基于学生科学素养培育的中小学科普教育研究
中共中央、国务院《关于加强科学技术普及工作的若干意见》明确提出：“科学技术的普及程度，是国民科学文化素质的重要标志，事关经济振兴、科技进步和社会发展的全局。”教育部等十八部门《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》（教监管〔2023〕2号）要求，聚焦立德树人根本任务，着力在教育“双减”中做好科学教育加法，推动中小学科学教育学校主阵地与社会大课堂有机衔接，提高学生科学素质，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。
科学素养是学生发展核心素养的重要构成。针对基础教育阶段学生开展以掌握必要和基本的科学知识、科学技能为目的，以体验科学探究活动为手段的科普教育，是增强学生实践能力、培育创新意识，提升学生科学素养的重要途径，也是为建设创新型国家培育人才的重要载体。
一、当前中小学校科普教育现存的普遍问题
中小学校科普教育现存的普遍问题主要包括以下几个方面：
（一）对科普教育缺少重视：在一些学校，科普教育往往被视为次要学科，其重要性不如语文、数学、英语等主科，导致科普教育在课程设置、资源分配等方面得不到充分保障。
（二）科普教育资源不足：许多学校的科普教育资源相对匮乏，包括专业的科普教师、科普教材、科普实验室等。这限制了学生获取科普知识和参与科普活动的机会。
（三）科普教育方式单一：许多学校的科普教育仍然以传统的讲授式为主，缺乏互动性和实践性。这使得学生很难对科普知识产生兴趣，也难以将所学知识应用到实际生活中。
（四）评价体系不完善：科普教育的评价体系往往只注重知识性的考核，而忽视了学生科学素养、创新能力等方面的培养。这使得学生在学习科普知识时往往只注重背记，而忽视了实践和应用创新。
为了解决这些问题，中小学校应加强投入和研究，全面提升学生的科学素养和创新能力。
二、中小学校科普教育的落实策略
中小学校应从以下几个方面加强科普教育：
（一）提高学校对科普教育的重视程度：学校应将科普教育视为培养学生创新精神和实践能力的重要途径，确保其在课程设置、资源分配等方面得到充分保障。
（二）增加科普教育资源投入：应加大学校对科普教育经费的投入，引进专业的科普教师，开发适合中小学生的科普教材，建设科普实验场所等设施，为学生提供更多的科普教育资源。
（三）丰富科普教育方式：学校应采用多样化的科普教育方式，如探究式学习、项目式学习、情境教学等，以激发学生对科普知识的兴趣。此外，学校还应积极开展课外科普活动，如科技节、科学竞赛、科普讲座等，为学生提供更多参与科普活动的机会。
（四）完善科普教育评价体系：学校的科普教育评价体系应注重对学生科学素养、创新能力、实践能力等方面的考核。同时，评价方式也应多样化，包括考试、课堂表现、作业、实践活动等，以全面评价学生在科普教育方面的表现。
（五）营造浓厚的科普氛围：学校应营造浓厚的科普氛围，通过各种途径展示科学的魅力，激发学生对科学的兴趣。例如，学校可以设立科普走廊、科普宣传栏，定期举办科技节、科学讲座等活动，激发学生对科学的热情。
通过以上措施，中小学校可以有效加强科普教育，增加科普教育资源，丰富科普教育方式，完善评价体系，营造浓厚的科普氛围，从而全面提升学生的科学素养和创新能力。
三、正确定位科普校本课程目标
科普校本课程的目标是向学生传授科学知识，激发他们对科学的兴趣，培养他们的科学素养，提高他们的创新能力和实践能力。以下是科普校本课程的一些具体目标：
（一）激发学生对科学的兴趣：通过有趣的课程内容和生动的教学方式，激发学生对科学的好奇心和求知欲，使他们乐于探索科学知识。
