【院士觀點】丁奎嶺：以基礎(chǔ)筑基礎(chǔ) 以拔尖育拔尖——上海交通大學培養(yǎng)中小學科學類教師的思考與實踐
摘 要：改革開放以來，我國中小學科學教育體系建設(shè)取得了長足發(fā)展，但在新形勢下仍存在高層次科學類教師數(shù)量不夠、職業(yè)素養(yǎng)水平有待提升、培養(yǎng)體系有待完善等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。為主動適應(yīng)中小學科學類教師隊伍建設(shè)需求，教育部提出實施“國優(yōu)計劃”。該計劃以優(yōu)化教育結(jié)構(gòu)，特別是強化科學教育為導向，發(fā)揮高水平綜合性大學雄厚的科研實力和跨學科資源優(yōu)勢，培養(yǎng)情懷深厚、能力卓越、具備科學與工程素養(yǎng)的高質(zhì)量科學類教師。上海交通大學始終關(guān)注科學教育，率先成立教育學院，不斷探索科學類教師培養(yǎng)新模式，為我國科學類教師的創(chuàng)新性培養(yǎng)提供了實踐經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：高水平綜合性大學；科學教育；科學類教師；國優(yōu)計劃
習近平總書記指出：“建設(shè)教育強國，基點在基礎(chǔ)教育”。作為發(fā)展科技第一生產(chǎn)力、培養(yǎng)人才第一資源、增強創(chuàng)新第一動力的重要交匯點，高水平綜合性大學應(yīng)該發(fā)揮自身基礎(chǔ)研究深厚、學科交叉融合、社會影響廣泛的優(yōu)勢，將教育、科技、人才“三位一體”緊密結(jié)合，堅持以“基礎(chǔ)”筑“基礎(chǔ)”，以“拔尖”育“拔尖”的理念，為中小學培養(yǎng)高質(zhì)量的科學類教師探索新的模式。
一、高質(zhì)量科學類教師的時代呼喚
世界百年未有之大變局加速演進，全球科技競爭日趨激烈，自主培養(yǎng)具有科學精神、科學素養(yǎng)和科技創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才是支撐高水平科技自立自強、建設(shè)科技強國的時代要求。為實現(xiàn)我國2035年“關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)重大突破，進入創(chuàng)新型國家前列”以及2050年“建設(shè)世界科技強國”的目標任務(wù)，需要加快建設(shè)教育強國，走好從人才強到科技強、經(jīng)濟強、國家強的創(chuàng)新發(fā)展和民族復興之路。基礎(chǔ)教育階段是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力、孕育國家未來科技領(lǐng)軍人才的黃金期，是建設(shè)教育強國的基座。作為科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)鏈條的前端，中小學教育的目標不僅是要讓學生掌握必備知識和關(guān)鍵技能，還要激發(fā)青少年的好奇心、想象力、探求欲，涵養(yǎng)科學家精神，培育敢于探究科學規(guī)律、追求真理的態(tài)度與能力。
黨中央、國務(wù)院高度重視科學教育和科學類教師的培養(yǎng)。2023年5月，教育部等十八部門發(fā)布的《關(guān)于加強新時代中小學科學教育工作的意見》中提出，鼓勵高校和科研院所主動對接中小學，提高學生科學素質(zhì)，培育具備科學家潛質(zhì)、愿意獻身科學研究事業(yè)的青少年群體，引領(lǐng)科學教育發(fā)展。2023年7月，教育部印發(fā)《關(guān)于實施國家優(yōu)秀中小學教師培養(yǎng)計劃的意見》（簡稱“國優(yōu)計劃”），強調(diào)發(fā)揮高水平大學的優(yōu)勢，重點開展科學類教師培養(yǎng)，進而造就未來科學家，推動中國特色教師教育體系不斷健全與優(yōu)化，早日實現(xiàn)教育強國、科技強國、人才強國的戰(zhàn)略目標。
二、科學類教師培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)
