科學教育是培養學生科學精神、科學素養的系統性過程，它不只傳授知識，還塑造學生究“理”的思維方式和生活態度小學。尤其是小學生的思維發展和問題解決能力的養成，是為其形成科學家潛質、獻身科學研究事業打基礎的關鍵。但小學生知識整合與轉化能力相對較弱，其科學精神的培養有賴於大教育環境的支撐。早年間，我在鄉村小學作為班主任兼多學科教學，深感各學科雖蘊含著科學精神的滲透點，但與真正的科學教育還有差距。經過多年教學實踐，我發現小學階段科學教育容易出現知識整合不深、實踐能力轉化不足、科學精神滲透薄弱、校家協同實踐育人不深等情況，導致學生重結果、輕過程，不利於科學精神的養成。為此，我認為應從小學階段踐行“大科學教育”理念，回答好三大現實問題：科學知識如何綜合統整為“有力量的一體”？靜態的科學知識如何轉化為能動的科學實踐力？學校層面科學教育如何與國家全民科學教育貫通起來？
科學知識如何綜合統整為“有力量的一體”
科學知識不僅在學科內部構成複雜體系，也在社會文化和生產實踐中快速更迭、多樣呈現小學。如何以科學課堂為中心，將多個不同來源、不同表現的科學知識統整為一個內在統一的知識體，凝練為科學教育核心素養，進而激發學生科學精神和科學追求，是開展科學教育的首要問題。“大科學教育”的核心在於推動教育者、教育物件、場所、時間、內容、過程及評價全面突破課堂與學校傳統邊界，最終實現以提升全民科學素養為追求的科學教育目標。
擊破“學生難以用所學知識解決實際問題”的痛點，留住學生的積極性小學。科學知識統整是實現“學用結合”的核心要義，零散知識點無法解決實際問題，唯有搭建知識間的內在關聯，形成系統化知識體系，才能讓學生實現從“知”到“用”的轉化。學生難以用所學知識解決實際問題常表現為：對單個知識點掌握牢固，但面對實際問題時無法快速調取並融合多領域知識；能應對書本上標準化問題，卻對生活化、開放性真實問題束手無策；具備基礎知識儲備，卻缺乏運用知識主動分析問題、解決問題的思維與方法。這些情況容易影響學生學習科學知識的積極性，因此，需要給學生自主學習機會、教授學生科學方法、培育學生綜合素質，層層遞進地培養學生的實踐能力。
突破傳統邊界，讓科學教育向生活場景、社會議題延伸小學。單一場景的知識傳授很難應對複雜現實問題，需要進行資源整合與機制創新。一方面，需打通校內外實踐基地、科技館、博物館等資源通道，建立跨領域協作網路；構建彈性課程制度，將科學教育向生活場景、社會議題延伸。另一方面，需要組建市、縣、鄉三級學校聯盟工作室，以集體備課為抓手，促進校際經驗共享；推進教師課件製作能力培訓，整理優質教案，共享實驗材料，建立校際交流協作機制，共創“實驗材料流動超市”，豐富科學教育資源。
統整多元科學知識，構建“科學大課堂”與“科學小課堂”雙向互動的課程小學。統整科學知識，構建雙向互動課程，關鍵在於打破知識壁壘，實現理論與實踐、宏觀與微觀的深度融合。這需要學校、教師及社會力量協同行動：學校搭建開放平臺，整合校內外資源；教師設計跨場景專案，引導家長參與學校科學教育，便於學生嘗試知識在課堂外的遷移應用；社會機構提供前沿技術支援；社羣創設真實問題情境。如以“養蠶”為主題，“科學大課堂”邀請專家作講座，組織學生在家長帶領下走進蠶繭站、養蠶棚或蠶絲被廠實地考察，幫助學生建立宏觀認知；“科學小課堂”引導學生分組彙報進行拼接式合作學習，學習具體養蠶知識，透過親歷一個多月的餵養，發現蠶寶寶成長過程中吃食、蛻皮、吐絲以及生病等問題，在教師或家長的協助下解決問題。大課堂提供資源支援，小課堂透過實踐反饋最佳化，形成“理論—實踐—再理論”的螺旋上升模式，最終實現知識系統建構與能力全面提升。
靜態的科學知識如何轉化為能動的科學實踐力
科學精神，在現實生活與生產實踐中才能真正體現出來；創新能力，也只有透過技術進步、工藝提高與工具改良，才能落到實處小學。培養小學生將科學知識轉化為實踐力的意識、本領和擔當，不僅需要講求理論方法，更需要開拓實踐方式。
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營造真實複雜情境，讓學生在問題解決中實現知識深度整合與思維有序生長小學。科學教育是指向實踐的教育，其教學應摒棄“填鴨式”灌輸，營造真實複雜情境，讓學生在問題解決中學會整合知識，養成科學思維。針對知識整合不深問題，教師在教學中可以借鑑建構主義理論，以自主創新性學習為突破口開展課程研究，尊重學生主體性，踐行課程生成與預設結合，改革課堂教學方式，增加學生自主選擇學習的機會。尤其是在“科學小課堂”研究中響應課程改革中對“探究”學習的要求，從教師“教”走向學生“學思悟踐”，實現學習方式根本轉變。
