放眼国际，在过去的几十年中，欧美等发达国家非常重视科学教育。虽然不同国家对科学教育的表述有所不同，比如美国的STEM教育（科学、技术、工程和数学）、德国的MINT教育（数学、信息工程、自然科学、技术的德语缩写），但各国科学教育的内涵基本一致。

从全球来看，国际数学与科学教育成就趋势调查（TIMSS）和国际学生评估项目（PISA）是传播度和认可度都比较高且与青少年科学素养有关的国际测评，每次最新评测结果发布都会引发全球反响，涌现和成就了新加坡、芬兰、日本等全球科学教育之星。此外，美国作为科技强国和STEM教育发源地，拥有开展青少年科学教育的丰富经验；英国的科学学科在基础教育阶段是国家课程的核心科目之一，与数学和英语并列，其重要程度可见一斑；制造业高度发达的德国，MINT教育为其工业社会转型升级提供了有力支撑。上述国家的科学教育经验可以为我们提供一定参考和借鉴。

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强化顶层设计，下好科学教育发展“先手棋”

2018年12月，美国发布《绘制成功之路：美国STEM教育发展战略》，提出要在STEM领域的国民素养、发明创造和劳动力就业方面成为全球领导者的目标，呼吁全美学校、家庭、社区、公司和行业协会联合起来，共同将美国打造成全球STEM领域的“北极星”。2022年12月，美国教育部发布《提高标准：面向所有学生的STEM卓越计划》，强调进一步实施和扩大公平、优质的STEM教育，涵盖从学前教育到高等教育的所有学生，培养学生的全球竞争力，为未来参与全球竞争做好准备。

2019年2月，德国联邦教育及研究部推出“MINT行动计划——在MINT教育中走向未来”战略框架，集合了支持和加强MINT教育的各种措施，尤其强调青少年MINT教育、MINT专业人才培养、提高MINT领域的女性机会和社会中的MINT教育四个重要方面。2022年6月，德国启动了MINT行动计划2.0，设定了合作、质量、网络、家庭、研究以及早期培养五个新的行动领域。

制定国家标准，推动科学教育教学升级

美国国家科学院于2011年牵头出台了《K—12科学教育框架》，后来在此框架基础上制定了《新一代科学教育标准》并于2013年发布。该标准确立了科学教育的三个维度：学科核心概念、科学与工程实践以及跨学科概念，是目前指导美国科学课程教与学的纲领性文件，取代了1996年公布的《国家科学教育标准》。

21世纪初，德国各州教育和文化部长联席会议将工作重点放在全国教育标准的制定和实施上。2003年，在德国各州教育和文化部长联席会议的倡议下，德国成立了挂靠在柏林洪堡大学下的教育质量发展研究所。该所的主要任务之一就是制定全国性的中小学教育标准。此后，德国各州教育和文化部长联席会议分批出台了中小学主要学科的全国教育标准。自然科学学科都采用了相同的四维目标体系，分别为学科知识、获知能力、交流能力和评判能力。

日本每10年修订一次的《学习指导要领》是中小学课程改革的“风向标”，其中关于“理科”课程的规定可以看出日本科学教育的发展与变迁。“二战”后，日本经济高速发展，小学和初中理科课时数出现明显的上涨趋势，但随后受到“宽松教育”改革的影响，无论总课时数还是理科课时数均出现了大幅减少的趋势。21世纪以来，伴随日本经济与教育的复苏和振兴，日本重新确立了“科技立国”“教育立国”的国策，并将科学教育的转型与升级作为关键路径之一。受此影响，2008年以来日本小学和初中的理科课时数均明显增加。

英国《1988年教育改革法》正式将科学列为国家核心课程，科学教育在中小学的地位得到法定认可。1989年，当时的英国教育与科学部正式发布《英格兰国家课程：科学》，首次建立了全国统一的科学课程标准，这是英国中小学科学教育的第一份官方指南。随后，科学课程标准历经多次修订。目前英国学校1—9年级遵循的科学课程标准是2013年9月发布的版本，10—11年级的科学课程标准是2014年12月发布的版本。

