在科学教育教学改革中，教师无疑是最重要的因素之一。科学教师是中小学生好奇心、想象力、探索欲的“播种者”，是点燃学生求知火花的“燃灯者”，更是培养拔尖创新人才的主力军。
相关统计数据显示，2012年全国小学科学教师约17万余人，2021年增至24万余人，增幅不小，学历水平与专业素养也有显著提升。但多项调研同时显示，中小学科学课仍存在教师数量不足、专职化和专业化程度不高、自身素质和教学能力有待提升等问题。有专家直言，中小学科学教师队伍已成我国科学教育体系的薄弱环节，深化科学教育改革的重中之重是全面提升科学教师的科学素养：“中小学科学教师，亟须进行科学培养。”
科学教师不专业、不专职，制约科学教育质量
这个学期开始以来，每周三，都是国科温州实验小学科学教师陈锦栩最期盼的日子。
本学期，学校新增了一节“小小爱迪生”课。课程由国科温州研究院研发，教师在课上带领学生探索历史上、日常生活中的发明创造并亲手复现。为了让课程更好落地，每周三，研究院的教学研究员们都要带领校内科学教师一起讨论、反复打磨课程。
“尊时凯龙会在教研员指导下，根据不同年级学生的身心发展水平和学习习惯设计课堂情境、问答活动、互动游戏等。课后，尊时凯龙还会共同完成对学生的评价，并进行二次研讨。”一段时间下来，陈锦栩觉得自己的“任督二脉”被打通了：“不仅科学思维提高了，在科学课程的内容设计上也比以往思考得更多。”
师资建设，特别是科学教师专业化建设，是影响中小学科学教育质量的最关键因素——带着这样的共识，“在教育‘双减’中做好科学教育加法”提出一年多来，我国科学教师队伍的建设步伐明显加快，一批批科学家走进中小学担任科学副校长，一批批中小学骨干教师走进科研院所参加研修班，“国优计划”等一系列政策举措陆续出台，高水平大学成为中小学科学教师培养的“试验田”。
成效有目共睹。
但记者调研发现，面对科技强国建设的重任，中小学科学教师队伍的一些短板仍然存在。中小学科学教师数量严重不足，依然是最迫切、最紧要的问题。
教育部2021年发布的教育统计数据显示，全国小学科学专任教师共243943人，全国小学校均科学教师人数约为1.58人/校，远低于所有学科整体均值3.38人/校，位居全国教育统计数据所列学科中的末位。另有数据显示，从学历层次来看，小学科学教师学历以本科为主，还有32.41%是专科、高中及以下学历，硕士研究生及以上学历占比仅为2.69%，平均百所小学中硕士研究生及以上学历科学教师仅有4.32人。
多位受访者表示，与上述数据相比，当前中小学科学教师的数量与结构还远远不能满足科学教育高质量发展的需要。
庞大的数量缺口下，教师专业能力的缺失同样不容忽视。
2021年底，教育部基础教育教学指导委员会科学教学专业委员会在全国范围内收集了13.1万名小学科学教师的调查数据。数据显示：超过70%的小学科学教师为非理工科背景，教师对科学本质和科学探究实践的理解与应用能力有限，对有效开展科学教学缺乏信心，自我效能感不足。
有基层小学教师反映，该县许多科学教师要么是转岗过来的，“专业不对口”，要么是兼职教师，还有学校将快要退休的教师安排为专任科学教师。由于缺乏必要的学科背景，这些教师只好照着教材“教成啥样算啥样”，学生如果问了难以回答的问题，则“不敢深入解答，怕出错”。
而在初高中阶段，科学教师除了初中综合科学教师外，也包括物理、化学、生物、地理、信息技术等学科领域的教师。尽管其专业知识背景相对较强，但在关注科学与生产生活实践的联系、开展教育研究与教学实践创新、促进其他学科与科学教育内容融合等方面存在严重不足。
广西师范大学科学教育研究所所长张殷曾对我国六个地区的4000余名八年级科学教师进行调研，结果显示，10%以上的教师表示自己“很少”或“从不”在课堂上做实验、做探究设计；20%的教师自陈“很少”或“从不”让学生比较自己与同学或科学家的探究过程和结果。“青少年正处在批判性思维发展的关键期，探究式的教学有助于提升学生的批判性思维。但这个时期也恰恰是我国学生升学竞争最激烈的阶段。在一些教师的观念中，组织学生论证是低效的，争论与意见不统一则是学生接受能力差的表现。所以这些教师选择尽快把事实和答案传递给学生，而不是帮助和引导他们独立作出有理有据的判断。”
基础科学素养、学科综合教学能力提升最关键
记者调研发现，形成上述种种短板的原因，既有科学教师源头培养上的固有问题，也有职后培训不充分、激励保障机制不到位的现实问题。
目前，我国科学教师的培养主要有两个途径，一是高等师范院校设立的科学教育专业，二是理科各学科师范专业的本科培养与硕士研究生培养。相较于其他学科而言，当前对科学教师的专门培养仍显乏力。
“以小学和初中科学教师培养为主要目标，2001年教育部正式批准重庆师范大学设立科学教育专业，2016年我国有将近73所高校设置了科学教育专业，但整体招生规模不大，中途还有7所停招。其中，‘双一流’建设高校几乎没有参与。目前上海交通大学、南京大学等少数高校开始推进硕士研究生层次的科学教师培养，但仍处于探索阶段。”北京师范大学教师教育研究中心主任朱旭东表示。
