在科技革命与教育变革深度融合的今天,科学核心素养已成为衡量学生适应未来社会能力的关键指标,其涵盖科学观念、科学思维、探究实践与责任担当四大维度。科学文化自信是学生对中国古代科技、近代科技成就及科学家精神的认同和自豪。科学文化自信作为对本国科学传统、创新成果与文化基因的理性认同,不仅为科学核心素养的培育提供了精神动能,更奠定了其价值方向,二者呈现深度耦合的内在逻辑。
一、科学文化自信是驱动学生探索科学的“内在引擎”,为科学核心素养的形成注入精神动力。从认知规律来看,学生对科学的兴趣与投入,往往始于对自身文化语境中科学价值的认同。我国古代“四大发明”推动人类文明进程,当代“天眼”FAST、量子通信、高铁等成果领跑世界,这些科学成就所承载的文化基因,能让学生打破“科学即西方”的认知偏差,产生对“中国本土科学成就巨大”的心理认同。当学生在课堂上了解到屠呦呦团队从《肘后备急方》中汲取灵感研发青蒿素,隋代工匠李春建造赵州桥、曹冲利用水的浮力称象的科学智慧时,不仅能深化对科学观念的理解,更会激发主动探究的热情——这种源于文化认同的内在动力,远比外部灌输的知识更能推动学生开展科学实践,进而逐步形成严谨的科学思维与探究能力。
二、科学文化自信是锚定学生科学核心素养的价值坐标,为其构建起明确的责任导向。科学核心素养的终极指向,是让学生具备用科学服务社会、造福人类的责任担当,而这种担当的培育,离不开文化自信所提供的价值根基。我国科学文化始终蕴含经世致用的传统,从张衡发明地动仪以求防灾安民,到当代科学家研发新冠疫苗守护公共健康,无不体现“科学为人民、为国家”的价值追求。当学生在科学教育中浸润这种文化理念,便会将科学学习从“掌握知识技能”升华为“服务国家需求、解决现实问题”的自觉。例如,在环境科学课程中,引导学生结合“天人合一”的传统生态智慧和科学知识,分析当代生态环境以及污染治理方法,让学生在解决现实问题的过程中,既能掌握科学探究方法,锻炼科学探究能力,又能深化对科学文化价值的认同,更能使其树立“守护本土生态”的责任意识,从而让科学核心素养的培育始终与国家发展、文化传承同频共振。
当前部分科学教育实践中仍存在“重知识传授、轻文化浸润”的倾向:课堂上多聚焦西方科学理论与成果,对本土科学传统与当代创新成果提及甚少,导致学生难以建立科学文化认同,甚至出现盲目崇拜西方科学、质疑本土科学价值的认知偏差。这种缺乏文化根基的科学教育,不仅难以激发学生内在的学习动力,更会让科学核心素养的培育失去价值方向——学生可能掌握了科学思维与实践能力,却缺乏用科学服务本土社会的责任担当,最终偏离科学教育的本质目标。
科学文化自信与学生科学核心素养的培育,是精神动力与价值目标的统一体。唯有以科学文化自信为引领,才能让学生在科学学习中既具备扎实的知识与能力,又拥有坚定的文化认同与责任担当,最终成长为既懂科学、又有情怀,能为国家科技发展与文化传承贡献力量的时代新人。
小学科学教育是培育学生科学思维、激发科学兴趣的关键阶段,而科学文化自信作为对本土科学传统与创新成果的认同,需通过具象化、场景化的教学设计融入课堂。因此,以科学文化自信培育科学核心素养,需要在教育实践中实现“ 科学文化浸润与知识教学”的深度融合。教科版小学科学教材涵盖物质科学、生命科学、地球与宇宙科学等领域,其内容编排既包含基础科学知识,也隐含丰富的文化渗透空间。将科学文化自信与教学实践深度融合,可从教材内容挖掘、教学方法创新、实践活动延伸三个维度展开,让学生在掌握科学知识的同时,建立对本土科学文化的认同与自信。
