要在教育“双减”中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。
——2023年2月21日，习近平在中共中央政治局第三次集体学习时强调切实加强基础研究夯实科技自立自强根基。
基础教育既要夯实学生的知识基础，也要激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣，培养其探索性、创新性思维品质。
——2023年5月29日，习近平在中共中央政治局第五次集体学习时强调加快建设教育强国为中华民族伟大复兴提供有力支撑。
如果没有科学教育，现代教育就失去了存在的根基，教育发展的历史告诉我们，科学观念和方法塑造了现代教育的基本形态与核心观念。在我们的认识中，科学代表了正确的、先进的、好的观念，重视科学教育几乎是没有人反对的。大力推进科学教育的重要性不言而喻，但还要客观地认识到，我们的社会文化中，对科学、科学教育相关的问题还存在很多模糊的认识，这些模糊认识不搞清楚，则会直接影响科学教育的成效。
一、科学教育应是认知方式的教育
我们现在所说的科学教育，其实是指科学、技术教育，或科技教育，而不是纯粹的字面的科学教育，把科学与技术的概念边界模糊化正是我们的问题所在。严格进行意义上的辨析，科学和技术完全是两个不同的概念，不加区分的混为一谈，会对开展科学教育产生误导。人类的科学观念有两千多年的历史，现代科学则仅有五六百年的历史。人类的技术则在七八十万年前的旧石器时代就出现了。科学在历史上有不同的概念，今天主要指的是对宇宙、自然、社会现象进行观察、验证、推理而形成的规律性的认识方式，表现为观念、判断、论断等知识形式。技术是人类对自然现象的运用形成的方法、手段、技能，表现为装置、设计或流程。
科学和技术的区分就在于，科学是为了满足人类的好奇心，技术是为了满足人类的实际需要。科学的进步需要发现，是改变人的认知；技术的进步需要发明，改变人的行为。早期的科学观念十分鲜明的反对以实用为目的，类似于我们今天所说的基础研究，不以任何专门或特定的应用或使用为目的，就是不断拓宽人类认识的边界。在这一点上，科学与技术的目的完全背道而驰。
科学与技术还有很多方面的不同。科学是科学家们的猜测、假设或发现，技术则是由工程师们去进行发明、组合、改进。比如牛顿年轻时也喜欢摆弄机械模型，但是他的成就是发现物体运动规律，所以他是科学家。而瓦特当过实验员，理解蒸汽动力的知识，他的贡献在于改良了蒸汽机，让人类能够利用新的能源提供动力，但他不是科学家，而是发明家或工程师。比如，技术可以申请专利，科学是不能获得专利的。我国科学家屠呦呦发现青蒿素能降低疟疾的死亡率，这是一个非常伟大发现，这一发现挽救了世界上无数人的生命，但是却因专利问题引发争议。从科学与技术的关系看，发现青蒿素的特点和功用属于科学，是不能申请专利的。但是如何提纯、加工、生产的工艺流程是技术的应用，是可以申请专利的。
今天，我们之所以模糊了科学与技术的边界，把科学与技术变得密不可分，是因为伽利略、培根以来形成了实验哲学，把认识世界的方式与实验验证结合，以及笛卡尔用数学方式认识和表达世界的观念，技术与科学才有了密切关系。在此之前，科学与技术完全是两个平行的轨道，实验设备和技术的出现才让科学与技术有了交集，科学家探求世界的规律和真相，工程师用科学理论创造新的技术，共同推进人类进入高科技模式。比如随着显微镜技术的不断改进，人们对微观世界的认识越来越细致，才有了细胞、基因等科学认知。
那么，作为科学教育，强调这一区分重要吗？十分重要！基础教育阶段进行科学教育的目的是培养学生的科学观念、科学精神和科学方法，通过观察、实验等途径理解更多的科学现象，让学生获得科学的思维和认知，不能简单的把技术的教育等同于科学教育。
除了科学与技术，科学教育还要清楚科学与文化、科学与常识等关系。常识让我们感觉空气里空无一物，但是科学告诉我们，空气里有氮气和氧气，还有其他气体成分。科学教育在某种意义上讲，就是要破除常识中的谬误，建立起不同于感觉器官所能感知的观念。科学是人类创造的认识世界的一种方式，不是自然界本身就有的，作为认识方式，科学与文学、诗歌、艺术、哲学、宗教相同，所以，不能因为重视科学教育，而有意无意地降低其他教育的地位。
只有清楚的认识科学相关的这些关系，才能科学的态度和方法实施科学教育。
二、科学教育应是正确价值的教育
