中小學科學教育可以有效促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)，但從培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新人才要求來看，我國的科學教育還存在一些亟待改進和發(fā)展的內(nèi)容，比如我國中小學科學教育受應試的影響仍非常嚴重，導致教師的教學和學生的學習方式偏離了創(chuàng)新人才的成長軌跡。中小學科學教師在創(chuàng)新教育素養(yǎng)方面還存在不足，不利于發(fā)揮科學教師的榜樣作用和教育功能?？茖W教育運行機制不完善，難以聚集創(chuàng)新人才培養(yǎng)合力。

教育評價是科學教育的指揮棒，決定了科學教學方式。我國當前的中小學科學教育受到應試化影響明顯，在教學方式上偏離了科學教育的應有方式，影響了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。為了追求考試中取得高分，很多科學教師采取短平快的講授法、習題練習法，試圖以大量的重復練習獲得高分?？茖W教育應有的實驗探究被忽視，有研究報告顯示，小學和初中的科學教師在教學中很少開展科學探究教學，基本不上實驗課。這是因為很多教師認為開展探究性教學和實驗教學不但浪費了教學時間，還會導致學生得到的結(jié)論與標準答案不一致，反而影響做題效率和考試成績。

鐘秉林先生曾指出，在中小學教育中如果將高考成績作為考試評價的唯一依據(jù)，就會加劇應試傾向，妨礙創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。調(diào)研結(jié)果顯示，我國中學生的科學興趣不但沒有隨著年齡的增大而升高，反而明顯低于小學生，出現(xiàn)了隨著年齡增大而倒退的現(xiàn)象。2021年OECD對十個國家的十個城市（中國被研究的城市為蘇州）的10歲和15歲兒童的創(chuàng)造力與學習興趣做出了評估，評估結(jié)果顯示中國學生的學習興趣在10歲到15歲期間呈現(xiàn)顯著的下降趨勢?？茖W興趣和好奇心等是反映創(chuàng)新特質(zhì)的重要指標，接受科學教育更多的中學生不但沒有發(fā)展，反而出現(xiàn)下降趨勢，其中重要的原因在于中學階段的應試化教育更加明顯，中考、高考成為學校教育的重要導向，習題練習成為學生學習的主要方式，嚴重偏離了科學教育的初衷，影響了創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

科學教師是學生掌握科學知識、科學思想的啟蒙者，科學教師在培育創(chuàng)新型人才方面起了舉足輕重的作用。研究表明中小學階段的科學教師對包括諾貝爾獎得主在內(nèi)的科學家產(chǎn)生了重要影響，通過專門的創(chuàng)新教育素養(yǎng)培養(yǎng)的教師，能夠有效地識別具有創(chuàng)新特質(zhì)的學生，并采取適宜創(chuàng)新人才發(fā)展的教學策略，支持創(chuàng)新人才成長。為了更有效地培養(yǎng)創(chuàng)新人才，應該以創(chuàng)新教育素養(yǎng)為核心，進一步發(fā)展科學教師專業(yè)能力，既要保證科學教師具有良好的科學學科知識和能力，還應該發(fā)展科學教師的跨學科能力和創(chuàng)新教育素養(yǎng)。

而從我國科學教師隊伍的現(xiàn)實情況來看，中小學科學教師隊伍還存在著絕對數(shù)量不夠、專業(yè)能力不足、地區(qū)分配不均、跨學科素養(yǎng)和創(chuàng)新教育素養(yǎng)培養(yǎng)體系不完善等亟待解決的問題。而這些問題中，直接影響到創(chuàng)新人才培養(yǎng)實效的跨學科能力和創(chuàng)新教育素養(yǎng)顯得尤為突出。在跨學科能力方面，當前中小學科學教師多為來自物理、化學、生物等學科的專任教師，學科背景較單一，影響了教師的跨學科能力發(fā)展。在創(chuàng)新教育素養(yǎng)方面，目前各大師范院校的學科設置和課程體系中，指向創(chuàng)新人才培育素養(yǎng)的教師教育教材或教學內(nèi)容非常缺乏，也就是說，我國科學教師基本沒有接受創(chuàng)新教育的培養(yǎng)。即使是承擔創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教師，他們的培養(yǎng)過程仍以接受常規(guī)培訓為主。缺少創(chuàng)新教育素養(yǎng)的教師，不但不能有效發(fā)展榜樣示范作用，也難以識別具有創(chuàng)新潛力的學生并進行針對性的培養(yǎng)，難以影響和引領創(chuàng)新人才的發(fā)展。

