中國科學(xué)教育改革實驗的設(shè)計\\實施和展望

　　中國的科學(xué)教育最早始于1904年，清朝大臣張之洞奉命建立中國的現(xiàn)代學(xué)堂時，也同時建立了中國從小學(xué)開始的關(guān)于自然科學(xué)的教育。在特殊的歷史背景下，過去的一個世紀，中國把科學(xué)教育視為實現(xiàn)中華民族強國理想的途徑之一。進入新世紀，國家確立了“科教興國”的發(fā)展戰(zhàn)略。2001年，國務(wù)院頒布的《國務(wù)院關(guān)于基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展的決定》，開始了新一輪面向21世紀的課程改革。2006年，國務(wù)院頒布了《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要》，強調(diào)了未成年人科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，未成年人科學(xué)素質(zhì)工程被列為四大重點工程的第一項。在100年后的今天，科學(xué)教育被賦予了更重要的時代任務(wù)。
　　為了在中國實驗探究式科學(xué)教育，2001年由教育部和中國科協(xié)共同發(fā)起了一項重要的科學(xué)教育實驗項目——“做中學(xué)”項目。這是一項在5～12歲兒童中進行的基于探究式的科學(xué)教育項目，其設(shè)計思想一開始就明確，中國的教育改革關(guān)鍵在于以下三點：一是要做以實證為基礎(chǔ)的科學(xué)研究；二是研究需有教師參與；三是要有開放的政策，要把科學(xué)家和教育家結(jié)合起來，要引入國際合作，同時大膽采用ICT(網(wǎng)絡(luò)和通訊)技術(shù)。我認為，只是觀念的改變解決不了實際問題。改革的關(guān)鍵是課堂必須發(fā)生變化，教師和學(xué)生的教學(xué)和學(xué)習(xí)的過程和內(nèi)容必須發(fā)生變化，并體現(xiàn)在學(xué)生成績的改變中。只有理念的改變遠遠不夠，必須要有研究來支持改革設(shè)計。因此我們認識到了研究的重要性，在國家無法提供研究資金的條件下，我們多方尋求資金支持，籌集到1500萬元人民幣的研究經(jīng)費。
　　“做中學(xué)”項目的研究不是學(xué)院式的，而是在一開始就走入一線教師中，邀請他們參加，了解他們的需求和想法。從2001年項目一開始，就明確提出了九項原則，它們始終貫徹于項目之中，發(fā)展至今依然適用。這九項原則分別是：
　　面向每一個兒童，尊重兒童間的差異；
　　為兒童終身的學(xué)習(xí)，更為兒童學(xué)會生活奠定基礎(chǔ)；
　　教學(xué)案例應(yīng)來源于生活，從周圍取材；
　　引導(dǎo)學(xué)生主動探究，親歷發(fā)現(xiàn)過程；
　　教師是兒童學(xué)習(xí)科學(xué)的支持者和引導(dǎo)者；
　　采用激勵性評價方法；
　　科學(xué)工作者和教育工作者共同進行科L9i8wd71Jr3+90FZn1E1mg==學(xué)教育改革；
　　充分動員社區(qū)和家庭的力量，支持科學(xué)教育；
　　通過現(xiàn)代化的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，增進國內(nèi)和國際間的交流與合作。