推動科學教學從“知識建構型”向“問題解決型”轉型小學。“知識建構型”教學聚焦知識生成，以夯實學科基礎為目標，多采用“全程問答”等策略，易陷入“滿堂灌”侷限；“問題解決型”教學以培養學生創新實踐能力為導向，透過模擬科學家探究路徑、開展真實實踐，深化概念理解，彰顯科學學科育人價值。首先，在實現轉型的過程中，科學教育要注重教學規範、最佳化教學環節。科學教育的課堂教學是系統性工程，多個環節各要素相互依存、相互作用，相較其他學科，更需要從教學全流程發力，構建“課前籌備—課中關注—課後研討”的改進機制。例如，為全面提高學生科學素養，開展的探究活動要遵循“六個要”：問題要有情境，猜想要有理由，選材要有結構，研討要有深度，實驗要有分工，評價要有導向。其次，教師要更加註重科學實踐活動設計的生活貼近程度，引導學生用常見材料製作符合科學規律的作品，透過作品展示與評價最佳化，讓學生在探究中體會勞動價值、初步樹立社會責任意識，提升實踐能力與創新思維。
把科學“探究”作為科學“實踐”的準備，體現科學教育的綜合性小學。當學生能夠做到在日常生活中關注科學現象，並將重心轉於“實踐”，學校科學教育就需要發揮“綜合”的重要性和可能性，在教育教學中將觀念、思維、探究、責任等統一起來，設計契合科學本質的跨學科綜合性活動，給學生充分的深度實踐空間。一方面，要開展校家協同的跨學科綜合性“科學大課堂”實踐，多主體協同打破教育場域壁壘，實現資源互補。其中，學校重在提供科學知識框架與理論指導，家庭要重視激發孩子對身邊科學現象的好奇心，透過家校協同開展親子科學實驗、社羣科學調研等活動，讓科學學習從課堂延伸至生活，形成教育閉環，實現科學素養全面提升。另一方面，以“合”為橋構建校家協同培育系統，課前借自然觀察、社會關懷等活動使家長深度參與，課後以社會驗證、科普宣講等實踐反哺家庭教育，讓課外空間成為學生科學實踐力培育的新的“生髮地”。
學校科學教育如何與全民科學教育貫通
在科學教育中，實踐力轉化不足是制約學生科學素養提升的關鍵瓶頸小學。學生往往能掌握科學概念，卻難以將其應用於真實情境，暴露出知識與實踐的割裂。如何以學校科學教育為中心，整合多方資源、凝聚合力，突破兒童科學教育與全民科學教育的藩籬，是“大科學教育”不得不回答的問題。
在小課堂中，將科學教育視為一個包含知識輸入、實踐轉化、反饋最佳化的完整鏈條小學。科學教育應被視為一個動態迴圈的有機整體，其中知識輸入是前提，旨在構建結構化認知基礎；實踐轉化是關鍵，透過探究式學習實現知識遷移應用；反饋最佳化是保障，以過程性資料與結果性評價，反向驅動教學內容與方法的精準革新，從而實現教育效能的持續提升。小學科學課堂的重點是在學科整合中提升學生科學素養，立足低成本、小切口、深挖掘，選擇一項能夠在學期內完成的微專案實踐。例如，以“種植鳳仙花”“養蠶”為主題微專案，學生在觀察生物生命週期的同時，可親手製作鳳仙花染指液、蠶絲扇等作品，自然融入語文記錄、數學分析、工程設計等跨學科技能，構建起“做中學”的沉浸式體驗。在這一段完整的科學教育中，重點在於引導學生捕捉生活中的科學現象，將家庭養花等日常場景轉化為探究素材，使科學學習迴歸生活本源。這種設計不僅打通了知識與實踐的通道，更透過真實問題驅動，激發學生探究內驅力，為科學教育從“知識傳遞”向“素養培育”轉型提供可行路徑，有效激發學生的科學學習興趣與探究使命感。
在大課堂中，形成協同育人模式小學。“科學大課堂”的特點是把社會和家庭資源“合進來”，以新型學習方式提升學生科學素養。要遵循“一核引領、多方協同”的實踐模式，以“知行合一”為精神核心，錨定科學精神和實踐能力培育兩項育人目標，整合學校、家庭和社會三方實施力量，搭建科學實驗、科技創新、文化傳承、科學實踐四類實踐內容，構建專案式學習、體驗式實踐、主題類活動、小課題研究、社團類活動五種育人路徑，完善評價激勵、溝通協調、資源共享、活動設計、推進實施、多元指導六套實施機制，形成規範的“科學大課堂”教學模式，探索“兒童科學教育與全民科學教育”共振的可能性。
以學生為樞紐，加強“學校科學教育”與“全民科學教育”貫通探索小學。在科學教育的整體生態中，學生並非被動接受知識的客體，而是銜接“學校科學教育”與“全民科學教育”的關鍵樞紐與動態載體。學校科學教育以系統化培育為核心，完成學生科學認知、探究思維的啟蒙與塑造。在此基礎上，學生透過家庭實踐、社羣科普傳播、公益探究等行為，把學校習得的科學精神、知識、技能延伸到家庭和社羣，成為學校發揮社會功能的“攪動機制”，實現科學素養的外化與輻射，成為兩類教育場景相互滲透、彼此賦能的核心紐帶，破解科學教育“校園內閉環、校園外脫節”的困境。長此以往，將有助於構建兒童科學教育與全民科學教育共振的新樣態。
“大科學教育”是實現學生科學實踐力提升的關鍵，但其育人效益的發揮，既有賴於家長科學素養的提升，也要依靠協同觀念和區域提供的協同條件小學。面向未來，“大科學教育”還需突破學校教育的侷限，升級為社會層面系統育人工程，才能真正實現科學教育培育人才的最終目標。
作者張立新系正高階教師，山東省日照市莒縣青島路小學副校長，教育部新時代中小學名師名校長培養計劃（2024—2027）名師培養物件小學。山東省特級教師，被授予全國模範教師、全國中小學優秀德育課教師、全國教育系統巾幗建功標兵等稱號。擔任全國中小學科學教育專家委員會委員，齊魯師範學院特聘教授，齊魯名師領航工作室主持人。
作者小學：張立新
