2022年，教育部发布《关于加强小学科学教师培养的通知》，鼓励高水平师范院校整合校内外优质资源开设科学教育专业，要求建强科学教育专业、扩大招生规模。2023年，《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》发布，着力在教育“双减”中做好科学教育加法，推进教育、科技、人才高质量发展。

2013年，刘琦考入一所师范大学的科学教育专业。报考时，她对这个专业算得上一无所知，打听了一下毕业就业方向是科技馆，就稀里糊涂填上了。入学后，她才知道，这个专业最主流的就业方向是小学科学老师。

在师范学校学下来，刘琦发现，科学课对于教学能力的要求和其他学科完全不同。除了大学物理、化学、生物、地理等综合理科课外，主要的几门课程还有很大比例是围绕着科学探究设计和实验设计开展的师范技能课程。

她印象最深的，是老师们会不断强调，要学会以问题为导向的教学模式。比如讲热传导，不能直接讲热传导，而是要先通过一个实验——金属小勺和小木勺同时放进热水里，结果金属小勺更烫。为什么会出现这种现象？这就是要去探究的问题。

刘琦回想自己小学时，科学课还叫自然课，这门课和其他课程似乎没有什么不同，老师站在讲台上，照着课本讲一讲知识点，大概解释一下就过去了，又不用考试，同学和老师都不怎么当回事。

同样，拿到小学科学三年级的教材时，老师赵媛媛有些傻眼。根据教材，在“水”这一章节中，教师要教授水的固体、液体、气体三态变化知识，要做一个沸腾水的实验。赵媛媛毫无头绪：学生都不知道什么是体积，就要理解水的体积不变，水蒸气的体积会变？在不教冷凝的情况下，怎么解释空气中的水蒸气会变回小水珠？如何解释水沸腾时的白气，不是水蒸气而是小水珠？

“我们现在的科学教育，处于一个很大的变革时期。”首都师范大学初等教育学院科技教育中心教授白欣解释。白欣听到过不少老师的反馈，认为教材变得越来越难。但在白欣看来，这正是改革的意义：“死记硬背一些知识点没有用，我们现在的教学强调让孩子理解科学现象背后的东西。学生要学的内容要变，老师的教学方式也要变。”

这种变化，有它的时代背景。一位长期研究科学教育的专家告诉我，过去工业时代，我们的科学教育学习苏联的经验，为的是“多快好省地建设社会主义”。这是一种“问题导向”的知识性学习，先有无法攻克的技术和工程问题，再去学对应的解决办法。因此，科学教育以学科为导向，更强调物理、化学等专业知识的学习。

随着时代的发展，知识的获取也比过往要容易得多，尤其在AI时代，靠询问AI就能解决大多数问题。掌握更多的知识，不再构成一种核心的竞争力。另一个问题便浮出水面——我们早已能造飞机大炮，但科技创新能力偏弱，缺少“原创性”的成果。

白欣介绍，在世界范围内，科学教育都在向以提升学生的创造力为目标的教育转型。比如最早开始做教育改革的美国，采用了《新一代科学教育标准》（NGSS），科学教育贯穿幼儿园到12年级，相当于我国小学科学和初高中物理、化学、生物、地理、通用技术等所有理工科课程标准的总和。

教学模式上也发生了很大的改变。新的科学教育不是让学生单独背知识点，而是让学生在解释现象、解决问题中学习核心概念。比如学“磁铁”这一课，传统教学模式是：老师说，磁铁有两极，同极相斥、异极相吸。现在一些课堂，会从一个现象开始引入：为什么磁铁隔着纸板还能让回形针动起来？学生先观察，再改变距离、材料、磁铁数量，记录现象，然后画出自己的模型。最后孩子理解的不是“磁铁有磁力”这一个简单结论，而是“有些作用可以不通过直接接触发生，看不见的作用也真实存在”。

美国之外，新加坡、芬兰等国家也走在科学教育改革前列，形成了自己的模式。白欣总结出了这些经验的共同特点：科学课要从真实现象出发，把科学知识放回生活、技术和社会情境中。

小学科学教育应该怎么变？这个问题，学者们也有诸多讨论。白欣记得，对于科学教育观念的转变，其实早在十年前就已经开始了。但对于什么是好的科学教育，学界并没有形成完全统一的观念。有的专家更乐于强调探究式教学，更多是对老师组织课堂的要求，要让学生经历发现问题、提出假设、验证假设的过程；有的则更倾向于科学思维的训练，强调培养孩子遇到一个问题，应该怎样去分析，以及观察、比较、分类、归纳、推理层层递进的思维能力。包括白欣在内，另一些专家则是“科学观念”的推崇者，更强调与真实世界的联结，引导学生从一个现象出发，逐渐与万事万物联系起来，形成一套完整的认识。

