朱玉軍 王香鳳

摘要：21世紀(jì)的教育注重培養(yǎng)支撐學(xué)生終身發(fā)展、適應(yīng)時(shí)代要求的關(guān)鍵能力。分析和比較了中國和美國提出的關(guān)鍵能力內(nèi)涵及其要素，中國更重視倫理道德規(guī)范、職業(yè)能力和創(chuàng)新能力，美國對(duì)關(guān)鍵能力要素的表達(dá)更加具體明確；闡述了科學(xué)教育與培養(yǎng)關(guān)鍵能力的關(guān)系；解析了我國科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中與關(guān)鍵能力有關(guān)的內(nèi)容，建議前移科學(xué)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范教育、強(qiáng)化職業(yè)生涯規(guī)劃及發(fā)展教育。提出了科學(xué)教育中培養(yǎng)關(guān)鍵能力的四項(xiàng)教學(xué)策略：充分利用科學(xué)探究與工程實(shí)踐、合作學(xué)習(xí)與合作探究、科學(xué)理論發(fā)展史及聯(lián)系學(xué)生興趣及生活經(jīng)歷的真實(shí)情境。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教育；關(guān)鍵能力；科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)；認(rèn)知能力；合作能力；創(chuàng)新能力

文章編號(hào)：10056629（2023）12000305

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化教育體制機(jī)制改革的意見》（以下簡(jiǎn)稱“意見”），指出：“要注重培養(yǎng)支撐終身發(fā)展、適應(yīng)時(shí)代要求的關(guān)鍵能力。在培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的過程中，強(qiáng)化學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)?！辈⑻岢隽苏J(rèn)知能力、合作能力、創(chuàng)新能力、職業(yè)能力等4種關(guān)鍵能力^［1］。如何將這一深化教育改革的目標(biāo)落到實(shí)處，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，值得研究和探討。顯然，學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng)離不開各個(gè)學(xué)科的教育。那么，搞清楚關(guān)鍵能力的內(nèi)涵及其要素，探討各學(xué)科教育與學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)的關(guān)系，明晰通過各學(xué)科教育培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的路徑和方法，將有利于在各個(gè)學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐層面真正做到強(qiáng)化學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)。本文著重探討科學(xué)教育與關(guān)鍵能力培養(yǎng)的關(guān)系。

1 關(guān)鍵能力的內(nèi)涵及其要素分析

“意見”指出的4種關(guān)鍵能力的內(nèi)涵見表1。

相應(yīng)地，美國提出了“21世紀(jì)技能”，其框架及內(nèi)涵見表2^［2］。

對(duì)比表1和表2，可以看出，“意見”提出的關(guān)鍵能力和美國的21世紀(jì)技能之間具有許多共同的要素：（1）思維能力；（2）信息加工能力；（3）學(xué)習(xí)能力；（4）交流能力；（5）自我管理能力；（6）對(duì)不同的個(gè)人、不同的集體、不同的社會(huì)等的適應(yīng)能力；（7）合作能力；（8）問題解決能力；（9）創(chuàng)新能力。另外，兩者的不同之處在于：（1）“意見”強(qiáng)調(diào)了道德準(zhǔn)則與行為規(guī)范，強(qiáng)調(diào)知行合一，這是道德倫理層面的要求，是我國“立德樹人”教育方針的體現(xiàn)；（2）“意見”強(qiáng)調(diào)了愛崗敬業(yè)、精益求精、積極實(shí)踐、解決實(shí)際問題等職業(yè)精神和能力，這體現(xiàn)了社會(huì)主義核心價(jià)值觀的內(nèi)涵和工匠精神；（3）“意見”特別單列了“創(chuàng)新能力”，這是基于我國國情正加快創(chuàng)新型國家建設(shè)步伐的要求；（4）美國的21世紀(jì)技能的內(nèi)涵表述更加具體，這可以為我們?cè)趯W(xué)科教學(xué)實(shí)踐層面落實(shí)關(guān)鍵能力培養(yǎng)目標(biāo)提供參考。

2 科學(xué)教育與關(guān)鍵能力培養(yǎng)的關(guān)系

美國指出21世紀(jì)技能必須建立在堅(jiān)實(shí)的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)上，在核心學(xué)科的教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的21世紀(jì)技能^［3］。同樣地，要培養(yǎng)“意見”提出的關(guān)鍵能力，也需要緊密結(jié)合各個(gè)學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐，否則很可能淪為“空喊的時(shí)髦詞匯”而得不到落實(shí)?？萍紝?duì)人類社會(huì)的影響日益深刻，世界各國的科學(xué)教育改革都致力于培養(yǎng)高素質(zhì)的未來公民和有競(jìng)爭(zhēng)力的人力資源。顯然，科學(xué)教育對(duì)學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng)具有舉足輕重的價(jià)值和功能。