（二）传授科学知识：介绍基本的科学概念、原理和方法，帮助学生建立扎实的科学基础，拓宽他们的知识视野。
（三）培养科学素养：引导学生学习科学的思维方式，培养他们的观察能力、思考能力、推理能力等，提高他们的科学素养。
（四）提高创新能力：鼓励学生动手实验，尝试新的方法，培养他们的创新能力和实践能力，使他们能够运用科学知识解决实际问题。
（五）关注科技发展：介绍最新的科技发展动态，关注科技对社会、环境等的影响，培养学生的社会责任感和全球视野。
（六）促进综合素质发展：通过科普校本课程，帮助学生养成良好的学习习惯，提高他们的团队合作能力和表达能力，促进他们综合素质的发展。
四、科普校本课程内容建构的实施途径
科普教育校本课程内容建构的实施途径主要包括以下几个方面：
（一）设立科普教育课程：学校应将科普教育作为一门独立课程纳入课程体系，确保学生在每个学期都能接受一定数量的科普教育。课程内容可以包括科学知识、科学方法、科学精神、科技创新等多个方面。
（二）开发适合学生的科普教材：学校应组织专业团队开发适合中小学生的科普教材，教材内容应贴近学生的生活实际，涵盖多种科学领域，注重科学探究和创新能力的培养。
（三）开展项目式学习：学校应采用项目式学习方式，让学生通过解决实际问题、完成项目任务来学习科学知识、掌握科学方法。项目式学习可以培养学生的团队合作、实践操作、创新思维等能力。
（四）建设科普教育资源库：学校应建设一个丰富的科普教育资源库，包括文字、图片、视频、实验器材等各类资源，方便教师备课和学生自主学习。
（五）组织课外科普活动：学校应积极开展课外科普活动，如科技节、科学竞赛、科普讲座等，为学生提供更多参与科普活动的机会。此外，学校还可以组织学生参加各类科技竞赛，激发学生的科技创新潜力。
（六）科普教育与学科融合：学校应推动科普教育与学科融合，将在各学科教学中渗透科普教育，通过科学实验、科学探究等活动，让学生在学习学科知识的同时，提高科学素养。
（七）评价体系构建：学校应建立一套完善的科普教育评价体系，注重对学生科学素养、创新能力、实践能力等方面的考核。评价方式也应多样化，包括考试、课堂表现、作业、实践活动等。
通过以上实施途径，中小学校可以有效建构科普教育校本课程内容，提升学生的科学素养和创新能力。
五、关于科普校本课程评价体系设计的建议
（一）制定合理的评价目标：评价目标应该与学生的年龄、认知水平和课程目标相适应，关注学生的知识掌握、技能提升和态度转变等方面。
（二）多元化的评价方法：采用多种评价方法，如书面测试、实验操作、项目作业、课堂表现、同伴评价等，全面评价学生的学习成果。
（三）形成性评价与总结性评价相结合：注重过程性评价，关注学生在学习过程中的表现和进步，同时通过总结性评价检验学生的学习成果。
（四）自主评价与教师评价相结合：鼓励学生进行自我评估，同时教师要根据学生的表现给出相应的反馈和评价。
（五）评价结果注重激励性：评价结果应该具有激励性，鼓励学生改进自己的学习和实践，提高学习积极性。
（六）动态调整评价体系：随着课程内容的更新和教学方式的改进，评价体系也应该随之调整，以适应新的教学需求。
（七）注重个性化发展：尊重学生的个体差异，关注学生在科学领域的个性化发展，评价体系要能够反映学生的特长和兴趣。
（八）加强师生沟通：教师应该与学生建立良好的沟通，了解学生的学习需求，及时调整评价体系，提高教学质量。
通过以上建议，我们可以设计出一个更加完善、合理的科普校本课程评价体系，从而更好地评估学生的学习成果，提高课程质量和满足学生的需求。
六、创设科普创新项目
科普场馆和科普基地要立足自身优势，深研科普创新项目，形成创新而灵活多样的科普品牌，创新科普剧场、流动科普、科普讲座、科普媒体、科普闯关、科普研学等项目。
（一）打造情感共鸣、激发探索兴趣的主题科普讲座