在深挖教材内容方面,植入科学文化“基因”。教科版教材中诸多知识点可与本土科学文化关联,需教师主动挖掘背后的文化内涵,将抽象的科学知识与具体的文化案例结合。在三年级下册《温度与水的变化》单元,教材围绕水的三态变化展开教学,教师可延伸引入北宋沈括在《梦溪笔谈》中对“霜雪雨露”成因的记载:“霜者,天之所以杀也,雨露者,天之所以润也,皆因气之所变”。通过对比古人对水形态变化的观察与现代科学解释,既让学生理解“ 温度影响物质状态”的科学原理,又让其感受到中国古代科学家的探索精神,打破“科学知识仅源于西方”的认知误区。在五年级上册《光》单元,教材讲解“光的直线传播”时,教师可结合战国时期墨家著作《墨经》中的记载:“景,光之人,煦若射。下者之人也高,高者之人也下”,这是世界上最早对光的直线传播规律的描述。通过动画演示墨家“小孔成像”实验与教材中的现代实验对比,引导学生发现:两千多年前的中国古人已具备严谨的科学思维,从而让学生在学习科学概念的同时,产生对本土科学文化的自豪感。此外,在六年级下册《能源》单元,介绍“可再生能源”时,可补充我国在太阳能、风能领域的领先成果,如“夸父一号”太阳探测卫星、新疆达坂城风电场等案例,让学生了解当代中国在能源科技领域的创新实力,将科学知识学习与国家科技发展现状紧密关联。
在创新教学方法方面,搭建文化感知“桥梁”。科学文化自信的培育需要避免“说教式”灌输,应通过互动式、体验式教学,让学生主动感知文化内涵。在教科版教材的实验教学中,可融入本土科学器具与探究思路,让学生在动手实践中体会文化魅力。四年级《运动和力》单元“测量力的大小”实验中,教材使用弹簧测力计测量力的大小,教师可同步引入中国古代的“杠杆秤”(如秦代铜权、宋代杆秤),让学生分组尝试用仿制杆秤测量物体重量,并对比弹簧测力计与杆秤的测量原理。通过用古人的工具做科学实验,学生既能理解力的测量的科学方法,又能在操作中感受传统器具蕴含的科学智慧,实现“传统与现代”的科学思维对话。在课堂讨论环节中,可设计“文化关联”问题链,引导学生主动思考科学知识与本土文化的联系。例如,三年级上册《植物》单元学习“植物的根”时,教师可提问:“古人如何利用植物的根解决生活问题?”“你知道我国科学家在植物育种领域有哪些贡献吗?”通过引导学生查阅资料,分享“古代用葛根充饥”“袁隆平院士培育杂交水稻”等案例,让学生在交流中发现:科学知识不仅存在于教材中,更与中国的历史文化、现实发展息息相关。此外,还可利用多媒体资源创设文化情境,如在四年级上册《天气》单元学习“天气预报”时,播放我国古代“观云识天气”的谚语(如“朝霞不出门,晚霞行千里”)与现代气象卫星云图的对比视频,让学生直观感受中国从“经验积累”到“科技预测”的气象科学发展历程,在趣味学习中深化文化认同和自信。
在延伸实践活动中,拓展文化认同“场景”。科学教学不应局限于课堂,需通过课外实践活动,让学生在真实场景中运用科学知识、感受文化价值。结合教科版教材的“实践作业”设计,可融入本土科学文化主题。例如,五年级下册《地球的运动》单元,教师可组织带领学生参观当地的气象局、科技馆(或线上云参观紫金山天文台),让学生不仅了解张衡、郭守敬等古代天文学家如何通过观测仪器研究地球运动,还知道当今人们又是通过什么样的先进仪器观测研究地球运动和天气变化的,进一步感知中国科学技术的发展和科技力量之大。教学昼夜变化时,可以再结合教材中的“模拟昼夜交替”实验,让学生对比古代观测与现代模拟实验的异同,既巩固科学知识,又增强对本土天文科学传统的认知和对本民族文化的自信力。在六年级上册《工具和技术》单元,教材鼓励学生“设计并制作简易工具”,教师可引导学生以“传统工艺改良”为主题开展实践,如模仿古代“ 曲辕犁”的原理设计小型耕地工具,或结合“造纸术”原理尝试用废纸制作再生纸。在制作过程中,学生需运用教材中的“ 结构与功能”“材料选择”等科学知识,同时深入了解传统工艺的科学内涵。实践结束后,组织“传统与创新”成果展示会,让学生分享设计思路与制作过程,既锻炼科学探究能力和创新能力,又让其体会到本土文化可创新、能应用,从而将科学文化自信从认知层面转化为实践层面的认同。
总之,将科学文化自信融入小学科学教学,并非额外增加教学内容,而是通过对教材的深度开发、方法的创新与实践的延伸,让科学知识与本土文化自然融合。唯有如此,才能让小学生在科学启蒙阶段既掌握扎实的科学知识,具有较高科学素养,又建立起对中国科学文化的坚定自信,为未来成长为兼具科学素养与文化情怀的创新人才奠定根基。
(作者单位:延安市教育教学研究中心)