科学素养导向的教师专业发展：理论构建、实证调研与研修实践

本文系统分析了科技特色校教师专业发展的提升路径，对国际教师专业标准进行深度比较，从理论上构建了教师科学素养理论模型，基于此对北京科技特色校——八一学校的教师进行了专业素养调研和科学素养教学访谈，并据此设计与组织教师暑期研修活动，进一步推动了SMORE 教学模式的生成。由此可见，本研究从宏观的教学胜任力、中观的专业发展提升路径到微观的研修活动和教学设计，全面推进科技特色校教师专业发展的理论与实践工作。

系统规划科技特色校教师专业发展路径

党的二十大报告首次提出将教育、科技、人才一体化部署作为全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，由此将科技创新人才培养推向历史性战略高度。科技创新关键在人才，基础在教育，落脚在育人模式的变革和全体教师专业素养的提升。科技特色校建设是科技创新后备人才培养的有效路径，全面提升教师队伍的专业素养与教研教学能力正是其根本所在。

教师质量已成为全球教育政策关注的重点，教师是提高课堂教学效能的关键因素。近年来，我国连续发布教师专业发展文件，旨在提升教师质量。2022 年5 月，教育部办公厅印发了《关于加强小学科学教师培养的通知》，通过扩大招生规模、加大科学教师培养力度等举措解决小学科学教育教师人才紧缺的燃眉之急。2022 年暑期，教育部与中国科学院共同启动了“全国科学教育暑期学校”活动，通过科学家、科技工作者、教育专家授课，以期提升中小学科学教师的科学素养水平和教学质量。2023 年7 月，教育部再次发布《教育部关于实施国家优秀中小学教师培养计划的意见》（简称“国优计划”），组织高水平高校培养高素质中小学教师人才。从2023 年起，国家支持以“双一流”建设高校为代表的高水平高校选拔专业成绩优秀且乐教适教的学生作为“国优计划”研究生，在强化学科专业课程学习的同时，系统学习教师教育模块课程（含参加教育实践），为中小学输送一批教育情怀深厚、专业素养卓越、教学基本功扎实的优秀教师。面临我国中小学教师质量建设的关键期，本研究基于智能时代对教师能力的新要求和科技特色校变革发展的新挑战，系统规划了科学素养导向的教师专业发展提升路径（见图1）。

理论构建科技特色校教师科学素养模型

教学质量是教师专业发展的核心目标，科技特色校教师教学能力指向其科学素养教学胜任力。本部分梳理了美国、中国、欧盟等国家和国际组织，以及学界对科学素养的界定，厘清公民科学素养包括科学知识、科学观念和科学决策3大一级维度，下属9 个二级维度（图2）。

一般认为，公民基本科学素养是指公民了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。美国“2061 计划”《面向全体美国人的科学》一书从科学观念、科学思维和科学技术与社会等几个维度设定了科学素养的结构，将科学素养定义为“熟悉自然界并尊重其统一性；意识到数学、技术和科学相互依赖的某些重要方式；理解一些关键的科学概念和原理；具备科学思维方式的能力；知道科学、数学和技术是人类事业，知道其长处和局限；能够将科学知识和思维方式用于个人和社会的目的”[1]。伴随着社会发展和技术变革，科学素养的内涵也在不断深化发展。美国著名科学教育专家柳秀峰提出科学素养的三重愿景：科学内容（知识、技能、思维方式和价值观）、科学技术社会问题（行动中的知识、实际问题解决能力，以及态度和职业化）和社会参与性（审辩思维、沟通能力和建立共识）[2]。欧盟2019 年颁布《作为教育挑战的科学和科学素养》，指出科学素养包含基础素养、科学知识与能力、情境化的科学理解、批判性思维和主体参与[3]。PISA 2025 从科学情境、科学能力、科学知识和科学身份4 个维度测评学生的科学素养[4]。我国同样重视对公民科学素养的提升，2021 年，国务院颁布了《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035 年）》，指出“公民具备科学素质是指崇尚科学精神，树立科学思想，掌握基本科学方法，了解必要科技知识，并具有应用其分析判断事物和解决实际问题的能力”[5]。