改革開放以來，我國中小學科學教育體系建設(shè)取得了長足發(fā)展，但在新形勢下仍存在許多現(xiàn)實挑戰(zhàn)，突出體現(xiàn)為學生高學業(yè)成就的背后表現(xiàn)出的低水平思維與情感技能。科學教育的問題與科學類教師培養(yǎng)中的不足，密不可分。
1. 高層次科學類教師的數(shù)量不夠。數(shù)量充足的高層次科學教師隊伍是高質(zhì)量科學教育的根本保證。據(jù)教育部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2021年，我國科學類教師擁有碩士及以上學歷的，在小學階段為2.31%，初中階段平均為5.45%，高中階段為14.07%。盡管這一比例在過去5年快速增加，但與發(fā)達國家相比，還有明顯差距。根據(jù)TALIS 2018年的調(diào)查結(jié)果，OECD成員國的初中科學教師群體中，碩士及以上學歷的教師占比平均值達到了52%。在這一統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，美國的占比為58%，法國的占比為84%，而芬蘭的占比更是高達98%。然而，長期以來，我國設(shè)立科學類教育專業(yè)的師范院校數(shù)量不多，限制了科學教育專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)模，也導致目前教師專業(yè)水平較低、教師隊伍結(jié)構(gòu)不良、教師專業(yè)背景欠缺，綜合科學教師嚴重不足等問題。因此，提升基礎(chǔ)教育階段科學類教師學歷和層次，成為擺在我國科技、教育和人才強國戰(zhàn)略面前的重要任務(wù)。
2. 科學類教師職業(yè)素養(yǎng)水平有待提升。伴隨科學教育內(nèi)涵與愿景的拓展，對科學類教師的要求也更高了。但我國科學類教師普遍專于學科教學而弱于跨學科和探究式教學。再則，隨著科學知識的日益積累與科學研究的日趨復雜，科學教育不能僅限于傳遞給學生教材上的知識，更重要的是要能夠幫助學生深入理解科學知識、樹立正確科學觀念、發(fā)展全面科學思維、具備實踐探究能力、樹立基本科學態(tài)度，以應(yīng)對未來不確定性的問題和挑戰(zhàn)。這要求科學類教師不但要掌握扎實且全面的科學知識，同時也要對科學的理論范式、歷史脈絡(luò)、本質(zhì)特征等有深入的理解。當前科學類教師培養(yǎng)體系的不完善以及長期存在的應(yīng)試教學問題，使得我國中小學科學類教師的專業(yè)知識和教學信念相對薄弱，實踐性智慧顯著匱乏。教師更多地強調(diào)事實和知識的累積，忽視對科學最為核心的探索精神的培養(yǎng)、對科學本質(zhì)的理解、對科學發(fā)展歷程的認識和對科學方法的掌握，也會影響學生科學觀念、科學思維、科學精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教師在教學中過于強調(diào)科學知識的權(quán)威性和結(jié)論性，從而給學生造成一種錯誤的引導——科學是不可更改的確定真理，而不是一個不斷試錯、不斷完善的探究過程，使學生錯失了真正理解、探求真理的機會，喪失了對科學學習的熱情和興趣。
3. 科學類教師培養(yǎng)體系有待完善。當前我國科學類教師從職前到職后的一體化培養(yǎng)體系尚不完善，嚴重阻礙了教師創(chuàng)新實踐能力的提升，進而限制了科學教育的進步和發(fā)展。以職前教育為例，大部分培養(yǎng)仍以傳統(tǒng)講授式教學方法為主，教學方法單一且僵化，缺少跨學科教學、探究式教學、項目式教學等教學方法的應(yīng)用。并且教師缺少足夠的在真實教學環(huán)境中進行實習實踐的機會，很少能獲得一線教學專家的直接指導，同時缺乏工程教育訓練，無法有效應(yīng)對中小學科創(chuàng)教育的現(xiàn)實需要。在踏上講臺時，教師掌握的創(chuàng)新性的教學方法偏少，難以形成跨學科教學研究的意識與能力，缺乏進行教育創(chuàng)新的自信和準備，使他們在科學教育實踐中常常力不從心，無法以更有趣、更有效的方式促進學生對科學知識的掌握與科學素養(yǎng)的形成。
三、高水平綜合性大學培養(yǎng)中小學科學類教師的對策思考
