苏教版小学科学教科书中科学家精神的分析及其启示

【摘""要】教科书中的科学家事例是传递科学家精神、提升学生科学素养的重要载体。其中，科学家形象的选择、呈现和塑造与科学家精神及科学素养的培养有着直接关系。以苏教版小学科学教科书为样本，根据分析框架分别对科学家形象和科学家精神进行统计分析后发现：科学家形象在性别、国别、研究门类等方面各有侧重；科学家精神的覆盖维度较为全面，但学段分布不均衡。据此应关注科学家形象及其精神的教学转化：聚焦科学家形象，进行学习进阶式设计；开发教科书资源，让科学家精神的呈现方式变得更加生动；开展家校社合作，协同培育科学家精神。【关键词】科学家形象；科学家精神；科学教育；苏教版小学科学教科书一、问题提出党的二十大报告提出：立足新时代新征程，要坚持“弘扬科学家精神，涵养优良学风，营造创新氛围”。2023年5月，教育部等十八部门发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，指出：实施“校内科学教育提质计划”“科学家（精神）进校园行动”等项目［1］。2023年7月，中国科协、教育部印发了《“科学家（精神）进校园行动”实施方案》。一系列文件的发布意味着科学家精神作为科学教育发展的核心要素，已经成为我国实施教育、科技、人才三位一体全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。已有研究表明：科学家精神进校园有助于树立科学家良好的内在形象，促进社会主义核心价值观教育。［2］科学家形象是传递科学家精神的主要载体，对科学家形象的认识有助于激发学生从事科学事业的兴趣。［3］而科学家形象在科学教育教学活动中主要依托教科书呈现。因此，对小学科学教科书中的科学家形象进行梳理，分析其中包含的科学家精神，有助于培养学生的科学素养。二、研究设计（一）研究样本的选择2017年9月，苏教版小学科学教科书投入使用，本研究选择一至六年级的教材作为样本进行分析。（二）分析维度的确立1.科学家形象的分析维度身穿白大褂、手拿试管、心无旁骛地躬身于实验室、栖居于“象牙塔”之内，大抵就是学院科学家传统形象的写照。不管是在“以科学为志业”的时期，还是在“以科学为职业”的初期，甚至是其后相当长的时期内，科学家这一传统形象几乎没有改变。［4］但是科学家的定义并不是一成不变的。随着科学实践和社会环境的变化，科学家的角色和定义也在不断发展和演变。［5］科学家角色由传统的单一“学院科学家”转变为包括学院科学家、产业科学家和政府科学家等多元角色样态的“后学院科学家”。［6］教科书中的科学家形象是指科学家在从事科学活动时所表现出的角色特征。［7］其中，科学家形象可以从自然、社会、教科书三个维度进行划分（如表1）。2.科学家精神的分析维度科学家精神是指科学家在科研活动中所展现出的一系列优秀品质和精神风貌，不仅在科学领域具有核心价值，在整个社会中也占有重要地位。科学家精神孕育于民族精神和时代精神，其核心为“爱国奉献”“求实创新”，与民族精神的核心“爱国主义”、时代精神的核心“改革创新”高度重合，二者都强调爱国奉献、团结一心和自强不息、锐意进取。［8］2019年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》［9］（以下简称《意见》），对科学家精神的内涵作了明确界定。本研究依据《意见》构建科学家精神的分析维度，具体如表2所示。（三）统计方法的设计一是划定研究范围。研究者根据科学家的内涵提炼苏教版小学科学教科书中具体的科学家形象。如，伽利略在一年级上册第一单元“走近科学”中的第1课《小小科学家》、二年级上册第二单元“天空中的星体”中的第5课《看月亮》、三年级下册专项学习“像科学家那样”中的科学阅读栏目中均出现过。统计时，所有事例都要汇总在数据总表中。二是描述性统计。如，国家、研究类别和研究领域方面只计数1次，不累积计数。三是对科学家精神进行分析和提炼。在计数过程中，一个科学家故事会体现多个一级科学家精神维度，对应的二级科学家精神维度也有多个，且存在一个科学家故事重复出现在不同年级的情况。