袁正：适应未来社会亟需育人模式变革

四川教育新观察

　　「编者按」

　　3月29日，在“教育·科技·人才”三位一体2024中国科学教育创新融合发展论坛暨第四届“天立杯”科技创新大赛上，政界、学界、业界嘉宾和全国师生齐聚天立教育旗舰校，共话科学教育前沿。

　　袁正表示科技创新的人才培养应该从基础教育就抓起，尤其要重视青少年高阶思维的培养。我国科学教育处于“弱势”地位，我们需要不断提升中小学科学教育的质量和水平，走出一条中国化的人才培养体系。

　　分享嘉宾

　　袁正博士 北京师范大学科学教育研究院副院长

　　*本文根据袁正在2024中国科学教育创新融合发展论坛上的发言整理而来

　　01·科学技术正深刻影响着教育发展

　　我们所生活的时代，世界和科技正在发生深刻的变革，从第一次科技革命到现在，每一次科技革命都有一些颠覆性的技术。当今，以信息化、数字化、智能化为主要特征的科技发展已经完全变革了我们的社会，未来也更将深刻影响我们的生活。

　　科学技术从来没有像今天这样深刻影响着国家的前途命运，也没有像今天这样深刻影响着民生福祉。就像各位前辈说到的，科学技术的自立自强是当今进行科学教育的根本目标，我们的科学技术向更前沿方向发展，会有什么变化？看几组数据，科技影响着全球的产业变革，新技术的、数字化的普及，超过86%被调研的企业认为未来五年技术应用和数字化将带来他们企业变革的关键内驱力。

　　现在大家都很关心一个热词叫做新质生产力，在新质生产力里面我们提及的是什么，是科学技术带来的一些颠覆性的理念，带来的一些新的发展，未来影响着我们的生产力和生产关系的变革，这些变革对我们的教育意味着什么？我们的孩子在未来5年、10年、15年的时间里他们将面临的世界和我们今天正面临的世界还会发生那些进一步颠覆性的变化？

　　在未来的五年里，新增绝大部分工作与新技术、数字化相关，而消失了更为简单重复性的工作。大家可以看到2023年到2027年我们预期消失的这些工作还有预期新增的工作里面，他在产业形态上是非常聚集的。在智能信息技术的行业里，我们也看到很多行业领域发布了新质研发的白皮书，在人社部发布的75个新职业当中，密集地分布在智能信息技术的相关行业里面。在产业变革当中我们对未来的人才提出什么样的要求？这个是根据全球经济论坛的报告分析出的未来产业变革对人才的技能排序，排在前三位的分别是分析思维、创造性思维，灵活性和适应能力，也能看到对孩子未来的要求是更加综合，也更加的复杂。

　　在这个核心技能的增长排序上，我们的分析技术、技术素养，好奇心与终身学习必将支撑学生未来的一个终身发展。刚才提到几次工业革命，我们生活好像在平静的水域里行船，是稳稳当当的，我们学习好知识和技能就能适应社会和生活的发展。在未来工作和生活里他将是在非常激烈的状态，面对更为复杂性的新问题和新挑战。近50年人类创造的知识比过去三千年的总和还要多，这意味着我们未来的社会以知识学习为主的育人模式已经不能完全地适应孩子们将来要面临的世界。

　　教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性战略性支撑。在数字化、网络化、智能化甚至深层次智能急速发展的今天，我们的孩子需要创造的世界是什么样子的？在国际教育的领域里面，他的快速发展和育人理念的创新，很多国家走在中国的前列，我们是有经验可寻的，但在教育的自立自强中，我们也需要走出一条中国化的道路，今天也是我们一起去探索这样一条路的过程，在这样一个过程里面，我们发现这个系统的复杂性、紧迫性、有限性，都导致我们未来会面临很多非预期的结果。我们的核心诉求就是怎么在科技自立自强的背景下高质量地培养科技创新人才，高质量的科学教育体系也将是支撑国家安全、产业发展和人全面发展的一个根本。

　　02·构建大科学教育新格局

　　我们观察到在全球范围内学生的科学学习兴趣是随学段降低的。中学生在STEM相关的学科里面学习兴趣明显低于小学生的，我们和欧美国家相比，机械记忆孤立学科的知识有优势，但是到大学阶段和研究生阶段学生的科技创新发展比较不足。PISA2018年的数据中，中国学生的学习投入时间非常多，但是科学学习的效果是不佳的。我们在实践中发现有几个严重的问题，例如我们对孩子们的高阶思维的培养，尤其是分析、评价的培养，往往是大学才开始，中小学阶段过去是以教学为主，现在教学改革中也慢慢得到了改变，但是总体来说还需要继续前置。

　　例如美国等一些教育发达国家，他从幼儿园到整个研究生科学的思维发展是逐步向上升的，所以他在整个后劲和后发能力上会相对表现得更突出，我们的试验教学与创新素养教材师资试验各个方面其实底子是比较弱的，在应试的方面，记忆、熟练度、评价和出口导向其实限制了我们的一些工作开展，我们总体的结论是青少年尤其是中小学生的高阶思维培养是明显不足的。在这样的一个情况下，我们认为国家的科学教育其实面临一个严峻的挑战，他表现在科学教师资源不均，教学特别是高阶教育资源不足，还有间断科技人才储备的严重不足。

