科学是人类文明进步的基石，是现代科技发展的动力。面对世界百年未有之大变局，在科技创新成为国际战略博弈主战场的时代背景下，实现人才自主培养和高水平科技自立自强的需求尤为迫切。前不久，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》强调，学校要加强科学教育，不断提升师生科学素质，积极组织并支持师生开展丰富多彩的科普活动。
加强中小学生科学教育正当其时。引导学生热爱科学、投身科学，并成为能进行科学生活和创意生活的人，甚至成为未来的科学家与工程师，成为国家科技进步的新生力量，是科学教育的重要使命。中国的科学教育应加强培养学生的质疑精神、综合应用能力、动手能力、策划意识等重要的创新素质。在科学教育的过程中，这些创新素质的培养，可以通过拓展好奇之心、启蒙批判思维、激发探究兴趣等手段来进行，在学生们心中播下科学“种子”。
当下学生缺乏哪些创新素质
调研发现，中国不少学生身上缺乏一些重要的创新素质，主要表现为质疑精神缺乏、综合应用不够、动手能力较差、策划意识不强等。
第一，缺乏质疑精神。质疑精神就是不盲从附和，敢于提出问题，保持独立和理性的思考，能区分事物的表象和本质，判断事物的真伪。部分学校在培养学生的过程中，过于注重传授知识，导致很多学生不敢挑战权威，提不出问题。比如，我们在国外参加国际学术会议，演讲者讲完报告，到了提问环节，国外很多学生举手发言，而提问的中国学生寥寥无几。这实际上是因为很多学生在听报告过程中，缺乏质疑精神。
第二，综合应用不够。综合应用就是在透彻地理解很多知识的基础上，能够进行交叉融合、提炼升华。但目前很多学生通过条块化、碎片化的方式学习知识，对于如何将学到的知识进行交叉融合、综合应用，他们不知道该怎么做。
第三，动手能力较差。创新是要能将理论知识应用于实践，学会分析观察，从实践中检验理论。但在很多学校，比较注重引导学生学习书本上的理论知识，学好就可以考到好分数。由于很多学生缺乏实践和动手能力的训练，一到动手弱点就暴露出来了。
第四，策划意识不强。这里所说的策划意识，主要指培养学生的组织能力和领导能力。科学教育要引导学生不但听别人的，更重要的是，促进学生能自主策划一些科研项目，帮助他们从小培养领导能力、发掘战略科学家的潜质。但在很多学校的实际教学中，往往是老师说什么，学生就做什么，学生经常被动地接受安排，缺乏主动领导的机会和空间。究其原因，很多学校在科学教育中，未能着力培养学生主动领导、组织、设计课题等能力。
这四个方面实际上都和科学教育思想密切关联。科学教育如何使学生摆脱这样的困境，应是每位科学教育教师都要认真思考的问题。
儿童所有的问题都是好问题，保护学生好奇天性
什么是科学教育的主要任务？在我看来，不只是让学生掌握基本的科学知识，更重要的是，如何保护学生好奇的天性，激发和培养他们对科学的兴趣。怎么通过科学教育，保护、培养好学生的好奇心、质疑精神、综合应用能力、动手能力及策划意识等创新素质呢？
“好奇心是科学之母”，我们要着力拓展学生的好奇心。好奇心是孩子与生俱来的，很多时候，孩子对科学问题的思考，源于对生活的好奇。对于孩子提出的问题，家长都要努力去解答；对于自己不懂的，家长要去查阅资料，或者通过网络寻找答案，而不要去应付孩子。
保持和拓展孩子的好奇心，也是教师的重要责任。教师一定要鼓励学生提问题，并且尽量解答。“世界上没有愚蠢的问题，只有愚蠢的回答。”学生问的任何问题都不是愚蠢的问题。他们提出问题的过程，就是他们的经验世界与未知世界主动建立连接的过程，这时是最好的科学教育时机。从这个角度上说，儿童所有的问题都是好问题。成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生强烈的好奇心。他们对科学的热情一经点燃，就可能释放无穷的潜能。