本研究在计数过程中，对相同事例出现在不同年级但体现同种科学家精神的情况进行累积计数。三、分析结果（一）教科书中的科学家形象分析在苏教版小学科学教科书中，共出现69个明确的科学家事例、53位科学家。其中，科学家伽利略重复出现4次，哥白尼重复出现3次，卡尔·本茨、亚里士多德、蔡伦、牛顿、瓦特、魏格纳、达尔文、弗莱明、孟德尔、沃森、克里克、加加林重复出现2次。1.性别性别是最早将人区别开来的指标。［10］据统计，苏教版小学科学教科书中的科学家形象均为男性。统编版语文教科书中共出现45位科学家形象，其中女性科学家仅有屠呦呦和玛丽·居里两位。教科书中人物形象性别比例失调的问题常被归咎于意识形态和权力对教科书编写的影响。［11］这反映出一个事实：虽然在早期科学研究领域，男性占较大比例，但也不排除许多女性科学家的价值被遮蔽的情况。如：在地球与宇宙空间这一研究领域，清朝女科学家王贞仪的事例鲜为人知；在物质科学领域，被称为“中国的居里夫人”的何泽慧等人的成就也较少得到传播。2.国别本研究参照科学家的祖籍血统、国家贡献、个人意愿等因素，对科学家的国别进行统计。结果显示，苏教版小学科学教科书中共有53位科学家（分散在15个国家）。其中，英国14人、中国11人、美国7人、法国4人、德国4人、古希腊4人，意大利、俄国、奥地利、波兰、荷兰、阿拉伯、苏联、英格兰、瑞典各1人。3.研究门类在划分科学家的研究门类时，会遇到一位科学家涉及多个研究门类的问题。如阿基米德既是物理学家，又是工程师。本研究在统计时，仅取其在教科书中所在的研究门类。这样统计得到的科学家研究门类一共有12种，具体如表3所示。4.科学家形象所在课程领域分布物质科学领域、生命科学领域、地球与宇宙科学领域、技术与工程领域在苏教版小学科学教科书中均有涉及。部分科学家可能跨越多个研究领域，如伽利略在地球与宇宙科学领域、技术与工程领域都有建树。这里需要分别进行统计。其中，占比最多的是地球与宇宙科学领域，体现出该领域的研究比较丰富，学生应充分了解该领域的发展历程及成果。占比最少的是技术与工程领域。具体如表4所示。5.年级分布统计时，同一位科学家会在不同的年级出现，比如伽利略、亚里士多德、哥白尼、达尔文等人反复出现，此处累积计数。统计结果显示，六年级教材中的科学家数量最多（占33.33%），其次是五年级（占21.74%），随后分别是四年级（占20.29%）、二年级（占10.14%）、三年级（占8.70%），最后是一年级（占5.80%），具体如表5所示。总体上看，科学家数量的分布随着年级的升高呈现增长趋势，三年级例外。研究发现，科学家形象集中出现在教科书中的专项学习和科技发展历程板块，占比44.93%。且科学家形象在苏教版小学科学教科书中主要以事例的方式呈现，包括实验、成就及其影响。集中在一个专题呈现虽有助于学生整体把握科学发展历程，但不利于科学家精神在常规教学中的渗透。（二）教科书中的科学家精神分析本研究对科学家形象出现的位置、事例及涉及的实验、成果和影响进行归纳，参考苏教版小学科学教师用书对相关科学精神进行分析。1.维度分布统计结果显示，苏教版小学科学教科书中科学家精神累计出现112次。其中，一级维度中的各精神均得到体现，但二级维度中的“淡泊名利”“奖掖后学”未体现。苏教版小学科学教科书中科学家精神的维度分布如表6所示。具体而言，一级维度上，“求实精神”出现的频次最多，为42次（占37.50%）。如，伽利略为证实不同质量的物体下落时具有相同的加速度，进行了著名的比萨斜塔实验，推翻了亚里士多德的观点。此外，伽利略还支持哥白尼的日心说，与宗教产生了冲突，被指控为异端。但即使在狱中，伽利略仍然坚持开展科学实验，撰写科学论文，体现了其对科学真理的坚持。其次是“爱国精神”，为25次（占22.32%），接着是“创新精神”，为23次（占20.53%），最低的是“育人精神”，为2次（占1.79%）。二级维度上，“追求真理”出现的频次最多，为24次（占21.43%）。如在苏教版小学科学教科书五年级下册第三单元“地球的运动”第9课《昼夜交替》中，哥白尼通过观察和计算，提出了日心说。