教师的科学素养是影响科学教育质量的基础性因素，尤其是小学科学教师自身对科学本质的理解与对科学事业的追求，影响着学生的科学启蒙与科学探索信念。小学科学教师的科学素养主要形成于职前学校教育时期，为了加强职前小学科学教师的培养，2022年5月，《教育部办公厅关于加强小学科学教师培养的通知》(教师厅函[2022]10号)明确要求着眼科技与教育发展趋势，立足科学教育的综合性，强化学科横向联系，鼓励学生辅修其他理工科专业或核心课程模块(微专业),拓宽专业基础；加强理工科教育教学实验室建设，创新教学方法，强化教育实践，着重提升师范生项目式教学、跨学科教学等实践能力[1]。该通知从源头上提出了培养小学科学教师科学素养的内容与途径。

长期以来，由于我国高校缺乏培养小学科学教师的对口专业，造成职后小学科学教师的本体性知识存在领域不完整性和基础薄弱性等问题，从而导致教师科学素养存在较大缺陷。例如，作为科学教育比较发达的北京地区，2022年的调查结果显示，参与调查的2222名小学科学教师中，14.6%的教师具有科学教育类专业背景，24.4%的教师具有科学相关(理工类)专业背景，61.0%的教师具有非科学相关专业背景(如语文、英语、美术等)。因此，为了提升职后小学科学教师的能力素质，教育部教师工作司司长任友群提出，“在中小学科学教师培养培训中，教师的基础科学素养、学科综合和跨学科教育教学能力提升最为关键”[2]。

然而，小学科学课程内容涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙科学和工程与技术四大领域，总体表现出知识范围广、跨学科领域多、综合实践性强等特点，对小学科学教师提出了很高的学习要求，需要他们具备很强的学习理解能力、学科整合能力和动手实践能力。特别是在《义务教育科学课程标准(2022年版)》(以下简称“课程标准”)颁布之后，提出了要发挥科学课程的育人价值，培养学生核心素养的要求，科学教育已从“知识本位”转向“素养本位”[3]。因此，为了提升小学科学教师的科学课程育人能力，我们不得不深入思考两个现实问题：在核心素养视域下，职后小学科学教师应具备什么样的科学素养呢?如何提升他们的科学素养呢?

一、小学科学教师科学素养的内涵与结构

(一)核心素养对小学科学教师科学素养的要求

在课程标准中，虽然没有直接对小学科学教师的科学素养提出明确要求，但是，从培养学生核心素养的要求中，可以间接推出小学科学教师的科学素养至少达到以下四个方面的要求：

1.具备较强的科学观念

科学观念的形成是建立在教师对科学概念、规律、原理等本体性知识掌握基础之上的。课程标准要求学生要学习13个学科核心概念和4个跨学科概念，这些核心概念构成了科学课程的核心内容，也是形成科学观念的重要基础。在科学教学中，教师要以这些核心概念为基础来挖掘和整合科学本体性知识，从科学知识、研究过程与方法、科学发展史、科学价值等方面帮助学生深度理解科学本质，形成科学观念。

因此，具有较高科学素养的教师首先应该具备较强的科学观念，应该能够深入理解这些核心概念的内涵、价值与应用，能够围绕核心概念构建结构化的领域教学内容，能够基于跨学科概念实现跨学科领域的知识整合，能够挖掘出科学知识与真实问题情境的内在联系，能够解释或解决生活中常见的实际问题。

2.具有较强的科学思维能力

科学思维是人们顺利开展科学活动的重要心理保障。课程标准要求培养的科学思维主要包括“模型建构”“推理论证”“创新思维”等，要求教师“设计并实施能够促进学生深度学习的思维型探究和实践”“随时关注学生的思维状况，渗透思维方法”。

科学思维按其作用范围和普遍程度的不同，可以划分为三大层次：普遍的思维方法、各门具体科学共同的思维方法和各门科学所特有的思维方法[4]。因此，具有较高科学素养的教师，也要具备较强的科学思维能力，应该掌握三种层次的科学思维方法；能够在科学教学中，通过科学探究与实践让学生完整体验科学思维的基本过程与方法，认识到模型建构、推理论证、创新思维在科学学习与研究中的重要价值与意义。

