的思考方式；进行个人决策和参与社会事务时需要了解的科学知识、概念和过程；科学伦理和情感；科学精神等。^[4~7]从科学素养概念的历史演变可以看出，科学素养概念的内涵是多元的，并且是不断发展、与时俱进的，需要结合时代的背景和使用语境给出明确的界定，才能发挥其概念的使用价值。

表1  《义务教育化学（物理、生物学、地理）课程标准（2011年版）》对“科学素养”的界定

表2 《普通高中化学（物理、生物、地理）课程标准（实验）》对“科学素养”的界定

那么，我国基础教育课程标准对科学素养概念的界定是怎样的呢？《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》指出：“科学素养包含多方面的内容，一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具备一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”^[3]2《义务教育化学（物理、生物学、地理）课程标准（2011年版）》对“科学素养”的界定见表1。《普通高中化学（物理、生物、地理）课程标准（实验）》对“科学素养”的界定见表2。  从表1和表2可以看出，除了生物课程标准对“生物科学素养”给出了界定外，其他学科（化学、物理、地理）课程标准都没有对“科学素养”或“化学（物理、地理）科学素养”给出明确的界定，这就会给一线教师落实课程标准提出的“提高学生科学素养”目标带来困惑。造成的结果是，广大一线教师缺乏对“科学素养概念”的具有统领价值的共识，这不利于各学科（物理、化学、生物、地理等）的教师在教学实践中共同落实“提高学生科学素养”的目标，也不利于各学科的教学实践最终整合为完整的科学教育。因此，需要结合我国的国情和基础教育课程改革的时代背景来审视科学素养的概念，给出有利于广大一线教师理解和实施的操作性定义，以便发挥其实践价值，从而有效落实课程改革目标。

基础教育课程改革是我国“科教兴国”战略的重要举措。我国正在全面建设小康社会、和谐社会；建设资源节约型、环境友好型社会；贯彻落实科学发展观，坚持全面协调可持续发展；建设人力资源强国和创新型国家。这些国家战略目标的实现，在很大程度上将取决于我国公民的科学素质。因此，我国制定了《全民科学素质行动计划纲要（2006~2010~2020年）》（下文简称《科学素质纲要》），旨在全面推动我国公民科学素质建设，通过发展科学技术教育、传播与普及，尽快使全民科学素质在整体上有大幅度的提高，实现到本世纪中叶我国成年公民具备基本科学素质的长远目标。提高我国公民科学素质的目的在《纲要》里体现为：增强公民获取和运用科技知识的能力、改善生活质量、实现全面发展；提高国家自主创新能力、建设创新型国家、实现经济社会全面协调可持续发展、构建社会主义和谐社会；破除愚昧和迷信；提高公民参与公共事务的能力^[12]。

从最终目标和基本内涵来讲，上述课程标准里的“科学素养”与《科学素质纲要》里的“科学素质”应该是统一的。《科学素质纲要》将科学素质的概念定义为：“公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”这与上文提到的《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》对“科学素养”的定义是一致的，即“四科”（科学知识、科学方法、科学思想、科学精神）及“一用”（应用它们处理实际事物的能力）。我国的定义也与美国学者乔恩·米勒（Miller J D）提出的在世界上得到广泛认同的科学素养概念的3个维度相吻合，即对科学知识（重要科学术语和概念）的理解；对科学本质（科学研究准则和方法）的理解；对科技的社会影响的意识和理解^[6,7]。其中，我国“四科”中的“科学知识”对应米勒的科学知识维度，“科学方法、科学思想和科学精神”与米勒的科学本质维度相对应，我国的“一用”即科技对社会的影响维度。这样的一致性无疑是很有价值的，需要明确写入我国初中和高中各学科的课程标准里，以便保证落实科学素养目标的有效性和一贯性。

从教学实践和可操作性来看，广大一线教师只有结合自己所教的学科（物理、化学、生物、地理）深刻理解和把握科学素养概念的各个维度及其所包含的具体内容，才能有意识地、明确地挖掘教学内容中所蕴含的科学素养内涵及其教育价值，从而将科学素养目标融入或外显于教学工作中，才能有效地提高学生的科学素养；同时一线教师才可以自觉地审视自身科学素养的不足，有针对性地进行学习和提高。各学科的课程标准里提到的“生物科学素养”“物理科学素养”“化学科学素养”“地理科学素养”需要给出较为明确的操作性定义，才能更好地指导各学科的教科书编制、教学实施和教学评价。例如，“化学素养”可以定义为四个维度：（1）理解化学的本质，即化学研究的规范、过程和方法；（2）理解化学的关键理论、概念和模型；（3）理解化学与建立在化学基础之上的技术之间的关系，化学寻求的是对自然的解释，化学技术寻求的是改变世界，二者相辅相成、互相影响；（4）对化学和化学技术影响社会的意识和评价。^[13]

