中小学科技教育的研究和实践综述，本文主要内容关键词为：中小学论文,科技论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
科技教育是当前教育界正在研究和探索的一个热门课题。“科技教育”一词的提出，源于科学（理科）教育的历史演变和发展。本世纪20年代以前，科学教育只是算术、几何及几门自然学科知识的传授。随着科学的迅猛发展，科学教育的科目也逐渐充实、丰富和完善起来，形成较为系统的理科知识体系。至70年代，科学教育的目标开始由培养科学家转向提高全民素质，教学结构也从“知识为中心”转向注重科学过程技能的训练。
在传统的科学教育自身演化发展的过程中，本世纪中叶出现了以日本为代表的与产业密切联系的技术教育运动。而几乎与此同时，在欧美一些发达国家还相继兴起了从科学、技术、社会(S.T.S)的相互关系上来改进科学教育的思潮。这些潮流汇合在一起，至80年代，科学教育的核心变成了由科学、技术、社会的相互关系所构成。科学课程的编制则偏重于那些与社会主题相关的科学、技术之内容。科学教育实际上开始演变为重视社会价值取向的科学与技术的教育，“科技教育”一词由此应运而生，并终于形成全球性的教育改革潮流。
近几年来，我国对于科技教育的研究和探索，取得了可喜的进展。尤其以S.T.S教育为代表的青少年科技教育活动，得到了世界各国专家的很高评价。各种科技教育的实施模式相继出现。国家教委、科委对此项研究十分重视，从中央到地方建立了不少课题组。分别从不同途径和侧面开展科技教育的研究和试验。这些研究的成果最终将互为补充，融为一体，从而推动我国中小学科技教育走向成熟。
纵观近年来中小学科技教育的研究和实践的发展，我们可以从以下几个方面来了解其概貌。
一、科技教育的含义、目标和内容
（一）定义
目前，教育界关于科技教育的定义大致有这样几种：①科技教育是以科学技术知识为基础，以培养和训练青少年一定的科学态度、科学意识、科学素质、科学能力等为目的系统的教育活动。②是指传授科学技术知识和培养科技人员的社会活动。③是一种有目的地促进人的科学化的活动。④是培养科学技术人才和提高民族科学素养的教育。⑤是以基础教育为依托，由科学教育和技术教育协同结合，以培养和训练学生具有科学态度、科学精神、科学价值观、科技知识和方法、科技实践能力为目的，全面提高学生科学素养的教育活动。笔者认为第⑤种定义较为可取，它从结构、功能的角度，较全面地表述了科技教育的特征。
此外，还有一种从S.T.S思想出发的观点，认为：科技教育是塑造具有科学素养的公民，使他们懂得科学、技术与社会如何相互影响以及如何运用科学技术来解决社会问题的一种教育活动。
（二）目标
以上定义表达了对科技教育目标的不同理解。归纳起来，对于科技教育的目标有五种提法：①培养青少年科学素质；②培养科技人才；③促进人的科学化，培养具有科技人格的现代人；④造就具有科学素养的社会公民；⑤提高民族科学素养。其中第⑤种提法是个体与群体、提高与普及的统一，比其它四种表述更为全面，立意更高。
（三）内容
关于科技教育的内容，国内教育界较具代表性的观点认为应包括三个方面：①科学知识②科学方法③科学精神。也有的观点认为应包括八个方面：①科技意识教育②科技兴趣培养③科技知识教育④科技技能培养⑤科学方法教育⑥科学精神教育⑦科学世界观教育⑧科学道德教育。与我国不同，国外已增加了许多技术方面的内容，有的还专门开设了技术课程，也有的在课程教材中引入了与社会问题密切有关的诸如环境科学，能源技术等方面的内容。汇总起来看，科技教育的内容应包括以下几个方面。
1.科学知识的传授。不光是教会自然科学知识，也要传授一定的社会科学知识和介于两者之间的中间科学或交叉学科知识，如文学艺术、伦理道德、宗教信仰、社会形态及人口学等方面的知识。
2.先进技术的教育。包括介绍当代最先进的通讯信息技术、生物技术、新能源、新材料技术、航天技术、激光技术等技术领域的基础知识。
3.科学观念和意识的培养。包括科学的价值观、世界观、人生观、自然观以及“科技是第一生产力”意识、科技兴国意识、科技在生活中的重要性意识、科技创造应用的意识等教育。
