科学教师是落实科学课程改革、保障青少年科学素养提升的关键群体，对筑牢教育强国建设之基具有重要意义。但当下中小学科学教师队伍，特别是小学科学教师队伍建设仍面临一系列问题。教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会于2021年下半年组织了覆盖全国31个省份的大规模调研，结果发现：我国小学科学教师的队伍结构严重失衡，知识与信念薄弱，专业发展羸弱，实验资源匮乏，缺乏精准化和专业化培训。
2023年教育部等十八部门印发的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中，对科学教育提出了一些要求，如“……激发中小学生好奇心、想象力和探求欲，培养学生科学兴趣，引导学生广泛参与探究实践，做到学思结合、寓教于乐，自觉获取科学知识、培养科学精神、提升科学素质、增强科技自信自立、厚植家国情怀，努力在孩子心中种下科学的种子，引导孩子编织当科学家的梦想”。这个要求实际上是非常高的，在以知识传授为核心的理科教学体系下，很难培养让学生“自觉获取科学知识”的能力，也无法很好地激发中小学生的好奇心、想象力和探求欲。改变以知识传授为核心的理科教学习惯，需要教师有极强的反思和内省能力。
在这一系列问题中，教师的专业素养提升显得尤为突出。围绕科学教师的专业培训，教育领域也展开过一系列讨论。其中，在培养和提升科学教师哪方面素养上，众说纷纭。
笔者认为，科学教师的理科素养、跨学科素养等专业能力固然重要，但科学思维方式的培养更为重要。当下，对于科学教师的素养培训多侧重于概念规律和学科专业知识。不可否认这样的培训有其现实价值，但往往都属于知识层面。中小学科学教育要播撒创造的种子，培养青少年创新的勇气，本质上是培养青少年科学、优质的创新素养和思维品质。青少年优秀的思维品质和创新素养很大程度上取决于科学教师的思维品质和创新素养，因此科学教师缺乏关于学科底层思维的通识性培训，抛开科学最本源的思维方式谈教师发展，难以从根源上改善科学教师队伍的思维品质。在所有的素养和素质能力中，培养科学教师哲学思维，或者说哲学素养显得尤为迫切。
为何这样说？这同中小学科学教师队伍的现实状况关系密切。由于中小学科学属于综合学科，教师队伍的组成具有特殊性。教师来源的多学科背景，科学素养参差不齐，是其重要特点。针对这种特殊性，除了要有针对性地进行学科素养培养外，更需要在整体提升队伍质量上做文章，以期抬高教师素养的底部。何为底部抬高？就是要在学科通识性和思维方法的培养上打牢基础。这其中，培养哲学思维能力，提升方法论层面的哲学素养就是一条可行的路径。
从人类思想史来看，科学与哲学其实是一对孪生兄弟。哲学为科学提供思想基础和方法论指导，而科学发展则为哲学提供新的思考素材与实证支撑。科学教育重视在探究实践中发展科学思维，科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，这些特点与哲学思维存在相似性。但哲学思维与科学思维仍然存在一定差异，哲学是对世界、人类、生命等基本问题的思考和探索，为各个学科的研究、学习与实践提供世界观和方法论的指导，缺乏哲学视角，忽视历史与跨界的认识论，科学教育会割裂为唯技术的学科，而过于强调方法与实验则会使科学教育更加浅薄。
因此，在教育、科技、人才一体推进的战略背景下，给科学教育做加法的今天，提升科学教师队伍质量必须补齐哲学思维素养这一短板。概括起来，科学教师培养和运用哲学思维能力，可以在三方面发力。
一是培养和运用洞察事物本质的能力。科学教师不能仅停留在知道事物的表面现象。知识并不等于素养。知识是人类实践与研究的成果，素养是内化、稳定的品质。科学教师要拥有洞察事物本质规律的能力，从而促进学生掌握探求科学真理的思维方式，以及面对现实问题能够理性思考，拥有自己的观点。哲学思维讲求刨根问底，例如《电和磁》一课，许多教师会执着于改进教具，使学生能清晰地看到电流的磁效应现象。学生看到通电线圈使得指南针发生偏转，从而证实奥斯特当年的伟大发现。但是，这个教学过程侧重于让学生在“通电线圈会使指针偏转”这样既定的结果上做实验，轻视了探索和思索的过程。而这堂课的教学本质问题并不是验证“通电导线真的能让磁针发生偏转”这个结论，只有通过更巧妙的设计，让学生自行探索，自己发现现象，学生才会想方设法去求证、思索。可以说，科学教师洞察事物本质规律的思维能力决定了科学教育的深度和学生素养积淀的厚度。
二是培养和运用逻辑思维能力。归纳法与演绎法是科学研究中两种重要的推理方法，分别对应发现的语境与证明的语境。它们有各自的特点，两者互为补充，并在解释科学本质方面发挥着不可或缺的作用。科学教师熟练掌握这两种思维方法，会让科学教育更逼近科学本质。归纳法重视发现的语境，对学生的创新思维有着独特价值，但其结论缺乏检验。演绎法则是从一般原理推导出个别结论的推理方法。演绎法常用于验证，基于已知的理论或原则，通过逻辑推理得出新的结论。在演绎法的运用中，对证实和证伪的理解显得尤为重要。追求真理，但证实真理往往更困难。比如无论有多少只白天鹅都无法得出天鹅都是白的这个陈述。科学教师学会用逻辑思维处理教材，才能提升科学教育思维的密度，对学生高阶思维发展会产生深远的影响。
三是培养和运用批判性思维的能力。批判性思维是重要的哲学思维方式。批判性思维强调对问题的质疑和逻辑推理，科学教师培养和运用批判性思维能力，有助于帮助学生发现潜在问题，促进创新和解决复杂问题，从而提高科学教学的质量。批判性思维培育从分析问题开始。苏格拉底问答法是批判性思维的鼻祖，以“问题”为核心，通过问题启发思考。科学教师要学会使用“问题情境”让学生学会提问。学生提问的背后恰恰是教师对批判性思维的“预设”。质问是批判性思维形成的关键环节。质问的契机有许多，只是常常不易察觉。学习中的困惑常常是问题产生的最佳时机。多给学生提问的时机留白，让学生主动成为“发问者”“质问者”，这是教师主动运用批判性思维的契机。培养和运用批判性思维，不仅增加了科学教育的广度，而且为学生创新素养发展打开了一扇窗。
哲学对科学的影响，不仅仅能为具体科学难题的解决或科学理论的突破提供直接的策略和路径，其对事物本质的关注、对概念与论证的严苛逻辑、对教条主义的批判态度，以及启迪科学变革所必需的创造性思维，都有着不可替代的指导意义。相信哲学的这些价值也一定能帮助科学教师更好地向学生揭示自然科学的本质，帮助孩子在心中种下科学的种子，引导孩子编织当科学家的梦想。
（作者：周莉莉，作者单位：浙江省杭州市临平区文正小学）
来源：《人民教育》2024年第8期