如何从小就培养孩子的质疑精神呢？在小学科学教育中，包括物质科学、生命科学、地球与宇宙、能源与环境等板块，教师们要做好聚焦、探索、研讨、拓展。聚焦是提出一个学习问题，探索是要探索一些相关现象，研讨的是在这些现象中出现的问题。教师在讲课过程中，要鼓励学生提问，充分拓展学生的想象力与直觉思维，没有想象力就没有创造力，而直觉思维与科学猜想、科学假设和科学怀疑等密切相关。
如何让学生能问出好问题？这就应该从小问题开始，培养好孩子们问问题的思维方式和习惯。“小疑则小进”，大的问题一定是在小问题的基础上积累形成的。科学家问的问题就是大问题，有大的问题才能推进科学的进步。教师在教学过程中，要鼓励学生先从小问题入手，启发学生学习科学家的批判性思维方式。当学生养成问问题的习惯后，他就会逐渐问出大问题来。
如何激发学生的探究兴趣？兴趣是最好的老师，教师在讲课中，可以通过挖掘很多素材，激发学生探究的兴趣，可以引导学生探究一些新奇的现象。例如小学三年级科学课里讲到水，低于零度时，水结冰，是固态；常温时，水是液态；如果把水加热到100℃时，它就变成水蒸气，成为气态，这就是我们常说的物质的三种形态。教师可以再问，把温度升高到一万摄氏度时，水会是什么形态？这时水分子就不存在了，原子的电子也电离了，变成由电子和原子核这样一个离子所构成的状态，这个叫等离子态，这是物质的第四种形态。教师还可以继续问下去，如果把温度升高到比太阳的中心温度高20万倍，达到4万亿摄氏度会是什么样子呢？这时质子和中子都熔化了，形成了由夸克和胶子构成的新物质形态——夸克胶子等离子体，这是物质的第五种形态，是目前国际科学前沿正在探索和研究的物质新形态。
让学生在玩中学、问中学、一起学
科学教育要注重多学科的融合应用，强调动手操作、实验验证和实践检验。教师应引导学生动手实践、策划组织课题，在玩中学、问中学、一起学。
在“玩”的过程中，教师一定要引导学生动手实践，并鼓励学生不断提出问题。如何一起学？教师可在多学科融合应用中，组织不同学科专长的孩子在一块儿学。学生们一起学的时候，还需要一个人在旁边策划、指挥这件事，这是锻炼学生组织策划能力的好时机。教师需要通过引导学生策划组织课题，提升学生的组织策划能力。
华南师范大学成立了粤港澳大湾区科技创新与科学教育研究中心，引入STEM的教育观念，把教学过程转变为学生主动探究的过程，促进学生在主动探究中建构知识、发展思维。在目标内容方面，分为知识、探究、态度和能力四种目标，知识内容是强调科学、技术、工程、数学的融合。研究内容包括提问、假设、计划制定、信息收集处理以及总结交流。
华南师大粤港澳大湾区科技创新与科学教育研究中心经过探索，推出了两种课程设计形式。一种是主题形式的设计课程，一个主题里包含多个项目。另一种是以项目的形式来设计课程，紧密围绕科学教育课标和教材内容，一个项目对标教材的一节内容。
其中小飞行员跨年级的主题教学案例包含11个项目，内容涉及飞行的若干原理、飞机模型等。孩子们都觉得很好奇，为什么飞机能在天上飞，地面的汽车却飞不起来呢？教师这时可对问题进行拓展，飞机为什么能够飞起来？在飞行时要考虑哪些因素？自己能不能做一架飞机？这就是拓展好奇心的典型适应场景。
在孩子们心中播下科学“种子”后，“种子”能不能茁壮成长，关键看有没有得到悉心呵护、持续培养。我们应以育人方式改革为抓手，促进科学教育高质量发展，助力更多青少年学生成长为具备战略科学家潜质的群体，从他们之中再走出能引领未来世界科技大潮的精英。
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