4.科学方法和技能的训练。除了传统的唯物辩证法和各学科通用的一般方法（如观察、实验、演绎、归纳、假设、抽象、数学方法）以外，还有信息论、系统论、控制论等一般方法论和各门学科特殊的研究方法；还包括应用上述方法进行动脑、动手、设计、操作、反馈、优化等一系列科学研究的技能。
5.科学精神和品质的教育。主要指科学的态度和作风、科学的道德与情操、科学探索中的科研品质（如谦虚谨慎、严谨求实、吃苦耐劳、探索进取、乐于奉献及怀疑和批判精神、创新精神、决断力、开朗心境）等方面的培养。
总的来说，由于人们对科技教育的目标及科学素质的理解正趋于全面而完整化，因而近年来科技教育的内容也在不断地拓宽。
二、科技教育实施的原则、途径和方法
（一）原则
当前，关于科技教育的原则主要有三种观点。一种观点认为应遵循七项原则：①启蒙性原则，强调奠基和引动的功能，从小培养青少年从事科技活动的基本能力和最一般素质。②渐进性原则，即遵循一般认知规律，由浅入深，由易到难，由表及里，由具体至抽象。③多样性原则，指科技教育内容的复杂性决定了科学教育途径和方法的多样性。④兴趣性原则，重视激发青少年浓厚的科技活动兴趣。⑤系统性原则，强调有目的，有计划地实施，注意知识和技能的连续性，从低年级到高年级形成一个系统的整体。⑥实效性原则，主张科技教育的内容不在于多而在于实，在普及的基础上提高层次性，指导学生搞出一些小发明、小创造。⑦科学性原则，指选择的科研项目要适当，教师指导方案要得力，设计模式和假设要合理。
另一种观点在提到了“兴趣性原则”的同时，还提出了下列五项原则：①实践性原则，坚持理论与实践相结合，让学生在实践中学习知识和培养能力，养成良好的科学习惯。②个性化原则，因材施教，让学生的个性在活动中得到充分发挥与和谐发展。③主体性原则，即以学生为主体，发挥其主动性。④发展性原则，紧密结合当代科技的飞速发展。⑤成果性原则，引导学生探究，争取出成果，出作品，在各类比赛中获奖。
除此而外，还有同志提出了重方法，重合作，重艺术的原则，主张以更多的时间和精力教会学生学会方法、学会思考；培养合作、协同的作风，提倡小组学习形式，变单独学为共同学；实施美的教学法，设置情景，讲究教育的艺术性，让学生体验科技美之所在。
笔者认为在上述原则中，以启蒙性、渐进性、兴趣性、实践性、个性化、主体性六项原则较为重要。
（二）途径
关于科技教育实施的途径，综合近期教育界的思路与实践操作，大体上可归纳为以下五条。
1.课程教学。把课堂作为科技教育的主阵地，一是改革课程设置，在调整原有课程的同时，开发新型的科技综合课（小学阶段开设科技启蒙课），增设各种选修课、微型课，举办专题讲座。二是在原有课程中进行渗透，增加科技含量，加大科学素质培养的力度。由此形成一个完整的科技教育课程体系，同时研究和编制与此相配套的教育系列。
2.科技活动。除在科技活动课中以学生为主体，进行探究性、创造性的动手动脑活动以外，开展丰富多彩的课外科技活动也是科技教育的重要途径。其中主要是各种科技兴趣小组活动，以及学校定期举办的科技节、科技发展展览会、科技信息发布会、科技知识竞赛和科普阅读活动等。
3.环境建设。充分利用环境对学生的感染作用，通过橱窗、报廊、雕塑、挂像、校内科技设施等形成校园科技氛围，并以建立科技角、天文台、气象台、植物园等营造浓重的科技气息，使学生身在校园犹如生活在科技的海洋中，而最主要的是让学生亲自参加科技环境的建设，更多一份体验。
4.社区合作。走向社会，充分开发利用社区科技教育的人力、物力资源，利用社区内的各种科技设施进行科技教育。例如组织学生去厂矿、科研单位以及科技展馆进行参观、访问、实验、测量、考察、调查，加强社区科技教育基地的建设，发挥地区图书馆、博物馆、少年宫、少科站、科技中心的积极作用，为科技教育开辟一个更为广阔的社会舞台，让学生在社会大舞台中得到锻炼。
5.班队活动。在班级工作、团队工作等德育领域，渗透科学世界观、人生观、科学的价值观和科技意识、科学家的道德品质、科学态度和精神等方面的教育内容。根据不同学生的特点，采取多种多样的教育形式，有主题班会，科技团日活动、科技夏令营、科技文艺会演等。
（三）方法
