中小學(xué)科學(xué)教育可以有效促進(jìn)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(xué)教育還存在一些亟待改進(jìn)和發(fā)展的內(nèi)容，比如我國中小學(xué)科學(xué)教育受應(yīng)試的影響仍非常嚴(yán)重，導(dǎo)致教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式偏離了創(chuàng)新人才的成長(zhǎng)軌跡。中小學(xué)科學(xué)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(xué)教師的榜樣作用和教育功能?？茖W(xué)教育運(yùn)行機(jī)制不完善，難以聚集創(chuàng)新人才培養(yǎng)合力。

教育評(píng)價(jià)是科學(xué)教育的指揮棒，決定了科學(xué)教學(xué)方式。我國當(dāng)前的中小學(xué)科學(xué)教育受到應(yīng)試化影響明顯，在教學(xué)方式上偏離了科學(xué)教育的應(yīng)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(xué)教師采取短平快的講授法、習(xí)題練習(xí)法，試圖以大量的重復(fù)練習(xí)獲得高分。科學(xué)教育應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)探究被忽視，有研究報(bào)告顯示，小學(xué)和初中的科學(xué)教師在教學(xué)中很少開展科學(xué)探究教學(xué)，基本不上實(shí)驗(yàn)課。這是因?yàn)楹芏嘟處熣J(rèn)為開展探究性教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但浪費(fèi)了教學(xué)時(shí)間，還會(huì)導(dǎo)致學(xué)生得到的結(jié)論與標(biāo)準(zhǔn)答案不一致，反而影響做題效率和考試成績(jī)。

鐘秉林先生曾指出，在中小學(xué)教育中如果將高考成績(jī)作為考試評(píng)價(jià)的唯一依據(jù)，就會(huì)加劇應(yīng)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(xué)生的科學(xué)興趣不但沒有隨著年齡的增大而升高，反而明顯低于小學(xué)生，出現(xiàn)了隨著年齡增大而倒退的現(xiàn)象。2021年OECD對(duì)十個(gè)國家的十個(gè)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(xué)習(xí)興趣做出了評(píng)估，評(píng)估結(jié)果顯示中國學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣在10歲到15歲期間呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)。科學(xué)興趣和好奇心等是反映創(chuàng)新特質(zhì)的重要指標(biāo)，接受科學(xué)教育更多的中學(xué)生不但沒有發(fā)展，反而出現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中重要的原因在于中學(xué)階段的應(yīng)試化教育更加明顯，中考、高考成為學(xué)校教育的重要導(dǎo)向，習(xí)題練習(xí)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要方式，嚴(yán)重偏離了科學(xué)教育的初衷，影響了創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

科學(xué)教師是學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想的啟蒙者，科學(xué)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(xué)階段的科學(xué)教師對(duì)包括諾貝爾獎(jiǎng)得主在內(nèi)的科學(xué)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(shí)別具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)生，并采取適宜創(chuàng)新人才發(fā)展的教學(xué)策略，支持創(chuàng)新人才成長(zhǎng)。為了更有效地培養(yǎng)創(chuàng)新人才，應(yīng)該以創(chuàng)新教育素養(yǎng)為核心，進(jìn)一步發(fā)展科學(xué)教師專業(yè)能力，既要保證科學(xué)教師具有良好的科學(xué)學(xué)科知識(shí)和能力，還應(yīng)該發(fā)展科學(xué)教師的跨學(xué)科能力和創(chuàng)新教育素養(yǎng)。

而從我國科學(xué)教師隊(duì)伍的現(xiàn)實(shí)情況來看，中小學(xué)科學(xué)教師隊(duì)伍還存在著絕對(duì)數(shù)量不夠、專業(yè)能力不足、地區(qū)分配不均、跨學(xué)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(shí)效的跨學(xué)科能力和創(chuàng)新教育素養(yǎng)顯得尤為突出。在跨學(xué)科能力方面，當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教師多為來自物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的專任教師，學(xué)科背景較單一，影響了教師的跨學(xué)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(xué)科設(shè)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(xué)內(nèi)容非常缺乏，也就是說，我國科學(xué)教師基本沒有接受創(chuàng)新教育的培養(yǎng)。即使是承擔(dān)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(xùn)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(shí)別具有創(chuàng)新潛力的學(xué)生并進(jìn)行針對(duì)性的培養(yǎng)，難以影響和引領(lǐng)創(chuàng)新人才的發(fā)展。

