基于共识性范式反思的科学本质教育研究

科学本质教育是科学教育的重要内容,也是做好科学教育加法的认识论基础。基于对共识性范式的反思,我国的科学本质教育亟须重视科学本质的争议性、动态性、关联性特征,帮助学生形成真实、完整的科学图景,连贯深入地理解科学,建构完善的科学本质认知网络。立足我国现状,借鉴国际经验,科学本质教育应协同认知诊断技术和教育神经科学方法,对大、中、小学一体化考虑,深刻揭示科学本质认识的纵向发展轨迹;利用网络分析技术,统筹规划知识、能力和科学本质,建构科学本质的横向整合模型;以学习进阶为理论基础,统领科学本质的纵向发展与横向整合,建立发展路径明确、内涵结构清晰的科学本质教育模型。

美国科学教育研究资助体系分析及其启示

加强科学教育是推进教育、科技、人才“三位一体”的统筹部署和实现科技创新自立自强的基础性工程。虽然科学教育已经在政策和实践层面备受关注,且已取得明显进展,我国科学教育依然面临着诸多的挑战与不足,其关键原因之一是支撑科学教育高质量发展的科学教育研究资助体系的缺乏。鉴于美国在科学教育研究领域的引领地位及其形成的完善的研究资助格局,本文全面介绍了美国科学教育研究资助体系的概况,深入分析了以美国国家科学基金会为代表的联邦政府机构对于科学教育的资助布局及其对K-12教育阶段的资助计划,形成了对于建立我国科学教育研究资助体系的建议。

中国科学教育研究:历史沿革、发展逻辑与未来展望

建设高质量科学教育体系是“教育、科技、人才”三位一体统筹推进的基础性工程,而坚实的科学教育研究则是其关键支撑。在回顾改革开放以来我国科学教育关键政策和重要事件的基础上,本文将我国科学教育发展历程厘定为四个阶段:恢复调整期、快速发展期、创新探索期和系统建设期,并以“政策—建制—研究”的分析框架梳理了各个阶段的进展,描绘了我国科学教育过去四十余年的历史沿革图景。在此基础上,本文从发展动力、基础保障和知识生产三个维度剖析了我国科学教育研究的发展逻辑,并从“构建科学教育资助体系”“凝练关键科学研究问题”“组建跨学科研究共同体”“开展多元实证研究”和“联动政策和实践多主体参与”五个方面提出了推进我国科学教育研究未来发展的具体建议。

教育信息科学与技术研究的现实图景与发展路向——2018—2022年F0701资助情况分析

2018年国家自然科学基金F0701(教育信息科学与技术)代码的设立对于我国教育科学研究的开展具有里程碑式的重要意义,标志着智能时代教育科学研究理念的革新和研究范式的转型。经过五年的探索,F0701的资助工作取得了显著成效,累计资助项目414项,共有130所学校和科研院所获得资助,其中以师范类院校为主,理工类院校也表现突出,面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目的资助数量逐渐趋于稳定,综合资助率稳步提升,重点项目和重大项目取得突破性进展。教育信息科学与技术研究充分发挥“信息科技手段”和“教育数据要素”的潜在价值,通过助力教育科学研究范式转型、优化教育环境与资源形态、实现教育主体表征与刻画、揭示学习发生的内在机理、驱动教育服务能力转型升级、构建系统化教育评价解决方案,推动教育研究和教育实践系统革新。未来教育信息科学与技术的资助与研究工作,需立足教育现代化远景目标,聚焦教育改革深层次问题,完善系统化基金资助格局,构建多学科交叉研究范式,重视智能教育产品研发与应用,推动“政产学研”多元主体协同创新。

科教协同促进科学教育高质量发展:内涵、意义、现状与路径

科教协同是科学教育高质量发展的必然要求,是建设国家创新体系、发展新质生产力、培养科技创新人才的重要抓手。文章深入阐述了科教协同的内涵和意义,全面剖析了科教协同的实践现状,并系统探讨了科教协同促进科学教育高质量发展的路径。当前科教协同实践主要表现在育人模式、人才培养体系、教师专业发展、课程与资源研发、社会力量整合五个维度。基于此,落实科教协同机制,可通过协同非正式场域育人、优化科学教育大中小衔接、聚焦科学教师终身教育、协调校内外课程共同发展、打破多主体协同藩篱等路径实现进一步提升。科教协同机制将为科技创新后备人才培养提供高质量科技供给,有助于构建各类主体共同投入、协同参与的“大科学教育”新格局。