　　在過去的十年中，“做中學(xué)”項目經(jīng)歷了三個階段，第一階段是2001～2005年的摸索階段。通過5年的時間大致了解中國基礎(chǔ)教育改革的情況，并從上海市靜安區(qū)、南京市玄武區(qū)和北京市宣武區(qū)三個地區(qū)十幾所學(xué)校開始推進試點工作，輸送了約1500～2000名教師參加國際以及國內(nèi)的培訓(xùn)。2004～2008年是第二階段，項目已有了自己的標準、指導(dǎo)材料、培訓(xùn)梯隊和培訓(xùn)教材，并同時在發(fā)達地區(qū)和在偏遠不發(fā)達地區(qū)條件迥異的學(xué)校中實行試點。在中國不同發(fā)展水平、不同地區(qū)的學(xué)校中開展實驗項目研究的基礎(chǔ)上，我接受教育部委托，于2008年主持完成了國家義務(wù)教育階段小學(xué)科學(xué)教育標準的修訂。從2008年開始的第三階段，項目的任務(wù)變?yōu)樵诮逃亢椭袊茀f(xié)的指導(dǎo)下推廣“做中學(xué)”項目?，F(xiàn)已有20萬學(xué)生、22個省份參加并受益于“做中學(xué)”實驗項目。這項實驗將繼續(xù)探討新的問題，并逐漸向中學(xué)階段擴展。同很多教師一起，
　　“做中學(xué)”項目走過了令人驕傲的十年，不但完成了義務(wù)教育階段小學(xué)科學(xué)教育標準的修訂，同時也在一定程度上支持了《教育中長期規(guī)劃發(fā)展綱要》中關(guān)于早期兒童發(fā)展的政策變化。
　　在這十年中，我和我的團隊經(jīng)歷了很多困惑和爭論，包括“什么是探究式科學(xué)教育?”“中國能否恢復(fù)小學(xué)一二年級科學(xué)課?”“生活是不是科學(xué)教育?”等，而爭論的焦點集中在“教師的作用是什么?”“學(xué)生在課堂中是應(yīng)該主動探究還是自發(fā)的探究?”等上。關(guān)于這些爭論中的問題，我認為，堅持科學(xué)研究是唯一的解決辦法。
　　哥倫比亞大學(xué)諾貝爾獎獲得者EricKandel教授曾說過，現(xiàn)在對于教育工作者是一個非常好的機遇，但是必須能夠抓住正確的方向，這個方向就是把神經(jīng)教育學(xué)的研究引入科學(xué)教育。關(guān)于這個理念，皮亞杰在1969年曾提出過，他認為在生命和精神世界中不應(yīng)存在障礙，但是限于1969年科學(xué)發(fā)展的水平，他無法實現(xiàn)他的預(yù)見。直到本世紀初，經(jīng)過近30年的研究和發(fā)展，科學(xué)界已經(jīng)能夠解釋人的學(xué)習(xí)過程，并誕生了學(xué)習(xí)科學(xué)。OECD的教育研究所組織了2個研究腦和學(xué)習(xí)科學(xué)的科研項目，并于2002年和2007年發(fā)布了2本著作，分別提出了學(xué)習(xí)科學(xué)已趨向誕生以及學(xué)習(xí)科學(xué)已誕生的觀點。2003年，由我們一批教育和科學(xué)家發(fā)起的，掛靠于哈佛大學(xué)的國際心智、腦與教育學(xué)會成立。這些研究成果和國際研究機構(gòu)的成立正好為我們確立改革實驗的方向提供了幫助。借助學(xué)習(xí)科學(xué)的誕生之際，在東南大學(xué)成立了學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心。
　　醫(yī)學(xué)和教育是兩個最接近的、與人密切相關(guān)的科學(xué)。直到19世紀中期才開始了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，隨后，先后出現(xiàn)了關(guān)于循證醫(yī)學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究。教育只是比醫(yī)學(xué)的發(fā)展晚了一步，因為教育研究的是精神的問題，相對于肉體的研究有更大的困難。但是到了2002年，美國法律已規(guī)定了循證教育學(xué)的概念。我認為，從2004年開始，轉(zhuǎn)化教育學(xué)(神經(jīng)教育學(xué))誕生。