3.能有效开展探究实践活动

探究实践活动作为小学科学课堂教学的主要方式，也是体现科学教师“知行合一”的重要载体。根据课程标准新要求，探究实践既包含科学探究，也包括技术与工程实践：科学探究包括提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等要素；技术与工程实践包括明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等要素。因此，教师组织开展探究实践活动的能力是一项综合性很强的能力，科学知识是开展探究实践活动的工具，科学思维是开展探究实践活动的心理保障，探究实践活动中表现出来的正确价值观与必备品格则体现为科学态度与责任。

总体来看，小学科学教师有效开展探究实践活动的能力主要包含三个维度：学科实践能力、价值分析能力和教学实践能力。因此，具有较强探究实践能力的教师应该掌握基本的科学实验技能与工程技术方法，能够利用身边资源设计和实施规范的探究实践活动，正确理解、分析和传递探究实践活动的教学价值，能对科学探究实践活动中遇到的问题进行评价、反思与改进。

4.要有严谨的科学态度和正确的价值观

科学课程内容是落实党的教育方针的具体载体，教师要发挥科学课程的育人价值。小学科学教师作为学生的科学启蒙教师，在培养学生科学态度和社会责任方面起着关键的榜样示范作用和监控指导作用。

因此，具有较高科学素养的教师不仅要掌握扎实的科学本体知识，还要深刻理解科学知识在促进个人成长、科技进步、社会发展中的独特价值。要具有严谨的科学态度和正确的价值观，小学科学教师应该加强思想政治学习与师德师风修养，正确理解科学课程的育人价值，深入了解科学、技术与社会之间的联系，切身体会科学知识在科学研究和解决实际问题中的重要作用。

(二)小学科学教师科学素养的独特性分析

基于上述分析，小学科学教师的科学素养与公民的科学素养和科学家的科学素养相比，既有相同之处，又有很大的差异。相同之处是三者都需要对科学知识和科学实践具有一定的熟悉程度；而差异主要表现在三者的实践情境和认识目的不同，由此导致三者对科学知识和科学实践的熟悉程度存在较大差异。

根据萨默斯(Shamos)提出的三层次科学素养模型[5],公民的科学素养属于“文化的科学素养”或“功能的科学素养”,主要是为了提升公民个人素质，以便更好地适应现代社会生活，解决生活中的相关科学问题。小学科学教师和科学家的科学素养则属于“真正的科学素养”,但二者的认识目的不同，科学家的目的是利用科学素养生产新的科学知识，帮助人们认识世界、改造世界和保护世界；而教师的目的则是利用科学素养进行育人，帮助学生具备“文化的科学素养”或“功能的科学素养”,甚至“真正的科学素养”。因而，小学科学教师的科学素养具有很强的独特性。

关于教师知识结构的研究也表明，教师成功教学的关键在于学科教学知识(Pedagogical Content Knowledge, PCK),即把学科知识加工转化为学习者能够理解的表征方式[6]。所以，学科教学知识是科学教师与科学家本质区别的集中体现，而学科教学知识中所包含的对特定学科内容及其教学价值理解的成分也就构成了教师科学素养中最独特的成分。

(三)小学科学教师科学素养的内涵结构

美国科学素养和公众科学观念委员会审阅了最重要和最有影响力的科学素养定义，确定并提出了个体科学素养的七个共同方面：基础性素养、内容知识、理解科学实践、识别和判断适当的科学专门知能、认识论知识、对科学的文化理解、倾向和思维习惯[7]。基于上述分析，结合小学科学教师的实践情境和课程标准要求，提出小学科学教师科学素养的内涵应包括：科学内容知识、科学思维倾向、科学实践能力、科学价值理解四个维度。以此为基础，构建了小学科学教师科学素养内涵结构模型(见图1)。

图1 小学科学教师科学素养内涵结构模型   

具体可以从以下四个角度理解结构模型的具体内涵：(1)从科学内容知识角度看，小学科学教师应掌握以科学观念或核心概念为统领的科学内容知识，能深入理解科学的本质；(2)从科学思维倾向角度看，小学科学教师应掌握基本的科学思维方法和探究实践方法，具有良好的科学倾向和思维习惯，能够正确运用这些方法设计、开展、反思与改进科学探究实践活动；(3)从科学实践能力角度看，小学科学教师应具备较强的科学实践能力，认识到科学实践是人们认识自然界、产生科学知识的过程与方式，是科学学习的重要内容和学习科学的重要方式；(4)从科学价值理解角度看，科学教师应充分了解科学与技术和社会的联系，增进对科学的文化理解，欣赏科学的价值与成就。总体来看，该结构模型强调，教师的科学素养应以深入理解和实施课程标准为核心，以更好地满足科学课程教学需要和学生核心素养发展需求为根本目的。