在科学教育加法中统筹规划高质量中小学工程教育

在科学教育加法中统筹规划高质量中小学工程教育以培养学生的批判性思维、创新与解决问题能力、跨学科知识应用能力、合作沟通能力和伦理意识,是人工智能时代对人才培养提出的新要求。基于此,文章首先分析了统筹规划高质量中小学工程教育的价值意蕴,以此为基础定位并阐述在科学教育加法中统筹规划高质量中小学工程教育的基本内涵。之后,文章从实践、研究、师资、评价四个层面分析了我国统筹规划高质量中小学工程教育面临的现实问题。最后,文章针对这些现实问题,提出在科学教育加法中统筹规划高质量中小学工程教育的推进路径,即开发国家中小学工程教育核心内容框架、建立影响广泛的中小学工程教育研究共同体、提升中小学科技类教师的工程教学水平、构建面向全体中小学生的工程教育评价体系,以期推动我国高质量中小学工程教育的开展,并为实现创新人才的自主培养和深入落实教育、科技、人才一体化发展战略提供启示。

大科学教育新格局:学段一体化建构与实施路径

加强大中小学科学教育一体化建设是落实教育、科技、人才三位一体战略布局、构建科技强国的重要举措。推进大中小学科学教育一体化建设要秉承“以终为始”的理念,以培养和造就国家发展所需的高素质劳动者大军、科技创新人才队伍和大批科技拔尖创新人才为目标,依照科技创新人才成长规律提升学生的科学素养,设计进阶式教育体系,统筹规划原本相对独立的小学、初中、高中、大学各学段的科学教育。具体而言,面对大中小学科学教育一体化建设的诸多现实困境,要完善大中小学科学教育一体化的保障机制;构建一体化目标图谱;设计学段内和段间教学评一体化体系;开辟科技拔尖创新人才的贯通培养渠道;聚力数字技术赋能。从这五个方面发力来推进大中小学科学教育一体化建设,做好科学教育加法,构建“大科学教育”新格局。

馆校协同的科学教育项目式课程设计——以“南水如何北调”为例

馆校结合的项目式学习的设计可以很好地促进学生核心素养的落实。以北京市南水北调团城湖管理处为科普基地,以结合场馆资源开发南水北调中线工程的项目式课程设计为例,尝试提炼馆校结合项目式学习设计的基本思路,以期为一线教师设计出更高质量的馆校结合项目式课程提供借鉴。

智能技术在科学教育中的应用:研究现状、关键方法与发展趋势

以人工智能为代表的智能化技术应用于科学教育研究与实践,持续推动科学教育与智能技术的融合创新发展,为科技创新人才的个性化、特殊性培养路径与实践方法提供有效的技术资源。智能技术在科学教育中的应用聚焦科学学习分析与计算建模、智能科学测评理论与实践,依托人工智能技术、教育大数据挖掘、多模态学习分析等关键技术的深度运用,为培养学生的科学素养、创新能力与高阶思维提供重要支撑。面向未来,智能技术在科学教育中的应用应从有效提升科学教师的综合素养、精准培养学生的高阶思维能力、加快创新科学教育的测评方法、积极探索多模态数据驱动的教与学规律等方面加以重视,系统构筑智能化的科学教育发展新样态。