二、学生科学素养的评价

适时而准确的课程评价信息可以给课程改革和课程实施提供反馈信息，以调整课程规划和课程实施方案。要缩减我国基础教育课程标准制定的“理想课程”与教学实践中“实际课程”之间的差距，有效地落实“提高学生的科学素养的目标”，迫切需要科学素养评价的“保驾护航”。^[14]96美国每隔2年实施的国家教育进展评价项目（NAEP，National Assessment ofEducational Progress）, 对初中和高中学生各个科目（科学、数学、阅读、写作、历史、地理等）的学业成绩进行持续性评价，为美国公众、教育政策制定者和教育者提供学生在各个学科的学业成就的描述性信息（学生知道了什么，学生能够做什么），以监测被评价学科的教育状态及进展，其中就有关于“科学素养”的评价，对科学课程的开发和实施具有重要的引导作用。2011年美国NAEP科学评价框架指出：“NAEP及其测评报告的关键是给美国提供‘为了全体学生的科学素养的科学教育目标’落实情况的反馈信息。”针对科学，NAEP的测评结果包括3个层面，即国家、州和许多大城市的学生整体的科学学业水平，并不针对单独的学生个体，也不针对单独的学校个体。但是，NAEP科学教育评价会根据一些人口统计学的因素（性别、种族、地区等）来比较学生的科学学业水平，也会考虑学生的科学学业水平与学生、教师和学校的背景之间的关系。另外，NAEP科学评价框架还会适时地更新，其考虑的主要因素包括：科学素养的国家标准；科学及认知领域的研究进展；美国及国际科学教育评价的发展（TIMSS和PISA等）；测评方法的创新等。2011年美国NAEP科学评价框架的结果是由来自全美国的首席科学家、科学教育家、政策制定者、教育评价专家等数百位人组成的团队历时十八个月经过非凡的工作和承诺而取得的，期间包括签署委托合同、成立委员会、区域性的意见采集、公共论坛、草案评估等环节，以保障其准确性、客观性和有效性。^[15]美国NAEP对学生科学素养的评价包括科学内容和科学实践两个方面，科学内容包括物质科学、生命科学、地球及空间科学三个领域，而科学实践包括识别科学原理、运用科学原理、运用科学探究、运用技术设计四个方面，其具体内涵也包括了上述科学素养概念的3个维度（对科学知识的理解、对科学本质的理解、对科技的社会影响的理解）。^[14]92-93我国也需要类似的评价工作为基础教育课程改革提供反馈信息。

我国要实现基于美国NAEP那样目的的科学素养评价，现在首要的工作是要构建与学生认知发展相适应的、适合所测年级学生的评价内容，以评价揭示学生如何学科学，学得如何，从而有效引导科学课程与教学。我国科学教育工作者可以从不同的核心概念人手，研究学生学习核心概念的进步情况，从而为构建清晰、有效的科学素养评价内容体系做铺垫。^[14]96我们需要通过对学生学习成就的实际研究和测评，来了解学生在不同科学素养维度上的实际表现和发展进阶，从而为基础教育课程改革的实施情况提供信息，为课程标准的修订提供参考，缩短课程方案所制定的“应然水平”和课程实施所达成的“实然水平”的差距，避免学生的课业负担过重或者不符合学生的发展需要。只有这样，我们才能在实践和可操作层面，根据时代的发展正确而明确地制定和调整基础教育课程改革方案，有效地提高学生的科学素养水平，进而整体提高我国公民的科学素养水平。

2007年11月，“教育部基础教育质量监测中心”成立，其基本工作内容就包括对学生学业水平、学习素养、公民素养等的监测。^[16]我国学者也在探讨学生学科能力的表现及其测评^[17-18]。这些研究工作的开展无疑是具有重要意义的，如果能够结合我国基础教育课程改革的背景和需要，从理论架构和实际应用方面深入研究，集各方力量和智慧形成具有我国特色的包含学生的科学素养评价在内的教育进展评价项目，将会给我国基础教育课程改革及科学素养目标的落实情况提供科学、有效的反馈信息。