二、核心素养对小学科学教师科学素养的挑战

(一)教师科学素养的形成需要整合各领域科学知识

从教学实践需要来看，小学科学教师的科学知识结构具有较强的基础性、体系化、整合性和开放性。基础性主要体现在教师对各学科领域代表性事实、关键技能、基本概念、重要原理与规律的掌握上；体系化主要体现在教师基于学科核心概念对学科知识体系的构建上；整合性主要体现在教师基于跨学科概念对跨学科和跨领域知识的整合上；开放性主要体现在教师根据教学需要和时代发展不断丰富与更新科学知识结构上。

然而，分科教师教育为教师科学知识的整合制造了一定的学科壁垒；同时，不合理的学校教师岗位管理也导致小学科学教师的专业不对口，科学知识存在较大缺陷。因为各学科领域均有明确的研究对象和相对独立的知识体系，也分别从各自角度提供了认识自然界的独特思路与方法。所以，小学科学教师的知识结构不应是各学科领域知识的大拼盘，而应该是一个具有关联性和内在一致性的结构整体。与单一学科教师相比，为了避免科学知识的割裂化和碎片化，小学科学教师还需要内化与整合四个学科领域的知识。在这个过程中，小学科学教师则需要付出更多的时间、精力和智慧。

(二)教师科学素养要能满足学生核心素养发展要求

教师具有的科学知识主要包括学科事实、技能、概念、规律和原理等知识，主要来源于教师在学校教育时期学习的物理、化学、生物、地理以及工程与技术等学科知识。科学素养则是作为一个反思型的公民应用科学观念参与科学相关问题的能力；一个有科学素养的人愿意参与关于科学和技术的理性讨论，这需要具备科学地解释现象、评估与设计科学探究以及科学地解释数据和证据的能力[8]。这种能力体现为，人们需要能够运用他们的知识、技能、态度和价值观，以连贯和负责任的方式行动改变未来[9]。由此可见，本体性科学知识只是科学素养的构成部分之一，是科学素养领域特质的核心体现。但是，具备一定的科学知识并不等于具有科学素养，科学素养是教师综合运用科学知识解释或解决实际问题能力的输出性表现，科学知识是解释或解决问题过程中所使用的重要工具。

课程标准提出，科学课程要从科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个维度培养学生的核心素养。因此，教师仅仅掌握本体性科学知识是无法胜任科学教学的，需要具备较高水平的科学素养才能满足科学课程育人需要。

(三)教师科学素养发展缺乏明确标准

科学知识是小学科学教师科学素养领域特质的核心体现。教师的本体性知识是教学活动的实体部分，在教育教学活动中教师的本体性知识必须达到一定的水准，但并不是越多越好[10]。所以，为了实现小学科学课程的育人使命，合理分配教师的时间和精力，小学科学教师的科学知识应该有适当的广度和宽度标准，要在这些标准下有针对性地发展教师的科学素养，而不能无限制地拔高或拓宽，甚至让教师漫无目的地学习。

为此，美国《2020 NSTA科学教师培养标准》中针对内容标准提出，有效的科学教师能理解并表达当代科学和工程的知识与实践，能将重要的学科核心概念、跨学科概念以及科学与工程实践联系起来[11]。该内容标准是建立在美国《下一代科学课程标准》中的学科核心概念、跨学科概念与科学实践基础之上的，明确了科学教师应该掌握的科学知识的宽度与深度标准，为我国建立教师科学素养发展标准提供了参考。

(四)教师科学素养缺乏提升路径

英美澳三国《科学教师资格标准》强调内容以科学素养养成为目的，以科学观内化为核心，以科学知识学习为主线，以探究能力培养为途径[12],为小学科学教师科学素养的提升提供了方向。对于职前小学科学教师科学素养的提升，教育管理部门和高校可以通过制定小学科学教师培养标准、更新人才培养模式、改进和优化专业课程内容、改变教育教学方式等措施来实现，教师科学素养的提升路径比较明确，也比较容易从源头和底层实现。

