教育家谈 | 解凯彬：我国中小学科学教师职业能力重构与培养路径优化——基于科学教育加法背景的思考
摘要：借鉴国际科学教育和科学教师培养的经验，对我国中小学科学教师的职业能力要求进行重构，提出科学知识、学科教学知识、课程开发能力、融合技术的教育能力、教育评价能力、安全与伦理、工程技术与实践能力7个能力维度，描述了各维度的具体要求。在此基础上，对我国科学教师培养的路径提出了调整科学教师培养的课程体系、强化研究生层次科学教师培养、充分发挥书院制育人的功能、建设科学教师培养共同体等优化建议。关键词：中小学科学教师 职业能力从历史发展的整体脉络来看，无论是16世纪的意大利、17世纪的英国、18世纪的法国，还是19世纪的德国和20世纪的美国，它们都是先成为教育强国，再发展为科学和人才中心，进而成为世界强国的。科学教育作为教育的重要领域，因其对人才培养、科技创新等具有的决定性作用，一直都是大国博弈的前沿阵地。党的二十大报告首次对教育、科技、人才单独成章进行了集中论述和统筹安排，强调坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动，服务于“到2035年我国进入创新型国家前列”的战略目标。2023年5月，教育部等十八部门共同出台了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，作出了着力在教育“双减”中做好科学教育加法，一体化推进教育、科技、人才高质量发展的部署。这充分显示了党和国家对科学教育与科技创新人才培养的重要性和紧迫性的清醒认知和高度重视，而这种重视无疑极大地推动了新时代中小学科学教育工作的改革与发展，有助于全面提高人才自主培养的质量。科技进步和人才培养靠教育，教育的关键在教师。科学教育加法的提出让中小学更加重视科学教育，而提升科学教育质量的关键是建立一支能满足新时代科学教育要求的高水平科学教师队伍。2022年5月，教育部印发了《关于加强小学科学教师培养的通知》，对科学教师队伍建设作出了明确要求和具体部署。本文将从在“双减”中做好科学教育加法对科学教师提出的新要求的角度，探讨如何对中小学科学教师职业能力要求进行重构和对科学教师培养模式与路径进行优化。一、科学教育加法的提出拓展了我国中小学科学教育的内涵
尽管各国学者对于科学教育提出了不同的定义，但大多数人都认同，科学教育的目标是提高受教育者的科学素养，只是对实现这一目标的教育教学过程有着不同的阐述。从广义上看，科学教育既包括学校正式学习环境中的科学教育，也包括校外非正式学习环境中的科学教育，我国长期以来对中小学科学教育的认识更多体现的是狭义的科学教育的内涵，即将科学教育等同于学校科学教育。但在教育“双减”中开展科学教育加法的意见，显然突破了这个界限，拓展了关于学校科学教育的内涵，有助于我们对科学教师培养目标有更精准的认识和设定。（一）当前我国中小学科学教育的主要内容和途径
我国目前在中小学开展的科学教育，是以义务教育阶段的科学课程和初高中阶段开设的物理、化学、生物学及地理课程中的部分内容为主，以综合实践活动课程、各类课外科技创新实践活动为辅的科学教育体系。这个体系中首先是依据国家课程标准的要求，进行科学类课程的教学。郑永和等人结合我国《义务教育科学课程标准（2022年版）》，将科学教育的内涵定义为“包括科学内容（科学知识与理解）、探究实践（像科学家一样做科学）、科学思维（基础、通用与高阶思维）、科学技术与社会（科学态度、责任、信念与价值观）、科学参与和决策（社会、文化、政治和环境）五维度内容”的多重愿景。同时学校也会依托校内的科技活动、实训场所，如机器人工坊、模型教室、创客工坊等，开展包括科学探究实践、科技类综合竞赛、学科竞赛、科普报告、科学节、科技周等科学教育活动，提升青少年的科学素养。（二）科学教育加法对中小学科学教育提出了具体要求
