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科学教育是儿童和青少年心智成长之需，学校科学课程是科学教育的主渠道。有效的科学教育反映科学家的实际工作方式，并与儿童和青少年的世界相关联。为此，众多发达国家将“科学探究”/“科学实践”作为科学课程的基本范式，以追求科学教育的重要价值——不在于传递给学生确定性的知识，而在于把知识作为他们认知世界的方式，以应对不确定世界中的动态变化与复杂挑战，延续科学精神。科学课程的实施，需要帮助学生获得科学的知识，但更重要的是让他们了解这些知识是如何产生的。因而，发展学生对科学与技术知识的本质性理解（即认识性信念），成为众多发达国家科学教育的中心目标——对于育成富有科学素养的公民及科技事业的建设者而言，这一点意义深远。相应地，“探究—参与”成为当今科学教育的引领性取向，它强调将学科话语和探究模式相整合，让学习者在涉身探究中体验科学，在学习科学方法并用之处理任务、掌握表征的过程中参与科学，养成科学态度，化育科学精神气质；它强调每一个学习者在所有可能的学习环境中发挥认识主体的作用。概言之，拓展学生在 STEM（科学、技术、工程、数学）领域的学习，促进科学课程中学生的“探究—参与”，不断提升学生的成就和能力，是 21 世纪全球科学教育研究、政策和实践的核心追求。
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