前不久，教育部辦公廳印發《中小學科學教育工作指南》，提出要按照《教育強國建設規劃綱要（2024—2035年）》部署和《教育部等十八部門關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》要求，完善中小學科學教育工作長效機制。科學教育貫穿于學生的整個學習過程，尤其要遵循學生的成長規律和認知規律。中小學各學段科學教育的特點和側重點分別是什么？不同學段如何有機銜接，形成貫通式的培養生態？“加強中小學科學教育”專欄第二期邀請了不同學段學校進行探討，敬請關注。——編者
　　
　　近年來，國家不斷推動中小學科學教育工作，對基礎教育工作者意義非凡。目前，中小學科學教育的學段銜接仍存在一些痛點問題，如小初高貫而不通，育人目標相對離散，教師對學生12年成長引導存在斷層，學生對自我興趣的認識不連貫，進而導致對人生志趣的不明確。北京景山學校是一所涵蓋小學至高中的十二年建制學校，學校著力系統設計、統籌資源、整體推進科學教育學段間的有機銜接工作，以一體化建設為切入口，探索提升科學教育實施效能。
　　
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　　構建科學教育長鏈條貫通培養體系
　　
　　“唯有真實打動人，最是夢想激勵人。無懼風險與挑戰，去逐夢星辰大海，叩問宇宙蒼穹！”在去年秋季學期開學典禮上，中國探月總工程師、北京景山學校科學校長吳偉仁院士對全校師生說。
　　
　　在吳偉仁院士的指導下，學校整體規劃、系統設計科學教育工作，聚焦小初高長鏈條貫通培養體系建設，將探索培養適應時代發展、社會要求、國家需要的具有“科學家精神、工程師思維、設計師視角”的創新型人才作為統一的育人目標，小初高3個學段以此為導向，分學段設計教育教學課程、活動，并在銜接年級開發兼具連續性與遞進性的教育資源。
　　
　　為提升教師科學教育實施能力，學校邀請了院士、科學家、教育家進校開展系列培訓。生物、化學、物理、地理、信息科技教研組長，聯動組內小初高學段的教師積極學習培訓內容。縱向上以學科為背景，把控不同學段的教學難度，橫向上與其他學科聯合開發跨學科科學實踐課程、活動。考慮到小初高學段各學生的差異，我們將科學主題分解成易于講解的知識單元與模塊，并對科學主題進行排序。小學學段以開闊視野、激發興趣、保護興趣為主；初中學段重在培養素養、能力，助力學生實現興趣到樂趣的轉變；高中學段重點關注學生團隊合作能力、溝通技巧、創造性思維、解決復雜真實問題的能力，讓學生體驗科學研究全過程。
　　
　　2
　　
　　根據不同學段特點制定個性化培養方案
　　
　　借助學制優勢，景山學校的教師可以12年全鏈條跟蹤每個學生的科學培養進程，并根據學生不同學段的發展特點，制定個性化培養方案，實施適切的培養內容。
　　
　　“小學時的太空直播課觀摩活動激發了我對太空的興趣。有一天，我看到保溫壺的真空蓋子，聯想到太空也是真空環境，是否可以利用太空的真空環境研究‘水的保溫效果’？后來在老師的幫助下，我完成了方案撰寫，獲得了國家二等獎。”學校畢業生、中科院半導體研究所研一在讀生陳彥旭回憶說。
　　
　　豐富多彩的科學體驗、參觀活動和趣味橫生的科學課，是小學科學教師的主陣地，他們把觀察認識世界、開闊科學視野、激發保護興趣作為小學科學教育的宗旨，引導學生種下熱愛科學的種子。中學側重于讓學生體驗實踐科學研究的全過程，關注假設、論證、解釋、檢驗、解決問題，甚至體驗失敗的各個環節，同時引導學生注重團隊合作與溝通，提升創造性思維，最終形成解決真實世界復雜問題的能力。
　　
　　陳彥旭說：“從那次設計太空搭載方案后，我發現原來科學離我這么近，對科學的興趣逐漸濃厚。”初中時，她在教師帶領下對斑馬魚從受精卵到成魚的發育過程進行了研究，并在高中完成了“三亞至西沙群島表層海水營養鹽及重金屬的分布與評價”的研究。帶著投身科學研究事業的清晰志趣，陳彥旭考入東南大學，后保研至中國科學院半導體研究所。在景山學校的學習生涯，生動詮釋了她從興趣到樂趣再到志趣的蛻變歷程。