教育神经科学研究:内涵、图景与发展进路

教育神经科学是面向教育场景,旨在揭示教育现象背后认知神经机理的新兴研究方向,是联结脑、心智与教育的重要桥梁。然而,目前教育神经科学研究存在选题定位不准确、目标情境相对狭隘、关键科学问题凝练不足等问题,严重制约着该方向的发展。该文首先介绍了教育神经科学形成和发展的动因,从回归大脑是解析教育现象的必然选择、多源与多层级数据互证是教育研究的迫切诉求、高生态效度脑影像技术的发展助推多科学融合这三方面论述了教育神经科学研究的必然与应然。在此基础上,该文梳理了教育神经科学研究的内涵,并提出了教育神经科学研究需要重点关注的五大研究主题,包括:(1)课堂教学过程的认知神经机理及其评估;(2)学科教学情境中学生学习的认知神经机理研究;(3)学生高阶思维能力研究;(4)智能教学环境中的学习认知机理研究;(5)教育教学影响因素的作用机理研究。最后,该文提出了“促合作”“重转化”“遵规范”“建机制”四大发展进路,以期为我国教育神经科学研究提供参考与借鉴。

科学教育数字化转型的价值意义、实践路径和落实要点

文章从落实新课标、构建教育要素现代化的大科学教育新格局等视角探讨了科学教育数字化转型的价值意义,从科学教育数字化资源开发、实验教学数字化、智能教育应用等方面探讨了科学教育数字化转型的实践路径,从科学教师专业素养提升、构建科学教育第二课堂、将科学教育数字化转型纳入科学教育发展规划等方面探索落实要点,为实现学生科学素养、数字素养同步提升提供了新思路。

为小学科学教育提供重要资源

湖南科学技术出版社出版的科学教材(简称湘版科学教材)历经二十余载全国范围内的广泛应用,获得教师、学生及家长群体的广泛赞誉。2024年,该套教材依据2022年版《义务教育科学课程标准》进行了修订编写,再度顺利通过教育部审查复核。该套教材以其独特的编写理念和丰富的教学内容,为小学科学教育提供了重要资源。教材的编写坚持方向性、科学性、适切性、实践性和独特性五大原则。修订后的湘版科学教材具有以下特点。

区校社协同发力,切实做好科学教育的加法

一、今天我们为何强调科学素养?1958年,赫德正式提出“科学素养”(Science Literacy)一词并将其作为科学教育的目标,[1]自此,越来越多的国家和教育机构将科学素养纳入教育目标和评估体系中,注重培养学生的科学素养。[2]科学素养作为科学教育的目标,对科学教育具有指导和引领的作用,但目前学界对科学素养的内涵和结构并未达成一致,具有情境性、宽泛性等特质,[3]如欧盟议会于2019年发布的《作为教育挑战的科学和科学素养》报告中将科学素养定义为五个维度,即基础素养、科学知识与能力、情境化的科学理解、批判性思维、主体与参与;[4]而2025年国际学生评估计划(PISA)提出所有15岁儿童应该取得成就的三个关键维度分别是科学知识、科学能力以及科学身份。

智能时代教育信息科学与技术的战略定位与发展方向

教育信息科学与技术是解决国家教育改革发展中的关键导向问题,围绕国家教育发展和人才培养的重大目标和战略需求,开展原创性、基础性、前瞻性、交叉性研究,应用自然科学的研究范式探究教育发展的底层规律,以此推动教育研究的科学化发展,助力教育现代化远景目标的实现。教育信息科学与技术旨在以数据密集型科学的研究思想为指导,采用多学科交叉的研究范式,利用信息科技的方法刻画教育要素、挖掘教育规律、变革教育服务、优化教育模式,实现智能技术与教育教学的深度融合,助力教育的现代化发展与智能化变革。近年来,教育信息科学与技术的研究要点主要聚焦在“基于智能技术的学习者特征挖掘与智能建模”“智慧教育资源的表征、聚合与供给机制”“智慧学习环境建构关键理论与技术”“个性化学习支持服务关键理论与技术”“智能教育产品研发与应用”“多元教育情境下的学习发生机理研究”“基于教育神经科学的学习发生机理阐释”“智能技术支持的教育评价”等方面。未来教育信息科学与技术相关研究的开展需要聚焦教育改革实践问题,借鉴国际前沿研究理念,加强教育科学理论创新,构建学科交叉研究范式,突破教育科学重大问题,推动研究成果实践落地,强化智能教育伦理研究,以此推动我国教育研究的创新发展和智能变革。