综上所述，科学素养内涵已经从静态的科学内容升级为动态的科学实践、科学参与和科学决策，基于此，我们得到公民科学素养的共同内涵，涉及科学知识、科学观念和科学决策3 个方面。其中，科学知识包含科学内容、科学方法、科学本质3 个二级指标内容；科学观念是公民对科学的基本理解、判断和认识，具体表现在科学与社会的关系、科学伦理和科学认同；科学决策是公民在公共科学政策上具有知情权和决策选择权，能够参与到科学事务之中，包括公民参与科学探究、公民的科学责任和科学行动力（见图2）。

教师的科学素养体现在科学素养教学胜任力上，需要基于公民科学素养内涵，从国际比较视角深度解构教师专业素养，以此构建教师科学素养模型。通过对14 个国家（地区）的20份标准（包含通用型教师标准和科学教师专业标准）进行系统地内容分析与体系搭建，并与科学素养三级维度和九级指标进行一一对标，最终构建出教师科学素养模型的4 大维度，即教师专业知识和信念、专业实践和素养、专业发展和成长，以及价值规范和道德4 个层面的内容。指标体系的研制经历了3 轮，第1 轮确定编码框架，并基于框架对各国标准进行核心要素抽取；第2 轮开展专家论证，对核心要素进行本土化调整，构建出初级教师专业标准框架；第3 轮基于新的框架对标准再次进行深度、细化的编码，抽取出二级指标下的具体内容，并对二级指标进行分水平划分。具备科学素养教学胜任力是对科技特色校教师教学质量的根本要求，其中教师科学素养中的“专业知识和信念”包含了科学素养模型中的“科学知识”；“专业实践和素养”与“专业发展和成长”包含了“科学决策”；“专业发展和成长”与“价值规范和师德”包含了“科学观念”。本研究搭建出如图3 所示的教师科学素养模型，用以指导教师科学素养教学胜任力提升和专业发展。

实证调研教师专业素养及科学素养教学现状

基于理论构建的教师科学素养模型，研制专业素养调查问卷和科学素养教学访谈提纲，以北京市八一学校为案例，利用混合研究法系统分析科技特色校教师专业素养水平和科学素养教学现状。量化调研的专业素养问卷调查，利用2022 年暑期研修较为系统地调查了八一学校从小学到高中的各学段、各学科的254 名教师，全面了解其背景信息、学习者与学习、知识与技能、教师信念、课程与教学、专业责任与发展等维度的现状。质性调研的科学素养教学访谈阶段，抽样选取了28 位教师开展了深度访谈，所有录音累计时长1 609 分钟，人均访谈时长超过57 分钟，整理形成30 余万字的访谈文本，研究路径见图4。

量化调查和访谈结果表明，教师科学素养教学整体呈现出较高水平，但是存在分维度差异，主要体现在以下方面。第一，教师学科前沿关注少，受限于时间、精力等客观因素影响，教师入职以后对本学科的前沿了解不多，更为关注考试评价、教育理念等前沿内容；第二，教师的跨学科、信息化等高阶教学实践能力相对较弱；第三，实验教学以验证性实验为主；第四，教师教学评价单一，多以考试、作业的形式评价学生的学习表现；第五，教师专业反思的自主性不强；第六，教师科技学习动力相对不足，参与科技活动的主动性不高。此外，研究还发现教师教研机制仍是较为常见的学科教研组、备课组形式，且教师协作以分工合作、听评课为主，实践共同体的活力和创造力都有待提升。

循证开展教师研修实践

基于教师科学素养的理论模型，结合八一学校教师专业素养调查和教师科学素养教学访谈结果，利用2 个暑期循证开展了面向全体教师的专业化研修活动，致力于提升教师的科学素养教学与项目式课程实施能力。第1 期教师研修采用工作坊模式，教师基于需求和兴趣，形成跨学科、跨学段的项目式课程设计与实施交流共同体；第2 期研修实现了全学科、全学段科学素养进课堂的教研组活动和优秀案例汇报，充分发挥教师科学素养教学的能动性与创造力。2 期暑期专业化教研的设计理念和实施内容安排如下。