在我们的话语体系里，提起科学，那一定代表了进步的、正确的、好的，甚至会认为科学经过实验验证，一定是绝对的、永恒的真理。我们认为一件事情做得对，就会说这做法很科学，否则就是不科学。相对蒙昧、偏狭、迷信、教条和神秘主义等认知方式而言，科学一定是正确的，因为科学观念的成立需要建立在一定经验、验证、逻辑和因果关系之上，而科学之外的认知并不十分在意逻辑、验证等科学的方法。
尽管如此，科学并不代表绝对正确或永恒的真理。科学的认识是人类数千年来对纷繁复杂的自然现象，通过各种猜测、想象、推演，形成一种认知，这种认知在一个时代、一定条件下是正确的，但随着人们的认知不断深入，早期形成的认知可能就是错误的。科学的概念并不是固定不变，而是随着相关观测结果的丰富而不断变化的，人类最早认为世界是一个广大的平地，悬浮在空中，对当时的人来说这种认识并没有错，因为地球的球面曲率太小了，根本觉察不到，直觉经验告诉人们一望无垠的大地就应该是平的。但是人们通过观察日月星辰的运动，通过万物下坠的现象，根据海平面上船只远近的视角认识到地球是个圆形的球体。认识到是一个球体，人们还不满足，这个球体是不是一个完美的正圆球体，人们还在求证，最后发现地球是赤道比两极突出的扁球体。这是现在的观察和认识条件下形成的观念，并不代表未来对地球的认识不会有新的变化。
科学教育就要告诉学生，无论是科学，还是技术，都是这样不断拓宽或者确定认识边界，破除旧的观念，建立新的认知。科学上的各种争论和假设都是正常的，这些争论和假设才是科学进步的必要条件,也是培养学生创新思维的广阔空间。
科学发展到20世纪，对科学的认识发生了很多革命性的变化，一个重要的观念就是认识到真正的科学不是绝对真理，任何一种理论都会在逻辑上与其他理论发生冲突，科学理论的一个重要特质就是可证伪性。比如我们一般会认为光是沿直线传递，但爱因斯坦发现光在强大的引力下会发生弯曲。凡是那些认为自己的理论无可辩驳或能够解释一切，这种理论都是值得怀疑的。像弗洛伊德的精神分析法曾经用来解释一切心理现象，但实质上后来被证明是伪科学，只能作为一种对心理现象的认识方式，而不是科学。
我们的直接感受是，科学发展不仅改变了人们认识世界的方式，科学进步带来技术的革新，给人类带来了福祉，我们的生活更加便捷，人类的健康水平不断提高，平均寿命延长，几乎所有的愿望都能得到满足。但是，我们还必须认识到，科学的“两面性”，即科学在解决问题，也在制造问题。比如科学带来技术的进步，人类改造和利用自然的能力更强大，带来了环境破坏、生态失衡、气候恶化，生物工程解决了粮食问题、疾病问题，也带来了转基因问题、化肥问题、农药问题、食品添加剂问题等。科学不断地解决人类生存遇到的问题，又给人类生存带来新的问题，有时新的问题可能比解决了的问题更多更严重。
在小学阶段，科学教育要让孩子认识更多的科学现象，但是到了中学阶段，学生具备了一定的理性思维，就应该让学生理解这些科学的观念。
三、科学教育应是人文情怀的教育
科学和技术的发展进步，的确给人类带来了前所未有的力量，让人类在万物中获得强烈的优越感，而且人类社会还在大踏步不断前进，我们似乎也乐观地认为科学技术无所不能。今天，现代科技经过四五个世纪的发展，给我们带来进步，也带来很多烦恼，反思社会发展变化，我们发现科技进步并不能解决所有问题。首先，科学作为人类探索自然的一种活动，目的是观察并研究自然，但是科学做不到彻底解开自然的奥秘，不能穷尽对自然的认知，科学只能让人尽可能的接近客观存在。
科学不仅带来技术的进步，也改变了人类的思维方式、价值观念和精神世界，比如用科学的方法解决社会问题带来的科学主义，进化论带来的人种优越观念，科技进步带来效率至上的社会观念，数学化的表达带来测量为主的评价方式等，这些新观念都是对人类传统文化的颠覆，有些改变对人的价值观念产生的负面影响。在科技发展的深刻影响下，科学主义、唯理主义、工具理性大行其道，造成了现代人的“空心化”，重现实而失去灵魂，重世俗而丧失信仰，重盲从而缺乏主张，重娱乐而萎靡精神，这种倾向导致人没有内在的自我追求，人云亦云，陷入迷茫。当下人们生活感到焦虑、压力等感受几乎都与科技发展带来社会结构变化以及形成的社会观念有关。这种观念导致社会出现大批精致的利己主义者、平庸的技术主义者，以及美国人所称“优秀的绵羊”。近百年以来，人类经历的几次战争与浩劫，也都是科技带来的观念变化所导致。这就启示我们，开展科学教育一定要与正确的价值观教育相结合，我们推进的“课程思政”就担负着这样的使命。
在教育的发展中，因为科学技术观念的强势影响，也出现重实用功利，轻人文关怀的倾向。为了避免这些弊端，科学教育需要寻找与人文主义教育的结合点。2015年，联合国教科文组织的教育报告《反思教育—向“全球共同利益”的理念转变》重申人文主义的教育方法，强调“维护和增强个人在其他人和自然面前的尊严、能力和福祉，应是21世纪教育的根本宗旨。”