但是，对于职后小学科学教师科学素养的提升路径相对比较复杂。究其原因：一是职后小学科学教师个体之间在专业背景、发展阶段、时间精力等方面存在较大差异，教师科学素养发展水平参差不齐，学习需求多种多样。二是职后小学科学教师科学素养的提升需要足够的时间与精力，专门进行科学素养培训会给教师带来一定的工学矛盾，因此，大部分教师依靠个人自学来补充科学知识，但是在实践能力提升方面存在很大短板。三是缺少专门针对职后小学科学教师进行科学素养提升培训的机构，同时，培训内容的针对性和有效性也很容易受到质疑。

三、提升小学科学教师科学素养的支持措施

结构模型为职后小学科学教师丰富和完善自身科学素养提供了参考框架。为了缓解或者降低小学科学教师所面临的各种现实挑战，需要为他们提供一些有价值的支持措施。

(一)制定小学科学教师科学素养发展标准

发展标准是实现教师规范化和专业化培养的前提条件。由教育主管部门统一组织研制小学科学教师科学素养发展标准至关重要，不仅可以明确小学科学教师的入职条件和发展要求，强化小学科学教师的专业化地位，而且也能为学校管理科学课程和合理安排任课教师提供科学依据，让小学科学教师真正实现高素质专业化发展。当然，要围绕科学内容知识、科学思维倾向、科学实践能力和科学价值理解四个维度制定教师科学素养发展标准，核心是一定要建立与科学课程标准的密切关系，要在主要内容上与现行课程标准做到有机衔接，以确保教师科学素养内容与学生核心素养内容的一致性。

(二)编写适合教师阅读的科学素养教材

由于学科壁垒的存在，学习与整合各学科知识需要小学科学教师付出较大的时间和精力，即使如此，也未必能够达到提升教师科学素养的目的。因此，需要组织专家专门为小学科学教师编写一套科学素养提升教材，重点强化科学内容知识的整合性、基本科学思维方法的训练、科学实践活动设计与实施能力的培养和科学价值的分析与理解。这套教材既要能以现行课程标准中的核心概念和跨学科概念为骨架整合各学科领域知识，消除学科壁垒，也要突出一定的实践性、开放性和前沿性，真正满足教师的发展需求。

(三)开设有针对性的教师科学素养培训项目

教师科学素养的发展需要借助一定的外力，特别是专家的指导与帮助，可以有效降低知识整合过程中的难度，促进科学素养向学科教学知识的有效转化。因此，有针对性地开设教师科学素养培训项目是非常有必要的。可以在教师需求调研的基础上，找到教师科学素养存在的真实问题，以帮助教师顺利开展科学课程教学为根本目的，强化教师对科学的深度理解，加强科学实践训练指导。

(四)开发适合教师使用的科学学习资源

提升教师的科学素养还要充分强调教师自主学习的作用。当然，教师自主学习离不开各种科学学习资源的支持。一般来说，可以将科学学习资源分为实物资源、印刷品资源、专家资源、音像资源、数字模拟资源等。科研院所可以开设小学科学教师科研项目，博物馆可以面向小学科学教师开放参观，教科研部门可以建设专门的网站资源平台，等等，让教师根据自己的兴趣和需求自主选择，以满足教师多样化和个性化的发展需求。

参考文献:

[1]教育部办公厅关于加强小学科学教师培养的通知(教师厅函[2022]10号)[A/OL].[2023-05-05].

[2]任友群.持续推进科学教师队伍建设的行动与思考[J].中国基础教育,2023(2):6-8.

[3]钟启泉.从“知识本位”转向“素养本位”:课程改革的挑战性课题[J].基础教育课程,2021(11):5-20.

[4]刘冠军,王维先.科学思维方法论[M].济南:山东人民出版社,2000:6-11.

[6]徐碧美.追求卓越:教师专业发展案例研究[M].北京:人民教育出版社,2003:58-64.

[7]斯诺,迪布纳.科学素养:概念､情境与影响[M].裴新宁,郑太年,等译.北京:中国科学技术出版社,2020:32-34.

[10]袁克定,申继亮,辛涛.论教师知识结构及其对教师培养的意义[J].中国教育学刊,1998(3):53-56.

[12]于扬.英美澳三国《科学教师资格标准》比较及其启示[J].外国中小学教育,2013(5):26-31.

基金资助:北京教育学院院级重点关注科研课题“北京市小学科学教师科学素养及其提升策略研究”(课题编号:ZDGZ2023-11);

文章来源:王钦忠.核心素养视域下小学科学教师的科学素养:内涵､挑战与支持[J].中小学教师培训,2023(11):8-12.