三、教师的科学素养水平

写在课程标准中的科学素养目标最终要靠一线教师面对学生去落实。教师对科学素养概念的理解、态度和价值观，及其对课程标准中提高学生科学素养目标的认识，会在很大程度上影响教师的教学行为，并会反映在教师的教学设计、课堂教学及与学生的交流对话中，从而在一定程度上影响学生的科学素养的构建。因此，我国基础教育课程实施中科学素养目标的达成很大程度上要取决于一线教师的科学素养水平，对一线教师的科学素养水平进行调查和分析，找到其中存在的问题和提高教师科学素养水平的措施，是具有重要意义的。

对皖中地区中学化学教师科学素养的现状进行调查和分析，结果发现化学教师科学素养的现状已难以适应基础教育课程改革的趋势，必须尽快地从教育的外部环境和内部机制对化学教师进行整体性、系统性、高层次、多途径的培训和提高^[19]。从国际通行的3个维度（科学知识，科学研究过程和方法，科学对社会的影响）对宁波市中小学教师的科学素养水平进行测量，结果发现中小学教师了解基本科学研究方法和过程的比例偏低（仅为34.2%），缺乏对基本科学研究方法和过程的理解^[20]。对南昌市小学骨干教师科学素养现状进行调查发现，理解“科学研究”这一科学术语的人数比例极低，只有26.1%^[21]。对浙江省南部地区10所中学102位物理教师的科学素养水平进行调查，结果发现高中物理教师知识面窄、知识陈旧、跨学科的相关知识贫乏；科研能力差，独立思考和解决问题的能力、自我学习的能力有待提高，实验的设计与改进的能力有待加强；对科学、技术、社会三者关系缺乏认识^[22]。对淮安市初中物理教师的科学素养进行调查发现，在科学知识、科学方法、科学态度，以及能力结构和对STS的认识等方面都需要进一步提高^[23]。对山西临汾市中学理科（数学、物理、化学、生物）教师科学素养的调查研究发现，在科学方法、科学本质、科学态度和对STS的认识等方面得分都较低，存在不足^[24]。由以上调查研究可以看出，一线教师的科学素养水平还难以保证课程标准中“提高学生的科学素养”目标的有效达成，一定程度上成了制约基础教育课程改革的瓶颈。

教育改革的核心环节是课程改革，课程改革的核心环节是课堂教学，课堂教学的核心环节是教师的专业发展。^[25]可见，教师的科学素养水平是落实课程标准提出的科学素养目标的核心保障。有关一线教师的科学素养水平的调查和研究目前还不是很完善，且没有形成国家层面的系统而延续的研究和测评。我们应当以教育部和财政部实施的中小学教师“国培计划”项目和教育规划纲要提出的对中小学教师实行每五年一周期的全员培训为契机，针对教师的专业发展和科学素养水平加大理论研究和测评研究的力度，在逐步构建科学合理的理论框架和测评方法的基础上，形成对教师专业发展和科学素养水平进行大规模测评的传统，以摸清教师的专业化发展水平及动态，这不仅可以为教师培训提供有参考价值的信息，而且可以为我国基础教育课程改革提供重要的反馈信息。针对当前中学教师的科学素养水平不足尤其是科学本质观欠缺的现状，可以在“国培计划”培训课程中注重科学前沿知识与中学教科书内容的联系，不仅可以提升教师的专业知识水平，还可以让教师认识到科学知识是阶段的、发展的、联系的等科学本质内涵；注重结合中学教科书内容，加强科学哲学和科学史的培训，这是提升科学素养尤其是科学本质观的有效策略，而且可以被教师借用到自己的课堂教学中；注重对有关科学技术的社会议题的研讨，这可以提升教师参与培训的主体意识和积极性，更重要的是提升教师对“科技的社会影响”的理解和判断能力，增强STSE观念，这同样可以被教师借用到自己的课堂教学中。注重对PISA、TIMSS、NAEP等国际上有关学生科学素养测评的介绍和解读，尤其是那些学生表现很好的国家（如芬兰等）的科学教育经验，这可以促进我国教师对科学素养内涵及其测评新趋向的理解和把握，并将一些提高学生科学素养的经验引入到自己的教学中。如此一来，我国课程标准中的科学素养目标的达成就有了一定的保障。

【参考文献】详见：朱玉军. 基础教育课程改革中科学素养目标面临的问题和对策[J]. 全球教育展望,2015（3）:27-34.