2.1 科學(xué)教育對(duì)于培養(yǎng)認(rèn)知能力具有重要作用

科學(xué)講求“實(shí)證為上、證據(jù)為先，以可靠的證據(jù)為說話的依據(jù)”，這有利于培養(yǎng)獨(dú)立思考能力；科學(xué)研究往往從閱讀已有文獻(xiàn)及處理已有信息開始，在已有文獻(xiàn)及信息的基礎(chǔ)上找到研究問題，這有利于培養(yǎng)信息加工能力；科學(xué)思維方法是以“邏輯”和“證據(jù)”為基礎(chǔ)，開展推理和論證的，這有利于培養(yǎng)邏輯推理能力；科學(xué)學(xué)習(xí)過程中習(xí)得的科學(xué)思維方法，可以促進(jìn)我們更好地思考、更好地記憶、更好地理解、更好地解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)及終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力；科學(xué)研究需要用系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)、可靠的證據(jù)、充足的理由、有力的論證、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撐膩碜C明、交流、傳播研究結(jié)論，這其中涉及復(fù)雜而高級(jí)的口頭和書面交流，特別有利于培養(yǎng)語言表達(dá)和文字寫作能力及復(fù)雜交流能力。

2.2 科學(xué)教育對(duì)于培養(yǎng)合作能力具有重要作用

科學(xué)研究工作的復(fù)雜性決定了其要通過合作才能更加高效地解決問題，其中包括科學(xué)家與科學(xué)家之間的合作、科學(xué)家與研究基金資助機(jī)構(gòu)之間的合作、科學(xué)家與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理機(jī)構(gòu)之間的合作、科學(xué)家與儀器測(cè)試工程師之間的合作、科學(xué)家與學(xué)術(shù)成果出版單位的合作等。因此，科學(xué)教育中利用科學(xué)探究活動(dòng)開展合作學(xué)習(xí)，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的合作能力；同時(shí)，學(xué)生在合作探究的過程中，利用發(fā)現(xiàn)的證據(jù)開展推理、論證、質(zhì)疑、反駁、交流等活動(dòng)而達(dá)成共識(shí)，其中不僅蘊(yùn)含了對(duì)自己的知識(shí)、思維、主張等的堅(jiān)持、辯護(hù)與修正，也蘊(yùn)含了對(duì)他人的知識(shí)、思維、主張等的審視、批判與接納，這可以發(fā)展適應(yīng)能力及自我管理能力，從而為將來集體生活及處理個(gè)人與社會(huì)的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

2.3 科學(xué)教育對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新能力和職業(yè)能力具有重要作用

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開獨(dú)立思考、批判性思維、邏輯推理、科學(xué)思維方法、系統(tǒng)思維能力等，而這恰恰是科學(xué)的本真和魅力所在。科學(xué)在于探索神奇的自然世界的現(xiàn)象及規(guī)律，科學(xué)研究本身就是極具創(chuàng)造力的工作，人類社會(huì)面臨的環(huán)境、氣候、能源、材料等各種挑戰(zhàn)都需要通過科技創(chuàng)新來解決?？茖W(xué)與人類的生活及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的平衡而可持續(xù)地發(fā)展息息相關(guān)，科學(xué)是滿足學(xué)生認(rèn)識(shí)周圍世界好奇心的良好學(xué)習(xí)載體，是發(fā)揮學(xué)生想象力的良好學(xué)習(xí)載體，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新人格的良好學(xué)習(xí)載體，學(xué)生可以在非線性的科學(xué)問題解決任務(wù)中大膽嘗試、勇于探索、創(chuàng)新創(chuàng)造。同時(shí)，科學(xué)的發(fā)展離不開實(shí)驗(yàn)，科學(xué)是在通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)獲得可靠證據(jù)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來的，而且要不斷地追求實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性、準(zhǔn)確性、重復(fù)性；同樣地，科學(xué)教育也離不開實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、訓(xùn)練科學(xué)思維、發(fā)展科學(xué)態(tài)度，這對(duì)于培養(yǎng)精益求精、知行合一、動(dòng)手實(shí)踐、解決實(shí)際問題等職業(yè)能力具有重要作用。同時(shí)，科技創(chuàng)新能夠驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，創(chuàng)造許許多多的就業(yè)崗位，可以滿足學(xué)生的職業(yè)取向和發(fā)展需求。

3 科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)與關(guān)鍵能力培養(yǎng)的關(guān)系

