《科学教育中的科学实践》（订购）

作者：刘新阳

教育科学出版社

　　本书以科学教育变革境脉中的科学实践为研究对象，遵循实证研究逻辑，深入分析了科学实践作为科学事业与作为学习方式的理论内涵及其内在关联，特别提炼了作为学习方式的科学实践应具有的重要特征。在此基础上，从目标、活动、资源和评价四个教学设计要素出发，全面剖析了科学实践活动教学设计的框架和要点，同时结合我国开展科学实践活动中的难点，借助国际和本土开展的科学实践活动案例，提供了开展科学实践活动的有益经验。本书回应了我国当前推进科学教育转型发展的现实关切，为学校推动科学课程与教学变革，为教师开展科学实践活动设计实施，提供了行动指南和积极借鉴。

作者简介

　　刘新阳，山东师范大学教育学部副教授、硕士生导师，中国高等教育学会学习科学研究分会理事。长期从事科学教育特别是中小学科学课程教学设计和科学教师专业发展方面的研究与教学工作。发表学术论文20余篇，主持与参与国家级及省部级课题5项。

精彩书摘

　　很多孩子小时候都曾被问到“你长大了做什么”，“我要当科学家”可能是高频出现的答案之一。童年时的我就是这样回答的。我生于1979年，就在我出生前一年——1978年的3月，全国科学大会隆重召开，吹响了“向科学进军”的号角。如今回想起来，童年有关科学的两件小事记忆犹新。一件事是在六七岁的时候，在母亲的引导和帮助下，我参加了一次报社组织的“少儿科学知识竞答”。尽管具体内容早已印象全无，但有一项“收获”我珍藏至今，那是一张简单印刷的书签，上面有时任国务院副总理、中国科学院院长方毅的题词——“从小爱科学，长大作栋梁”。另一件事大概发生在我上小学二三年级的时候。当时我们的科学课叫“自然”，老师是一位50多岁的女教师，我甚至连她姓什么都不记得了。那天学习的内容是太阳、地球与月球的关系。我们的老师在讲台上摆了一个篮球当太阳，一只手举着地球仪，另一只手拿着一个乒乓球充当月球。她一边讲解，一边绕着讲台“公转”，同时还保持着手上“地球”的自转以及“月球”的自转和公转。讲台下的一双双眼睛紧紧追随着三个“天体”，一个个小脑袋也跟着飞速运转。彼时彼刻，老师的形象无比高大——她把遥远的、神秘的宇宙带到了我们身边！

　　以今天的眼光反观这两件小事，它们如同两滴露珠，折射出改革开放以来我国科学教育的发展与演变。“学好数理化，走遍天下都不怕”是20世纪80年代一句响亮的口号，在国家建设急需大量科学技术人才的时代背景下，人们的科学观以及科学教育理念都具有浓厚的“知识本位”色彩。因此，科学被看作值得热爱和学习的“好东西”，是哺育“国之栋梁”不可或缺的精神食粮，国家对于科学教育高度重视，也不乏“从娃娃抓起”的决心与实际行动。我的小学科学老师是那个时代教师群体的缩影，在那个无论教师自身条件还是学校办学条件均远不如今天的时代，他们满怀对教育事业的热爱，以朴实无华的言传身教在无数孩子心中播撒下科学的种子。尽管他们“以知识为中心”的教学方式在今天看来存在很大的局限性，但他们也展现出丰富的实践智慧。例如，上述教学片段就颇具“具身认知”的意味，这或许正是我印象深刻的原因。如今我也成为一名科学教育工作者，当我坐在今天的教室里观摩青年一代科学教师借助虚拟现实与人工智能技术带领孩子们探索宇宙时，深感时代已变，但我们初心如磐。

　　从“教知识”到“基于知识发展素养”是今天中国乃至全世界的教师共同面临的挑战。近半个世纪以来，人类科学技术以前所未有的速度发展演进，对人类社会产生了前所未有的深入和广泛的影响，也带来了前所未有的机遇和挑战。在当今这样一个科学技术主导的时代，无论“你长大了做什么”，具备良好的科学素养都是不可或缺的基本要求。因此，支持所有人实现科学素养的毕生发展，已经成为全球共识性的科学教育目标。素养导向的科学教育，既肩负着为更多“国之栋梁”——科学家的成长奠基的使命，也肩负着让更多青少年热爱科学、愿意献身科学事业从而壮大科学技术工作者队伍的使命，同时还肩负着发展和提升每一位学习者科学素养的使命。从“学好数理化，走遍天下都不怕”到“做好科学教育加法”，这种时代演进既是世界范围内科学教育发展历程的体现，也是我国本土科学教育改革实践的写照。信息科技特别是人工智能技术的飞速发展，不仅深刻地改变着科学研究与知识生产方式，也深入影响着我们的生活方式、学习方式与工作方式，这不仅意味着需要通过教育让下一代掌握的基础知识体系发生变化，更意味着教与学方式的系统性变革。