為切實推進科學教育的發(fā)展以及拔尖創(chuàng)新人才的全面培養(yǎng)，需要首先培養(yǎng)一大批高質(zhì)量的科學類教師，解決優(yōu)秀科學類教師在數(shù)量、深度和創(chuàng)新等方面不足的問題。這需要社會各方面、多維度的協(xié)同努力。高水平綜合大學在生源質(zhì)量、科研基礎(chǔ)、平臺資源、教學機制等方面具有無可比擬的優(yōu)越性，應(yīng)在培養(yǎng)優(yōu)秀科學類教師方面發(fā)揮引領(lǐng)性作用。高水平綜合性大學的學科與人才優(yōu)勢，可以為探索培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強、能引領(lǐng)教育改革發(fā)展、帶動區(qū)域教師素質(zhì)提升的拔尖教師走出一條新路。具體而言，高水平綜合性大學可以在以下四個方面集中發(fā)力。
1. 遴選優(yōu)秀生源，夯實科學教育的人才基底。要培養(yǎng)未來的科技拔尖創(chuàng)新人才，需要以拔尖的中小學科學類教師為前提，這要求持續(xù)提升基礎(chǔ)教育科學類教師的培養(yǎng)層次。高水平綜合性大學以其卓著的科研實力和社會影響力，能夠吸引更多高質(zhì)量的生源，這是培養(yǎng)高水平復合型教育人才的關(guān)鍵基礎(chǔ)和重要條件。高質(zhì)量生源往往具有較強的天賦和潛力，在學習科學知識方面具有強烈的好奇心和靈活的思維能力，能夠更深入地理解科學知識和養(yǎng)成學術(shù)素養(yǎng)，在進入教育崗位后更容易成為學生們的良師益友乃至科學教育的開路先鋒。這意味著高水平綜合性大學在招生和培養(yǎng)過程中要注意遴選和引導，鼓勵更多具有科學教學潛力與教育情懷的優(yōu)秀本科生、研究生進入教育領(lǐng)域，為發(fā)展中小學科學教育建立堅實的人才基底。
2. 深化科學訓練，發(fā)展未來教師的專業(yè)素養(yǎng)。高水平綜合性大學是基礎(chǔ)學科和基礎(chǔ)研究的主陣地，具有更完善的學科設(shè)置、更高水平的科研能力以及更強大的專業(yè)教師資源，匯聚著一大批各個領(lǐng)域中頂尖的科學家和教育者，是科研探索和人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略高地。“綜合性大學在學科建設(shè)方面的某些獨特優(yōu)勢與科學研究成果，包括在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面積累的經(jīng)驗等，都能夠成為高質(zhì)量教師教育的重要資源。”因此，高水平綜合性大學要重視基礎(chǔ)教育階段的教師教育，鼓勵更多科學家、專家、學者關(guān)注并投入中小學科學類教師的培養(yǎng)事業(yè)中，創(chuàng)造多種渠道推動科研人員參與未來科學類教師的培養(yǎng)，促進未來教師的學科基礎(chǔ)和科研素養(yǎng)，使他們能夠更扎實地把握學科專業(yè)知識，更熟練地提升自己的教學能力，更真實地領(lǐng)悟科學家的品質(zhì)和精神，深化其對科學本質(zhì)的理解，從而使這些高質(zhì)量的生源轉(zhuǎn)化為高水平的教師。
3. 發(fā)揮綜合優(yōu)勢，促進教師能力的全面提升。現(xiàn)代科學、工程、技術(shù)的復雜性、集成性、協(xié)同性和綜合性水平日益提高，迫切要求科學家、工程師和技術(shù)人員具備一定的跨學科視野以及綜合實踐能力，這對全鏈條人才培養(yǎng)提出了更高的要求，更對中小學科學類教師提出了挑戰(zhàn)。高水平綜合性大學作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，是一個眾多人員、學科、部門、資源相互交叉、深度交融的綜合性平臺，這為培育科學類教師創(chuàng)造了得天獨厚的基礎(chǔ)性條件。高水平綜合性大學一方面要充分發(fā)揮自身的“綜合”優(yōu)勢，將學科和跨學科的實驗平臺資源及學校公共創(chuàng)新實踐基地資源轉(zhuǎn)化為教師教育的實際有效資源，組建跨學科、跨學院的STEM教育平臺和研究機構(gòu)，提供豐富多樣的專業(yè)課程及實踐項目。另一方面，要充分發(fā)揮其在構(gòu)建科學教育社會多方協(xié)同機制中的主導作用，主動連接高科技企業(yè)、公共機構(gòu)等外部優(yōu)質(zhì)資源，探索校企合作、館校合作等科學類教師培育新途徑，提升未來科學類教師的綜合實踐能力。
