科技馆助力科学教育高质量发展：框架设计与实施路径①

郑永和 彭 禹

进入新的时代，面向科技强国建设的紧迫需求和竞争日益激烈的国际环境，亟待系统规划科学教育战略布局，找准科学教育体系中各主体的着力点和突破口，充分发挥各主体的最大效能，推动科学教育向更优质、更多元、更创新、更融合的方向转变。作为校外科学教育的基础阵地，科技馆一直是科学教育中的关键主体，在提升公民科学素质、培育科技创新后备人才等方面发挥着至关重要的作用[1]。自2012年中国科协提出建设现代科技馆体系以来，经过多年的迅速发展，现代科技馆体系已初步建成，形成了以实体科技馆为龙头，流动科技馆、科普大篷车、农村中学科技馆和数字科技馆为补充的“五位一体”格局，在资源供给、实践空间、活动组织、平台联动等方面具有独特优势[2]。

近年来，从《全民科学素质行动规划纲要(2021—2035)》《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》《义务教育科学课程标准(2022年版)》到《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》，相关政策文件中均呼吁要利用以科技馆为代表的校外资源加强青少年科学素养培养，构建校内、校外有机融合的科学教育体系[3-6]。如何充分发挥现代科技馆体系优势，助力科学教育高质量发展已成为现阶段科学教育领域中的重要议题。

一、 科学教育高质量发展的突出问题

党的十八大后，国务院、教育部、科技部、中国科协等部门围绕科学课程改革、教师队伍建设、拔尖创新人才培养、科学素养提升等方面出台了相关文件，为公民科学素养的提升和科学教育的快速发展提供了重要支撑[7]。在充分肯定我国科学教育发展成绩的同时，也要清醒认识到与西方发达国家的科学教育发展水平相比、与建设教育强国和科技强国的目标要求相比，我国科学教育发展尚存在很大差距，仍然处于基础总体薄弱的起步阶段，面临不少突出问题和艰巨挑战，具体表现为以下三方面：

(一) 基础阶段的校内科学教育未能有效激发青少年科学兴趣

2020年9月，习近平总书记在科学家座谈会上指出：“好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体”。呵护青少年探索未知、追求真理的好奇心，培养青少年科学兴趣是开展科学教育的重要目标之一。特拉弗斯(Travers)等学者的研究表明，科学兴趣最初产生集中于学前及小学阶段，且科学兴趣越高的青少年也常具有更佳的科学学习表现[8,9]。此外，李祖超等人也通过对25位国家最高科学技术奖获得者的相关资料分析，发现对未知事物的好奇和求知欲等非智力因素是引发科学家持续进行科学研究的内在心理力量，是培养创新人才和发展终身学习理念的基础[10]。

然而，我国青少年正面临科学兴趣、内在动机持续下降的艰巨挑战。PISA(1)经济合作与发展组织(OECD)进行的15岁学生阅读、数学、科学能力评价研究项目。2018数据显示，在我国科学和数学成绩优异的学生中，仅有15%的男生和9%的女生未来有从事科学相关职业的意愿，显著低于OECD国家男生26%、女生14%的平均水平[11]。一方面，科学教育应试化现象普遍，基础阶段的校内科学教育仍然存在重科学知识记忆、重考试分数、轻科学方法学习、轻创新思维培养等顽疾，严重削弱青少年对科学学习的热情和兴趣[12]。另一方面，青少年接受优质科学教育资源的机会不足，部分中小学科学教育教学条件落后，实验室建设和实验教学器材紧缺，难以有效保障实验课程开设[13]。青少年缺乏对科学探究的体验，自然也难以对科学知识的生产过程及科学本质进行深入理解，从而造成对科学的认同度下降等一系列不利的连锁反应。

(二) 科学教育工作者专业素养不足严重制约高质量科学教学开展

科学教育工作者，既包括学校科学教师在内的广大教师群体，又包括以科技辅导员为核心的校外科普教育队伍[14]。作为学生科学学习的组织者、参与者，科学教育工作者是影响学生科学学习效果的最重要群体，先进的科学教育的理念与教学方法能否贯彻实施往往依赖于教育工作者队伍的理解与实践[15]。尽管当前在教育部、中国科协等相关部门的推动下，科学教育类师资数量不断增加、校外科技辅导员的业务素质也不断提升[16]。但整体而言，科学教育工作者队伍现状不容乐观，校内外科学教育中依然缺少综合素质能力强的专业人才，严重制约了高质量科学教学的开展。