科普讲座是常用的科普项目，科普讲座需主题突出、情感共鸣、激发探索兴趣。科普（系列）讲座，是以主题科普知识为题材、以相关主题科技发展进程为背景，设立不同的板块，重点从科学原理、科学常识、科学方法和科学精神的角度出发，让学生在感受主题科技魅力的同时，静下心来了解相关科学精神和科学情怀。知识目标为：促进相关知识向科普知识的转化和传播，拓展主题科学知识传播的深度和广度。情感共鸣为：通过介绍主题知识的科技人物、事迹，全面提升学生对待科学的情感态度和价值认同。[1]
例如中国铁道博物馆科普系列讲座，以铁路科普知识为题材、以近现代我国铁路科技发展进程为背景，主要分为《探索火车的奥秘》《您需要知道的高铁常识》《詹天佑与中国铁路》三大板块。每位小朋友在入场之前从宝箱里抽出一张智慧问答卡，带着问题去听讲座。主持人现场维持秩序，宣布讲座准备开始。该系列科普讲座融科学、人文于一体，既有历史钩沉，又有现实关照，既有人物，又有硬科技，科普方法和手段方面有较好示范效果。
（二）打造科学性、生动性和通俗性的灵动科普剧场
科普剧场常常采用科普情景表演，要打造科学性、生动性和通俗性的灵动科普剧场。科普情景剧把科学通过舞台的形式表现出来，将科学内容生动、形象地表达出来，寓科学性、知识性、趣味性、娱乐性为一体，使观众在舞台欣赏能活跃思维、丰富知识、开阔视野。科普情景剧设计要注意以下三点：第一，内容的科学性：内容要合乎科学、语言准确；第二，语言生动性：语言要善于记叙和描写和穿插趣闻；第三，表达的通俗性：科普情景剧是一种科学普及活动，不是专业的科研活动，所以对于科学原理要通俗易懂地解释和表达。表达形式丰富，有描述式、自述式、故事式、谈话式等等。 [2]
例如“空气炮”情景剧（如图）。表演者精心设计器材与剧情，所用的两个道具（圆筒和玻璃板）都是透明的、形状也简单，这样才能让观众看得明明白白。表演中采用了“对比”手法呈现效果，第一次用玻璃挡板放在蜡烛的前面，能挡住空气炮的冲击，蜡烛没熄灭，观众能够理解。可是第二次用一个圆筒套进挡板，结果蜡烛被吹灭了，这与观众的生活常识不合。前后两次的神奇变化，给观众带来强烈的视觉冲击，瞬间激起观众的好奇和探究欲望，进而聚精会神地聆听表演者接下来的解释，也就更易理解实验的科学原理了。
（三）打造“快、灵、便”互动专业流动科普
“流动科普”常常是以科普宣传车为载体，通过进校园、进社区等形式，将主题知识呈现给更多公众的科普项目，是践行“走出去”的科普服务理念而创立的科普项目，要打造“快、灵、便”互动专业流动科普。“流动科普”以主题知识为核心，常常辅以互动体验、知识展览、科普讲座、活动课等多项活动内容，构成一个浓缩的主题科普馆。它最大的特点就是能够用最灵活便捷的方式，把相关主题知识送到学校，带到老百姓的家门口，让他们足不出户也能享受到优质的科普服务。“流动科普馆”方案的设计应该充分调动现有资源，广泛征求各方意见，充分发挥流动科普“快、灵、便”的特点，实现互动性、专业性，把科学知识直接送到公众身边的设计思路。
例如北京天文馆与时俱进，锐意创新，于1997年创立了“流动天文馆”科普项目：流动天文馆，形成了以移动天象厅为核心的五大活动模块：移动天象厅、天文知识展板、天文互动体验、天文科普讲座和天文科学活动课。“流动天文馆”在北京天文馆的有力领导下，以一位天文专业的副馆长为团队核心，构建起了专业化、年轻化的天文科普团队。经过“流动天文馆”团队和天文科普专家反复推敲提炼，浓缩精华，一套知识体系完备、内容扎实准确、简单易学、趣味性强的模块化活动已经成型。[3]
（四）打造参与度高、跨学科融合的新时代科普媒体