科學(xué)教育的質(zhì)量對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量具有直接影響，事關(guān)科教興國戰(zhàn)略是否能夠順利實(shí)現(xiàn)。要發(fā)揮科學(xué)教育促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)效果，應(yīng)該建立良好的運(yùn)行機(jī)制。這些運(yùn)行機(jī)制包括科學(xué)教育工作機(jī)制、保障機(jī)制、投入機(jī)制、評(píng)價(jià)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制、協(xié)同機(jī)制以及校內(nèi)校外資源的整合機(jī)制、高等學(xué)校和科研院所支持中小學(xué)科學(xué)教育的機(jī)制。而從目前的情況看，我國科學(xué)教育運(yùn)行機(jī)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(xué)教育的校內(nèi)外資源整合機(jī)制亟待完善。要有效落實(shí)中小學(xué)科學(xué)教育，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，應(yīng)該從科教融合的視角出發(fā)，整合不同主體、不同領(lǐng)域的科學(xué)教育資源，為學(xué)生拓寬科學(xué)視野、參與科學(xué)探究實(shí)踐提供條件。反觀現(xiàn)實(shí)，學(xué)校和社會(huì)普遍對(duì)整合校內(nèi)外科學(xué)教育資源的意識(shí)不強(qiáng)、效果不佳，不能有效發(fā)揮科學(xué)教育資源合作共享、協(xié)同育人的合力。首先是科學(xué)家作為科學(xué)教育的重要專家資源，較少深度參與科學(xué)教育?？茖W(xué)家在科學(xué)教育專家委員會(huì)中占比較高，但很少有科學(xué)家長(zhǎng)期深入中小學(xué)科學(xué)教育一線，從而限制科學(xué)家長(zhǎng)期性和制度性地參與科學(xué)教育研究和實(shí)踐。二是科研機(jī)構(gòu)與中小學(xué)協(xié)作不夠，科研機(jī)構(gòu)與學(xué)?？茖W(xué)教育的聯(lián)動(dòng)、合作和發(fā)展的制度不夠健全。大中小學(xué)校合作、校館合作、企校合作的實(shí)踐形式較單一、內(nèi)容較匱乏，多以實(shí)地參觀和淺層次體驗(yàn)為主。

根據(jù)以上分析可知，我國中小學(xué)科學(xué)教育在促進(jìn)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(yīng)該積極探索有效路徑，發(fā)揮科學(xué)教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的優(yōu)勢(shì)。

優(yōu)化科學(xué)課程體系是發(fā)展科學(xué)教育的首要任務(wù)，在科學(xué)課程體系建設(shè)中，應(yīng)該以創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求為基本出發(fā)點(diǎn)，從科學(xué)課程內(nèi)容建設(shè)和實(shí)施過程等方面進(jìn)行體系性重構(gòu)。

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

其次是要進(jìn)行科學(xué)課程實(shí)施方式的變革。在課程實(shí)施過程中，要改變單一的傳授式教學(xué)，要避免僅僅依賴于習(xí)題訓(xùn)練的科學(xué)學(xué)習(xí)，而是要結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容需要，構(gòu)建合適的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在科學(xué)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(shí)踐，實(shí)踐中的問題為創(chuàng)新提供源泉。在科學(xué)教育中要注重基于實(shí)際情景下的問題處理能力。從已知的科學(xué)創(chuàng)新分析發(fā)現(xiàn)，很多重大的科學(xué)創(chuàng)新是在實(shí)踐問題的解決中實(shí)現(xiàn)的。在科學(xué)教育中，應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)原理，感受創(chuàng)新過程；要針對(duì)實(shí)踐問題開展探究，發(fā)展學(xué)生的問題意識(shí)和創(chuàng)新性地解決問題的能力。

