科学教育是关于科学的教育。在科学技术正日益深刻影响我们生活的今天，科学教育的重要性不言而喻，各国政府大都将科学教育置于国家战略的高度予以重视。就我国而言，在“科教兴国”的背景下，我国政府加大了科学教育相关的资金投入和政策支持，从素质教育、科学普及、人才培养等方面多维度地展开部署。尽管如此，社会对于科学教育的成效仍然广为诟病，比如公众科学素养仍然处在较低的水平，“钱学森之问”提出的杰出人才培养问题依然没有缓解等等。

科学教育的知识内涵随着科学的发展不断地变化，再加上其特有的教育属性，从学科发展的视角来审视科学教育面临的问题成为一个有效的分析维度。从实践来看，在新世纪我国科学教育改革的现实需求推动下，科学教育作为一门新兴的教育学科已经开始踏上了建设和发展的征程。而当前，尽管很多学者从不同的视角对我国科学教育面临的问题进行了分析，但大量文献主要集中在提升科学素养、基础教育课程改革两个方面，少量学科建设的文献集中在讨论如何开展科学教育的学科建设上^[1][2]。为此，本文试图从学科的视角分析科学教育面临的问题，以期加深对科学教育内涵的理解，希望对进一步提升科学教育改革的实效有所裨益。

一、 对我国科学教育学科发展问题的基本理解

学科(discipline)一般具有两方面的涵义，一是指知识的分类和学习的科目，二是指对人进行的培育，尤其是指很强意义的规范和塑造，即学科规训。一个学科之所以成为一个学科，就在于它有自己独特的学科制度。学科制度既有观念和规范层面的，也有社会建制和社会运作层面上的。因此对于我国科学教育的学科发展问题可以从认知和体制两方面理解。

1. 科学教育的知识生产亟待整合

从认知角度来看，学科发展的目的在于形成一种知识传统或思想传统(intellectual tradition)，或者具体地说是一种研究纲领(research program)，以便同行之间相互认同为同行，以便新人被培养训练成这项学术事业的继承者。具体来说，学科要有相对独立的研究领域，以及独特的概念、理论体系，和一套与学科特殊需求相呼应的研究方法和手段，并且该学科研究对象的专门知识也具有一定的积累，为其他学科所共享、认可和使用。

科学教育是一个实践推动的研究领域。在各国科学教育改革的推动下，其主流研究方向主要包括(科学)概念发展、(科学)概念转变、概念图、科学素养、教师教育、科学推理等^[3]，大体可归于两个研究范畴，即“教什么”--关于科学(研究)的理解、“如何教”--提升教育的效果。前者以科学为主要参照学科，以科学哲学、科学史、科学社会学及其他社会科学和人文科学为基础，后者以教育学、心理学以及认知科学等为基础。

由于关注的问题不同，并且研究范式也相异，因此两个研究范畴本身就属于两个不同研究趣向的科学共同体。在社会外在力量的推动下，两者即使构成了一个整体，也经常会带来一定的争议和冲突，而在我国常处在割裂的状态。

比如建构主义。一般来说，建构主义成熟于英国科学社会学界爱丁堡学派发展起来的“科学知识社会学”(SSK)，相关学者通过大量案例研究认为，科学知识是一种人类的创造，是用可以得到的材料和文化资源来制造的，而不仅仅是对预先给定的和独立于人类行动的自然秩序的揭示。建构主义在相当的程度上渗透到了对科学的人文研究的各个相关领域中，成为流行的观念，但关于建构主义的观点在学术界又是有着相当多的争议，特别是，建构主义对科学的看法明显地与几乎所有的科学家和科学教育家们习惯采用的观点有严重的分歧。如何，或者说在什么程度上在基础科学教育中利用或反映建构主义的观点，也就成为西方教育研究领域中有争议的问题。国内的状况与以上国外情况还有所不同，国内教育研究者主要集中关注的是认知心理学类型的建构主义学习理论，以及将这种建构主义学习理论应用于各种具体的教学方法，而将另外一类来源于科学知识社会学并影响到科学史的社会建构论几乎完全忽视^[4]。这也反映出科学教育领域中相关研究亟待整合的问题。