科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)劃科學(xué)課程內(nèi)容、編寫科學(xué)課程教材、實(shí)施科學(xué)課堂教學(xué)、開展科學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)等的基本依據(jù)。因此，探討科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與“意見”提出的關(guān)鍵能力的關(guān)系，有利于將學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)真正落實(shí)到科學(xué)教育實(shí)踐中。通過檢索關(guān)鍵詞“能力”及文本分析，得出我國普通高中化學(xué)、物理、生物、地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2003年版^［4～7］和2017年版^［8～11］）中有關(guān)學(xué)生能力培養(yǎng)的內(nèi)容，見表3。

通過交叉分析，發(fā)現(xiàn)表3中我國高中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)學(xué)生能力培養(yǎng)的內(nèi)容全部覆蓋了“意見”中提出的關(guān)鍵能力要素：思維能力、信息加工能力、學(xué)習(xí)能力、交流能力、自我管理能力、適應(yīng)能力、合作能力、問題解決能力、創(chuàng)新能力、職業(yè)精神、道德準(zhǔn)則與行為規(guī)范。其中，稍顯不足的是科學(xué)（學(xué)術(shù)）道德規(guī)范，只是在化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和物理課程標(biāo)準(zhǔn)中有“尊重科學(xué)倫理道德”“遵循基本的學(xué)術(shù)道德規(guī)范”的表述；職業(yè)能力，有關(guān)“愛崗敬業(yè)、精益求精”只是在化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中有“傳承和弘揚(yáng)工匠精神”“學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神”的表述。因此，在后續(xù)的課程開發(fā)、教材編制和教學(xué)實(shí)踐中需要加強(qiáng)科學(xué)（學(xué)術(shù)）道德規(guī)范及職業(yè)能力和職業(yè)精神的培育。

加強(qiáng)科學(xué)道德規(guī)范，是建設(shè)創(chuàng)新型國家的基礎(chǔ)工程^［12］。在我國科學(xué)教育中，科學(xué)道德和行為規(guī)范應(yīng)該得到重視。隨著我國科學(xué)研究基金投入的增加、科學(xué)研究人員隊(duì)伍的擴(kuò)大和科學(xué)研究水平的提高，發(fā)生的一些“學(xué)術(shù)不端”事件使科學(xué)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范越來越被學(xué)術(shù)界乃至社會(huì)所關(guān)注。調(diào)查顯示，大學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的道德后果考慮不夠，漠視學(xué)術(shù)規(guī)范，學(xué)術(shù)失范問題嚴(yán)重^［13］?？梢?，在大學(xué)階段才開始重視和開展科學(xué)道德規(guī)范教育為時(shí)已晚。因此，科學(xué)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范教育應(yīng)該前移至基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)教育中，在學(xué)生心中盡早地播下科學(xué)道德和學(xué)術(shù)行為規(guī)范的種子。目前，被特別重視的中小學(xué)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)就是滲透科學(xué)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范教育的很好載體，有利于將其落實(shí)到行動(dòng)層面。

同時(shí)，我國科學(xué)教育要加強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃及發(fā)展教育。長(zhǎng)期以來，基礎(chǔ)教育的職業(yè)發(fā)展特性被遮蔽了，事實(shí)上基礎(chǔ)教育課程除了有訓(xùn)練心智的價(jià)值外，還應(yīng)含有實(shí)踐的和應(yīng)用的特征，即提升實(shí)用技能的價(jià)值，這是與學(xué)生未來職業(yè)生涯發(fā)展相關(guān)聯(lián)的^［14］。而從教學(xué)內(nèi)容和教育目標(biāo)來看，科學(xué)教育與學(xué)生未來職業(yè)生涯規(guī)劃及發(fā)展的關(guān)系更加密切，科學(xué)教育要回歸學(xué)生的生活世界，加強(qiáng)職業(yè)生涯發(fā)展教育^［15］。美國等發(fā)達(dá)國家的做法值得借鑒：美國和英國的職業(yè)規(guī)劃教育，瑞典的工作生活定向?qū)嵺`，德國重視的職業(yè)技術(shù)教育等^［16］。例如，美國高中化學(xué)教材《化學(xué)：概念與應(yīng)用》中設(shè)置有“化學(xué)工作者”專欄，介紹與相應(yīng)的化學(xué)知識(shí)密切相關(guān)的職業(yè)^［17］，將化學(xué)課程具備的“訓(xùn)練心智”和“提升實(shí)用技能”的雙重價(jià)值巧妙地結(jié)合起來。我國最新版高中化學(xué)教科書^［18］也設(shè)置了“化學(xué)與職業(yè)”欄目，介紹與化學(xué)相關(guān)職業(yè)的特點(diǎn)、工作內(nèi)容和知識(shí)背景等，包括化學(xué)科研工作者、水質(zhì)檢測(cè)員、化學(xué)測(cè)試工程師、科技考古研究人員、化工行業(yè)工程師、電池研發(fā)人員、環(huán)境保護(hù)工程師等，為學(xué)生職業(yè)生涯的規(guī)劃與發(fā)展提供了良好的參考素材，也是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)精神的良好載體。

