当前，随着以人工智能为引领的新科技革命加速演进，科学的价值愈发凸显，成为影响国家在国际竞争新形势下的格局地位、支撑国家发展的高素质劳动人才培养的重要因素。在中小学阶段着力加强科学教育，是一体化推进教育、创新、人才的必然要求，也是建设教育强国、实现高水平科技自立自强、全面建设社会主义现代化国家的基础性工程。2023年5月，教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，文件从改进学校教学与服务、用好社会大课堂、做好相关衔接等方面入手，对加强中小学科学教育进行了系统性设计和制度性安排。如何准确把握科学教育内涵，完善中小学科学教育体系，将科学教育与学科与非学科教育深度融合，是一项事关全局、关乎未来的时代课题。
一、科学教育与多学科融合，能有效促进学生全面发展
科学是人类认识世界、改造世界的重要工具。只有培养出具备良好科学素养，并具有崇高劳动精神的个体，才能有效地面对新科技、新技术环境下的社会发展变化。《中国学生发展核心素养》明确将“科学精神”列为学生应该具备的六大素养之一，科学精神是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现。无论是科学技术还是劳动技术，都是对“科技是第一生产力”的落实，从《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》到《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》等文件，都包含了科学技术的内容，科学技术具有丰富的内涵，既包含有工具的使用，也涵盖了发明、设计、制作等过程，学校在科学教育的开展中，充分与劳动教育、综合实践活动结合，更能在科学技术的知识习得中培养正确的劳动观念、培养优良的劳动习惯和品质，以及劳动创新精神。也只有培养出具有爱国主义情怀的高素质科技劳动人才，才能真正为祖国和社会的进步而发挥应有作用。
二、科学教育与真实问题结合，能深度促进学科知识融合
从宏观层面来看，国家基础教育建设越扎实，教育强国步伐就会越稳、后劲就会越足。基础教育既要夯实学生的基础学科知识，也要保持学生的童真童趣，激发学生充分的好奇心，探索未知的科学意识，培养学生创新性思维。《意见》坚持系统设计、内外联动，在改进学校教学与服务、用好社会大课堂、做好“双减”等相关改革衔接等方面统筹发力，不断完善大中小学及家校社协同育人机制，着力构建“大科学教育”格局，对于推动基础教育高质量发展、支撑建设教育强国具有不可替代的重要作用。从微观来看，一切科技创新都源于学生个体对生活的真正热爱，并产生的好奇心和探索求知欲，并且通过扎实的基础学科知识和科学的动手操作能力，才能将自己的创想和创意转变为创新成果，并最终固化为产品。
有部分学校认为，做好科学教育，就是抓好小学阶段的科学课或者中学阶段的理化生，这样的视角显然有局限的。也有学校在开齐、开足、开好国家规定的科学课程基础上，开发了 STEAM、创客、人工智能等特色课程，尝试把视角从“一门课程”转向“完整生活”、从“独立教材”转向“整个世界”，将“静态课程内容”与“动态科学延展”融为一体，引导学生参与到火热的科学生活实践中来，在真实世界中发现问题、探索问题、解决问题，使其成为具有创新精神和实践能力的时代新人。
近年来，我们的科学课程研发，将科学创新从真实生活问题展开，如：我们让学生对每天使用的课桌椅进行调查，了解课桌椅的演变历史，学生通过调查发现：上世纪80年代的课桌椅和当前使用的课桌椅比较，除了从双人桌变成了单人桌，桌椅的材质进行了更新外，从功能上来看几乎没有任何改变。
现在，我们对课桌椅有哪些需求呢？我们将真实需求引入课程中，师生的创意之门就此开启。有的说：“孩子的身高不一，但是课桌椅的高度却是统一的，难以保证坐姿健康。即使有的课桌椅提供了调节功能，但是使用起来非常麻烦。……”另外，不同类型的学习活动对课桌面的倾斜程度要求也不相同。通过实际测试，结合人体工程学的研究，我们得出结论：最佳的书写角度是35°，最佳的阅读角度是23°，最佳的绘画角度是90°……随着探究的深入，新一代的信息化课桌椅从结构图的绘制，到实验模拟数据的评估，再到实体产品制作，我们的作品拿到了国家专利，并受邀参与全国教育装备展。在创新创业大赛中，此项专利获得了多个天使投资人的肯定，目前这样的课桌椅已经运用到学校，研究成果获得省一等奖。在此过程中，学生形成了良好的科学创新意识。
再如：我们向孩子们发出“未来校服创意”征集活动，孩子们提出了很多想法，有的考虑安全功能，有的偏重艺术美感，还有来自科学技术运用上的考虑……最终，我们的校服既保证了设计感，又在夜间实现自发光，提高了学生上学、放学的安全性。另外，校徽 Lo-go能够检测到天气紫外线的变化，并通过色彩的改变提醒学生注意防晒。充满科技感的校服，也获得了国家专利，并在全省创新大赛中取得好成绩。
三、科学教育与开放式空间融合，能广泛延展学科深度
2022年，《教育部科学技术与信息化司教育信息化教学应用实践共同体项目推选培育工作的通知》指出，探索数字化赋能智育、美育等教育场景。新时代的科学教育的学习空间需要突破传统的教室空间，同校外博物馆、研学机构、科技馆等空间融合，延展学科深度，让学生学有所用、学以致用。
我们在科学课程的研发中，将科学教育与数字农业、人工智能与校园农场结合，打造基于人工智能的智慧农场。农场分为内外层，内层由茶叶、猕猴桃、柑橘组成的教学探索区，外层则建设在真实的松林、果园中。在内层，与传统学校将科学教室单独打造不同，学校将校园电视台、录播教室、劳动教室、3 D打印教室、手工机床教室、乐高机器人、人工智能教室……与智慧农场无缝结合，开放式的建设突破了空间限制，让学生在开放式的空间环境中，尽情发挥想象力，开展实践探索。外层空间是大片的松林、果园，各种鸟儿和松鼠栖息在树林中。通过人工智能物联网的智慧农业物联网介入，孩子们既可通过物联网观察分析土壤的酸碱度，考察土壤对果树生长的影响，甚至通过人工智能的识别，对害虫进行精准捕捉。
教学环境从教室延伸到校园，从校园延伸到社区，学生对人工智能产生浓厚的学习兴趣。在空间的支持下，课程按年龄阶段特点推进，小学部使用掌控板（基于 Scratch图形化编程），中学使用行空板（基于 Python代码式环境），我们研发的校本课程的公开出版，助力更多的学校开展科学教育。通过家、校、社区三结合，推进乡村人工智能普及的案例，被教育部评选为全国典型案例。
四、科学教育与跨学科式师资培训结合，能突破师资单一的局限性
当前，我国跨学科式的科学教师队伍的建设还有待提高。因此，培养大批高素质的一专多能型教师队伍，开展多层次、多类型的跨学科类科学教师培训，应成为教师发展重要任务。在教育信息化、科技化的推进浪潮中，突破师资瓶颈势在必行。
总之，新时代下的科学教育需要更加重视在学科融合、空间延伸中提升学生的核心素养，培养具有创新精神和实践能力的科技人才，全面推进我国科学教育的新发展，为建设创新型国家、提高青少年科学素养、提高国家综合竞争力，做出新的努力和贡献。