長期以來，教育是基于個人的、傳統(tǒng)積累的經(jīng)驗和專業(yè)的智慧開展的，不同直接經(jīng)驗往往有不同的觀念和主張，容易產(chǎn)生偏見，而且不利于積累和有效傳播。教育從心理學(xué)家馮特開始演變?yōu)橐婚T科學(xué)，一度發(fā)展到行為主義，直至上世紀50年代出現(xiàn)的認知科學(xué)、發(fā)展科學(xué)。從研究的發(fā)展趨勢上看，心理學(xué)變?yōu)樯窠?jīng)心理學(xué)，認知科學(xué)變?yōu)樯窠?jīng)認知科學(xué)，以及教育學(xué)研究變?yōu)樯窠?jīng)教育學(xué)研究，這并不是突然發(fā)生的事物。每種科學(xué)都在發(fā)展，因此形成了學(xué)習(xí)科學(xué)，例如在生物醫(yī)學(xué)工程、神經(jīng)教育學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域有很多發(fā)現(xiàn)可以做轉(zhuǎn)化研究。轉(zhuǎn)化研究并不是做基礎(chǔ)研究，教育并不是一門純科學(xué)，而類似于工程學(xué)，是一門應(yīng)用科學(xué)。只有將學(xué)習(xí)科學(xué)研究與轉(zhuǎn)換研究結(jié)合起來，通過實證研究成果來支持改革探索，才能解決中國的問題，中國的教育改革才能沿著正確的方向發(fā)展。
　　神經(jīng)教育學(xué)是一門新的、跨學(xué)科領(lǐng)域的研究，是基于問題的研究領(lǐng)域而不是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。它與傳統(tǒng)的教育學(xué)有著本質(zhì)的區(qū)別，我們已經(jīng)知道，人類的精神過程是有大腦中發(fā)生的生物過程相伴的，并受這一過程所限制。我們的行為和指揮行為的思想，不僅取決于先天的基因，也取決于后天的環(huán)境和教育。這些觀點應(yīng)該在現(xiàn)代的教育學(xué)中得到體現(xiàn)和確立，研究方法必須將專業(yè)的智慧和科學(xué)的實證研究方法相結(jié)合，這對中國的教育學(xué)來說是一場深刻的革命。我們需要整合很多研究方法，甚至包括社會學(xué)和經(jīng)濟學(xué)來解決問題。中國的教育改革，需要國際合作，但不能單純引進國外的方法，需要放在中國的環(huán)境下來研究。
　　舉例來說，在“做中學(xué)”項目中，強調(diào)了社會情緒能力的培養(yǎng)。在21世紀，成功不僅需要專業(yè)知識，更需要交流和合作的能力，但是在中國文化背景下成長的孩子，交流和合作能力并不是他們的優(yōu)勢。中國現(xiàn)代社會中的獨生子、留守兒童等青少年人群，了解別人、和同齡人交流、學(xué)習(xí)合作與分享的機會相對較少，因此他們中的很大一部分人存在一定程度的心理問題。如何解決這些心理問題比研究如何給他們教授具體的科學(xué)知識更值得關(guān)注，社會情緒教育在中國有著特殊的重要性。這一論點可在神經(jīng)科學(xué)中找到支持。人類的記憶系統(tǒng)，并不只有明晰性的記憶系統(tǒng)(Declarativememory)，還有在早期就開始發(fā)育的情緒記憶系統(tǒng)(Emotional memory)和動作記憶系統(tǒng)(Motor memory)，這些系統(tǒng)的發(fā)育是早期教育的關(guān)鍵。簡單地說，腦區(qū)中涉及情緒表達的神經(jīng)回路可以分為兩種系統(tǒng)，一種是意識可以控制的，另一種是當時的意識不能控制的。當理智控制不住時，會引起嚴重后果，如犯罪或自殺。同情、自信等重要的社會情緒是在人類幼年時形成的，因此在童年時通過教育使兒童形成良好的社會情緒至關(guān)重要。