4 科學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的有效教學(xué)策略

發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力需要與科學(xué)的具體內(nèi)容主題緊密結(jié)合。只有在具體的科學(xué)內(nèi)容主題、科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境、科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)、科學(xué)探究項(xiàng)目中，才能培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力。

（1）在科學(xué)探究與工程實(shí)踐中培養(yǎng)關(guān)鍵能力。科學(xué)教育過程中讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)及科學(xué)與工程的思維方法解決問題、設(shè)計(jì)方案、制作項(xiàng)目作品，例如：探究土壤的酸堿性對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，設(shè)計(jì)防止金屬生銹的方案，配制可供植物生長(zhǎng)的無土營養(yǎng)液，設(shè)計(jì)與制作簡(jiǎn)易供氧器，設(shè)計(jì)與制作一臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。讓學(xué)生在科學(xué)探究與工程實(shí)踐中體驗(yàn)科學(xué)家和工程師發(fā)現(xiàn)及創(chuàng)造的系統(tǒng)過程和思維方法，培養(yǎng)學(xué)以致用、動(dòng)手實(shí)踐、問題解決、科學(xué)思維、工程思維、系統(tǒng)思維、遷移創(chuàng)新等能力。

（2）在合作學(xué)習(xí)與合作探究中培養(yǎng)關(guān)鍵能力。科學(xué)教育過程中，可以通過設(shè)計(jì)合作學(xué)習(xí)和合作探究的活動(dòng)，讓學(xué)生通過合作與溝通探究問題、建構(gòu)理解、設(shè)計(jì)方案、制作項(xiàng)目作品等，讓學(xué)生經(jīng)歷提出或發(fā)現(xiàn)問題，收集及組織有關(guān)信息，提出假設(shè)或解決方案，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)假設(shè)或解決方案的研究計(jì)劃并實(shí)施，收集、分析及解釋數(shù)據(jù)，建構(gòu)理解或得出結(jié)論，撰寫研究報(bào)告，口頭與書面的交流、評(píng)價(jià)、論證和辯護(hù)等學(xué)習(xí)、合作、探究與交流的過程，培養(yǎng)學(xué)生的溝通與交流能力、合作能力、語言表達(dá)能力、文字寫作能力、信息加工能力、問題解決能力、系統(tǒng)思維能力等。

（3）在科學(xué)理論發(fā)展史考察中培養(yǎng)關(guān)鍵能力。利用典型的科學(xué)理論發(fā)展史，例如：原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展史，電磁理論發(fā)展史，萬有引力定律的發(fā)展史，化學(xué)鍵理論發(fā)展史，生物進(jìn)化理論發(fā)展史，光合作用理論發(fā)展史等，讓學(xué)生理解科學(xué)的發(fā)展是建立在先前知識(shí)基礎(chǔ)上的，科學(xué)知識(shí)會(huì)隨著持續(xù)而深入的研究而改變，科學(xué)的發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)造性的思維和想法，科學(xué)的發(fā)展依賴觀察、實(shí)證和推論，科學(xué)的發(fā)展需要依賴一定的技術(shù)、文化和社會(huì)條件，可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新意識(shí)和開放包容的科學(xué)態(tài)度及適應(yīng)能力等。

（4）在聯(lián)系學(xué)生興趣及生活經(jīng)歷的真實(shí)情境中培養(yǎng)關(guān)鍵能力。當(dāng)學(xué)習(xí)與學(xué)生的興趣和生活經(jīng)歷相聯(lián)系時(shí)，學(xué)生就會(huì)表現(xiàn)出更大的興趣、積極性和主動(dòng)性?？茖W(xué)教育中，應(yīng)該利用好社區(qū)資源、校園資源、科技館等真實(shí)情境資源，并開展實(shí)地考察活動(dòng)，例如：社區(qū)的垃圾分類及回收利用中的科學(xué)，校園中植物的分類及四季變化與養(yǎng)護(hù)中的科學(xué)，科技館中的交互式、參與式、體驗(yàn)性的科學(xué)展示項(xiàng)目，實(shí)地參觀和考察空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站、自來水處理廠、氣象站、自然保護(hù)區(qū)、動(dòng)物棲息地、科普教育基地等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣、好奇心和求知欲，幫助學(xué)生深入理解有關(guān)科學(xué)知識(shí)及其與周圍世界的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、探究能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)等，培養(yǎng)從事與科學(xué)相關(guān)職業(yè)的興趣、取向及社會(huì)責(zé)任感。

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