2. 当前科学教育并不能很好反映社会的需求

正如我们所见，并非所有的学校课程、研究领域都能成为学科，这意味着学科走向独立和制度化的过程因其自身在社会中形成的特有的知识-权力关系和运作方式而有着特定的路径。

事实上，“科学在被当作一种具有自身的价值而得到广泛的接受之前，科学需要向人们表明它除了作为知识本身的价值以外还具有其他的价值，以此为自身的存在进行辩护。”^[5]具体来说，一般情况下，由于现代工业社会对知识与技术需求的增长，促使大学与各类职业学校开设相应的专科课程，培养出一批批具有专门知识的人才，同时也带来了相关的专家人群，他们的社会活动赢得了更广泛的身份认同，逐渐形成所谓的专业团体，并进而出现专门的学科协会，使这些专家能获得同声相应同气相求的制度性平台，大学也相应的设置了专门的教席甚至院系，以适应新兴学科的扩张。通过一系列复杂的社会互动，学科最终得以通过大学科系的形式完成其制度化过程。直到这时，学科才获得稳固的社会地位，它通过建制化的科系不断地培养专门人才进入社会生产体系，以科系和固定的教师科研队伍为组织争取资源，通过专业协会共享信息和扩大社会影响，从而更加从容地发展自己独特的理论、方法、手段和研究对象^[6]。

在我国，由于体制、观念等原因，在历史上一直只有“学科教育”，“科学教育”一直以“学科教育”的形象出现。这种状况直到世纪之交的新一轮基础教育课程改革启动后才有所改变。自2001年开始，为配合和推动中小学科学教育改革，教育部批准高等院校新建科学教育专业，培养小学和初中科学教师(当时称为综合理科教师)，全国先后有60多所高等院校新建了本科层次的科学教育专业。2005年，西南大学在教育学一级学科博士点自主设置了科学教育学博士点，开始招收和培养科学教育学博士研究生。2009年11月，中国教育学会科学教育分会正式成立。就研究机构而言，目前已有多所大学成立了科学教育研究所(或研究中心)，开展科学教育研究和科学教育人才培养。2010年全国教育科学规划办公室第一次单独设立了科学教育专项研究课题。这一系列事件标志着我国刚刚开始进入了科学教育学术体制化和建制化建设的进程^[1]。

但是到目前为止，小学科学教育虽然比改革前有了一些进步，但无论是师资数量和质量还是科学课程与教学的设施都远远不能适应小学科学教育发展的需要；初中综合的科学课程改革也步履维艰，除了浙江省和深圳市等少数地方勉强维持下来外，多数省市初中阶段依然是分科的物理、化学和生物教育；而大学为培养综合科学课程师资的本科科学教育专业因毕业生就业困难也艰难地维持着^[7]。这也说明，当前的科学教育并不能很好反映科学的发展和社会的需求。

二、 全球科学教育的沿革及发展方向

我国科学教育学科发展所面临的问题是科学教育现实困境的一个缩影。为更好地解决相应问题，我们首先需要分析科学教育未来的发展方向。

在全球范围上来看，科学教育发端于19世纪中叶，初期代表人物是英国的哲学家和教育学大师赫伯特·斯宾塞和科学家托马斯·亨利·赫胥黎。斯宾塞认识到科学对于社会生产生活的重大意义，从功利主义的观点出发，论述了进行科学教育的重要性，提出科学教育的目的是“为完满生活做准备”^[8]的论断。而赫胥黎当时已经注意到了在科学教育中培养学生人文精神的重要性，并提出要进行“全面的科学教育”^[9]。

随着科学的迅猛发展和对教育重要性的认识，特别是在1957年苏联人造卫星的发射成功的推动下，从20世纪50年代末开始，美国对中小学科学课程进行了全面的审查，其结论是将其以“自然”知识为主题的性质进行彻底的改造，使之具有“科学教育”的性质。因此，在理论上开展了对科学的性质(the nature of science)在教育中的意义的研究热潮，美国国家科学基金会也为科学教育改革和科学教育研究注入了大量资金，并在前人思想的基础上，将“探究”和“过程”的概念与科学性质的教学实践联系起来^[10]。与此同时，西方许多国家在开展了科学教育改革。从20世纪60年代开始，科学教育逐渐成为各国高等院校相对独立的一门学科和专业，成为教育学院(如英美模式)或者理学院的一部分(如欧洲模式)。经过20多年的探索，英美各国为了提升科学教育质量纷纷推出了全国性统一的科学课程标准，科学教育的学科体制化也进入了相对成熟的阶段。

经过多年的发展，科学教育当前在理念、内涵、内容、形式几个方面已经呈现出重大转折，契合了科学的发展和当今社会的现实需求，体现了系统性和综合性。

(1)由精英教育向大众教育转变。社会的持续发展进步，不仅需要大批具有科技创新能力的专门人才，而且要求全体公民都具备基本的科学素质，以理解日益复杂的社会问题，并参与到相关决策中。

