3位院士领衔主讲，8位专家学者做专题报告，3次学术沙龙和案例研讨，4次科研院所现场教学……随着2023年“全国科学教育暑期学校”中小学教师培训（西安会场）在陕西师范大学开班，连续6天关于科学教育的培训活动，让来自河南、山西和陕西的103名科学教师感受到古都西安的热情，也体验到科学的无尽魅力。

8月3日晚，100余名科学教师前往西安植物园探索秦岭昆虫世界，直至晚11点仍意犹未尽。

8月5日，中国科学院院士、陕西师范大学教授房喻讲座刚结束，一群“粉丝”将房院士团团围住，上演大型“追星现场”。

8月6日，在结业仪式上，多名学员上台热情分享6天来丰富的学习成果，以至“拖堂”……

“每一场学习，都是一段开拓视野、启迪思维、转换思路的心理历程。”河南省信阳市淮滨县实验学校初中地理教师李臣感慨道。

“规格高、内容多、形式活是本次培训的主要特色，也受到教师的欢迎。”陕西师大教师干部培训学院院长李铁绳介绍，“本次培训重点就是要帮助中小学科学教师开阔科学视野，了解科技前沿，提升科学素养。”

据了解，从今年6月份开始，陕西师大教师干部培训学院副院长葛文双就带领课程研发团队赵菁晶、陈康梅等老师，会同中国科学院西安分院的唐惠、李勃老师，为本次培训共同开发了“科学教育前沿+科学育人、科学思维+科学教育、科学方法+科学教学、科学教育实践”四个模块，充分整合西安地区科学教育资源，邀请舒德干、段宝岩、房喻三位院士和科学课程教学论专家共同授课，组织参加重点实验室、野外台站和大科学装置，帮助中小学教师加深对科学课程标准的理解，深刻学习科学家精神，提升科学教育教学能力。

学员在国家授时中心——时间科学馆研学

加强基础研究，破解“钱学森之问”

加强基础研究，成为当前我国科技发展必须面对的课题，也是本次培训活动中专家关注的重点话题。

今年2月21日，习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时指出，加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。

所谓基础研究，是以自然现象和物质运动形式为研究对象，探索自然界发展规律的科学，主要包括数学、物理学、化学、生物学、天文学、地球科学、逻辑学及其相关边缘学科。

“科技革命是人类文明发展的根本动力，每一次科技革命都极大改变了人类命运，重塑了世界政治经济格局——而基础研究是科技革命的源头，是所有技术问题的总机关。”中国科学院院士、陕西师范大学教授房喻在讲座中一再强调基础研究的重要性，他以近代欧美国家走向快速发展的背后逻辑时指出，“事实上，大凡重视基础科学、基础研究的国家和机构都尝到了甜头，走在了前边”。

房喻院士讲座结束后与专家交流

陕西省教育厅教师工作处处长王彬武梳理美国迅速崛起的几个关键要素，包括“国家重视基础研究、设立基础研究基金、科研机构设在大学、科学人才培养革新”。

“我们过去采取购买、租用国外核心技术的方式已经不能适应今天的国际竞争，特别是从2018年开始美国对中国在科技领域打压封锁，让我们感受到如果没有科技的自立自强，没有做自己的基础研究，未来中国的发展很难在国际竞争中站稳脚跟。”王彬武说。

王彬武作报告

为了弥补与发达国家的科技短板，当前我国正在奋起直追，在部分科技领域已经处于国际领先水平。中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩以“中国天眼”建造为例，从地球在宇宙中的位置开始介绍了人类历史利用光学望远镜探索对宇宙认知的过程，向参训教师重点讲述了中国完成世界上最大单口径反射面射电望远镜FAST的建造过程及其构造原理。

“中国天眼”具有我国自主知识产权，“‘天眼’自落成以来，我国已发现800多颗脉冲星，是同期国际上其他望远镜发现总数的3倍多，同时多次捕捉到极罕见的快速射电暴，参与揭示的快速射电暴起源机制入选《自然》十大科学发现，在相关领域达到世界领先水平。”段宝岩说。