　　
　　12年全鏈條的陪伴，于教師而言，是充分了解學生、實施貫通連續的教育引導、保證高質量教育效能的時間之旅。學校教師同步進行了人才成長規律研究，為后續開展小初高科學教育貫通培養奠定了理論依據。
　　
　　3
　　
　　提供連續遞進的科學教育資源
　　
　　近年來，學校在科學教育學段銜接方面不斷進行探索。小初銜接的六年級，學生面臨著升入中學時學習方式的變化與知識量的激增。學校聯動小初教師，圍繞育人目標，開發了《食物中的能量測定》等科學實踐課程，包括小學已學內容，還滲透了工程師思維與設計師視角，跨學科、重實踐、做中學的教學方式讓課程變得有趣生動。
　　
　　初高銜接的九年級是學生由樂趣蛻變為志趣的關鍵時期，學校聯動初高中教研組及高校科研院所專家，研究初高中學段的科學教育如何實現難度、深度和廣度上的銜接，開發設計優化課程、活動，實現科學教育的連續、遞進供給。例如，從《土地中微生物的作用》到《黑土地及其中的微生物》再到《獲取修復黑土地的有益微生物》，學生借助初中的生物、化學、物理知識研究土地中的微生物，設計獲得更優質食物的干預方案。此外，學生在“人工智能—神經網絡與機器學習”“激光的原理與應用”等跨學科學習中，在解決真實情境下的復雜問題中自然而然地提升了科學素養。
　　
　　學校在總結科學教育探索經驗的基礎上，提出了“4個三”的育人要求，即“三全”：全場域、全周期、全員；“三自”：自主選擇、自由發展、自然成才；“三量”：增量、變量、潛量；“三趣”：興趣、樂趣、志趣。在12年的學習生涯中，學生以興趣為導向，自主選擇豐富的教育資源，自由發展、樂學于中，教師進行全鏈條追蹤，適時進行引導。在畢業之時，學生的潛力得以充分挖掘，興趣自然成為志趣，順其自然銜接高等教育，以實現科學教育的連續性與遞進性。
　　
　　（作者李志偉系北京景山學校教育集團黨委書記、總校長，張凱、王菲菲系北京景山學校教師）
　　
　　小學
　　
　　在“趣玩”中讓小學生愛上科學
　　
　　小學階段是學生養成科學學科核心素養的關鍵時期，重點要培養學生學習科學的興趣，在學生心中播下熱愛科學的種子。小學科學教育要凸顯科學性、趣味性、實踐性，“趣玩科學”旨在通過趣味性和實踐性相結合的方式，激發學生對科學的興趣，培養其探索精神，對小學生科學觀念的形成、科學思維的發展、探究和實踐能力的培養起到重要作用。
　　
　　融趣“會”玩：激發科學原動力。將趣味融入科學教育的各個環節，能夠激發學生對科學的興趣。小學生的思維活躍，對周圍的世界充滿好奇。觀察植物生長、觀察螞蟻搬家等都能引發兒童的好奇心，促使他們主動去尋找答案。觀察興趣的培養，能幫助他們開啟科學探究之門。
　　
　　游戲是孩子們最喜歡的活動形式，將深奧的科學知識和原理融入到新奇有趣的游戲中，可以提高學生探究科學奧秘的主動性和積極性。設計受兒童歡迎且有效的游戲，一是要與科學教材內容相結合，開發課中游戲，做到在玩中學。二是開發與學生年齡特點相適恰的主題游戲，提升孩子投入科學探究的興趣和熱情。三是開發親子游戲，形成良好的家庭科學教育氛圍。例如，結合科學教材二年級下冊“磁鐵”這一單元的學習內容，開發“你來我擋”游戲，認識磁鐵的形狀及特征，探究磁鐵性質，理解拉力、推力、磁力等科學概念。
　　
　　創趣“匯”玩：培養科學實踐力。我們要為學生打造一個充滿活力與探索精神的科學學習生態，激發學生的科學興趣，培育學生的科學實踐能力。小學科學教學要在高質量實施國家科學課程的基礎上，結合少年兒童身心發展特點和認知實踐規律，緊密圍繞大單元、項目式、跨學科學習等開展科學學習活動。可通過構建主題課程大禮包這類特色趣玩體系，滿足學生多樣化的學習需求。一是師生梳理教材里的內容，構建“100+”認知主題，形成系統的知識框架；二是將科學概念重新分類整理，形成“100+”思辨主題，培養批判性思維與問題解決能力；三是師生合作打造“100+”創意主題，鼓勵學生發揮想象力，將理論知識轉化為實踐成果……多維主題課程的開發，為學生搭建起科學實踐與素養提升的廣闊平臺，讓學生在充滿趣味與挑戰的學習中提升科學實踐力與綜合素養。