提高全民科学素质要从孩子小时候抓起，随着信息化时代的开启，互联网已经成为新时代科普学习的主要平台。青少年学习科学知识的方式也越来越多元，要打造参与度高、跨学科的新时代科普媒体融合。通过科普媒体将科学精神、科学知识和科学方法渗透到少年儿童的学习生活中，搭建学生学习科普知识媒体平台。开展科学实验、科普创作指导讲座、优秀原创科普作品网络传播、科普互动剧表演等活动版块，有效融合动手动脑、舞台表演等活动形式，增强科学实践、探究、展示能力。
例如上海闵行区浦江镇青少年教育培训中心推行的科普微童话媒体，在全国有一定的影响力。活动过程分为五个部分：科普实践阶段、科普创作阶段、网上征集和传播、科普互动剧舞台表演、作者签书会。一个镇的科普活动能搞成如此有声有色，令人欣慰！科普媒体微童话适合低龄儿童，孩子有兴趣，参与度高，充分体现了跨学科的科普特色，非常值得同类科普单位学习。
又例如笔者参与策划并演出的《科技大发现》电视（湖南教育电视台）科普媒体项目（如图）是一次全新的尝试，是湖南省技术创新引导计划科普专项项目。该项目依托湖南青少年STEM科普基地（湖南师大附中梅溪湖中学）和湖南（中联重科）工程机械科普基地、中南大学先进轨道交通科普基地、湖南工业大学轨道交通及先进材料技术科普基地、湖南兵器国防教育科普基地共五个省内优秀科普基地，运用STEM教育理念进行科普和教育的深度融合。联动学校学生开展活动，走进基地，以此了解湖南科技成果、学习科学知识、体验科技魅力， 并策划、制作高品质的校园科普系列节目，以全媒体方式对节目进行呈现和推广（含电视台系列专题节目、新媒体端转载播出节目、新媒体端推选宣传微视频等）。
（五）打造“玩中学”“学中玩”的趣味科普闯关
近年来，受中华文化大繁荣大发展的影响，去博物馆参观逐步成为一种社交行为模式，家庭观众更成为博物馆的主要参观群体之一。但事实上，大部分博物馆因其藏品专业等问题，并不见得适合儿童及青少年。这就需要博物馆工作人员经过创意思考，将繁复的知识内容通过特别的展示或活动转化成易于接受的形式，增强科普主题活动观众愉悦体验，让孩子们在“玩中学”。任何年龄的孩子都爱玩游戏，游戏能激励孩子的好奇心，让他们的观察力更敏锐，也使整个博物馆参观之旅更有趣。对此，根据受众特点，科普场馆可以策划推出科普主题闯关活动，来有效吸引更多亲子家庭的参与。
例如中国航海博物馆“航海大闯关——博物馆里的科学大富翁”科普主题闯关活动以著名的大富翁游戏为原型，以色彩丰富的游戏棋盘为载体，其16项关卡，涉及明代福船、学打水手结、虚拟焊接、航海模拟器、轮船汽笛、船舶建造、货物配积载、莫尔斯电码、信号旗、沿岸路标定位、集装箱装卸操作等互动展项及科普知识问答题。博物馆以游戏中涉及的“老船长”“水手长”“造船工程师”“装卸达人”“超级电焊工”“水手”“海盗”“潜水员”等角色为素材。该项目特色是以大富翁游戏为原型开发成“航海大闯关”科普活动，以体验式游戏伴随竞技式闯关进行航海科普，灵活性和参与性强，有一定示范意义。[4]
（六）打造科学性、真实性、专业性的行走课堂——科普研学
科普研学是青少年在相关科学领域进行探索，通过实地（野外、场馆等）的观察、了解，搜集整理大量材料、分析研究的研学实践活动。科普研学内容深度低于科技专业，科普研学记录是相对通俗易懂。科普研学的特点为：1.科学性，科普研学活动的本身就具有科学研究的性质，观点需要进行一些论证，研学成果也有一定的科学价值；2.真实性，在科普研学中青少年运用观察、勘测、采集等手段，真实地记录，客观地描述；3.专业性，研学活动主题和探究活动具有明确的专业范围。
例如调查湖南地区生物多样性的科普研学项目。科普研学时间及路线为：研学可以6天，路线为：张家界国家级森林公园（2天）--洞庭湖湿地生态系统（2天）--岳麓山（1天）--湖南省森林植物园（1天）。本科普研学主要任务：动植物鉴别以及标本采集、植物多样性野外调查，昆虫群落物种多样性、鱼类资源多样性调查及测定等项目。该研学把科学技能学习与实践活动有机结合，又有活动成果考核，集学术与科普相融合的野外活动，主题突出，特色明显。