科学教育加法在主要目标中明确提出建立完善的中小学科学教育体系，整合社会各方面资源，开展丰富多彩的科学实践活动，建立和健全大中小学及家校社协同育人机制的愿景。在改进学校教学与服务方面提出加强中小学科学及相关学科（物理、化学、生物学、地理、信息科技/信息技术、通用技术等）课程标准与教材修订完善工作；学校设立科学副校长和专职科技辅导员，至少结对一所具有科普功能的机构，以“请进来”“走出去”的方式开展“科学家进校园”“少年科学院”“科普大篷车”等校内科学教育活动和组织中小学生接受校外场馆教育等科学教育实践活动；将科学教育作为课后服务的基本、必备项目等一系列要求。这些要求将学校科学教育从科学课程、理化生地等传统学科课程延伸到了信息科技和通用技术课程，将校内的科技活动延伸到校内外合作的科学教育实践活动，丰富了学校科学教育的内涵。同时，对科学教育的实施方法提出了倡导优化教学资源和教学方法；开展启发式、探究式教学，探索项目式学习、跨学科学习；加强实验室建设，利用人工智能、虚拟现实等技术手段改进和强化实验教学等具体建议。
二、科学教育加法对我国中小学科学教师培养提出新要求
科学教育加法在对中小学科学教育提出上述目标愿景和实施要求的同时，也提出了对加强科学教育师资队伍建设的建议，这些建议促使我们去深入思考我国目前科学教师培养的短板，认识科学教师培养路径优化和重构的重要性和紧迫性。
（一）中小学科学教师职业能力的重构
中小学科学教师应具备哪些职业能力取决于其所承担的科学教育任务，科学教育加法对中小学科学教育内涵和途径的拓展性要求，迫使我们重新定义科学教师的职业能力。
美国2020年版《科学教师培养标准》对科学教师应当具备的技能作出了明确规定，这些规定为确立我国中小学科学教师职业能力的标准提供了有益的借鉴。《科学教师培养标准》将美国科学教师的职业技能按照六个标准进行了描述：
第一，学科内容知识。科学教师应理解和阐明当代科学与工程的知识和实践，将重要的学科核心概念、跨学科概念、科学与工程实践联系在一起。
第二，学科教学知识。科学教师根据他们对学生如何学习和发展科学知识、技能和思维习惯的理解，为所有学生设计公平且与学生文化背景相适应的学习单元，在其教学计划中建立和科学与工程实践及跨学科概念的适当联系。
第三，学习环境。科学教师认同科学实践对科学教育的重要意义，制订适当的学习目标，选择合适的社区情境，设计教学引导学生参与到科学与工程实践中，在一个反偏见、多元文化和社会公正的学习环境中理解科学本质。
第四，安全有效。科学教师在他们的教室和工作空间中展示出对生物学、化学和物理学安全规程的遵守，能依据生物伦理对生物进行处理，安全地使用与管理有关的设备和化学药品。
第五，对学生学习的影响。科学教师能提供证据，证明学生已经学习并可以应用学科核心概念、跨学科概念以及科学与工程实践的教学结果。分析学生个人、班级以及按人口统计学类别分类的学生子群体的学习成果，并利用这些成果为规划和教学提供信息。
第六，专业知识和技能。科学教师不断丰富自身关于科学内容和教学法的知识，包括解决不平等问题的方法和对所有学生的包容。他们认同并将自己作为科学教育共同体的一部分。
考虑不同的社会背景对科学教育的影响，结合科学教育加法对我国中小学科学教育提出的新要求以及科学教师担负的新任务、新使命，我们对我国科学教师的职业能力重新进行定义，具体包括科学知识、学科教学知识、课程开发能力、融合技术的教育能力、教育评价能力、安全与伦理、工程技术与实践能力7个维度（见表1）。
（二）我国中小学科学教师队伍的能力现状及存在的主要问题在对中小学科学教师职业能力进行重构的过程中，我们显然会关注到我国中小学科学教师队伍的能力现状，以及对标能力要求存在的短板和弱项，这将为我们提高科学教师培养的针对性和有效性提供依据。现阶段，我国科学教师队伍建设面临一些突出问题，科学教师数量严重缺乏，专职科学教师少，兼职科学教师多，其中文科背景的教师占比过高，教师专业发展水平参差不齐。这些问题在小学科学教师群体中尤为明显。对全国31个省份的大规模调研发现，我国小学科学教师专业发展羸弱，知识与信念薄弱，信息技术应用等实践性智慧有待加强。上述问题直接导致了我国中小学科学教师群体具有的能力现状不能很好地满足科学教育加法提出的教育教学要求。根据PISA和TALIS等大规模国际教育测评的结果，我国科学教师具备了基本的理想信念、职业素养和教学技能，但在跨学科教学、探究教学和高阶思维教学方面存在短板。