科學教育的質(zhì)量對創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量具有直接影響，事關科教興國戰(zhàn)略是否能夠順利實現(xiàn)。要發(fā)揮科學教育促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)效果，應該建立良好的運行機制。這些運行機制包括科學教育工作機制、保障機制、投入機制、評價機制、激勵機制、協(xié)同機制以及校內(nèi)校外資源的整合機制、高等學校和科研院所支持中小學科學教育的機制。而從目前的情況看，我國科學教育運行機制還不夠完善，在諸多方面需要發(fā)展和創(chuàng)新。

比如我國科學教育的校內(nèi)外資源整合機制亟待完善。要有效落實中小學科學教育，實現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，應該從科教融合的視角出發(fā)，整合不同主體、不同領域的科學教育資源，為學生拓寬科學視野、參與科學探究實踐提供條件。反觀現(xiàn)實，學校和社會普遍對整合校內(nèi)外科學教育資源的意識不強、效果不佳，不能有效發(fā)揮科學教育資源合作共享、協(xié)同育人的合力。首先是科學家作為科學教育的重要專家資源，較少深度參與科學教育?？茖W家在科學教育專家委員會中占比較高，但很少有科學家長期深入中小學科學教育一線，從而限制科學家長期性和制度性地參與科學教育研究和實踐。二是科研機構(gòu)與中小學協(xié)作不夠，科研機構(gòu)與學?？茖W教育的聯(lián)動、合作和發(fā)展的制度不夠健全。大中小學校合作、校館合作、企校合作的實踐形式較單一、內(nèi)容較匱乏，多以實地參觀和淺層次體驗為主。

根據(jù)以上分析可知，我國中小學科學教育在促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面仍存在諸多不足。為了培養(yǎng)創(chuàng)新人才，應該積極探索有效路徑，發(fā)揮科學教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的優(yōu)勢。

優(yōu)化科學課程體系是發(fā)展科學教育的首要任務，在科學課程體系建設中，應該以創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求為基本出發(fā)點，從科學課程內(nèi)容建設和實施過程等方面進行體系性重構(gòu)。

首先在科學課程內(nèi)容建設方面，根據(jù)學生發(fā)展的需要，建構(gòu)多元化、可供選擇的科學課程。美國在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面的成功經(jīng)驗在于課程體系建設，美國的課程體系具有“寬廣縱深”的特點，這些課程包含不同學科、不同難度水平的課程，基礎教育與高等院校銜接的先修課程。學生可以根據(jù)自己的興趣和能力，選擇針對性的課程進行學習。我們應該根據(jù)創(chuàng)新人才的發(fā)展需要，構(gòu)建多元化的科學課程。同時還要積極探索中小學科學課程與高等教育科學課程之間的銜接，要通過先修課程等方式，實現(xiàn)大中小學科學課程體系的一體化建設。在具體的科學課程設計中，要根據(jù)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求選擇課程內(nèi)容。科學課程的內(nèi)容選擇，應該以突出科學本質(zhì)，適合學生學習興趣，具備探究實踐價值等為基本原則。為了突出科學本質(zhì)，在進行科學課程內(nèi)容選擇時，除了要呈現(xiàn)重要的科學知識，還應該引入科學史知識，讓學生在對科學發(fā)展過程的學習中形成創(chuàng)新性的知識觀念。對科學課程內(nèi)容的選擇還要突出學生興趣，可以將與學生生活關系密切、反映科技前沿發(fā)展的內(nèi)容作為科學教育素材。

其次是要進行科學課程實施方式的變革。在課程實施過程中，要改變單一的傳授式教學，要避免僅僅依賴于習題訓練的科學學習，而是要結(jié)合學習內(nèi)容需要，構(gòu)建合適的學習情境，讓學生在科學問題的解決中發(fā)展創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新來自于實踐，實踐中的問題為創(chuàng)新提供源泉。在科學教育中要注重基于實際情景下的問題處理能力。從已知的科學創(chuàng)新分析發(fā)現(xiàn)，很多重大的科學創(chuàng)新是在實踐問題的解決中實現(xiàn)的。在科學教育中，應該加強實驗教學，使學生體驗科學原理，感受創(chuàng)新過程；要針對實踐問題開展探究，發(fā)展學生的問題意識和創(chuàng)新性地解決問題的能力。

要實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，必須遵循“強教必先強師”的基本路徑，發(fā)展具有創(chuàng)新人才培養(yǎng)素養(yǎng)的科學教師隊伍。培養(yǎng)高質(zhì)量的科學教師需要與之匹配的教師教育體系，要從我國的國情出發(fā)，發(fā)展指向創(chuàng)新人才培育素養(yǎng)的科學教師教育體系，實現(xiàn)科學教師創(chuàng)新教育素養(yǎng)持續(xù)性發(fā)展。