重视科学教育而不忽略人文主义教育，特别需要从我们的传统文化中汲取营养。尽管中国文化中没有从源头上产生科学思想，这是中国传统文化的缺憾，但是中国传统文化具有鲜明的人本思想，“天人合一”“民胞物与”，这些思想观念正是我们今天克服现代科技思维带来种种弊端的一道“防火墙”。
四、科学教育应是科技历史的教育
在我们的经验里，科学是由一系列的概念、推论、论断、定理、公式构成的，科学教育的任务是把相关的知识、概念、技能、方法教给学生，在教学中最简单的办法就是让学生通过机械记忆把这些概念、公式、推论记下来，掌握一堆术语，再去深入理解并建立联系、付诸应用。似乎科学知识本来就是这个样子，科学教育也本该如此。科学教育的观念中往往忽略了一个重要的方面，就是科学历史的教育。每一个知识和方法都有发展的历史，但是教科书只提供知识，很少涉及知识的历史，我们的教学只让学生努力去记住知识、理解知识，而没有时间和精力让学生了解知识进化的历史。这可能是我们科学教育中的一大弊端和缺陷。
在知识进化的过程中，有时惊心动魄，有时波诡云谲，有时振奋人心，有时在一波三折。科学的历史更有故事感，更能激发学生学习科学的兴趣，更关键的是让学生能够从全局性的角度理解科学理论的产生、发展、应用以及被修订、否定的过程，从而建立一种深度理解和思维。我们在科学教育中忽视科学史教育的确是不应该的。
清华大学的科学史学家吴国盛在《科学的历程》中举了能量守恒原理形成的例子，特别能说明这一点。美国物理学家本杰明·汤姆逊在炮膛钻孔实验中发现，钻孔过程不断放出热，开始研究热量与做功之间的关系，确立能量守恒定律，但同时，有化学家研究食物的化学能转化成动物的热能和机械能，化学反应产生的热能；有物理学家研究电流通过电导体放出热量，还有人从哲学角度导出这一原理，一大批工程师从不同的实践中提出同样原理。吴国盛感慨“这么多人大致在同一时间里提出同一科学原理，真是科学史上罕见的事情。”“如果不是科学史，我们肯定无法理解‘能量’这一概念的普遍性，它在全部自然科学中的地位，它对于人类理解自然现象的意义。”
在科学教育中，我们经常会遇到一些科学故事，比如苹果砸在牛顿头上产生了万有引力，瓦特在外祖母家发现烧水壶的蒸汽不断顶起壶盖发明蒸汽机，爱迪生用镜子反光照进黑暗的房间帮助给母亲的手术，这些故事大多是以讹传讹的编造，和真实的科学发现或技术发明过程风马牛不相及，科学史的教育有利于让学生还原科学与技术产生的真相，对学生的思维发展具有重要的训练作用。
著名的媒体文化研究者和批评家尼尔·波兹曼在《技术垄断》中对盲目的技术崇拜表现出担忧和警惕，极力捍卫人文主义和道德关怀的主张，对教育提出的方案就是重视历史教育。波兹曼认为“所谓有教养就是懂得知识的源头和发展，理解知识的体系；就是熟悉最优秀的思想和言论，熟悉这些优秀遗产赖以产生的思想机制和创造机制……”他非常雄辩地认为，历史是教育的核心，每一门课都应该用历史的维度来传授，每一位老师都应是一个学科的历史教师。
如果我们从历史发展的角度对待科学教育，我们还会破除一些常识中的谬误，建立正确的科学观念。比如，科学和技术发展中，科学史是科学史，技术史是技术史，科学技术发展的结果是一种巧合，而不是人为的规划，现在我们所能看到的科学技术成果是在无数假设、猜想、实验中选择的结果，而不是规划出一个目标，就有一个什么成果。所以，很难预言未来什么成果会发生，什么成果不会出现。科学理论中有一句话说的很有道理，“如果一个科学家预言未来某种现象会发生，那他可能错了，但如果一个科学家预言未来现象不会发生，那他一定是错了。”
科学教育如果忽视科学史或者知识进化史的学习，是不完整的，对学生接受、理解科学观念是不利的，对学生养成创新思维也是不利的。今天的世界，科学技术进步对于每个国家都是至关重要的基础工程。科技进步不仅需要科学家们去探索前沿的科学高峰，更需要整个国家的人民具有一定的科学素养，特别是培养青少年的科学观念、科学思维和科学方法，更是为未来科技发展提供人才的支撑，也为社会科学观念的更新奠定基础。今天，科学教育选择正确，未来社会进步就会少走弯路。
参考书目：吴国盛《科学的历程》
钱乘旦《西方那一块土》
张笑宇《技术与文明》
[美]尼尔·波兹曼《技术垄断》
[美]布莱恩·阿瑟《技术的本质》
[美]史蒂芬·平克《当下的启蒙》
[加拿大]基思·斯坦诺维奇《这才是心理学》