有学者提出，我国科学教师在专业知识水平、跨学科能力及对科学的认识三个方面的不足是导致我国学生学习负担过重的重要因素。目前对科学教师的教育评价能力、安全与伦理和技术与实践能力的研究相对缺乏，这主要是源于我们对科学教师能力的认识的阶段性局限。但在对中小学科学教育的实际观察和评估中，我们发现，科学教师在这几方面存在明显的短板，主要反映为意识淡漠、能力不足和实践应用场景过少。这些研究结果提示我们，当今中小学科学教师队伍整体能力状况不容乐观，科学教师职业能力的现状与标准要求的各个维度存在差距。这些差距的存在既有科学教师来源的原因，也有科学教师培养模式固有的问题。科学教育专业毕业的专职科学教师少，兼职教师和文科背景教师占比高，这些教师的专业发展能力和专业发展水平相对不足，对科学知识的掌握较为欠缺。随着一些非师范类毕业生进入中小学担任科学教师，因为没有接受过系统的学习认知理论和课程与教学论课程的教育，他们在教学能力方面存在严重的短板，他们的教学更多的是取决于主观经验，在课程开发等更具专业性的要求方面存在较大欠缺。而我国目前培养科学教师的主要模式保持着长期以来固有的课程体系，缺乏与时俱进的革新，这也导致了科学教师群体在某些职业能力维度上的缺失。三、我国中小学科学教师培养路径的优化
在重构了中小学科学教师职业能力要求的基础上，对标具体的能力维度，反思当前科学教师存在的短板和弱项，寻找问题产生的原因，我们发现，解决科学教师能力缺失的关键在于科学教师培养模式的变革和培养路径的优化。
（一）当前我国中小学科学教师培养的主要模式和途径分析现阶段我国科学教师的培养主要有两个途径，高等师范院校设立的科学教育专业和理科各学科师范专业的本科培养与相应的硕士研究生培养。科学教育专业培养的师范生主要面向小学科学课程，理科各学科师范专业培养的教师则大多进入初高中学段从事学科教学工作，少数省市在初中阶段实行综合科学课程，教师也主要来源于学科专业师范生。值得注意的是，现在越来越多的学科专业本科师范生选择进入小学，担任科学课程教师，客观上给科学教师队伍水平的整体提升带来帮助，同时也产生了新的问题。有研究将我国目前主要的小学科学教师培养模式归纳为四种，即大学初等教育学院本科培养模式、大学教育学院“大理科”方向本科培养模式、大学理科学院科学教育本科培养模式和高等师范学校专科培养模式。这些模式在课程设置上存在较大差异，大学理科学院科学教育本科培养模式偏重于科学类课程的开设，但教育与教学实践类课程相对缺乏，导致教师的学科教学知识不足；而专科学校或初等教育学院偏重于教育与实践类课程的开设，缺乏与大学其他专业的学术联系，科学类课程偏少，导致培养出来的科学教师学术性不强以及对科学本质和科学探究的理解不足。这些由师范院校主导的不同院系作为培养主体的培养模式，并没有彻底解决“学术性”和“师范性”相互矛盾和冲突的格局，四种模式中除了大学理科学院科学教育本科培养模式，其他模式科学课程普遍缺乏，实践类课程更少，不利于培养学生的综合性、跨学科性和探究性。在这四种模式的课程设置中，缺少科学史、科学哲学和科学社会学课程以及科学、技术与社会相互关系的课程，而这些课程对学生理解科学的内涵和本质特征是至关重要的。初中和高中阶段的科学教育课程主要是理化生地课程，承担这部分课程的教师基本来自上述的第三种模式。但目前学科教学研究生阶段培养的学生越来越多地成为学科教学的师资，从目前国内高校所采用的学科教学研究生培养方案来看，其所学课程大多仍聚焦学科教学领域的理论与实践，综合科学课程设计极少，科学实践类课程更是不足。（二）我国中小学科学教师培养路径优化的思考当前我国中小学科学教师培养沿用的主要模式和途径存在明显的问题，需要在认真研读科学教育加法的核心精神的基础上，根据科学教师职业能力要求，借鉴国外科学教师培养的有效经验，对我国中小学科学教师培养路径进行调整和优化。一是调整科学教师培养的课程体系，优化科学教师能力结构。正如前文所述，当前科学教师培养模式存在的问题，主要还是体现在课程体系设计的不合理。这种不合理又主要体现在科学课程、科学实践课程和与科学本质相关课程的缺少。