同時，人體內(nèi)存在一個應(yīng)激系統(tǒng)(HPA軸：下丘腦－垂體－腎上腺)控制身體內(nèi)激素水平，當人長期處于慢性應(yīng)激狀態(tài)時會導(dǎo)致可的松激素分泌失常，引發(fā)身體疾病。人體同時存在另一個通過海馬體來平緩應(yīng)激狀態(tài)的回路，可以調(diào)節(jié)HPA軸的反應(yīng)。人體在兒童時期受壓力大，會導(dǎo)致應(yīng)激系統(tǒng)敏感而損害海馬體，影響智力的發(fā)展和兒童的心理健康。目前已有大量科學(xué)文章證實了這一現(xiàn)象，因此保證兒童充足的睡眠，避免兒童處于長期持續(xù)的應(yīng)激狀態(tài)非常必要，這關(guān)系著下一代的整體國民素質(zhì)。
　　“做中學(xué)”項目是國際上第一個將社會情緒能力標準放入學(xué)習(xí)內(nèi)容標準中的項目，雖然因為改革跨度太大不能放入國家標準中，但是這一嘗試仍然值得繼續(xù)實行和改進。通過該標準在“做中學(xué)”項目中的實施，證實了這一舉措的有效性。在項目實施過程中，我們也發(fā)現(xiàn)一些有社會退縮性情緒等心理問題的兒童。只有在早期教育中幫助這些孩子解決心理問題，未來才能培養(yǎng)出對社會負責(zé)的公民，而這正應(yīng)該是早期教育的一項重要內(nèi)容和作用。在將社會情緒能力標準放入項目學(xué)習(xí)能力標準的同時，在東南大學(xué)的學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心，研究人員還建立了評估系統(tǒng)。通過問卷和腦電等生理信號的檢測，記錄受試者的發(fā)展趨勢。目前，研究中心已積累了大量的課堂實錄資料，可通過分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、情感語音識別系統(tǒng)、人臉檢測與跟蹤系統(tǒng)等多種手段，了解受試者的情緒能力發(fā)展，并通過在科學(xué)教育課堂中的不斷評估，積累形成了數(shù)據(jù)庫。該團隊的研究表明，科學(xué)教育能夠改善兒童的同感能力。以上海市靜安區(qū)南洋特教學(xué)校的一位患有唐氏綜合癥的學(xué)生為例，在參與“做中學(xué)”實驗項目后，她的自信心明顯增強。在這些殘障兒童中實行“做中學(xué)”項目后，通過參與項目使他們恢復(fù)自信并具有了一定學(xué)習(xí)能力，雖然今后他們不一定能夠為社會做很大貢獻，但只要他們能有一個幸福的生活，這應(yīng)該也是教育的目的。
　　目前，國家開始實行“國培”計劃，我們學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心承擔了小學(xué)科學(xué)教育教師的國家培訓(xùn)任務(wù)，并在網(wǎng)上對培訓(xùn)進行了評估，取得了很好的結(jié)果。教育改革仍有許多問題需要討論和研究，發(fā)展才剛剛開始，“做中學(xué)”項目的研究仍將繼續(xù)進行下去，對于我國中學(xué)階段科學(xué)教育改革的研究也還有很多任務(wù)需要完成，我希望有更多的人加入探究的隊伍，同時也希望有更多的組織和機構(gòu)支持這一工作的延續(xù)。
　　中國的科學(xué)教育是充滿希望的事業(yè)，政府有“科教興國”的政策，近期制定公布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中，有更多新的政策支持科學(xué)教育的發(fā)展。更讓人欣喜的是，每個中國家庭都有重視子女教育的傳統(tǒng)，中國教師中有很多愿意無償參與改革與培訓(xùn)，感謝他們的參與，感謝曾經(jīng)為中國的科學(xué)教育發(fā)展提供大量幫助和支持的組織和個人。中國的科學(xué)教育非常重要，還有大量的工作需要有更多的人加入、完成，希望這項事業(yè)能夠繼續(xù)發(fā)展下