　　基于这些原因，所以我们坚持希望能够把科学教育的改革和落实做好科学教育加法，构建大科学教育新格局的这件事情放到整个科学教育体系的建设和高质量体系的建设里面去理解，认为适应新时代科学教育的内涵转变，应当以兼顾全体学生科学教育和拔尖人才的培养，重视协同部署，推动数字技术赋能科学教育等作为着力点，从学段的一体化，主体的多元化，要素的现代化三个维度来构建大科学教育的新格局，我们也欣喜看到教育部不断地出台相关的文件，来支撑和指导本次科学教育的改革。

　　在这个改革过程中，我们得到了很多很细致的指导和要求。我从两个方面来分享一些认识，首先是从学校层面，新出台的科学教育试验区试验校建设的通知，要求科学教育试验校的建设是从六个方面来开展：课程资源的开发，教师队伍的建设，教学方式的变革，教学评价的变革，场所场景的构建和社会力量的整合。整个的一套体系是站在学校的角度来整合区域的教育和科技的资源，为学生服务的过程。

　　构建大中小学学段纵向贯通，校内外联动的发展格局，在文件里面也提出了一些明确的要求。我们的试验区、试验校在第一批申报成功了将近1000个试验校和100多个试验区，未来两三年我们还会进一步有试验区和试验校的申报工作，并且在相关的会议里面领导也明确提出我们的试验区、试验校会进行严格的督导和把关，未来他将是一个可进和可出的状态，所以申报成功只是我们的第一步，后续的建设能够形成这个典型经验和制度创新的成果，能够提升中小学教育质量和水平，这才是我们整体要去建设的目标。所以成为我们试验校的学校，未来也将在相关的领域里面继续开展很多有特色的工作。

　　整个工作要如何开展？文件里给到了一些任务目标。我们走访了很多学校，看到各个学校的实践其实是各有特色的，在这样的一些目标下，不同学校分解出了不同的实践特色。比如说学校科学教育组织领导机构，首先是科技副校长的任命，很多学校采用了这种专家式的科技校长或者是科技界专门领域的专家来担任科技副校长，来进行资源的融通和整个科技和教育的融合。配强教师队伍方面，我们也看到很多学校在整个科学教师和科学类教师的招聘上，一方面侧重了理工科类的高水平学生的引入，另外一方面也在我们的教师专业发展上下足的功夫，包括科学实验室软硬件的支撑，还有校园环境的支撑，我们今天欣喜地看到天立已经做出很多很好的探索，很多公立学校其实也在这个方面进行了非常优秀的尝试。我们也期待未来这些试验区和试验校的学校能够一起交流起来，能够形成一些可推广可复制的经验。

　　在整个体系里面比较重要的是课程。课程承载着老师和学生的一个交互，在这样的一个交互过程中，我们的教师专业队伍的发展，我们资源的整合，学生学习规律和老师教学规律的融合。在我们的课程和课堂里面都能够进行一个很好的融通，并且我们强化试验探究的教学，改变我们原来以只学知识和学现成知识为主的方式，去让孩子们体验知识生成的过程。

　　其次是科学教育的活动资源，包括校外优质资源的常态化的合作，课后服务社团、兴趣小组，还有技术手段的应用。我们在课后的环节打通了校内外的融通，刚才说馆校结合是一个方面，我们当地的前沿和特色科技产业如何进入到我们的基础教育里面发挥作用，这也是我们未来可以探讨的一些方向。再有就是实施学生的多元评价，在这样一个过程中，我们强调的是过程性评价，我们看到学生的表现，在这样的一些表现里面，我们关注他的创新素养、科学素养发展的各个方面，来去进行教学评一体化的推进。

　　第三部分是关于新课标和科学教育数字化转型，2022年发布了新的课程标准，强调素养导向、课程育人，在这里面明确地提出了新课标的时代性，他是适应数字时代和以信息技术为基础的学生课程框架。学科的知识点和学科的内容逻辑，其实转向了以核心素养培育为主体的一个课堂教学的模式和学科实践的教学过程，在这样一个课标体系里面回答了培养什么样的人和怎么去培养人的问题。我们今天在谈的这个科学和信息技术的融合，其实是在我们的科技创新的大背景下，希望更进一步地在中小学段去融通科学课程，还有信息技术类课程的一些内容。我们以信息技术的课程内容为基础来作为技术支撑，同时以科学课为场景来去培养孩子面对不确定性挑战，还有真实情景和真实科学任务的培养能力，在这里面计算思维、数字化学习和创新，信息社会责任，围绕课标的素养培育等等，是我们信息技术内容培养的一个主体。

　　在科学的课程里面我们强调工程技术和跨学科的实践，科学和信息技术的融合，不仅是在我们的产业界融合，未来要贯通到我们的技术教育里面，其实这是让孩子去体验真问题和真环境，面向我们的真实问题解决，来去体验他的知识生成的过程。在这样的一个过程里面，我们强调的包括兴趣的提升，动手能力的提升，同时对于老师来说，教学设计、课堂教学能力，课程资源的一个整合和开发，都将是我们未来老师们会面临的一些能力和素养的挑战。