首先要重視科學教師的職前培養(yǎng)，要通過課程設置和實踐體驗等方式，培養(yǎng)具有創(chuàng)新教育素養(yǎng)的高質(zhì)量科學教師。一是在職前科學教師教育課程設置開設專門的創(chuàng)新教育課程，讓未來科學教師理解和掌握創(chuàng)新的心理機制、學生創(chuàng)新能力的發(fā)展機制、創(chuàng)新教育的原理和方法等內(nèi)容。二是在職前科學教師培養(yǎng)中開展科學研究實踐，要保證未來科學教師參與科技前沿問題的研究，理解科技發(fā)展狀況，親身經(jīng)歷科技創(chuàng)新過程。三是重構(gòu)科學教師的學科教育課程。要從中小學科學教育的實際需要出發(fā)，專門開發(fā)針對科學教師的學科課程。針對科學教師的學科課程應該區(qū)別于學術研究課程，不能一味追求學科知識的高大全，而應該注重學科知識的深度理解，有效納入科學史知識。

創(chuàng)新的出現(xiàn)不但需要具有創(chuàng)新能力的個體，更需要促進創(chuàng)新的生態(tài)環(huán)境。正如米哈里·希斯贊特米哈伊所說，“創(chuàng)造力不是發(fā)生在某個人頭腦中的思想活動，而是發(fā)生在人們的思想與社會文化背景的互動中，它是一種系統(tǒng)性的現(xiàn)象，而非個人現(xiàn)象”。從世界科學中心發(fā)展歷程來看，文藝復興之后的科學中心從意大利開始，依次向英國、法國、德國轉(zhuǎn)移，最后到美國。這些科學中心不但具有科學儀器、配套的學術機構(gòu)、學術機會、資金支持，更是形成了科學創(chuàng)新的生態(tài)，從而有大量的科學創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)?？茖W教育要發(fā)揮創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，應該從系統(tǒng)性出發(fā)，建構(gòu)良好的科學教育生態(tài)，在多方協(xié)同的環(huán)境中促進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

從科學教育的特點來看，科學教育生態(tài)包含家庭、學校和社會三個層面的主體，應該完善大中小學及家校社協(xié)同育人機制，統(tǒng)籌社區(qū)、高校、科研機構(gòu)、高新技術公司、公益場所等與中小學校協(xié)作，打通場館、基地、產(chǎn)業(yè)、平臺之間的壁壘，構(gòu)建整體協(xié)同的科學教育生態(tài)。

首先，應該加強學?？茖W教育生態(tài)建設，作為特殊環(huán)境的學校，其教育活動對學生的發(fā)展起主導作用。在學校科學教育生態(tài)建設中，不但要從硬件條件上加強科學教育設施設備建設，如科學實驗室、科學學習空間等，還要建構(gòu)寬松的環(huán)境氛圍，讓學生愿意接納科學，享受科學，喜歡上科學，積極開展科學創(chuàng)新活動。

除了學校以外，家庭也是影響學生學習效果的重要場地，研究表明親子之間關于科學的對話可以有效促進兒童科學學習，具有較高科學素養(yǎng)的家庭對孩子的科學學習和科學職業(yè)意愿都有非常顯著的促進作用。為了提升科學教育效果，應該注重家庭科學教育生態(tài)建設，舉辦家長學校，發(fā)展適合家庭科學教育需要的資源。

除此之外，科學教育更需要社會的廣泛參與，社會是科學教育生態(tài)的重要組成部分。第一是要充分發(fā)揮博物館、科學館等場域的科學教育優(yōu)勢，應該結(jié)合科學教育發(fā)展創(chuàng)新人才的需要，開發(fā)和利用科技場館的科學教育資源，實現(xiàn)與學校和家庭教育的聯(lián)動。第二是發(fā)揮媒體、影視作品的作用，具有科學教育功能的影視節(jié)目不但可以普及科學知識，成為科學教育素材，還能夠營造整體性的社會環(huán)境，對科學教育具有非常積極的作用。第三是加強科學產(chǎn)業(yè)中科學教育資源開發(fā)與利用。科教融合成為促進高等學校和中小學創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方式，在科學教育中，要注重將科學教育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合起來，結(jié)合生產(chǎn)實際開發(fā)科學教育課程，讓學生能夠體驗科學技術發(fā)展的前沿研究，參與到科學實踐中，從而培養(yǎng)他們的科學學習興趣，發(fā)展創(chuàng)新思維和能力。