　　伴随着2022年版义务教育课程方案及各科课程标准的颁行而启动的新一轮课程与教学改革，在明确“素养导向”这一总体性目标追求的基础上，将落实“学科实践”作为推动课堂转型与学习方式变革的重要抓手。顾名思义，学科实践就是体现特定学科思维方式、思想方法以及问题解决逻辑的实践。具体到科学教育领域，自20世纪90年代末开始，“科学探究”（scientific inquiry）在国际范围内被公认为既是科学教育的内容，也是科学教与学的基本方式，其基本内涵被界定为科学领域中包含认知、社会和行为等多因素交互作用的实践活动。进入21世纪以来，我国中小学科学课堂中的科学探究经历了“从无到有”的历程，已经发展为常态化教学方式。最近10余年来，伴随着素养导向的科学教育变革的深入推进，教学实践中科学探究活动所存在的浅表化、单一化及形式化等问题引起广泛关注。2012年，美国《K–12科学教育框架：实践、跨学科概念与核心概念》率先使用“实践”一词替代“探究”，同时强调此举并非否定科学探究，而是为其“正名”。这一“更词”之举无疑旨在弥合长期存在的“教室中的科学”与“真实世界中的科学”之间的鸿沟，重申发展学生对科学探究的理解和从事科学探究的能力同等重要。我国颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》进一步强调了科学课程的综合性、基础性与实践性，将发展包括科学探究能力、技术与工程实践能力以及自主学习能力在内的探究实践能力作为课程目标的重要组成部分。名词术语具有语言所固有的社会建构属性，具有随现实需要、文化境脉及时代背景而变化的特点。为了更具概括性并实现表达的简洁性，本书采用了当前科学教育研究领域通行的“科学实践”一词。唯有超越语词表象，方能厘清内涵实质，从而助力科学教育“内涵发展”，这也正是本书的初心与使命。

　　“像科学家一样做科学”是对科学实践内涵的生动概括，其中也蕴含着本书解析与阐发科学实践这一核心概念的逻辑脉络。如果将“做科学”看作对“科学实践”的通俗表达，那么“科学家做科学”与学生“像科学家一样做科学”则代表了科学实践的双重内涵。一个“像”字，既体现了科学家与学生“做科学”的异与同，也传达出科学教学设计之意义与价值。科学教育工作者既需要厘清科学家“做什么”以及“如何做”，也需要明确经历科学实践过程对于学生及其学习意味着什么，在此基础上，方能进一步探讨如何通过教学设计支持学生“像科学家一样做科学”。

　　遵循上述思路，本书分别从“作为科学事业的科学实践”（第一章）和“作为学习方式的科学实践”（第二章）视角对科学实践的内涵及其历史演进加以考察。第一章以古典科学实践的理性与思辨传统、近代科学实践的观察与实验传统以及现代科学实践的“科”“技”交融与社会互动特征为着眼点，从科学史的视角追踪“科学实践”的变迁，旨在厘清科学实践的“底层逻辑”。以现代人的眼光来看，这一底层逻辑中蕴含着致知穷理的求知传统、发现和利用自然规律的行动准则以及处理人与自然关系的思维方式，因而作为科学事业的科学实践具有“知”“行”“思”合一的属性。与此同时，我们也得以建立更具现代性的广义的科学概念，形成对科学、技术、工程及其社会文化影响的整体性认知。相应地，广义的科学实践也包含技术与工程实践，广义的科学家群体则包含所有科学、技术与工程等相关领域的从业者。第二章则基于人的学习与人类科学实践在认识论意义上的内在一致性，梳理一般学习理论的发展脉络并追踪科学学习观念与理论的历史嬗变过程，进而阐释作为科学学习方式的科学实践的多元理论及其丰富内涵，探讨从“科学探究”到“科学实践”的“变”与“不变”。通过第二章的探讨，提炼出作为学习方式的科学实践所具有的“手”“脑”“口”协同的特征。唯有这样“ 做科学”，才是完整意义上的“做”，才是可以称为“实践”的“做”。

　　在阐明科学实践之双重内涵的基础上，本书第三章聚焦教学设计问题，从目标、活动、资源与评价这四个基本的教学设计要素出发，探讨如何让学生经历“像科学家一样做科学”的过程以及如何有效支持学生“做科学”。为了给广大科学教师提供更具实操性的支持，该章在介绍相关教学设计原则与策略的同时，也提供了一些经过实践检验的工具，以此助力达成教师“有理论可依、有工具可用”之专业发展愿景。

　　本书第四章和第五章从实证研究视角剖析科学实践的具体案例，以达成对理论观念的检验以及对教学设计原则、策略与工具的完善。第四章通过解析五个国外科学实践活动案例，以“解剖麻雀”的方式更加细致入微地考察科学实践活动的多样形态及其教学设计的内在逻辑，同时管窥国际科学教育变革的前沿动向。第五章所介绍的三个案例，均为本人带领研究生团队与具有长期合作关系的学校开展的研究。在研究过程中，我们置身学校科学教育实践境脉，关心教师的所思所想与所作所为，关注落实科学实践过程中的“痛点”与“堵点”，并就其解决路径进行了初步探索。

　　高文先生开创的华东师范大学学习科学研究中心这一实践共同体，是我的学术给养之源，也塑造了我的学术志向。我在以博士学位论文研究为主要基础出版的《教师教学设计能力研究：理论、方法与案例》一书中，表达了这样的愿景：研究者与教师不再分处各自的世界，实践境脉中的教学设计问题成为他们视域融合的焦点，也成为“研究者–教师”实践共同体的生态活力之源。本书的写作，同样出于对这一愿景的追求。当年那个被小学科学老师所吸引、被“从小爱科学，长大作栋梁”的题词所鼓舞的孩子，如今有幸扎根学术沃土，成为一名科学教育研究者和实践者，理应以服务科学教师专业发展、共同推进新时代科学教育发展与学习方式变革为志业。

本文节选自教育科学出版社《科学教育中的科学实践》

来源：教育科学出版社