由于渠道不同，所采用的施教方法也不尽相同。有些方法各条渠道可通用，有些则为某一渠道专用。目前体现科技教育原则的典型方法有：
1.实验教学法。在理科教学中常用。有两种类型：教师演示实验和学生独立操作实验。实验目的从验证书本知识扩大到有所发现和创造，以培养学生科学研究的能力。
2.过程重演法。将凝结于科学知识中的科学活动过程展示出来，使科学概念由“静”返“动”，将客观形态的知识内化为学生主观形态的知识，使学生的学习过程与科学家的科研过程基本相似。有两种方式：实物重演和言语重演。也可以两者结合，如边讲解边演示，边实验边讨论及借助电影、录像进行教育。
3.探究——研讨法。精心设计与概念有关的现实材料，让学生分批或分头操作、探究，从而感知材料与概念有关的结构，然后再组织学习研讨，让学生各叙自己在探究中的发现，交流、丰富、内化对概念的理解。
4.实践体验法。组织引导学生深入工厂、农村、科研单位、科技馆所以及家庭、大自然中，参观、访问、调查、考察、乃至亲手操作，让他们在社会实践中接受教育，形成对科技的切实理解和深切体验，同时培养其科技意识和精神。
5.角色扮演法。在S.T.S教育中常用。组织学生分别扮演不同的社会角色，在调查、收集资料的基础上对社会问题进行公开的讨论和决策，培养学生的社会责任感和价值观。
6.模拟创造性。提供简单的工具和材料，运用一定的科学原理，由学生集体讨论，制作模型或作品，完成规定的创造要求，培养学生运用技术解决问题的能力。
此外，还有发现法，范例教学法，皮亚杰冲突法，师生交互活动教学法等。
毫无疑问，科技教育的具体方法远不止以上这些。由于科技教育并不超越一般教育规律，因此任何合理的常规教学方法均可有选择地运用于科技教育。
三、科技教育实践中的几种模式
近几年来在国内科技教育的实践探索和实验研究中，出现了许多可操作性甚强的科技教育具体模式。这些模式就其所处的空间范围及性质来看，既有以班（队）为单位的“课堂”操作模式，也有以学校为单位的校级实施模式，还有以国家、省（市）、区（县）为范围的区域推进模式。以下一些模式分处不同的操作空间，各有一定的特色和代表性。
1.“科学实践课”模式
由中国人大附中创立，从1995年9月至1997年6月，已完成两轮实验。所谓“科学实践课”，是以学生自主性科学实践过程作为载体的科学教育课程，其重点在于学生科学态度的养成，强调以此来带动科学知识的学习、科学能力的提高。它是一种非常学科性的新课型。课程内容包括两部分：第一学期，科学实践课概论（含：介绍与讨论科学的本质特征；请科学家介绍并组织讨论科学家的品质与精神；介绍科学研究的基本过程与方法；课题的选择与设计；论文撰写；校内外图书馆的使用；计算机与科研；参观科技馆及听取科学最新发展的报告等）。第二学期，开展专题研究（含：如何进行专题研究；如何搜集、整理资料；如何陈述观点；如何召开报告会与答辩会；召开专题研讨会；拜访论文导师；论文指导与答疑，论文撰写及答辩会；总结）。
2.“综合理科”模式
最初出现于国外一些发达国家，近些年来为世界许多国家广为采纳。它是把以前的单一学科（如数、理、化、生等）合并为综合性的理科课程，进行综合性的科学教育。由于现代科技的高度发展，学科在高度分化的同时，又出现综合化和整体化的特点。一些边缘学科不断产生，如生物化学、量子力学、化学物理等，同时还出现了一些综合科学，如能源、海洋、材料科学等等，为了适应这种变化，一些国家便开设了相应的综合课程。
3.“科技高中”与“科学资优班”模式
前者为韩国创办，其科技程度高于普通高中，教学特点是以学生为中心，以实验为重点，教师只用很短的时间讲解基本原理，大部分时间留给学生进行实验、实践、讨论、思考。后者是美国高中阶段专为那些不满足于传统课程教材的学生而开设。学校配备资深的专职教师，开设的课程相当于大学程度，并鼓励学生直接参与国家及世界发展中的真正的科技研究，教师采用新的上课方式，如带学生到海边观察实际的海洋生物，到森林去研究热带雨林，潜入海底观察珊瑚生态，看海象以及培育鳞鱼蛋等等。这是一种在普及的基础上发挥学生科技特长，培养科技人才的教育模式类型。
4.“少儿科学院”模式