课标从2001年起，经历了不断的改变。在2001年以前，小学只有“自然”这门课，课程的核心内容是认识自然现象、学习基础知识。2001年课程名称改为“科学”，提出要进行科学探究、动手实验，进入探究式教学时代。

这种教学模式现在也发生了变化。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（简称“新课标”）出台，算是一个标志性的事件，科学教育开始明确指向培养学生的能力和素养，提高创造力，树立创新意识。新课标首次提出了“科学观念”，白欣解释，这背后的含义是摒弃对科学现象、物理事实、实践经验或者物理学、化学、生物学等名词的孤立教学，更希望引导学生将知识点串联融合，获得解决真实问题的能力。

一堂好的科学课

一堂理想中的科学课，应该怎么上？以“空气占据一定空间”为例，白欣解释，教师不能只是告诉孩子一句结论：“空气占据空间。”课堂一开始，教师可以拿出一个透明的空杯子，问学生：“这个杯子里有什么？”很多孩子会说：“什么也没有，是空的。”这个回答很典型。它说明孩子判断事物是否存在，主要依赖直接感官经验：看得见就是有，看不见就是没有。科学课的价值，恰恰就在于引导孩子超越这种直接经验。

接下来，教师可以在杯底塞一团干纸，把杯子竖直倒扣着压入水中，让学生先预测：纸会不会湿？很多孩子会说：“会湿，因为杯子进到水里了。”但实验结果是纸没有湿。这个时候，教师不要急着公布答案，而是要追问：“水为什么进不去？是什么挡住了水？杯子里真的什么都没有吗？”然后再把杯子稍微倾斜，学生会看到一串气泡冒出来，水随之进入杯子。这个现象极具力量。

白欣解释，这个教学过程就体现了科学核心素养的“四位一体”。首先是科学观念的建构。学生最终形成的不是一句孤立知识，而是一个可以解释现象的科学观念。这个观念一旦形成，就可以迁移到很多生活情境中，比如塑料袋为什么能被撑起来，轮胎为什么打气后能支撑车身，注射器堵住口以后为什么推不动，潜水时为什么会冒气泡。

其次是科学思维的发展。学生在这节课中经历了预测、观察、比较、推理和概括，不是凭感觉下判断，而是根据证据提出解释。

再次是探究实践。科学课不能只停留在书本知识层面。孩子必须亲手做、亲眼看、亲自解释——倒扣杯子、观察气泡等等。好的科学课，应该把“僵死知识”变成可以用来解决问题的“活性知识”。

最后是态度责任。学生一开始认为杯子里什么都没有，后来愿意根据实验证据改变自己的想法，这本身就是一种科学态度：尊重证据，愿意修正观点。孩子理解了空气真实存在，就更容易理解为什么要保护空气、减少污染，为什么公共环境中的空气质量与每个人有关。在白欣看来，科学课最终不只是让学生知道一个自然现象，还是让他们形成对世界更负责任的理解。

一些一线老师，已经敏锐地感受到了变化。张理在北京一所科技示范校做了18年的科学老师。她发现这些年教材有两个明显的变化，一个是写在教材上的字越变越少了，另一个是从传统的单元教学变成“大单元”的结构化教学。张理在教学过程中意识到，对比以前，这些变化都在指向培养孩子的两种能力：一种是科学精神和兴趣，一种是工程能力。

在小学二年级的教材中，有一个大单元内容是“造房子”，要求学生用废弃的材料自己动手造出一个小房子，这个单元的课时要持续两个月。刚看到教材的时候，张理自己心里都犯嘀咕：“这么小的孩子，能做明白吗？”真的实验了后发现，只要调动起孩子参与的热情，他们的能力是远超大人们想象的。

造房子的大部分工作，需要课下在家里完成。如果直接说所有人都来造房子，肯定有很多孩子没兴趣，或觉得浪费时间。张理选择的办法是，先让孩子自愿报名，通常，一个班开始只有十个孩子报名参加。她会先给这些孩子建一个小群，当第一版作品完成后，就会发到班级的大群中。

很多开始没报名的孩子一看到别的小朋友做出来这么好看的作品，就会主动要求加入。到最后，一个班可能只有一两个实在没兴趣的孩子没有做。张理发现，孩子们还会互相“卷”起来。有的孩子一看别的同学的作品更精致，回家就会拉着父母去研究怎么改进自己的房子。这样几轮下来，形成一个正向的循环，孩子们的成果越来越有模有样。

