德国中小学科学教育发展的举措与启示

摘      要：面对国际测试成绩欠佳和技术人才短缺的状况，德国开始大力推动中小学科学教育发展。德国政府采取了推行科学教育国家战略、统一科学科目教育标准、组织科技竞赛和项目、加强师资培养等顶层设计的举措。中小学通过多样化的课程设置和丰富多彩的课后活动，采用探究式的学习方法和数字化的教学工具配合政府，并在社会组织的参与下共同致力于提高基础教育阶段科学教育的质量。德国推动科学教育发展的经验对提高我国的科学教育质量、推进我国的教育改革向纵深发展具有启发意义。

关 键 词：德国中小学；科学教育；MINT教育

引用格式：邓舒.德国中小学科学教育发展的举措与启示[J].教学与管理，2024（16）：72-76.

科学教育是一个国家培养科技创新人才和提升全民科学素质的基础，对于提高国家的国际竞争力和综合国力至关重要。当今，发达国家普遍高度重视科学教育的发展，如美国国家科学委员会（NSB）早在1986年的报告《本科的科学、数学和工程教育》（又称《尼尔报告》）中就提出“科学、数学、工程和技术集成”的纲领性建议；德国也提出了“MINT教育”这一本土科学教育概念，即数学（M）、信息工程（I）、自然科学（N）、技术（T）。德国的MINT教育从早期教育就已开始，延伸至高等教育和继续教育阶段，本文仅就德国中小学科学教育的发展情况以及对我国科学教育的启示加以探讨。

一、德国中小学科学教育发展的背景

1997年10月，德国各州教育/文化部长联席会议（KMK）决定，在科研的视角下对德国中小学系统的产出进行国际比较，又称康斯坦茨决定，比较的目的是获得关于学生在核心能力领域的优势和劣势的可靠结果。自20世纪90年代中期以来，德国定期参加国际学业成绩测试PISA、TIMSS和PIRLS/IGLU。这些国际测试的结果表明，当时在德国教育系统中盛行的仅通过课程控制学校绩效（投入控制）并没有产生预期的结果。因此，德国启动了一个旨在更多关注教育效果和结果（输出控制）的改革过程，这包括对学生能力目标的约束性规定以及在实证研究中对他们的定期检查[ 1 ] 。尤其是在2001

年的“PISA震惊”之后，德国从联邦到各州出台并实施了一系列教育改革措施，以进一步提高德国的基础教育质量。

德国经济研究所2022年11月发布的《2022年秋季MINT报告》显示：德国MINT专业职位的缺口不断增加，截至2022年10月，德国在MINT专业方面的职位总数达502，200个，基于未经调整的原始数据的分析可以推断，全国至少有325，290个MINT专业职位缺口，考虑到资质不匹配的情况，MINT职业所有36个类别的劳动力缺口将达到326，100人，高达职位总数的64.9%。为改善以上状况，德国早在21世纪初就开始大力推动MINT教育，尤其是中小学MINT教育的发展。

二、德国中小学科学教育发展的举措

1.政府举措

（1）推行科学教育国家战略

德国通过制定科学教育相关的战略规划和计划，从国家战略的高度推动科学教育的发展。在时任德国总理默克尔和联邦教育与研究部（以下简称“教育部”）部长沙万的倡议下，联邦政府和州政府于2008年10月在德累斯顿举办资格峰会。会上通过的《通过教育实现进步——德国资格倡议》（又称“德累斯顿倡议”）提出了德国教育发展的指导原则、目标和举措，将MINT教育列为教育发展重要目标，大力加强中小学MINT专业教学。2009年，德国各州教育/文化部长联席会议（KMK）又颁布了《关于加强数学—自然科学—技术教育的建议》，提出了从学前到高等教育促进MINT相关专业学习的多项措施和建议。

2019年2月，德国教育部推出了“MINT行动计划——在MINT教育中走向未来”，并计划为此投入5500万欧元。作为一个战略框架，MINT行动计划集合了现有的所有支持和加强MINT教育的措施，加强青少年MINT教育便是其四个重点领域之一。它吹响了德国对MINT教育加大政策和资金倾斜的冲锋号，有利于激发年轻人对MINT主题和职业前景的兴趣，以使将来能源源不断地产生足够的专业人才，从而保持德国的创新力。它也有助于德国政府实施高科技战略、数字化战略和人工智能战略。