　　
　　與此同時，科學教育不應局限于傳統課堂，可構建包括家庭趣玩妙妙屋、校園趣玩好奇坊、社會趣玩創想園在內的全方位創意場域，為學生提供廣闊的科學探索空間。
　　
　　凝趣“慧”玩：提升科學創新力。兒童和青少年時期是科技創新人才成長的關鍵期，要引導他們敢于嘗試、樂于探索、勇于創新，進一步激發他們學習科學的興趣。一是要精準規劃。當學生對科學產生廣泛興趣后，教師要引導他們將興趣聚焦，對科學課程的課時安排和學習內容進行整體優化。如每日10分鐘微科普，學生輪流上臺分享一個科學小知識。每周30分鐘微探究，學生分組完成簡單的實驗。每月60分鐘微項目，用于完整的項目學習。學校可將彈性課時作為長期制度固定下來，切實發揮彈性課時的獨特價值。二是注重量身定制。根據個人的興趣愛好，學生可以成立各種科學興趣小組，教師作為共同參與者，要根據孩子們的研究需求，邀請相關領域的專家進行專業指導，同時引導學生走近相關領域的科學家，弘揚科學家精神。可設立科學實踐坊，建設以拔尖創新人才早期發現與培養為目的的“少年科學院”，開展“小院士”“小科學家”評選等系列活動，把科技創新的種子種到學生心中。
　　
　　當孩子們學習用科學的眼睛觀察世界，用智慧的小手解決問題，他們會發現書本里有生活，微觀中藏著宏觀。面向世界，走向未來，趣玩之路將為孩子們的學習和生活繪就最美的人生底色。
　　
　　（作者系江蘇省淮安市周恩來紅軍小學黨委書記）
　　
　　初中
　　
　　實踐體驗提升初中生探究能力
　　
　　初中階段學生好奇心旺盛，但知識儲備和認知能力有限，抽象思維尚在發展，需要具體實例輔助理解。山東省威海市望海園中學緊扣這一特點，從課程體系構建、師資培養、實踐場域創設等方面入手，助力學生從形象思維邁向抽象思維。
　　
　　構建梯度課程，搭建思維進階階梯。在初中科學教育中，課程體系是培養學生思維的基礎框架。學校以國家課程為基礎，拓展校本和跨學科課程，構建了包括人工智能普及課程、學科拓展課程、高階創客校本課程、跨學科課程等一套獨具特色的梯度課程體系，為學生思維進階搭建堅實階梯。
　　
　　如高階創客科普課程中的3D打印課程。初期，教師引導學生觀察生活中的物體，培養觀察能力和空間想象力。在軟件學習階段，學生模仿制作簡單的3D模型，提高動手設計能力。隨后布置個性化設計任務，學生需要在腦海中構思物品的外觀、功能，運用空間知識和美學原理建模。整個過程，學生將腦海中的抽象想法轉化為具體模型，創新能力和解決問題的能力得到提升。
　　
　　強化校內師資培養，提升教師思維引導能力。課程體系的有效實施離不開優秀的教師隊伍。學校將師資培養視為科學教育的關鍵環節，根據教師興趣和學科特點選拔科創輔導教師，如數學教師從事C++編程和3D設計教學，物理教師教授人工智能課程，體育教師擔任無人機輔導老師。如無人機課程教學時，體育教師引導學生模擬無人機像運動員一樣完成規定動作，幫助學生理解無人機飛行原理和操控技巧，引導學生思維發展。
　　
　　其中，跨學科科學探究教師的梯次化培養是一大重點。學校以“衣食住行”為主題開發了系列議題，以骨干成員為引領，組織不同學科教師帶領不同項目組學生，通過查閱資料、實地調研、實驗等方式開展項目式探究。以“家庭用水選擇自來水還是凈化水”為例，化學教師通過實驗讓學生觀察成分差異，地理教師展示不同地區水源的數據，生物教師用人體模型講解礦物質的影響，數學教師通過圖表對比成本。教師打破學科界限，引導學生從不同角度思考問題，將形象的實驗、圖表、模型等與抽象知識、生活中的決策相聯系，助力學生思維進階。
　　