第1 期教师研修面向八一学校不同学科教师专业素养发展的共通与个性化需求，充分考虑小学、初中和高中各学科的独立性，尊重各学段不同学科教师的选课意愿，构建“基础通识课程—进阶专题课程”的专业发展课程体系，采用工作坊的形式按需组织专题活动。本期教师研修对象涵盖了小学、初中、高中3 个学段的各学科教师，通识性课程包括教师职业素养、科技创新人才、公民科学素养、思维训练提升师生学习力等前沿主题，旨在提升教师对教育教学前沿内容的了解；进阶专题课程根据实证研究中教师专业素养现状，设计了面向核心素养的项目式教学、创客教育、计算思维培养、学科教学设计策略、实验教学设计和人工智能时代的评价改革等课程内容，教师根据自身的需求自由选择课程。本期培训充分发挥了实践共同体的作用，有效设计的教师实践共同体能够支持教师分享与协同构建各种专业知识，强化教师专业技能升级与专业实践反思。

第2 期教师研修的培训内容聚焦于“指向学生科学素养提升的教学设计改进”，促进教师融入科学素养的课程开发和教学实践能力。课堂实践是教学改革的主渠道，教师专业发展可以增加教师的专业知识和教学法知识，并形塑教师的教学态度和信念，从而改进教师的课堂教学实践，并最终促进学生的学习。面向八一学校不同学科教师的学科属性，本期研修聚焦培养学生科学素养的教学设计与改进，设计了前沿讲座和实践共同体活动，兼顾内容的通用性和专业性。前沿讲座针对调查中存在的问题，重点设计了科学素养和信息科技的前沿内容，涵盖国家安全、政策解读、科学素养、计算思维、ChatGPT+ 教育等主题；实践共同体活动以跨学段的学科组为单位，协作开展教学设计以提升学生的科学素养，各学科组充分研讨后形成一份优秀的科学素养教学案例，在本学科进行说课展示和专家指导，最终遴选最佳案例作全校分享与汇报。经过小组研讨、专家指导点评、教师自我反思、修改迭代，教师更深刻地理解了本学科内开展科学素养教育的方式方法，并积累了丰富的经验。

此外，教学设计的变革是教师科学素养胜任力落地的“最后1 公里”，也是科技创新后备人才培养的战略基点。基于科技特色校教师专业发展路径和科学素养的理论研究，以及实证调研和暑期研究实践，针对全学科教师科学素养教学提出了旨在提升学生科学高阶思维的SMORE 教学模式。该教学模式具备五个核心要素：基于真实情境的问题提出（Situatedbasedquestioning）， 方法导向的推理假设（Method-oriented reasoning），通过建模和实验设计进行具体实验操作（Operation andexperiment），通过个体和协作的问题解决、解释与验证（Resolving and testing）， 以及通过交流表达进行评价和创新（Evaluationand innovation）。SMORE 教学模式紧扣科学内容、注重科学实践、激发科学高阶思维、强化科学的社会参与，是满足教学多重愿景、提高学生科学素养的重要方法。

综上所述，当下科技创新人才培养被推向历史性战略高度，科学素养不仅是公民素养的基础组成，更是科技创新人才的核心特质。青少年作为科技创新人才的潜在群体，其科学素养的培育则成为科学教育强国建设的重中之重。2022 年7 月，教育部启动“全国科学教育暑期学校”中小学教师培训，2023 年的培训指向教师的科学素养提升。强国必先强教，强教必先强师，教师具备科学素养的教学胜任力必将是夯实人才强国建设的决胜关键。本研究的理论部分为后续教师科学素养教学胜任力的评估模式研制及其评估实践指明了方向，切实助力教师科学素养教学质量提升，为国内中小学教师素养教学胜任力评估与实践提供借鉴与启示。

参考文献

[1] 任定成，郑丹．美国公民科学技术素质标准的设立和演变[J]．贵州社会科学，2010（1）：16-30．

[2] Liu X. Expanding Notions of Scientific Literacy：A Reconceptualization of Aims of Science Education inthe Knowledge Society. Mansour N， Wegerif R. ScienceEducation for Diversity： Theory and Practice[M].Dordrecht. 2013. Springer Netherlands， 2013： 23-39.

[3] 严晓梅，万青青，高博俊，等．数字化转型视域下欧盟科学素养培养新动向——《作为教育挑战的科学和科学素养》报告解读与启示[J]．开放教育研究，2020，26（4）：37-44．

[4] OECD. PISA 2025 SCIENCE FRAMEWORK （DRAFT）[J]. 2023.

[5] 国务院．关于印发全民科学素质行动规划纲要（2021—2035 年） 的通知[EB/OL]．2021-06．https：//www.gov.cn/zhengce/content/2021-06/25/content_5620813.htm．