　　在整个大环境下，其实我们的研究也发现，从学生对信息技术和学生对数字化时代的这样一个适应性上，不同地区的孩子其实并没有明显的区别，但是在孩子们慢慢地成长过程中，他们得到的资源和得到的教育体验，还有得到的活动不同，其实会影响他们未来发展的结果，所以在这样的一个过程里面，老师的课堂设计和教学能力的提升是十分关键的，能不能通过这个同一主题和情景去串起多学科知识的应用，能不能基于真实和复杂问题解决，去引导孩子们体验他的过程方法，还有能不能基于跨学科的概念去促进孩子们科学素养的形成，这都是我们未来老师们将面临的一些挑战。在这样的一些挑战里面，我们也期待通过一些资源的开发和课程的研发，包括教法的改革，能够为老师提供一些支撑。

　　03·科学教育数字化转型

　　在这样的背景下，我们去整合了数字时代核心素养的融合，我们发现在信息技术的大技术平台条件下，我们再来看科学课程和科学类课程的一个素养目标的时候，他们是能够很好地融合到一起的。在这个目标的融合前提下，我们提出了科学教育数字化转型的理论模型，包括教学主体以学生为中心，以落实素养导向的教学目标的设定，教学内容更加动态多元，教学方法灵活多样，评价反馈的智能综合和教学环境的开拓包容六个方面，我们也把整个的一些教育内容进行了一些探索性的整合，包括课标要求的整合，试验课程的整合，包括整个试验课程和科学与信息技术融合的主体性的融合。

　　以下是两个实践例子。

　　一、我们在小学科学课堂探索以学生为中心来建立一种课堂模式，我们的教师转变为一种知识者，以科学的真问题的提出，真问题的凝练和真问题的解决，来去引导学生们体验小学科学课。在这样一个问题里面我们基于问题群让孩子们形成学习小组，学习小组里面就有学习的分布式认知，每一个孩子可以针对他自己感兴趣的主题参与到这个小组里面，参与之后我们每个小组有自己的问题群，在问题解决的过程中，当然也会生成新的问题，这个问题从最开始是散发的，基于兴趣的，孩子们无结构的提问，我们的老师的角色就是让孩子们把这些无结构的散发的基于兴趣的问题，去慢慢转化为有科学描述的一些问题的存在。

　　我们在整个的试验配备里面去给孩子们使用一些传感器，虽然小学的科学课并没有数据建模的要求，但是当我们的学生在做试验，通过用眼睛观察和把它反馈到整个的显示器里面数字化的过程里面，能够观察到数据的变化，能够从小培养他数据的一个敏感性，还有就是一些科学技术包括我们的信息科技电脑等使用，我们就把信息科技课程的课标要求和科技内容整体融入科学课里面，再通过平台记录整个孩子们的表现全过程，也由老师给孩子们提供一些评价的支架，让孩子们采取小组互评等方式进行过程性评价的记录，我们这个课程也是受邀参加了北京市小学科学的研究课，去建立了运动与摩擦力的展示，得到了各级调研员的好评。在这个过程里面用到的设备包括一些桌面的试验平台、一些传感器还有原来跟实体科学实验相关的科学设备，我们是把信息技术作为他的技术平台和支撑科学探究过程的技术来去融合到孩子们的科学探究里面去，这是小学的一些工作，也是形成的一套课程资源，目前这个课程在北京进行了探索，也是得到了校方的很好地反馈。

　　二、面向中学生我们开展了数字化支持的试验教学的探索，每个人现在手里都有智能手机，手机里面有各种各样的传感器，我们基于这样的一些传感器的存在，开发了一套手机软件系统，就是能够让手机的传感器转变为我们刚才提到的智能支持的试验传感器，来支撑学生们的一些试验探究。在这个过程里面，关于科学实验如何开发的思路，有一些试验我们是由一线老师共同来开发，包括我们自己来开发好，再到课堂上去支持学生们的教学，也有一些试验是我们在课堂上由学生们来设计和开发的，所以整个这个过程是一个全套的试验教学或者是科学试验开发的过程，我们也期待学生们不仅会试验，也要自己会设计试验，通过这个试验来去解决真实的科学问题。

　　试验并不是一堂单独的课，他是真实问题解决的一部分，我们基于问题解决来设计试验过程，然后做试验去解决他的整个过程。这是我们在人大附中上课的一个过程和场景，整个方式我们也看到北京市的中学试验水平很好，市里面也有类似的题目，所以像这样的一些探索还是跟着我们国家教育改变的方向，这也是一个非常有益的探索。在这个过程当中我们希望增强学生们的试验技能，信息化的敏感能力，还有整个数学建模的能力，并且通过真实问题的设计，这个工程的约束和问题的解决来去促进学生们在科学和工程问题解决里面的一些思维和形成。

　　基于以上种种，我们希望通过一些理论和实践相结合的探索，能够在未来跟大家一起进一步探索科学教育数字化转型的实践模式和理论的前进。