“潜心研究”出现15次（占13.39%）。如在苏教版小学科学教科书六年级上册第二单元“遗传与变异”第7课《寻找遗传与变异的秘密》中，孟德尔通过为期8年的豌豆杂交实验发现了基因的秘密。可见，科学家的成功离不开持之以恒的努力。“胸怀祖国”出现3次（占2.68%）。如在苏教版小学教科书六年级上册第四单元“探索宇宙”第14课《探索宇宙》中，第一位中国航天员杨利伟登上月球，体现了为国出征的爱国主义精神。2.学段分布本研究分低年级（一至二年级）、中年级（三至四年级）、高年级（五至六年级）对教材中的科学家精神进行统计，结果如表7所示。从横向上看，科学家精神的学段分布呈不均衡的样态。整体上呈现递增趋势：低年级出现20次，中年级出现33次，高年级出现59次。从纵向上看，求实精神受到了每个学段的重视，爱国精神、创新精神和奉献精神也得到了广泛关注。四、研究结论与建议苏教版小学科学教科书中的科学家形象是培养学生科学家精神的宝贵资源，也是培养学生科学核心素养的重要载体。本研究对小学科学教材中的科学家精神的教学提出以下建议。（一）聚焦科学家形象，进行学习进阶式设计《义务教育科学课程标准（2022年版）》在课程理念中明确提出：基于学生的认知和知识经验，科学安排学习进阶。在教学中讲解科学家的典型事例时，首先需要将学习内容和学习活动进行整合，规划不同学段的、螺旋上升的课程目标和课程内容。研究发现，苏教版小学科学教科书并非每个单元都涉及科学家精神，集中在专项学习和科技发展历程两个板块。这要求教师熟悉各个年段有关科学家的典型事例，在教学中做到“心中有数”，并基于学生特点和教学内容进行系统设计。其次要增加对女性科学家的典型事例的讲解。苏教版小学科学教科书较多呈现男性科学家而忽视呈现女性科学家的情况，容易使学生形成刻板印象。鉴于此，教师需要对女性科学家的案例加以完善。比如在学习苏教版小学科学教科书二年级上册第二单元“天空中的星体”第5课《看月亮》时，可以引入清朝女科学家王贞仪的事例，渗透求真、求实的科学精神。最后是开展跨学科学习。《义务教育课程方案（2022年版）》要求每门课程至少拿出10%的时间进行跨学科教学。统编语文教科书中编排了多篇有关科学家精神的文章，介绍了屠呦呦、居里夫人、袁隆平、钟扬等科学家的事迹。教师可以结合语文学科中的相关内容，带领学生开展跨学科学习。学生对科学家年轻化认识的趋势是全球性的［12］，年轻科学家的故事也可以作为参考点。（二）开发教科书资源，让科学家精神的呈现方式变得更加生动教科书是纸质媒介，学生阅读时呈现的是静态知识。随着科技的发展，教室里的设备可以呈现不同类型的教学资源，如视频资源、音频资源等。教师可以此为工具，讲述科学家的故事，让科学家精神的呈现方式变得更加生动。比如，苏教版小学科学教科书五年级下册第四单元“简单机械”第13课《撬重物的窍门》中讲述了阿基米德与杠杆的故事。教学时，教师可以引入相关视频资源，形象地刻画科学家的形象，使学生系统地学习科学知识。此外，教师也可带领学生开展科普剧创作，如编排以变废为宝为主题的科普剧。同时，学校还可采用“请进来”“走出去”等方式，加强与科研机构的联系，发挥高校教师、科普场馆、科学家等的育人功能。（三）开展家校社合作，协同培育科学家精神2023年1月，教育部等十三部门印发了《关于健全学校家庭社会协同育人机制的意见》［13］；2023年5月，教育部等十八部门印发了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，明确提出“实施家庭科学教育，促进家校社协同育人”；2024年11月，教育部等十七部门联合印发了《家校社协同育人“教联体”工作方案》［14］。这些文件的颁布体现了国家对于家校社协同育人的重视。科学教育是一个系统化的工程，不仅需要学校课程作为基础，还要发挥家庭、社会等方面的合力。2006年PISA调查结果表明，接触与科学相关的课外活动对学生的学习态度和学习能力都有积极影响。［15］2012年，英国维康信托基金会（WellcomeTrustMonitor）随机抽取460名年龄在14～18岁的年轻人开展调查。