(2)从科学知识到理解科学。科学教育源于实现科学的社会价值的要求。随着科学的发展和时代精神的变迁，科学教育的内涵超越了单纯知识的追求，而是理解科学技术。这种理解的核心在于：①理解科学知识的本质，包括科学的基本概念、原理和观点；②理解科学研究的方法和过程；③理解科学技术之于个人和社会发展的意义。

(3)从知识体系到实践取向。长期以来，科学教育强调学生对科学命题和结论的记忆与认知，注重的是科学的知识体系。当前，在现实的技术和社会环境下进行的科学教育，需要整合科学知识与科学方法、科学态度、个人发展和社会发展等不同维度，在学生理解科学的过程中，融合了其自身的体验和经验，更好地适应学生身心发展的特点，不断启发学生去“做”科学、“理解科学”，而不是“听”科学、“记”科学。科学教育的探索与实践表明，“少而精(Less is more)”的科学课程理念对解决该问题至关重要，在有限时间内(中小学阶段)为学生提供充分的学习体验，助其构建对核心概念(Core Ideas)和通用概念(Crosscutting Concepts)的深入理解，进而达成良好的科学素养^[11]。这一理念要求中小学科学教育体系在宏观上必须具有良好的一致性(课程内容与评价目标均指向科学素养)与连贯性(各学段所学内容具有良好的关联和衔接)^[12]。

(4)从学校教育到正式和非正式科学教育相互补充。科学教育是一项社会工程，需要全社会的共同参与。因此，科学教育不应该仅仅依靠学校，社会也有责任更好理解并吸收各方面科学学习的经验来改进科学教育。随着科学传播、科学教育内涵的不断丰富，非正式科学教育逐渐成为科学教育的重要组成部分，在一个较高的水平上了解科学及其功能，跟上科学的发展，有效改进学生的自然学科学习，激发学习兴趣。

三、 我国科学教育的困境

科学教育的核心目的是提升科学素养。在我国，科学素养被置于“全民科学素质行动计划”这样一个国家战略的框架下进行。尽管相关活动组织的轰轰烈烈，影响不断扩大，但社会对相关的产出并不满意。这种窘境固然有体制和历史的原因，比如“分科教育”的传统、过分重视科学知识而轻视科学精神和科学文化、科学教育研究和专业人才培养的滞后等，其根本的原因还在于系统性和综合性不够使得科学教育并不能很好地与科技发展和社会需求相契合，突出表现在相关主体参与不够、跨部门的整合不足以及对科学教育的基础地位未能确立两个方面。

1. 我国科学教育改革仍然局限在基础教育范畴下进行

改革开放以来，我国基础科学教育经历了三次改革浪潮。第一次改革是从1978年开始至20世纪80年代中期，主要目的是恢复正常教育教学秩序，基本上是从翻译国外中小学科学教材作为我国新科学教材的素材开始，来编写新的科学教学大纲和教科书，其理论基础是美国著名心理学家和教育改革家布鲁纳的学科结构课程理论。第二次改革从20世纪80年代中期至90年代，主要涉及两个方面，一是重视了小学科学教育，如引进了美国“探究-研讨”教学法；二是在中学阶段改进了统编教材，使原先引进的过于理论化、抽象化和高难度的科学教材内容逐渐变成适合我国国情和学生需要的科学教材^[2]。第三次科学教育改革始于世纪之交，至今仍在进行之中，其目的在于面向全体学生，以科学素养为目标，激发学生独立思考和创新的意识，培养学生的科学精神和创新思维习惯。

长期以来，我国的科学教育改革是在整个基础教育改革的总格局下进行的，除了第三次改革中有部分科学家参与以及个别联合行动(如教育部和中国科协共同倡导和推动了“做中学”科学教育改革项目)以外，其他完全在教育系统内由教育行政管理部门、高等学校和教育理论界所主导，因此主要考虑采用教育的一般理论作为课程与教学改革指导思想，大多注重教育方法的改进、教育内容的选择、课程目标数量上的增减等问题，却轻视或忽视那些影响科学教育变化的根本因素--社会、政治、经济以及科学本身的因素，而这些因素却需要包括教育界、科技界在内的全社会的广泛讨论以形成共识和协同行动作为前提。比如在美国科学教育实践中，国家科学基金会、美国科学院、美国航空航天局等科研(资助)机构，以及美国科学促进协会、卡内基基金会等社会组织都发挥了重要作用。因此在缺少其他行动主体有效参与的情况下，我国科学教育改革很难密切贴近社会需求和科学发展的需要，不免在一定程度上呈现出改革的技巧化和碎片化的现象。