以校内科学教师队伍为例，小学科学教师队伍数量不足、专业素养表现不佳的问题尤为严峻。据2021年教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会组织开展的调查数据显示，在参与调查的13.1万小学科学教师中，仅有29.9%的小学科学教师为专职教师；对信息技术应用、跨学科与问题解决式教学、探究式教学的掌握程度最弱，专业素养亟待提升[17]。以上问题出现的核心原因在于科学教育工作者的培养体系仍有待完善，一是针对科学教育工作者的培养内容主要围绕学科教学法设计，以学科本体知识教授、学科教学法知识和学科教学实践能力为主。科学教育工作者常常很少有机会真实科学场景中体验和参与科学，其跨学科素养难以得到发展，无法回应现代科学发展对高素质、能融合创新的科学教育师资的要求[18]。二是目前科学教育工作者的培养以高校为主导，这种高校本位的模式普遍存在培养内容与一线教学需求脱节的问题，无法满足高质量科学教育工作者专业发展的需要。

(三) 社会多元主体参与科学教育的机制有待完善

尽管近年来科技部、教育部、中国科协等部门均出台文件呼吁利用校外科技资源参与科学教育，但相关政策多为原则性引导难以扎实落地，由政府、高校与科研机构、企业及社会组织、场馆、学校、家庭等各方主体参与科学教育的协同机制仍有待建设。当前，科学教育资源建设与利用主要集中于学校，与高校、企业及科协系统等相关资源的整合不足，没有形成有机协同的整体力量[19]。一方面，校内科学教育开放不够，缺乏社会资源参与中小学科学教育的通道，导致大部分社会力量未能有效参与育人。另一方面，主体间缺乏统一协调的平台，各主体在领域中所产生的优质资源不能实现物尽其用，“漏用、错用”等问题频出。尤其是“双减”背景下，青少年对科学教育的需求急速增长，对推进各主体资源的高效共享、复用也越来越迫切。

二、 科技馆助力科学教育高质量发展的实践框架

2021年11月，教育部联合中国科协发布《关于利用科普资源助推“双减”工作的通知》，强调要开展多种类型的科学教育活动、加强学校科学类课程的教师培训，发挥科协组织在规范校外培训中的作用及建立健全工作协同推进机制[20]。作为科协系统的重要组成部分，现代科技馆体系有资源、有空间、有活动、有平台，充分发挥科技馆优势助力科学教育高质量发展，是科技馆与教育双向赋能的重要机遇。为此，文章结合科学教育发展中的突出问题，构建了科技馆助力科学教育高质量发展的实践框架(见图1)。

图1 现代科技馆体系助力科学教育高质量发展的实践框架

该框架充分反映了利用现代科技馆体系的四方面独特优势推动科学教育高质量发展，包括助力青少年高质量科学学习、助力科学教育工作者高质量专业发展、助力高质量协同育人生态构建三方面功能，最终实现向科学教育资源更优质、科学教育内容更多元、科学教育形式更创新、科学教育各主体更融合的高质量发展方向转变。

(一) 科技馆助力青少年高质量科学学习

伴随现代科技馆体系的不断完善，我国科技馆科学教育得以蓬勃发展，丰富多样的科技馆科学教育活动层出不穷，活动质量也不断提升，是校内科学教育的重要补充，在助力青少年高质量科学学习中发挥着校内教育无法替代的独特作用。其一，科技馆中的科学教育活动更倡导以建构主义和情境学习理论为主要指导理念，通过模拟实践的学习方式引导学习者主动探索，为青少年创设了更为自由、轻松的科学学习氛围，有利于激发青少年好奇心和想象力，培育青少年的科学精神和科学认同感[21]。其二，科技馆通过围绕公众关心的真实科学问题进行内容设计，能提供更为前沿、灵活、综合的跨学科内容，促进学习者对科学知识的本质性理解。其三，科技馆科学教育形式丰富，通过面向创新人才培养的科技竞赛，面向基层的流动科技馆、科普大篷车等各式各样的活动组织，为广大青少年提供了更多实践体验机会，具有突出的创新人才培育潜能。