要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，必須遵循“強(qiáng)教必先強(qiáng)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(xué)教師隊(duì)伍。培養(yǎng)高質(zhì)量的科學(xué)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(xué)教師教育體系，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教師創(chuàng)新教育素養(yǎng)持續(xù)性發(fā)展。

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

創(chuàng)新的出現(xiàn)不但需要具有創(chuàng)新能力的個(gè)體，更需要促進(jìn)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(gè)人頭腦中的思想活動(dòng)，而是發(fā)生在人們的思想與社會(huì)文化背景的互動(dòng)中，它是一種系統(tǒng)性的現(xiàn)象，而非個(gè)人現(xiàn)象”。從世界科學(xué)中心發(fā)展歷程來看，文藝復(fù)興之后的科學(xué)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(xué)中心不但具有科學(xué)儀器、配套的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)、資金支持，更是形成了科學(xué)創(chuàng)新的生態(tài)，從而有大量的科學(xué)創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)?？茖W(xué)教育要發(fā)揮創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)該從系統(tǒng)性出發(fā)，建構(gòu)良好的科學(xué)教育生態(tài)，在多方協(xié)同的環(huán)境中促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

從科學(xué)教育的特點(diǎn)來看，科學(xué)教育生態(tài)包含家庭、學(xué)校和社會(huì)三個(gè)層面的主體，應(yīng)該完善大中小學(xué)及家校社協(xié)同育人機(jī)制，統(tǒng)籌社區(qū)、高校、科研機(jī)構(gòu)、高新技術(shù)公司、公益場(chǎng)所等與中小學(xué)校協(xié)作，打通場(chǎng)館、基地、產(chǎn)業(yè)、平臺(tái)之間的壁壘，構(gòu)建整體協(xié)同的科學(xué)教育生態(tài)。

首先，應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)?？茖W(xué)教育生態(tài)建設(shè)，作為特殊環(huán)境的學(xué)校，其教育活動(dòng)對(duì)學(xué)生的發(fā)展起主導(dǎo)作用。在學(xué)?？茖W(xué)教育生態(tài)建設(shè)中，不但要從硬件條件上加強(qiáng)科學(xué)教育設(shè)施設(shè)備建設(shè)，如科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)學(xué)習(xí)空間等，還要建構(gòu)寬松的環(huán)境氛圍，讓學(xué)生愿意接納科學(xué)，享受科學(xué)，喜歡上科學(xué)，積極開展科學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)。

除了學(xué)校以外，家庭也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要場(chǎng)地，研究表明親子之間關(guān)于科學(xué)的對(duì)話可以有效促進(jìn)兒童科學(xué)學(xué)習(xí)，具有較高科學(xué)素養(yǎng)的家庭對(duì)孩子的科學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)職業(yè)意愿都有非常顯著的促進(jìn)作用。為了提升科學(xué)教育效果，應(yīng)該注重家庭科學(xué)教育生態(tài)建設(shè)，舉辦家長(zhǎng)學(xué)校，發(fā)展適合家庭科學(xué)教育需要的資源。

除此之外，科學(xué)教育更需要社會(huì)的廣泛參與，社會(huì)是科學(xué)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(xué)館等場(chǎng)域的科學(xué)教育優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該結(jié)合科學(xué)教育發(fā)展創(chuàng)新人才的需要，開發(fā)和利用科技場(chǎng)館的科學(xué)教育資源，實(shí)現(xiàn)與學(xué)校和家庭教育的聯(lián)動(dòng)。第二是發(fā)揮媒體、影視作品的作用，具有科學(xué)教育功能的影視節(jié)目不但可以普及科學(xué)知識(shí)，成為科學(xué)教育素材，還能夠營造整體性的社會(huì)環(huán)境，對(duì)科學(xué)教育具有非常積極的作用。第三是加強(qiáng)科學(xué)產(chǎn)業(yè)中科學(xué)教育資源開發(fā)與利用?？平倘诤铣蔀榇龠M(jìn)高等學(xué)校和中小學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方式，在科學(xué)教育中，要注重將科學(xué)教育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合起來，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際開發(fā)科學(xué)教育課程，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿研究，參與到科學(xué)實(shí)踐中，從而培養(yǎng)他們的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展創(chuàng)新思維和能力。