构建核心课程体系，奠定科学教育稳固根基

芬兰在2014年颁布新版《基础教育国家核心课程》，并于2016年秋季在全国中小学开始实施，正式开启新一轮课程改革。芬兰《国家基础教育核心课程》提出培养学生的七大横贯能力，分别是学会学习与思考、文化素养、日常生活能力、多元识读能力、信息能力、职业与创业能力以及可持续发展能力。

芬兰中小学科学课程体系的构建凸显横贯能力培养，强调跨学科主题的学习研究，倡导项目式教学、现象教学等综合教学模式。芬兰小学阶段的科学课程具有综合性特点，名为环境研究，每周课时数排在全部课程的第3位。初中阶段的科学课程为分科课程，包括生物、地理、物理、化学以及健康教育五门课程，每周课时数在全部课程中排名第一。

新加坡教育部于2012年制定了新的《初中科学课程大纲》，并于次年在全国正式实施。2014年，新加坡又颁布了新的《小学科学课程大纲》。小学与初中科学课程大纲的结构相同，旨在建立科学知识、科学探究技能和价值观之间的平衡，同时实现从获得知识向运用知识的转变。新加坡所有学生在小三至小六、中一至中二都要学习综合性科学课程，所学知识成为构建他们一生科学素养的基础。小学课程设置中，科学与英语、母语、数学都是四门主课，在考试中所占的比重相同。

目前，日本小学和初中理科课程已经实现了有效衔接，强调各阶段“资质与能力”培养目标的一致性与系统化。日本理科课程实行“双领域”的基本框架结构，即“A物质·能量”和“B生命·地球”领域。从小学到高中，日本学生认识事物及现象的内容层次不断扩大，整体是从宏观到微观，从具体到抽象的认识过程。日本文部科学省于2018年新修订的《高中学习指导要领》新设了“理数”学科，由“理数探究基础”和“理数探究”两门课程构成，旨在培养学生综合运用理科视角和思维解决复杂问题的能力，从而适应快速变化的时代。

重视校外非正式学习，营造科学教育良好生态

美国校外STEM学习主要采取基于项目的学习、基于问题的学习等模式，在补偿弱势群体学生的STEM教育、弥补校内STEM教育不足等方面取得了重大成效，越来越被视为科学教育生态的重要组成部分。美国校外STEM学习的实施主体非常多元，社区机构是主要组织者，承担了大部分校外STEM学习的组织实施，如女孩科学俱乐部、科学博物馆、科学中心等。家长、企业、基金会等其他利益相关者也是重要的组织者，企业、基金会作为主要合作伙伴，负责提供资金支持。美国校外STEM学习大多数都是免费的，通过夏令营、放学后项目和星期六课程等广泛开展。

芬兰非常重视在课堂之外的广阔社会实践中开展科学教育。芬兰的博物馆、大学实验室、学生营地、科学中心等能够为学生提供多种非正式的科学学习机会。在芬兰，LUMA是“LUonnontietee”（芬兰语，意为自然学科）和“Mathematics”（数学）的缩写，目前芬兰几乎每个城市都有一个LUMA中心，负责普及和推广科学教育。LUMA中心拥有比较齐全先进的教学科研设备，可供学校借用。中小学教师可以根据教育教学需要向LUMA中心预约时间，带领学生进行实践操作。同时，LUMA中心配备了高素质的专业人员，为在职教师提供科学、技术等课程教学培训。组织学生营也是芬兰校外非正式STEM学习的方式之一。开营时间一般在夏季，由芬兰的LUMA中心或大学的研究中心负责组织实施。