除了“供应不足”外，还有专家指出，在中小学科学教师培养培训中，教师的基础科学素养、学科综合和跨学科教育教学能力提升最为关键，现有科学教育专业人才的培养模式亟须更新迭代。
“对于科学教师培养，有的学校更重视普通教育课程和学科教育课程，忽略了专业教育课程，导致科学教师在专业知识上的广度与深度不足。有的更重视专业教育课程，普通教育课程相对欠缺，致使科学教师的文理基础知识不够宽广。同时，大部分课程体系都没有介绍科学本质方面的内容,如科学哲学、科学史、科学伦理等。”南京师范大学教师教育学院副院长解凯彬指出。
一方面科学教师专业化培养不足，另一方面，面对兼职、转岗教师居多的队伍结构，现有的科学教师职后培训也不尽如人意。
“许多科学教师都会外出参加各种培训。问他们培训后的感受，大多回答‘很长见识’‘很有收获’。可一段时间过去，我并没有看到他们的课堂有什么新的变化。”华中师范大学生命科学学院教授崔鸿认为，当前科学教师职后培训多以讲座等形式进行，以讲解概念规律和学科专业知识等内容为主，较少涉及跨学科教学、科学探究和项目式教学等高阶思维培养的教学：“科学教师需要真正经历科学实践过程，不仅仅指验证或者探究物理规律的科学实验，还包括应用所学科学知识、方法进行科学解释、科学论证、创新设计等实践活动，这样才能让学生获得丰富的科学实践体验、提升科学思维能力。”
还有教师反映，长期以来科学教育“边缘化”、科学教师是“副科教师”的思想仍在一定范围存在，加之激励评价机制不够科学合理，一些科学教师难以产生身份认同，缺乏自我成长发展的内驱力。
好的科学教师要懂科学，更要懂教育
“一名好的科学教师不仅要懂科学，更要懂教育。”采访中，这成为专家对新时代科学教育教师能力的共识：只有对科学本质、科学方法、科学精神、科学与社会的关系等有充分认识，对科学探究和工程实践有真实经历，对科学教学规律和人才成长规律有准确把握，才能具备较好的科学教学胜任力，才能有足够信心去引导学生们走进科学。
破解供给不足、结构失衡等难题，确立并落实科学教师培养新路向迫在眉睫。进一步加强科学教师职前培养，保障高质量科学教师的源头供给。有专家建议，应积极拓宽科学教师培养途径。“鼓励理工科院校与师范院校合作开设教师教育课程，设置科学教师培养专项，鼓励有志于中小学科学教育、工程教育的理工科学生学习师范专业，以优化中小学科学教育师资人才培养体系。”
“从分科治学走向学科整合是基础教育课程改革新的生长点，未来科学教师要在教育理念、教学实践、教研行动等层面实现跨学科转向。”浙江师范大学教育学院院长黄晓建议，科学教育职前培养要打破竖井式分科边界，强化学科横向联系，促进科学教育中学科知识的整合与结构化，帮助学生形成“大科学观”。
多位专家表示，当前大部分科学教育人才培养采用的是“深挖洞式”的分科教育模式，更强调瞄着解题的碎片化科学知识点学习，这就导致科学教育专业师范生对科学学科知识缺乏系统了解和整体认识，探求式学习不足。师范生走上工作岗位后，很容易把这种学习惯性带入教学过程：“没上过战场的‘将军’，怎能带着学生与真实问题‘厮杀’？”
张殷建议，应在人才培养中增加准科学教师们“做科学”的体验，引导科学教师深度参与科学实践和科学教育研究。
专家们还呼吁，科学构建立体的在职科学教师培训内容体系，为科学教师终身发展提供坚实的专业支持。
“即使各院校尽快改革小学科学教师培养体系，要实现教师队伍的结构性改善最快也要四年时间。职前培养和职后培训必须同步推动。”教育部基础教育教学指导委员会科学教学专委会主任委员、北京师范大学科学教育研究院院长郑永和说。
郑永和进一步分析，这种立体的在职科学教师培训内容体系，既要有短期培训，也要有长周期培训；既要有理论课程，也要有实践课程；既要有教育学、心理学方面的课程，也要有现代技术和社会问题的课程；既要有项目式等新型教学方式培训，也要有科技竞赛等各类活动组织培训；既要有线下培训，也要重视线上培训。“基于此，尊时凯龙不仅要结合师范院校的资源，还要引入其他高校、中国尊时凯龙研究所甚至高科技企业的科技资源，根据从事中小学科学教育的不同类别、不同层次人员需求，提供丰富且多样化的培训内容。”
“对老师的培训要解渴、有用。除了前沿性知识外，要更具有实践性，让他们看到课是怎么上的，再讨论课为什么要这么上。”崔鸿建议，积极推动项目式学习的培训，让科学教师在“真刀真枪的演练”中对“何为好的科学课教学方法”形成共识。
“一些综合大学的学生科学学科知识具有优势，却没有经过科学教育专业的培养，科学教育能力不足。”朱旭东呼吁，以科学教师专业素养要求优化科学教师认证制度：“为确保科学教师的专业素养，在资格考查中，要结合科学教育的特点，进行专门的资格要求设计，突出科学素养和科学教育能力的考查。”
“科学的制度体系能够引导和激励科学教师主动实现专业发展。”浙江省科学教研员、特级教师沙琦波建议，进一步优化科学教师管理制度，发挥认证和评价等制度的引导和激励作用。完善科学教师评价体系，切实从招聘就业、薪酬待遇、职称评定、奖励荣誉、发展资源等多方面向科学教师倾斜。