美国的科学教师培养课程一般由三部分组成，即普通教育课程、科学教育课程和专业教育课程，三类课程在学时上各占三分之一，比较均衡。我国科学教师培养的课程体系，有些重视了普通教育课程和学科教育课程，缺乏专业教育课程，而这些专业教育课程为科学教师所教学科提供了有一定的广度和深度的专业知识；有些重视了专业教育课程，而使职前科学教师具备宽厚的文理基础知识的普通教育课程相对缺失；几乎所有的课程体系都很少包括科学本质方面的课程 , 如科学哲学、科学史、科学伦理等。因此，建议在现有的课程体系中，调整结构，平衡普通教育课程和教育专业课程的比重，增设关于科学本质方面的课程，这样才能很好地弥补科学教师职业能力要求的短板。二是强化研究生层次科学教师培养，提升科学教师整体水平。科学教育加法对加强师资队伍建设提出了探索选拔和培养高水平、复合型的高中阶段理科专业教师，在公费师范生、“优师计划”等项目中提高科学类课程教师培养比例的建议，从源头上加强高素质专业化科学类课程教师的供给。目前教育部在部分高校试点的复合型硕士层次高中教师培养计划都是采用本硕贯通培养的模式，这就提示我们，应加强在硕士阶段对科学教师的培养。一方面，我们可以扩展理科复合型教师培养的试点范围和培养规模；另一方面，适当扩大理科学科教学研究生的培养规模，在培养过程中可以有针对性地开展一些跨学科的课程和科学与工程实践类课程的学习，促进这些研究生向合格的科学教师转化，真正实现从源头上加强高素质专业化科学类课程教师的供给。更多的研究生学历的科学教师进入中小学任教，有助于落实科学教育加法提出的“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”的目标愿景。三是充分发挥书院制育人的功能，打破科学、教育、文化和社会的界限。当前高校正大力开展书院制育人模式的改革，书院制育人重点在于打造第二课堂，开展专业学习以外的通识教育，全面提升学生的综合素养。书院制育人打破了专业学生聚集的传统，促进了不同专业学生的交流，帮助学生开阔视野，碰撞思维，弥补了专业教育在学科交叉方面的不足。这种育人制度很好地契合了科学教师职业能力培养的基本特征和要求。高等师范院校教师教育专业的书院，可以在第二课堂设计中更多地向科学教师培养倾斜，有意识地增加普通教育课程、人文课程、艺术体育课程和跨学科实践类课程，打破科学、教育、文化和社会的界限，全面促进科学教师职业能力的提升，满足科学教育加法的需求。四是建设科学教师培养共同体，建立“多向强化、共同培养”的联动培养机制。科学教育加法鼓励高水平综合性大学参与科学教师培养，事实上“优师计划”的启动率先进行了有益的尝试。但仅仅有高水平大学和工科院校的加入是不够的，构建一个由多维力量介入的科学教师培养共同体势在必行。高等师范院校、高水平大学、工科院校、科研院所、校外科技场馆、工厂企业、中小学都应成为这个共同体的有机组成部分。师范院校的强项在于学科教学知识、信息化教学能力等的培养；高水平大学、工科院校和科研院所提供更精深的专业教育、科学实验平台和工程技术能力的实训平台，有助于学生开展基于探究的学习和开展跨学科实践；校外科技场馆提供通识类科学课程教育及体验式学习场景；工厂企业提供各类实训平台；中小学则利用各类已有的科学教育场所和条件，为科学教师培养提供教学实践机会，让学生尽快熟悉中小学科学教育的主要内容和形式。科学教师培养共同体的建设能够建立一个“多向强化、共同培养”的联动机制，有效调动和利用各方面的资源，服务于科学教师培养。科学教育加法的实践会随着时间的推移逐步深入，我们在实践的过程中也会不断发现问题，得到启示，对科学教师的要求或许会随着科学教育加法的深入开展而发生改变，科学教师的培养路径也会随之发生变化。持续关注科学教育加法，关注科学教师队伍的建设是全社会的共同任务。相信随着研究的不断深入，我国中小学科学教师培养的模式和途径会得到不断优化。作者简介：解凯彬，南京师范大学教师教育学院副院长、教授，基础教育研究中心副主任。
文章信息：解凯彬. 我国中小学科学教师职业能力重构与培养路径优化——基于科学教育加法背景的思考[J]. 中小学科学教育, 2024(1): 70-76.