4. 創(chuàng)新培養(yǎng)模式，推動教師教育的不斷完善。培養(yǎng)創(chuàng)新性的未來科學類教師，需要建立創(chuàng)新型的教師教育體系。高水平綜合性大學舉辦教師教育從無到有，具有歷史包袱少、便于輕裝上陣的優(yōu)勢，為教師教育模式創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展提供了可能。高水平綜合性大學要根據(jù)高質(zhì)量教師教育發(fā)展需要，以培養(yǎng)卓越未來科學類教師為指向，在招生選拔、課程體系、學科學習、教學實踐等諸多方面進行模式改革，不斷破除制約教師發(fā)展的困難與障礙，推進教師教育體系的不斷完善和發(fā)展。與此同時，我們也要進行評價體系創(chuàng)新。高水平綜合性大學要與國家教育主管部門、教師教育相關(guān)專業(yè)團體進行深入溝通與合作，努力將目前較為單一的評估模式變得更加多元、靈活。如對于符合一定要求的教育碩士學位點實行備案制，創(chuàng)新教育碩士學位點管理評價方式，為高水平綜合性大學培養(yǎng)有特色、具有創(chuàng)造力的未來科學類教師留出更大探索空間。
四、上海交通大學科學類教師培養(yǎng)模式的探索與實踐
上海交通大學秉持價值引領(lǐng)、知識探究、能力建設(shè)、人格養(yǎng)成“四位一體”的育人理念，全面服務(wù)國家創(chuàng)新戰(zhàn)略需求。為響應(yīng)黨中央關(guān)于“推動一批有基礎(chǔ)的高水平綜合大學成立教師教育學院”，培養(yǎng)造就高素質(zhì)專業(yè)化創(chuàng)新型教師隊伍的號召，上海交通大學于2020年11月，率先成立教育學院，并逐步形成了“尚探究、重實踐、跨學科、講情懷”的辦學理念，積極探索高水平綜合性大學培養(yǎng)未來中小學科學類教師的創(chuàng)新模式。
1. 堅持以高標準招生為先導，筑牢高質(zhì)量教師教育的生源基礎(chǔ)。高質(zhì)量生源是高水平綜合性大學辦學的重要優(yōu)勢，也是培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)化創(chuàng)新型科學類教師的重要基礎(chǔ)和有利條件。教育學院高度重視招生工作，建院伊始就確立了“以推免為主、統(tǒng)招為輔”的生源結(jié)構(gòu)和寧缺毋濫的招生原則，多措并舉吸引優(yōu)秀生源。通過創(chuàng)新招生模式，如舉辦優(yōu)才夏令營、組織學科專業(yè)基礎(chǔ)測試、邀請基礎(chǔ)教育專家參與選才等，全面評估學生的教育情懷、學科基礎(chǔ)、科學興趣和教學潛力，確保過硬的生源質(zhì)量。所招收的教育碩士，85%以上為推免生，80%來自“985工程”高校，其中1/3來自北京大學、上海交通大學、復旦大學、浙江大學、南京大學、中國科技大學、西安交通大學等國內(nèi)頂尖高校。學校高度重視國優(yōu)計劃，全部采取推免方式進行招生。
2. 堅持“三大引領(lǐng)、四大計劃”育人格局，擘畫未來勝任力綜合培養(yǎng)體系。①注重構(gòu)筑頂層設(shè)計。結(jié)合上海交通大學舉辦教師教育的優(yōu)勢和特點，根據(jù)未來卓越教師培養(yǎng)目標，積極構(gòu)建“三大引領(lǐng)、四大計劃”育人格局和人才培養(yǎng)體系，即“價值引領(lǐng)、創(chuàng)新引領(lǐng)、示范引領(lǐng)”和“鑄魂計劃、生根計劃、追光計劃、創(chuàng)生計劃”。“三大引領(lǐng)”聚焦人才培養(yǎng)關(guān)鍵要素，在時代使命、價值情懷、育人目標等方面指明發(fā)展方向；“四大計劃”貫穿人才培養(yǎng)全過程，重點激發(fā)科學類教師的理想信念情操、創(chuàng)新實踐能力以及科學與工程素養(yǎng)和思維潛質(zhì)。②注重加強系統(tǒng)謀劃。