(二) 科技馆助力科学教育工作者高质量专业发展

2022年5月，为强化优质科学教师供给，教育部印发了《关于加强小学科学教师培养的通知》，指出“要创新小学科学教师培养协同机制，充分利用社会科普资源、科技创新第一现场开展教研，优化教师培养”。科技馆作为社会科普资源的重要载体，拥有丰富的展览展品资源与实践空间，能够为科学教育工作者提供优质的、创新的以及可持续的教育机会，是助力科学教育工作者高质量专业发展的重要机构。例如，美国旧金山探索馆在1984年就成立了教师学院，专门为初高中科学教师提供专业发展机会。2016年，上海科技馆也推出了“博教师研习会”项目，通过观摩场馆、专家讲座、课程设计研讨等形式提高教师利用场馆资源开展教学的能力[22]。基于科技馆的教师专业发展项目通过提供基于真实问题解决的教师培训和教研活动，极大地克服了过去以讲座形式传播碎片化知识和技能的弊端，不仅有效提升教育工作者开发探究式、体验式科学课程的意识和能力，还能建立起由校内科学教师、科技馆辅导员、科学教育专家共同组成的教师共同体，将科学教育活动的主要实施者紧密地联系在一起。

(三) 科技馆助力高质量协同育人生态构建

科技馆是具备教育功能、具有规模化活动空间的社会机构，也是科学教育资源转化的重要途径。在科学教育体系的六大主体中，科技馆既能与科学教育资源的生产者——高校与科研机构、企业与社会组织、博物馆等主体联动合作，又直接面向科学教育资源的主要消费者——家庭、学校等主体[23]。尤其是现代科技馆体系依托于中国科协系统，在联动科学界、科技界、传媒界上优势明显，具有连接正式教育与非正式教育、基础教育与终身教育的教育潜力，必将在构建高质量协同育人生态中占有重要位置。“天宫课堂”的出现正是印证了这一发展趋势。2021年，科技馆体系联动中国载人航天工程办公室、中央广播电视总台共同推出我国首个太空科教品牌“天宫课堂”，通过线上线下同步开展课程的方式面向全球直播，两次“天宫课堂”活动全网总点击量超过40亿次，是我国科学教育活动在一天内覆盖面最大、公众参与最多的一次重大科普实践，充分彰显了我国现代科技馆联合各主体协同育人的能力与优势[24]。

三、 科技馆助力科学教育高质量发展的实施路径

科技馆助力科学教育高质量发展，既要自上而下的顶层规划科技馆科学教育战略布局；也要基于科技馆内部视角对科技馆科学教育形式、功能、内容进行创新探索；还要从实践视角出发汇聚和整合科技馆体系资源，支撑协同育人生态构建。面向当下利好的政策环境，我国科技馆体系要抢抓机遇，深刻把握当下科学教育发展中面临的突出问题，加快优化现代科技馆体系的发展布局，充分发挥科技馆作为校外科学教育主阵地的最大效能，进一步助力我国科学教育高质量发展。

(一) 搭建科技馆科学教育智库，系统规划科技馆科学教育发展

目前，现代科技馆体系的发展已经取得较为瞩目的成就，但在助力科学教育高质量发展的过程中仍然存在发展不平衡、机制不完善等问题；而缺少科学、系统的顶层设计成为阻碍科技馆助力科学教育向更高质量迈进的重要因素之一。国内外经验表明，通过建设教育智库，汇聚多领域的专家提供决策性支持，是实现国家教育治理能力现代化、打造高质量教育体系的重要途径[25]。对科技馆科学教育的战略部署也应如此，以搭建科技馆科学教育智库为抓手，组建跨领域、跨体制、跨系统的专家团队，开展重点问题联合攻关，主要包括：围绕科技馆科学教育在未来的重大发展需求、场景及趋势等关键问题，构建出符合我国时代背景的科技馆科学教育发展框架；对标国际科技馆科学教育的前沿发展趋势，强化科技馆科学教育的理论与实践研究，推动形成普适性、可推广的科技馆科学教育服务标准，整体提升科技馆科学教育水平，更好地为科学教育发展助力。

(二) 拓展科学教育形式，强化青少年科学兴趣和创新能力培养

科技馆科学教育具有区别于学校人才培养的独特优势，应充分挖掘科技馆科学教育潜能，拓展科技馆科学教育开展形式，更好发挥科技馆在引导青少年科学兴趣和创新能力发展方面的教育价值。具体来说，要进一步提升青少年在科技馆中进行创新实践、合作交流的机会，让科技馆真正成为学校、家庭之外青少年进行科学学习的“第三空间”。首先，以在科技馆内开辟教育实体空间为抓手，为青少年提供展品、展项资源以及进行实践活动的必备工具，使青少年在参观展览、体验设施之余，拥有更多科学探究、科技制作、项目实施、技能学习的机会,从而促进青少年在科技馆中的深度学习，更好地发展青少年的高阶思维。其次，通过组织开展创客竞技、科技运动会等竞赛类活动，吸引有想法、爱动手的青少年主动参与创新实践，让青少年亲历调研、设计、制作、测试、改进、交流的工程设计和问题解决过程,进一步培育青少年创新创造意识和探究实践能力。最后，重视对青少年创新实践成果的展示，将青少年在科技馆中创作的优秀作品转为馆内展品，鼓励青少年作为发明人向参观者阐释创意过程并进行互动交流，激发青少年的科学学习热情和成就感。