一年年实践下来，到了六年级，有一单元的内容是给学校设计掺望塔，她发现，很多孩子都能完成相当完整的设计，甚至会研究CAD软件，用什么样的材料、预算多少都列得清清楚楚。

“这是一个生态问题”

课标改了，教材改了，一些观念也进步了，但一个现实是，在绝大多数地区，科学课还远达不到这样理想的状态。

师资是一个瓶颈。白欣告诉我，探究式教学的方法算是科学教育中一个比较早出现的共识，它不像语文这样的学科，可以带着学生咿咿呀呀朗读一遍课文。在科学课中，老师要不断提问题，引导学生思考。但落在实际上，“真探究”还是“假探究”，却是和老师的观念息息相关的。

他见过一些“假探究”的课程，比如，老师说：“你看这个蜻蜓有什么？”学生说，有眼睛、嘴、身体、翅膀。老师再问：“还有什么？”学生没答上来，老师就说：“是不是还有腿？是不是还有触角？”学生恍然大悟。

“看似在做探究，但实际上，是老师引导着他就把这个结果做出来了，这种探究没有渗透思维。”白欣评价道。在他看来，可以老师先用一种昆虫做示范，记住昆虫的特征，然后要用两三个昆虫来相互比较，让孩子们自己去寻找它们的共同特征，这样就能产生“求同归纳法”的效果。

更好的教育还可以再进一步，通过初步认识昆虫的特征，引导孩子去发现更多不同种类的昆虫、昆虫之间的关系和它们与一个小的生态环境之间的关系。这些内容很难局限于课堂中完成，需要布置应用型的任务。比如，让孩子自己去发现周围能找来多少种昆虫、哪些昆虫会吃其他的昆虫等。在白欣看来，这些小任务都可以变成作业，让孩子在课下去自主地补充完成。但这时，科学教育会碰上更大的难题。“观念要变，”白欣说，“现在还是很多家长会认为，孩子回家不坐在桌子前写作业，就好像不是在学习。”

观念没有跟上变化的不只是家长。吴琳是江苏苏州的一名科学老师，她所在的地区，这些年开始推行“数语外科”四门主科的概念，还为科学增设了期末考试。但吴琳实际教下来发现，成了主科之后，科学的地位和受重视程度并没有提升，反倒教师的压力越来越大。

课程内容太多，上课需要“紧赶慢赶”，是吴琳最大的感受。单从课时量上来看，科学作为主科，有些名不副实。在全国大部分地区，科学课是1〜2年级每周一节，3〜6年级每周两节课，每节课40分钟，在吴琳这里也是一样。

吴琳甚至很难完整地上完一节课，经常一会儿语文老师敲敲门，叫孩子出去补作业，一会儿数学老师又来了。到了期末，她还经历过数学、语文老师干脆把她的课拿走的情况。没人敢对一个主科老师做这样的事，但科学不一样。无论是老师、学生还是家长，都并不认同它的重要性。

吴琳告诉我，她所在的学校每年也会举办科技节，但和语文节、数学节受到的重视程度完全不同，通常情况下，“就是我们六个人（科学老师）的独角戏”。比如对数学节，学校明显更加积极，在国旗下讲话时介绍活动，班主任也会一遍遍动员学生。反观科学节，每次都只能由吴琳和其他五名科学老师，写一篇文章发在公众号上。知道的孩子少，愿意参与的更少，上课的时间不可能被用来做这件事。用课外时间，不少孩子第一反应就是“耽误我写作业”。

社团和比赛也不是没有，但不是所有人都能参加。社团不是为了培养兴趣，而是为了比赛服务，比赛名额就两个，只有每方面都很优秀，同时面对这些比赛还能不怯场的孩子才能通过选拔。比较常见的比赛是海陆空模型比赛和“金钥匙”知识竞赛。面对知识竞赛，吴琳的学校准备了专门的题库，让孩子来回做，来回背。“现在政策这么提倡科学教育，学校就会觉得，在比赛里拿成绩，是我们科学教育做得好的一个证明。”吴琳说道。

“这是一个生态问题。”一位参与过教材编写的专家告诉本刊，每学期科学课只有18节，在教材编写过程中，还特意留出了几节课的余地，理想中，这种“留白”是为了让老师有时间开展项目化学习，可能会把1个课时拉长到2〜3个课时。但教材编写者还有一个现实考虑，就是可能会有一些其他的事情占用科学课。