構(gòu)建新型教師教育“3+3+X大格局”：“3+3”，即參與教師教育最核心成員單位和工作團隊，倡導“教育學院+學科學院+實踐基地”三方貫通，“教育學導師、學科導師和實踐導師”三導師團隊合力指導；“X”是指匯聚校內(nèi)外各方力量，集結(jié)多方政策、資源和優(yōu)勢，共同助力人才培養(yǎng)，促進新型教師教育創(chuàng)新發(fā)展。依托上海交通大學多學科交融、理工見長的優(yōu)勢，教育學院與數(shù)學科學學院、物理與天文學院、化學化工學院、生命科學與技術(shù)學院以及相關(guān)理工農(nóng)醫(yī)等學科學院和單位深度合作，量身打造涵蓋數(shù)、理、化、生、科學與技術(shù)教育等學科方向的課程體系。為每位學生配備3位導師，分別從教育學理論與實踐、學科前沿和學科基礎(chǔ)知識、專業(yè)研究方法以及教學能力等方面給予全方位的指導。③注重把握發(fā)展趨勢。教育學院以問題導向、目標導向為牽引，開設(shè)“未來教育”“科學技術(shù)史”“學校心理健康與輔導”“藝術(shù)教育”等特色課程，并以多樣化的國內(nèi)外交流活動，開拓未來科學類教師的國際視野，培育能夠引領(lǐng)教育變革發(fā)展的未來卓越教師。④注重賦能創(chuàng)新品質(zhì)。多學科交叉融合是創(chuàng)新的源泉，跨學科學習是激發(fā)學生創(chuàng)新潛質(zhì)和創(chuàng)造力的重要方式。充分利用學校“國家雙創(chuàng)示范基地”——學生創(chuàng)新中心的創(chuàng)新實踐資源，鼓勵學生利用寒暑假時間參與體驗開放Fab-Lab、科創(chuàng)競賽、校企合作STEM公益營隊等跨學科學習和實踐活動，在學科交叉與思維碰撞中提高學生的科學與工程素養(yǎng)，培養(yǎng)跨學科課程設(shè)計和實踐技能。⑤注重強化教學實踐。開展為期一年的全方位、多元化的“浸潤式”實習實踐，促使學生全過程了解中學教育教學實際，提升學科教學技能，增強實踐反思和行動研究能力。目前，已與上海28所實驗性示范性中學建立實習實踐基地合作；聘任的60余位實踐導師中，半數(shù)以上為上海市特級教師、正高級教師，100%擁有中學高級及以上職稱。培養(yǎng)的首屆教育碩士，80%以上投身到基礎(chǔ)教育教師崗位，其中3/4在上海市實驗性示范高中就業(yè)，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到社會認可和檢驗，培養(yǎng)成效凸顯。
3. 堅持以社會實踐為抓手，推動教育情懷內(nèi)化于心、外化于行。強化思想引領(lǐng)，培育教育“大情懷”是學校教育碩士培養(yǎng)的重要舉措。2021年的暑期“鄉(xiāng)村振興，教育先行”實踐團深度走訪了“時代楷模”張桂梅校長，點燃了學生心中對基礎(chǔ)教育的奉獻之火，實踐團入選全國大學生最佳實踐團隊。2021年起，在云南洱源縣第一中學設(shè)立“子午連心”教育基地，開展學生結(jié)對、同唱一首歌、暑期學校、教師培訓等共建活動，教育幫扶日見成效。2023年的“子午連心”暑期學校和2024年的“手拉手”寒假學校實踐團，20余位同學帶著對基礎(chǔ)教育的使命和熱情，將教育理想播撒在洱源一中和海南定安中學的三尺講臺上，激發(fā)了對教師職業(yè)的認同感和社會責任感，樹立成為“大先生”的理想和追求。
教育是國之大計、黨之大計，科學教育是培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才和提升全民科學素質(zhì)的基礎(chǔ)性工作，關(guān)乎國家未來長遠發(fā)展及民族復興偉業(yè)。培養(yǎng)中小學科學類教師是順應(yīng)時代發(fā)展需要、承擔歷史責任的重要體現(xiàn)。高水平綜合性大學應(yīng)充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，積極進行科學教育的探索和實踐，不斷進行科學類教師培養(yǎng)的模式創(chuàng)新和機制創(chuàng)新，促進高校智力資源和科研成果向基礎(chǔ)教育延伸和轉(zhuǎn)化，成為實現(xiàn)科學教育創(chuàng)新性發(fā)展、突破性提升的關(guān)鍵力量，從而為建成科技強國和教育強國奠定堅實的基礎(chǔ)。
【作者】丁奎嶺，中國科學院院士，上海交通大學校長、教育學院名譽院長、教授
【來源】《中國高教研究》2024年第6期