为推进科学教育高质量发展，新加坡将校外项目与校内课程有机结合，科研机构和行业组织由此成为助力学校科学教育发展的积极合作伙伴。这些机构和组织为新加坡开展校外非正式学习提供了重要支撑。比如新加坡科学中心于2014年成立了专门从事STEM教育和推广的部门，除了为学校项目提供专家建议、帮助学校与行业建立联系外，还会为师生组织基础电子学、物联网、激光切割和雕刻、3D计算机辅助设计、3D打印和扫描、PCB设计和制造等培训研讨会。

整合社会力量，打造科学教育新样态

科学教育有别于其他教育的一个显著特点是校外非正式学习占有非常重要的地位，发挥着不亚于校内教育的重要作用。而在校外非正式学习的组织实施过程中，调动、整合社会力量深入、长期、高效参与是决定学习实践效果的关键。全方位、立体式的社会力量支撑涵盖场所、设施、人才、资金等诸多方面，各自发挥所长形成有效合力。

美国在2016年发布的《2026：STEM愿景》中提出，整合学校、图书馆、博物馆、基金会、企业、社区组织、专业人才等各方面资源，共同打造具有地方特色的STEM实践社区。美国的博物馆在助力提升青少年科学素养方面发挥了积极作用，比如芝加哥工业科学博物馆制订的“科学行动方案”搭建了科学与青少年的互动桥梁，激励和指导青少年发挥STEM领域的潜力。另外，美国的探险科学中心、21世纪社区学习中心等分别组织实施不同类别的校外科学教育活动，拓展了校外科学教育渠道，丰富了校外科学教育的内容。

2003年，在芬兰教育部、芬兰国家教育委员会的支持下，芬兰国家LUMA中心正式成立，围绕数学和科学教育开展国内及国际教育合作。截至2019年，芬兰共有13家LUMA中心，分布在赫尔辛基大学等13家高等教育机构。LUMA中心构成了芬兰最知名的科学教育支持网络。

德国科学教育发展同样注重发挥社会力量的强大支撑作用。目前，德国大约有250家企业和机构成为MINT教育的合作伙伴和赞助商，其中既有全球性企业也有研究机构。德国26个研究机构的科学家还与欧洲粒子物理研究实验室共同组成了“粒子世界网络”，方便师生了解最新的天文和粒子物理相关知识。

在英国，许多社会组织和机构积极配合参与校外科学教育和教师培训活动。比如，伦敦科学博物馆开展了各式各样的科学探索活动和课程。在推动社会力量参与方面，英国国家STEM学习网络推出“STEM大使”项目，引导学术机构、科研院所、科技企业等各类组织和机构在课堂内外为学生提供STEM教育实践活动。英国皇家工程教育与技能委员会于2016年推出了《英国STEM教育蓝图》，公布了600多个支持机构，这些机构可以为学生和教师提供丰富的资源及课程。

强化人才队伍建设，保障科学教育高质量发展

美国科学教师协会联合科学教师教育促进协会于1998年制定了《科学教师培养标准》，对美国的大学、学院以及培训机构提出了具体的科学教师培养规范性要求，并于2003年、2012年和2020年进行了3次更新。最新版标准强调教师不仅需要具备较高水平的学科知识和教育学知识，还必须具备不断反思、自主学习和专业发展的理念，能够快速适应课程、标准、技术和学生的不断变化。

目前，日本已经在全国全面推行小学高年级（4—6年级）“学科担任制”，将以往几乎所有学科均由班主任教授的模式转变为不同学科由专任教师负责的模式。这种模式在小学高年级的理科教育中广泛落实，截至2020年，日本全国共有48%的小学在六年级推广理科教育的“学科担任制”，重点开展观察、实验与编程教育。此外，为推动初中和高中理科教育的升级，日本东京的许多学校还会为理科专任教师配备1名辅助教师，这些辅助教师大多是退休返聘人员，专门负责在实验教学等环节为学生提供额外支持。

（本文系北京教育科学研究院教育发展研究中心集体研究成果，执笔人：李震英、唐科莉、李冬梅、邓舒、周红霞、曲垠姣）