德国教育部于2022年6月又启动了“MINT行动计划2.0”，将为此提供总计约4500万欧元的资金，并设定了以下内容：（1）MINT合作，为课外和中小学活动之间的更多合作制定了激励措施；（2）MINT质量，支持MINT教育参与者，为儿童和青少年提供高质量的MINT教育，并建立专业网络；（3）MINT家庭，获取父母的支持，以激励儿童和青少年接受MINT职业培训或攻读MINT专业；（4）MINT研究，倡导以实践为导向的研究，以加强学校和创造性学习场所的MINT教育；（5）MINT早期培养，帮助幼儿园、小学和课后托管班提供MINT教育。在新的MINT行动计划下，德国教育部的资助项目包括“小研究者之家”“MINT集群”项目和“青少年研究”等学生竞赛，并为青少年协调提供校外MINT学习课程。此外，德国教育部还将资助建立“MINT校园”，免费提供资格认证、继续教育和师资培养等服务，以支持MINT教育参与者并帮助其进一步专业化[2] 。

（2）统一科学科目教育标准

德国是联邦制国家，教育主权在州，联邦政府不直接管理基础教育事务，只保留监督权。因此，德国长期以来缺乏全国性的基础教育标准，尽管各州的“教学计划”中有关于科学科目教育的规定，但教学质量极大地依赖于教师的素质、学校的支持等。

新千年伊始，KMK重点关注全国教育标准的制定和实施，于2003年倡议成立了“教育质量发展研究所”（IQB）。IQB的主要任务之一就是制定全国性的中小学教育标准，并根据全国教育标准设定测试项目，进而检查学生实现预期教育目标的程度。此后，KMK分批出台了中小学主要科目的全国教育标准。最新的德国中小学教育标准修订工作由IQB负责协调，计划到2024年修订完成小学和初中的数学科目以及初中生物、化学和物理科目的教育标准。

目前，全国教育标准已经涵盖了德国中小学阶段的全部核心科目，各联邦州也据此逐步调整了原有的“教学计划”。德国各自然科学学科都采用了相同的目标体系，在教育标准中称之为“能力领域”，四个能力领域分别为：学科知识、获知能力、交流能力和评判能力。教育标准中强调学科基本知识仍应作为科学学习的基础[3] 。

（3）组织科技竞赛和项目

为了尽快提升学生在科技领域的兴趣，建立专业化的思维方式，德国政府为青少年设立了“小研究者之家”等项目，还定期举办各类科技竞赛。

①各类科技竞赛

由德国教育部资助的学生/青少年竞赛为激发学生对MINT的兴趣以及发现和提升学生的潜力做出了重大贡献。比赛设置了低门槛的入门级，以吸引尽可能多的儿童和青少年参与。在高级别的比赛中，儿童和青少年往往能达到大学水平。每年有超过50万儿童和青少年参加比赛。在自然科学、数学和技术领域最著名的青少年竞赛是“青少年研究”。

②“小研究者之家”项目

“小研究者之家”项目是德国规模最大的MINT早期培养项目，由“小研究者之家”基金会负责运营，旨在增加儿童的MINT教育机会。项目通过建立本地网络、提供课程支持、开展教师培训等举措，促进儿童的MINT学习[4] 。

③“MINT集群”项目

“MINT集群”项目的目标是全面扩展和巩固德国的课外MINT教育，主要针对项目区域内6～16岁的儿童和青少年，在特殊情况下年龄范围也可扩大到3～18岁。截至2023年底，德国教育部共资助了53个“MINT集群”[5]。“MINT集群”的教育内容一般都是低门槛、实用和贴近日常生活的。儿童和青少年可以通过实践和参与的形式探索自己的兴趣所在，拓展提高相关的技能。

（4）加强师资培养

训练有素的教师对于实施MINT教育至关重要，许多中小学没有足够的、专业的教师来充分教授所有的MINT科目，可能导致对MINT科目感兴趣的学生得不到合适的支持。因此，加强MINT学科的师资培养也是德国教育政策的重要组成部分。