“设计制作黑白液晶显示屏”项目式课程教学案例研究

按照“三步走”的策略,将“设计制作黑白液晶显示屏”开发成项目式课程教学案例,第一步是定位和挖掘背后的真人真事;第二步是外显科学家的问题解决思路;第三步是将这些内容转化为项目式课程教学内容。

改革开放以来中国教育信息化政策育人历程研究——基于政策工具的文本分析

改革开放以来,中国教育信息化得到长足发展,政策体系不断完善,亦成为当前实现中国教育现代化发展的根基与保障。为理清政策视域下中国教育信息化发展之路,基于政策工具、教育领域和培养目标的三维分析框架,对1978—2021年期间38项国家层面的教育信息化政策进行分析。结果显示,改革开放至今的中国教育信息化政策以环境型政策工具使用最为频繁;校内教育一直是主流使用领域,家庭教育政策工具使用较少;领域素养的培养目标被较多提及。据此建议,相关部门需结合教育信息化发展需求,加强需求型政策工具和供给型政策工具的使用;平衡校内外领域的政策工具使用,特别是对家庭教育和校外教育给予一定的政策支持,调动多方力量协同参与;有效调控各教育环境中信息化政策工具的使用,培养目标综合关切学生高阶素养和通用素养。

“双减”政策下的科学教育加法:背景、内涵与路径

2023年2月,习近平总书记强调:“要在教育‘双减’中做好科学教育加法,激发青少年好奇心、想象力、探求欲,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。”中小学科学教育肩负着培养青少年科学兴趣、树立科学志向的重要使命,对创新人才培育具有根基性作用。但我国科学教育存在着政策支持不足、课程缺乏衔接、师资严重匮乏等困境[1]。对此,本文回顾“双减”政策下科学教育加法的提出背景,剖析其内涵特征并探究发展路径,以明确科学教育加法的何为与为何。

人工智能赋能教育评价:价值、挑战与路径

人工智能为教育的创新发展带来了新的驱动力,也催生教育评价的转型升级。人工智能在教育中的深入应用,将推动教育评价由“经验性评价”向“数字化评价”转变、由“单一性评价”向“综合性评价”转变、由“结果性评价”向“过程性评价”转变、由“诊断性评价”向“反馈性评价”转变。同时,它也会带来一系列问题,如技术至上遮蔽教育评价本质、标准缺失误导教育评价方向、算法偏见影响教育评价效度、反馈缺失削弱教育评价价值、人机互信危机阻碍教育评价实施、技术僭越加剧教育评价风险。智能教育评价设计者需要厘清本质内涵、完善指标体系、优化算法设计、健全反馈机制、强化人机互信、完善伦理规约,以提高教育评价的系统性、科学性和客观性,为教育创新发展提供有效依托。

从前沿科学进展中提炼问题解决思路设计项目式课程——以“从基础的单质结构到多变的碳纳米材料家族”主题为例

基于促进学生“学会思考”的项目式课程设计理念,以“从基础的单质结构到多变的碳纳米材料家族”为主题设计项目式课程,通过挖掘真人真事,关联学生已有学科知识,提炼科学家的问题解决思路并转化成学生的学习思路,设计了包括3个任务、7个活动的项目式课程,带领学生探索碳纳米材料的空间结构、亲手制备碳量子点新型材料,并应用碳纳米管制备电子皮肤。重点阐述了如何按照“定位和挖掘背后的真人真事、外显科学家问题解决思路、转化为项目式教学内容”的“三步走”策略开发项目式课程,同时介绍了课程的教学策略和实施建议。

跨学科概念视角下的科学跨学科实践

跨学科概念蕴含了跨越学科界限的普遍性思维方式,为学生跨越学科界限理解复杂现象、解决复杂问题提供了认知框架。本文基于跨学科概念视角,提出了科学跨学科实践教学新模式,强调将跨学科概念作为分析和解决问题的认知支撑,支持学生在跨学科问题解决过程中链接已有认知经验,学习并应用科学原理,经历实践活动,提升科学思维,从而达成课程目标。跨学科概念视角下的科学跨学科实践能够加强课程内容与学生经验、社会生活的联系,促进学科间知识的整合,培养学生在真实情境中综合运用知识解决问题的能力,是促进学生核心素养发展的有效途径。