段宝岩院士与参训学员合影

科技强国离不开基础研究，而在国家能源结构转型与粮食安全保障等诸多领域，基础研究的作用也至关重要。

2020年9月22日，中国宣布了“双碳”目标：力争2030年前碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。现实情况是，我国经济社会快速发展需要消耗大量能源，但我国能源结构不尽理想，煤炭占比过高，二氧化碳排放问题突出。

“要实现能源结构转型，科学家特别是化学家责任重大。要完成‘双碳’目标，有赖于光电转化技术与储能技术的进步，这其中的关键在于高效率光电转化材料和高性能储能材料的发展，以及相关过程的深入研究和理解。”房喻说。

再以粮食安全为例，当今世界上有三分之一的粮食产量直接来源于施用化学肥料所致的增产。而因为使用化学药剂，我国每年能从害虫口中夺回大概6000万吨粮食，相当于河南省一年的粮食总产量。

“要解决环境问题与粮食危机，关于化学的基础研究显得尤为重要。”房喻说，“科技创新对于中国已经不仅仅是发展问题，而是生存问题。”

而在王彬武看来，破解“钱学森之问”，最重要的就是加强基础研究，培养“能够改变人类认知方式的人才”。“我们期待着，我们下一代甚至下下一代，会出现那些改变人类认知方式的人才。”王彬武说。

培养学生“勇于实践、精于思考”的科学精神

“全国科学教育暑期学校”中小学教师培训（西安会场）开班之后，中国科学院院士、欧宝电竞平台教授舒德干为参训教师带来科学“第一课”。他以“‘第一动物树’的诞生及广义人类由来新假说”为题，围绕《物种起源》作者达尔文的伟业与困惑、寒武纪大爆发创造“第一动物树”、从 “天下第一鱼”到现代人类等内容讲述了达尔文的故事与人类进化的历史。

在旧式学校学习时成绩平平，大学期间主修神学的达尔文，何以成为伟大的科学家、思想家？

曾经与达尔文有过5次“交集”的舒德干院士在1998年初夏拜谒达尔文故居，进一步了解达尔文的故事后，他总结达尔文成功的原因在于“勇于实践、精于思考”。舒德干认为，这是从事科学工作的人必须具备的精神品质。

舒德干院士作报告

事实上，培养学生动手实践能力、让学生学会科学思考是科学教育中必须坚持的原则。

陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室教授李西营指出，当前，批判性思维被列为高等教育中需要培养和评估的一个关键领域。而在我国，成年人批判性思维能力欠缺，研究表明只有6% 的大学生精通批判性思维。

“在一般领域，教育的重点已经转到教授如何‘思考’上。”李西营说。

如何在科学教育中培养学生的批判性思维？李西营尤其强调学生论证能力的培养。“论证可视为一种检验论点的历程，亦是一种传递观点的综合能力，需要多种思维方法的参与。”李西营表示，“我们需要将论证融入于教学，以循序渐进的方式指导学生了解论证各因子与论证的使用，提供学生更多论证练习机会。”

王彬武同样认为，在小学阶段，科学教育要让孩子认识更多的科学现象，但是到了中学阶段，学生具备了一定的理性思维，就应该让学生理解这些科学的观念。

重视培养学生科学思维的同时，动手探究能力的培养也不可或缺。在陕西师范大学物理学与信息技术学院教授郝长春看来，“科学即探究”。

“为了培养学生探究意识与能力，教师可以从课本、生活以及科学前沿中来拓展科学知识课题，给学生无限的可能性，启发学生的探究思路和想法，从了解、设计、探究等多角度层层递进的方式培养学生科学素养。”郝长春说。

本次培训期间，中国科学院西安分院科技处科普业务主管唐惠专门安排了西安植物园科普中心的“梦想之旅”主题研学活动。“以昆虫自然探索为例，我们引导儿童通过调查园区昆虫、探索研究昆虫与植物的关系，亲自动手制作昆虫标本的过程实践中，培养孩子们的动手能力，促进主动探索欲望，从而掌握理解科学知识。”唐惠说。