早在2013年4月，德国便决定发起“教师教育质量行动”计划。该计划从2014年开始，持续到2023年，联邦政府在此期间对各联邦州和大学的总资助额高达5亿欧元，用于开发德国教师教育课程的创新理念，进一步提高教师培训的质量。迄今为止，该计划下大约25%的获批项目侧重于提高MINT教师教育的质量。德国基础教育阶段教师的教育分为两个阶段：第一阶段为知识学习阶段，通常持续7～9个学期；第二阶段为实习/预备阶段，通常持续18～24个月。教师教育的年限根据教授学校类型不同而有所区别。“教师教育质量行动”计划的重点之一是衔接好教师教育的两个阶段，提高教学实践的质量，并吸引更多的人接受教师教育。获得资助的先决条件是各联邦州和参与项目的大学相互承认教师的专业学习经历和考试成绩，因此，该计划也有助于消除德国国内教师的流动性障碍。教师专业的学生可以自由决定在哪个联邦州学习，毕业后也可自主决定工作地点，而不用担心不同州之间教师教育的差异对其未来职业选择产生不利影响。

联邦各州也采取了各项措施来改善教师教育，如加强学科教学，明确大学的教师教育定位等。此外，还有针对具体学科的师资培养计划，如加强数学教育的十年培训计划——“QuaMath —提升数学教学和继续培训质量”，它是2021年12月由KMK与德国数学教师培训中心共同倡议实施，覆盖德国一万多所中小学，主要通过提出课程开发建议、采取合理的教学培训措施等方式实现其目标。德国教育部还于2023年4月资助成立了首个在“学校和继续教育数字化和数字支持教学能力中心”项目下的MINT能力中心，其主要职能是制定MINT科目教师数字化技能的培训标准，开展相关内容的教师培训，以进一步提高MINT科目教师的数字化教学技能。

2.学校教育

（1）多样化的课程设置

在德国的小学（多数联邦州小学为1-4年级）阶段，MINT科目中的数学与德语并列为最重要的两门学科，每周的课时在18～22小时。自然科学和技术科目在大多数联邦州的小学课程安排中不进行独立的学科授课，而是与其他学科结合起来开展跨学科教学，通常每周的课时在10～14小时之间，在不同州、不同学校，甚至不同教师个人之间都呈现出较大的差异性。而计算机科学在德国小学也不是一门独立的学科，其部分内容包括在跨学科的媒体教育/数字教育领域，该领域的重点是培养学生使用数字设备的技能。萨克森州在这方面作出了一个大胆的尝试，自2019-2020学年以来在四年级首次设立了一个以信息技术为重点的独立科目——“与机器人和自动化设备的相遇”，目前教学效果尚待进一步的评估。

许多中学MINT科目的授课内容已经超出了各自联邦州规定的必修内容，学校对于MINT领域的重视尤其体现在多样化的跨学科MINT课程中，例如生物—化学、数学—信息工程、技术—物理等组合科目的课程。这些组合科目由两个科目的专业教师共同开发，体现了学校的MINT课程创新设计，也帮助学生为后续的深入学习做好准备。

（2）丰富多彩的课后活动

许多学校会开展丰富多彩的MINT课后活动，通过这种方式提高学生在MINT领域的个人能力和兴趣，并根据个人的能力倾向对学生提供个性化的支持。

作为MINT教育的一部分，有天赋的学生有机会参加MINT竞赛，如高年级参加的“发明芯片”竞赛，五六年级参加的“数学袋鼠”和“数学降临”竞赛。通过与当地大学的合作，一些学校里极具天赋和非常优秀的学生还会定期参加大学的MINT活动，与大学MINT学科的专业人员交流思想。

激发学生兴趣、吸引学生未来从事MINT职业是德国中小学MINT教育的目的之一。有的学校会不定期与校外MINT合作伙伴举办联合活动，如组织学生参观大学或者职业中心。有的中学还会通过MINT领域的项目，帮助学生深入了解MINT职业的工作内容和职场环境。如获得“MINT友好学校”称号的科隆市阿珀斯特文理中学组织九年级学生与科隆市房地产、测量和地籍办公室合作，开展“土地测量学与学校相遇”项目，学生可在专业人士的指导和帮助下进行土地测量和相关调研。