(三) 打造科学教育工作者教研中心，提升科学教育师资专业素养

以服务“育人者”培养为核心，打造基于实体科技馆的科学教育工作者教研中心，既服务于科学教育工作者素养提升，又能进一步推动校内外科学教育工作者合作交流，持续拓展和深化科技馆的教育功能。依托科技馆平台的科学教育工作者教研中心以各地区科技馆为引领，与当地师范院校的科学教育研究团队展开合作，共同探索开发培训科学师资的课程体系，通过线上线下相结合的模式为科学教育工作者提供更具针对性和支持性的专题式培训；利用科技馆丰富的展品资源，并发挥科技馆空间优势，开辟教学研修空间，为科学教育者提供动手实践、创新研发的机会，吸引在地中小学科学教师、科技辅导员积极走进科技馆，创新研发科学教育课程资源；为不同职业发展阶段的科学教育工作者提供指导服务，发挥高校科学教育专家对科学教育工作者日常教研的指导作用，全面提升科学教育工作者创新开展科学教育活动的能力，培养一批专业素养过硬的科学教育工作者助力科学教育高质量实施。

(四) 推动科技资源教育化，加强优质科学教育资源补给

优质科学教育资源是我国科学教育高质量发展过程中不可忽视的重要因素，也是现代科技馆体系实现更大教育价值的关键途径。为进一步强化优质科学教育内容供给，科技馆要在馆内已有的资源基础上积极拓围增量，加强与科学界、科技界、教育界合作，推动前沿科技资源转化为科普化、教育化的产品，发挥前沿科技体验平台的作用。具体而言，要深度挖掘科技资源，融合科学教育理念，如项目式学习、创客教育、STEM教育等；要引用新技术、新手段，如扩展现实技术(XR)、情境感知技术等，体系化研发科技馆展览展品、教育活动和课程，形成展教一体科学教育资源包，助力科学教育供给侧改革。例如，与科学家群体联动，把科学家工作中的实验室、实验装置和其他科技类设施还原到科技馆中，并以此设计系列教育活动，让学习者通过在科技馆中近距离感受科学家的科研过程，了解科学家故事、感受科学家精神、激发科学兴趣、树立科学职业理想。

(五) 加快科学教育服务数字化建设，构建家校社协同育人生态

以建设科学教育资源汇集平台为抓手，推动科技馆科学教育服务数字化，促进家庭、学校、社会系统有机、深度融合，助力构建多方投入、多元主体参与科学教育的新格局。具体而言，一是通过科学教育资源汇集平台实现优质资源汇聚。依托现代科技馆体系，整合和汇聚来自科技馆、高校及科研机构、企业及社会组织、家庭各方面的优质科学教育资源，形成融媒体资源库，推进科学教育各主体间的教育资源和活动共享、复用。二是科学教育资源汇集平台的建设能为科学家、科学教师、科技辅导员、学生家长等开展交流、研讨与合作提供平台基础和技术支持，有助于发展新形势下的科学教育共同体。三是利用科学教育资源汇集平台能拓展校外科学教育进入中小学的途径，为基础教育阶段的学生提供多样的数字化科学教育产品，助力解决“双减”与疫情背景下中小学“课后三点半”科学教育活动缺失的问题。

科学教育是提升国家科技竞争力、培养创新人才、提高全民科学素养的重要基础。2022年3月，教育部部长怀进鹏在教育部与中国科学院举行的会商会议上指出，党中央、国务院高度重视科学教育和基础学科人才培养，对普及科学知识、提高青少年科学素质，走好创新人才自主培养之路提出明确要求。在新的时代，为应对日益复杂的国际环境和科技强国建设的需求，世界各国都在主动调整和创新科学教育的内涵与方法、政策与实践。科技馆作为校外教育的基础阵地，应该抢抓机遇、找准定位推动科学教育高质量发展，为促进青少年全面发展、科学教育高质量发展做出更大贡献。