2. 在全国全民科学素质行动计划中，科学教育未能置于应有的基础地位

培养青少年的科学素质既是提高公民科学素质的强大基础，也关系到国家和民族的未来命运。因此科学教育在公民科学素质建设中理应具有基础性战略性地位。虽然科学教育作为重点人群(未成年人)科学素质行动之一，但仍然主要依赖教育系统单打独斗，其他部门很少参与。由于全国全民科学素质行动计划并没有将科学教育置于应有的基础地位，其他各个部门均按照各自的现实要求开展相关的活动，科学教育并没有纳入其考虑范畴。如《2015年全民科学素质行动工作要点》^①共包含57项任务，直接涉及科学教育(实施未成年人科学素质行动)仅有4项任务，分别是积极开展幼儿科学启蒙教育(第14项)、继续推进中小学科学教育(第15项)、加强初高中学生探究性学习和社会实践科学教育(第16项)、引导青少年开展科学探究活动，组织开展青少年科普教育活动(第17项)。其中第14、15项任务的主要责任单位是教育部，缺少其他部门的参与，而第16、17项任务尽管责任单位较多，但主要表现为多主体组织开展青少年科普活动，并没有反映出正式与非正式科学教育的互补和融合。

①参见：全民科学素质纲要实施工作办公室.关于印发《2015年全民科学素质行动工作要点》的通知.2015年3月13日.

与全国全民科学素质行动计划类似的美国“2061计划”却展现了不同的路径。1985年美国科学促进协会开始着手制定旨在提高美国全体公众的科学素养的“2061计划”。《面向全体美国人的科学》和《美国科学素养的基准》作为该计划的两个重要出版物对未来公民应该具备什么样的科学素养进行了具体阐释，随后出版的《科学素养导航图》对实现这一科学素养描绘了具体的教育路径，这标志着美国对公民的科学素养培养有了具体明确的目标和路径规划。

同样，即使在教育系统，与其他领域相比，科学教育的地位也未能得到应有的重视。无论是科学技术还是科学素养的提升都主要依靠科学教育，所以科学教育在教育系统的核心地位是毋庸置疑的。《小学科学课程标准》(修订稿)界定其课程性质时表述为小学科学课程是一门以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程。由此看出，科学与语文、数学、英语应处于同等重要的地位。然而现状却截然相反，大量调查研究表明，小学科学课程的地位低下，比不上语、数、英，甚至比不上音、体、美。可见，科学教育的核心地位虽被确立却形同虚设^[13]。在我国应试教育背景下，核心地位的缺失不仅带来了师资队伍、教学资源等一系列问题，更关键的是开展跨部门整合使社会各界按照相同的理念和逻辑共同开展科学教育成为一种奢望。

四、 结语

科学教育的诞生是以科学技术的迅速发展为背景。与此同时，时代的发展和社会的变迁也对科学教育不断提出新的期望和要求。这也反映出科学教育是一个发展中的复杂命题。凯尔在回顾美国50多年科学教育改革时指出，从苏联卫星上天到科学教育管理计划“人作为过程的学习研究”(Man: A Course of Study，MACOS)，从《国家在危险中：教育改革势在必行》到《国家科学教育基准》，从“以州为系统的计划”(State wide Systemic Initiatives，SSIs)到《不让一个孩子掉队》，教育理念和实际政策的相互作用影响了改革的发展以及关于改革的研究，改革的目标始终在现实与理想中徘徊^[14]。

在我国，通过1999年颁布的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》、2002年施行的《中华人民共和国科学技术普及法》、2006年颁布的《全民科学素质行动计划纲要(2006-2010-2020年)》等多部政策文件的实施，已经初步形成了多部门共同参与的全民科学素质行动计划框架。就科学教育而言，其重要性已得到社会的广泛认同，但同时也暴露出相关主体参与不够、跨部门的整合不足以及对科学教育的基础地位未能确立等方面的问题。尽管提升科学教育的地位、多维度加大支持对于科学教育的发展至关重要，但如果没有跨部门整合，多部门参与依然停留在各自为战的状态，仍然很难解决我国科学教育与社会需求有效结合问题。因此，从顶层设计来说，如何形成有效的多部门协同机制才是我国科学教育改革适应国际发展趋势和本土国情的关键。这不仅依赖于有效的政策引导，还需要教育系统的开放，以及科技界社会责任意识的逐渐唤醒和增强。