吴琳压根没有开展探索项目化学习的时间。原因也很简单，随着科学被变成“主科”之后，她所在的地区，从去年开始科学也要进行期末考试了。

四年级的科学考试，一个小时的考试时间，卷子用A4纸印了八面，“就像我们大学考英语四级一样，都快是一本（书）了”。

题目的难度也陡增。既有“不背根本答不上”的知识性题目，比如“小科发现岩石中有一种黑色小薄片，像蝴蝶翅膀一样能反光，这种矿物可能是（  ），分析资料，这块岩石可能是（  ）”。也有很多“弯弯绕绕”的题，比如“龙龙设计了一个潜艇模型，玻璃瓶盖中插入进排气管，底部作为进排水口，瓶内装上螺母，如果要让潜艇模型从沉到浮，应该如何操作”。

“可能上层出发点是好的：大家都不把科学课当回事，那就加入考试，让大家重视起来。但落到我们实际中，就变得很畸形，非常矛盾。”吴琳说道。

考试给吴琳带来了直接的压力。“你不知道我们这个课有多么紧张，别人一节课干的事情，我们1/4节课就要干完，才能赶得上进度。”现在，吴琳的节奏是一半的时间上课，剩下的时间中抠出一半，当堂让孩子完成作业，然后用剩下的时间当堂讲完。因为，让孩子回家去完成作业，“是不可能的事”。科学课不直接和初中的理化生课程挂钩，很难得到家长的重视。许多家长连科学要考试了都不知道。

以前不需要应试的时候，至少有2/3的课程，吴琳都会让孩子们做实验，还经常会带孩子去看一些课外科普的内容。但现在，受限于时间，一学期能做实验的课程只有1/3。剩余的时间，全部被用来给孩子做卷子、改卷子、讲卷子。

吴琳知道有很多老师已经到了“能不做实验就不做”的地步。“我为什么要在如此艰难的时候，还要腾出时间给他们做实验，是因为你能看到，他们上实验课会兴奋，在实验中可以燃起他们对科学这门学科的兴趣。”吴琳说道。她还记得，三年级做养蚕的实验时，学生们兴奋地和她分享蚕宝宝的变化、摸到它的触感、凑近闻到它的味道。

考试开始后，吴琳的压力骤然变大。有时她甚至赌气地想，我直接把蚕分为几龄、蚕有多少对足、它的卵是什么颜色的、变成蛾子后是什么样子的用嘴巴教教，他们把这些东西背下来，然后到考试的时候能用就可以了，这样不好吗？她努力压制这样的念头：“现在每天作业一大堆，孩子们一礼拜就见老师两次，每次见都是老师在讲台上飞快地讲，然后发火，说他们作业写得不好。那他们眼里的科学，会是什么样的？我不希望他们痛恨这个学科。”

吴琳也理解孩子，不是不爱科学，是没有时间爱科学。数语外的卷子一张接一张，都不用和家长打听孩子晚上要写到几点，有时上着课，孩子都能睡着。她所在的学校没有午休，中午吃完饭，12点就会开始午自习。看着孩子们睡眼惺忪写作业的样子，她都想“我求求他们快睡一会儿吧”。

不止吴琳，几乎每个一线科学老师都能感受到，考试的方法并不合适。赵媛媛在深圳一所小学做科学老师，从一年级开始，学校就要进行科学考试。在赵媛媛看来，这个年龄段的孩子连理解题目都做不到，更别提纸笔考试了。她几次发现，如果面对面地提问，孩子们是知道答案的，但变成文字考核的话，孩子们读不懂题，全都瞎答一气。整个一年级平均分只有60多分，全班及格的人一半都不到。

怎么才能把考核和科学教育要教的东西结合起来？用实验的方式，似乎也行不通。赵媛媛曾经参加过中学的一场实验考试监考，发现会有很多操作上的评分细则，比如说仪器有没有被规范使用，有没有按照流程步骤操作，规定十分细致。“整个实验室就是一团乱麻，这对初中生来说都太难了，更别说小学生了，而且，哪里考得到科学思维了？”

教师之困

赵媛媛只要一提到自己做小学科学老师，身边人第一反应就是“那应该很轻松”。

事实上，她要教12个班，每周14节正课，还有1节延时服务、2节早读、2节午休课。她的一天是这样度过的：早上8点钟到岗，带孩子早读、早操到8点40分；8点50分上第一节课，中间的十分钟，她要马不停蹄跑到办公室去给蜗牛喷水，如果不喷水，蜗牛就不会把头露出来，学生就观察不到它的结构；接下来是两节连堂，课是前一天加班备好的，课间十分钟，她要组织学生收实验材料、发小奖励，连上厕所的时间都没有；第三节课空闲，她回去准备上第四节课；12点下课，她在班级看孩子午休到下午2点，然后继续上两堂课，参与学校组织的会议；到晚上7点下班，中间几乎一分钟都没停。