七、协同育人，全面推进新时代科普工作
强化科普教师责任意识，建立校内外科普教育资源有效衔接机制，组建科普专家资源库，加强科普教师培训工作，推动校馆合作、协同育人，持续推动科普工作增质提效，全面推进新时代科普工作。
（一）组建科普专家资源库
教育行政部门要会同科协组织将杰出科技人才、科普工作者纳入科普专家资源库，积极协助学校引进优秀科普专家进校园活动，协助学校进一步优化科普课程。学校要积极做好总体规划，尤其做好课后服务设计，积极引进科普专家，建设学校的科普专家库，丰富科普课程师资队伍，有效开展学校的社团课、兴趣课、科技课和科技科普相关活动。有效利用学校、社区、科普场馆的科普队伍，使学校科普工作常态化。
（二）加强科普教师培训工作
统筹制订科普课程教师培训计划，创新培训方式，注重依托科技馆和科普教育基地，精心设计培训课程。做好科普教师培训工作，强化科学普及社会责任意识，明确国家科普工作相关政策，使科技教师更好承担日常科技课程，有效推动“双减”各项工作需求。在培训工作中，构建交流平台，使学校教师理解科普场馆的理念和文化，了解不同场馆的展示内容，科普场馆工作人员了解学校的课程要求、教育目标和师生现状，取长补短，互通有无，促进共同发展。
（三）校馆一体协同育人
解放思想，开放办科普教育，推动学校和科技场馆、科普基地合作，坚持协同育人，持续推动科普工作增质提效。中小学校的科普课程建设需要考虑科技场馆和科普基地现有设备、师资力量、科普项目特色，优化校园科普课程。科普场馆和科普基地要积极主动和中小学校沟通，更新场馆建设，做好中小学的第二课堂阵地。科普场馆、科普基地之间要协同发展，大胆创新，优化发展，不断形成科普品牌。
八、总结与思考
总之，基于学生科学素养培育的中学科普教育实践，要进一步完善科普教育课程体系，结合学校实际情况，制定适合中小学生年龄特点的科普教育课程体系；建设高素质科普教育师资队伍，通过培训、引进等方式，提高科普教育教师的专业素质和教学能力；创新科普教育方法和手段，运用现代教育技术手段，丰富科普教育形式，提高学生的学习兴趣和参与度；开展丰富多彩的科普活动，组织学生参加科技讲座、科技竞赛、科技实践活动等活动，让学生在活动中感悟科学精神，提高科学素养；建立科学的科普教育评价体系，制定合理的评价标准和办法，关注学生对科普知识的理解、技能掌握和态度转变等方面，激励学生积极参与科普活动；发挥家庭和社会的协同作用，加强与家长的沟通与合作，鼓励家长参与孩子的科普教育活动，同时发挥社会资源作用，为学生提供更多的科普教育和实践机会；加大科普教育经费投入：加强科普教育经费保障，提高科普教育设施和资源的建设水平，为学生提供更好的科普教育环境。全面推进新时代中小学科普工作，实现协同育人，提高中小学生的科学素质，培养孩子们的创新精神和实践能力。
参考文献
[1]杜媛 周伟.“铁博开讲啦！”科普系列讲座[J].中国科技教育,2018.(04):54-55
[2]李湘黔.科学情景剧的设计与两个示范案例[J].湖南中学物理,2019.(09):24-25
[3]“全国科普教育基地”优秀项目案例.北京天文馆:“流动天文馆”活动[J].中国科技教育, 2018,(04):54-55
[4]“全国科普教育基地”优秀项目案例.中国航海博物馆:“船”承,探索中国传统造船技艺[J].中国科技教育, 2015,(11):54-55
（说明：该文发表在《湖南中学物理》2024年第4期）
（作者/李湘黔，正高级、特级教师，湖南芙蓉教学名师，湖南省中学物理名师工作室首席名师。）
（一审：夏博 二审：邓望军 三审：蒋玉青）