参训学员夜访西安植物园探索“虫趣”

中国科学院西安分院六级职员、陕西省生物农业研究所副所长李勃以一门关于二十四节气的课程设计为例介绍如何进行科学探究——引导学生通过文献调研、资料检索、观察、记录等途径描述与节气有关的气候、物候等特征，进而在描述现象、归纳分类、建立规律、作出解释、推论预测的基础上，提出产生现象背后可能的原理或者原因，最后根据某一理念或者需求设计一款关于节气的文创产品。

“我们提倡组织学生开展以建构主义理论为基础、以科学技术与合作为支撑、以学生为主导的科学探究活动。强调学生通过提出研究问题，设计与实施调查研究，收集、分析和解释信息与数据，得出结论，解决现实生活中真实的问题。”李勃说。

打破学科界限，让科学融入生活

科学教育需要渗透到日常生活，关注现实问题，注重在真实情境中学习，这是培训中专家一致强调的观点。

培训期间，与会专家以许多生活中常见的场景为例向参训者进行分享，并鼓励教师思考：生活中很多人流量大的场所，原本走几步可以到达的地方，却用栅栏隔出了一个很长的通道，为什么？其背后的本质原因是，距离加大或是时间拉长可以增加有序性，这一原理还应用在分子检测仪等许多科技发明上。

如果想把一根竹筷子弄断，根据生活经验，拉断它是很困难的，但将其折断则是轻而易举之事，为什么？原因是材料在弯曲时中间部分受力较小，上下两侧受力较大，这也很好地揭示了“好钢用在刀刃上”的原理……

“专家们的很多的案例都是依据课本知识结合实际生活开发的科创活动案例，每一个案例分析都能引爆全场，能启发我们去做其他相类似的科学实践活动。”一名参训教师说。

西安植物园在助力教育“双减”过程中，为了鼓励学生走进自然、关心生活，特别开展了珍稀濒危植物陕西羽叶报春进校园活动，这项活动让青少年近距离接触曾经被植物学界认为消失了100年的珍稀濒危植物陕西羽叶报春，让他们在探索中树立生物多样性保护意识，通过自己的劳动了解科学研究的不易，也让青少年参与科学研究活动。

科学教育应以现实中的主题来进行综合教学，打通学科之间的隔膜，串联起科学知识间的联系，以整体性的眼光看待科学学科所应传授的知识。在面向生活的科学探究过程中，“跨学科”成为一个绕不过去的关键词。清华大学航天航空学院教授高云峰为此专门为参训教师带来的“跨学科概念理解及应用”主题讲座，在他看来，在科学课程中，每个学科核心概念及其更小的概念，或多或少与跨学科概念有直接的关系。

高云峰以大量的案例启发参训教师深度思考：在称量物体质量时，砝码和物体是否一定要放置在称盘的中心位置，或对称放置？为什么大部分矿泉水瓶的外表都是凹凸不平的，而塑料杯表面很平滑？

“实际上这里面涉及物理、生物、数学、技术工程、历史、思政等多学科知识，利用跨学科概念，可以更好地指导我们分析、解释很多生活中的问题或现象。”

高云峰与参训学员交流

专家引领让参训教师茅塞顿开，场馆学习让学员开拓视野……6天时间的“超强度”学习，让百余名学员收获满满。

“提出一个问题远比解决一个问题重要。我们是否给了学生提问的机会、思考的时间，实践探究的空间？我们是否给了孩子们试错的机会？我们又该如何去调动学生的积极性，探知欲？当我们遇到科学前沿的问题，是简单粗暴地告诉学生高考不考不要浪费时间，还是鼓励学生勇于探究并执着求索？”在结业仪式上，山西大学附属中学校教师宋文霞分享了自己的一段学习感想。

而103名学员，就是103粒科学教育的种子。他们将在自己的学校“生根发芽”，回应全国科学教育暑期学校的开展的初心：通过培训，我们形成了什么样的学习成果，又该如何借此发挥辐射引领作用？他们都期待着，“为学生们的梦想插上科技的翅膀，为未来祖国科技人才的培养贡献自己的力量”。

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