赵媛媛的一天并不独特，在她身边，所有科学老师几乎每天都保持着这样高强度的工作节奏。更难的是，科学老师带的班级多，跨年级带班也是常态，经常上一节是一年级，下一节是四年级，教每个年龄段孩子的方式不一样，她只能自己去调整，“别说因材施教，很多班级我连学生叫啥名儿都不记得，天天像主播一样去上课”。

上一节实验课，赵媛媛前后要多花出一节课的时间去准备。很多材料是一次性的，每节课都要重新准备。课后，赵媛媛要清洗学生用过的仪器，缺了什么东西，要琢磨怎么补。学校每年开学会有一次统一的教具采购，过期不候。但这对科学课来说，根本行不通。孩子做实验状况百出，会产生不少损耗，如果老师不自己想办法补上，其他的班就没实验课上。

更麻烦的是活体实验课，比如植物、动物，这些都不可能出现在教具包里。下周要讲鱼，赵媛媛就要琢磨去哪里买鱼。能买到还算好的，为了讲蜗牛那节课，她花了一周时间在学校的各个角落里抓蜗牛。“学校的各个角落里，都有我们科学老师四处‘捡垃圾’的身影。”

吴琳也怕上实验课。她刚带着班级做了一个用蜡烛燃烧的烧糖实验，这门课学习变化中的物质，在一个勺子里面放点白砂糖，用蜡烛烧一烧，可以看到白砂糖变黄，然后变成焦糖。本来是个很简单的实验，没想到，孩子点燃的火柴忘了熄灭，差点点着了实验室。一次课下来，光灭火就灭了两次，两张实验室桌子被烧出了大洞。吴琳筋疲力尽，决定下两个班的这节实验课统统取消。

这些问题，并不是解决不了。在理想状况下，应该有一个实验室管理员，让老师能专心负责指导和教学。但在吴琳看来，“这简直是做梦都梦不到的好事情”，别说配一个实验室管理员，连科学老师都在短缺的状态下支撑。

吴琳所在的学校一共150多名老师，只有六名科学老师。以前是七名，1〜6年级的课程每人每周14节课刚好分完。这两年，有一名老师离职，剩下六名老师教不过来，学校1〜2年级的科学课就由数学老师来兼任。

赵媛媛的学校，只有四名专职的科学老师，师资不够，有些科学课就由信息、美术老师来兼任，选择谁来教科学课，看的是谁有空。专职的也不“专”，他们科学科目的科组长，原来是教英语的。就连赵媛媛自己，也是生物科学专业师范生出身，阴差阳错来到这个岗位上。

小学科学的岗位招聘时，物化生相关专业的都能报考，她的专业也算对口，但赵媛媛实际感受下来，教学的方式是完全不同的。教中学生物的“本专业”，她得心应手，没想到，毕业后，她报考了中学生物的岗位，被教育局分到一所九年一贯制教育的学校，又被学校以“小学科学缺人”的理由发配过来。

这种情况下，理想中的科学教育推进，在教学层面也很难落实。前述长期研究科学教育的专家告诉我，现在主流教材的一个明显变化是，教材上的字越来越少了，试图把更多时间留给老师带着学生在课堂上进行探索。由于苏教版的探究学习做得不错，很多省份都把教材换成了苏教版。

可这一换教材，很多一线老师却向学校反馈看不懂教材。这位专家发现，原因在于很多科学老师都不是科学教育专业出身，有的地方甚至是体育老师来教科学。以前遇到不会教的地方，老师直接说：“同学们，打开书第38页，大声朗读这一块。”朗读完了，课还能继续往下上。但现在，教材上列出的全是需要老师带着学生去思考的问题，课文读不了了，老师们也不会教了。

虽然在各种尴尬的处境中艰难前行，但对真的热爱这门学科的老师来说，科学课仍然有无限魅力——它是少有的能直接将大自然作为课堂的学科。除了校内教学，张理一个月会带学生去奥森公园、天坛公园等市内公园，组织一到两次的户外实地观鸟活动，每个学年基本都会去参加一次观鸟比赛。她自己有十年的观鸟经验，能够传递给孩子们知识，也能传递热情。她看到，学生一路成长直到大学，观鸟成为他们持久的人生爱好，那是她特别有成就感的时刻。“从教这么多年，”张理说，“我觉得，无论怎么教，科学教育其实就是要培养孩子能持续对某一件事儿特别关注的能力，无论课内还是课外。”

（本文选自《三联生活周刊》2026年23期封面故事，文中刘琦、张理、吴琳、赵媛媛为化名）