　　創設優質實踐場域，激發思維進階活力。構建學校科學教育文化，創設優質實踐場域對初中科學教育至關重要。學校充分利用空間優勢，打造優質實踐教育場，激發學生思維進階的活力。學校在原有圖書館和26處讀書角的基礎上，在學生出入操場必經的少年科學院長廊處專設青少年科普讀書角，方便學生在課余碎片化時間自主閱讀。學校還打造了包含15個科創探究室和6條科創主題長廊的“未來少年科學院”。學生可以在機器人、無人機、創意智造等探究室中親自動手實踐，從構思創意到實際操作，再到解決實踐中遇到的各種問題，鍛煉動手能力、創新思維和邏輯思維。六大科學主題長廊各具功效，如航空航天長廊激發探索興趣，人工智能長廊培養創新能力，南水北調文化長廊、中國科技長廊等從不同角度展示科學技術與文化、生活的緊密聯系，有助于拓寬學生科學視野，提升知識遷移和解決問題的思維能力。
　　
　　（作者系山東省威海市望海園中學副校長）
　　
　　高中
　　
　　系統支持激活高中生創新潛能
　　
　　高中階段是科學教育從基礎認知向高階能力躍升的關鍵期。相較于小學的趣味啟蒙、初中的現象探究，高中科學教育需在知識系統性、思維復雜性、實踐創新性上實現質的突破。知識深度上，從定性描述轉向關注定量分析；思維進階上，從現象觀察分析發展為批判性推理等多維度邏輯思維；實踐整合上，從單一實驗操作升級為綜合實踐。
　　
　　構建契合高中認知的科學課程體系。高中生抽象思維走向成熟，具備跨學科整合與復雜問題解決潛力，課程需強化結構化與系統性，同時考慮到學生發展的階段性、差異性和連續性，需分層適配、進階賦能。黑龍江省實驗中學構建了包含生命活力課程（賦能）、研究素養課程（通識）、卓越課程（助力個性選擇）的研究型科學課程結構，每類科學課程又分為面向全體學生的培基，面向部分學生、聚焦學科前沿的拓展，以及面向個體學生、聚焦大學先修或跨學科實踐的精修3層，形成契合高中階段認知邏輯的科學課程體系。
　　
　　在此基礎上，學校系統梳理初高中教材差異，從知識進階到認知提升再到素養提升，從實踐體驗到學習方式變革，設計分層遞進的教學活動，做好科學教育的全方位銜接。
　　
　　以深度教學激活高階思維能力。高中階段科學教育應在夯實基礎、培養科學興趣和基本探究技能基礎上指向科學素養，培養學生學術思維、創新能力和社會責任感，這要求課堂教學從“淺層記憶”走向“深度理解”，撬動學生科學思維的進階發展。為此，學校緊緊抓住如下3個關鍵著力點。
　　
　　一是以大概念統領單元主題教學。圍繞科學大概念，將學科知識或跨學科知識按系列化單元主題進行重組，幫助學生建立結構化的知識體系，實現知識的深度理解，推進知識從碎片到系統、從現象到原理的認知躍升。二是以真實情境任務提升問題解決能力，實現由簡單生活情境下的具象化學習向復雜學術情境、社會實際問題下的深度學習躍升。如高中化學《鐵及其化合物》一課，我們以補血劑中的鐵元素測定為情境設計學習任務和問題鏈，引導學生從定性分析到定量分析再到實驗創新，引導學生面對未知情境展現嚴謹的思維鏈條，提升思維品質。三是以科學實踐活動培養高階思維和創新能力。學校物理學科的“水火箭”、化學學科的“口紅制作”等綜合性科學實踐活動，讓學生跳出現象進行理解與解釋，在跨學科實踐中經歷假設驗證、系統建模、推理論證、創新遷移等研究過程，能更深刻地理解現象背后的科學原理，激發創新能力。
　　
　　數據驅動科學素養精準落地。高中科學教育的評價具有自身的特殊性，要從知識本位轉向素養導向，從單一學科邁向跨學科整合，過程性評價與結果性評價并重，全面反映學生能力的發展軌跡。學校構建了“素養導向、三級證據”評價框架。建立了“科學教育目標—單元/項目目標—課時目標”三級轉化機制，強調科學素養的解構與行為化、指標化表述，將科學素養從單元到課時層層具化為可理解、可操作的教學目標，建立了三級評價證據鏈，包括學習過程記錄單、學期項目成果展示、年度素養報告。學校還開發了實驗操作評價標準、研究性學習活動記錄本、教學設計評價標準等評價量表，從教到學，從過程表現到學業質量結果，形成了相對完整的評價機制，確保評價體系有效運行。
　　
　　多年的實踐表明，高中科學教育需以系統性課程為基、以深度思維為核、以精準評價為錨，深度激活學生的創新潛能，實現從知識傳遞到科學素養生成的跨越。
　　
　　（作者系黑龍江省實驗中學校長）