在上海的一些中小学中出现，目前仍处于探索阶段。“科学院”一般下设若干个专业研究所（中心或社等），并聘请校外专家任名誉校长，挑选两名学生担任副院长，请校内学有专长的教师任各研究所所长（中心主任），选派一批热爱科学，有钻研精神的学生任副所长，有的还评出一些在科技活动中有突出成绩的学生作为院士，各个研究所（中心）都有自己的研究和学习课题，但相互之间又有着内在联系。有的还与校外科学研究机构签订了对学生进行训练指导、相互合作的协议。
5.“创造科技教育”模式
以上海市闵行中学为主要倡导单位之一，提出而对科技的飞速发展，应以重点培养学生的创造能力作为灵魂和龙头，全面带动科技教育。其基本做法：一是在必修课中全力贯穿创造性思维的训练，提炼科学的思维方法，渗透科技教育内容；二是在选修课中有针对性地对学生参加科技活动所必需的知识加以拓宽，加深，并进行思维点拨；三是在活动及课外活动中引导学生灵活运用所学知识，进行小发明、小创造，鼓励出成果。此外，学校还加强创造科技教研组和科技中心的建设，并同市、区少科站、校外科技辅导团、国内外发明协会、创造学会等建立网络联系，以了解国际科技教育动态，提高创造科技教育的层次。
6.“产业科技教育”模式
在我国农村的一些学校，曾出现“农业科技教育”的模式，走的是同产业密切联系的科教之路。基本上是围绕农业生产上的一些具体科学技术问题开展科技教育，对提高生产效益具有立竿见影的效果，深得农村学生和家长的欢迎，激发了学生的学习兴趣。在国外，把科学教育同产业相结合已愈来愈成为一种趋势。有的国家是组织学生直接参与工业生产实践，结合产品设计、产业流程等实施科技教育；而有的则是同建筑业相联系，研究材料科学和建筑及其附属水、电、智能设施等的设计；也有的是同高科技产业相结合，让学生直接参与产品研制，等等。由于这种模式引导学生在实践中学科技，培养其科学态度和精神，并使其直接领悟科学的社会价值，因而定将不断显示出强大的生命力。
7."S.T.S"模式
这一模式视科学技术的再生产为其最终目标，以促进学生对科学、技术、社会之间相互关系的理解为出发点，力图选择人的发展的最佳方式，培养他们成为具有个人生存能力并为现代社会所需的具有良好科学文化素质的合格公民。该模式的基本结构为从科学、技术、社会的相互关系出发，通过某种具体活动形式（角色扮演、科学讨论会、环境教育、科学实践、生物百项等等），使学生掌握科学知识与技能，并以模拟方式参与解决与科技有关的社会问题，培养学生的科学素养，正确的价值观和社会责任感。
8.“多渠道并进”模式
以上海市徐汇区为例。该区提出，学校是科技教育的主体部分，社区和家庭则构成左右两翼，科技教育的两大支柱是配套工程建设（含科技教师队伍培训）和评价管理体系的研究。在学校科技教育中，有五个模块：①德育化，即将科技教育贯穿于德育活动，班主任工作和学生社团活动之中；②课程化，即通过现有课程渗透和开设科技选修课；③活动化，即开展各种形式的课内外活动课程；④环境化，即营造科技教育校园氛围；⑤社区化，即利用社区和家庭的科技力量和资源。五条渠道同时开拓，相互配合，汇成科技教育大潮。
9.“科学俱乐部”模式
国外较为流行的一种校外科技教育模式。有普通俱乐部（内设几个学科领域），专业俱乐部（从事一个学科特定专业的活动），以及实验俱乐部（拥有各种实验室、车间、观测台），其活动分为以下几类：①信息和教育性娱乐。如讨论、听报告、看电影、参观、生态学旅行，信息交流及出版小册子。②专题研究。③为学校和社区服务。④论文发布。⑤社会与自然考察。
10.“课程推进与突破”模式
国外一些国家实施科技教育的主要行动模式。例如英、美、加、澳等国，早就从制定目标、大纲入手，编制和设置科学与技术课程，编写教材，培训师资，进行实验、修订、总结、推广，以此在全国（或区域）范围推进科技教育。中国国家教委、科委重点课题《中小幼现代科技教育研究》（中央教科所赵学漱主持），把《现代科技》系列教材的编写与实验作为其重要内容，所走的也是“课程推进与突破”之路，目前该课题已进入小学教材第1册的实验阶段。第3-12册也将陆续编写出版，将会在全国范围逐步推广，形成规模。
本文曾得吴锦骠老师的指导，在此深表感谢。