關(guān)于科學(xué)教育的若干思考

　　今天，我們或許應(yīng)該從更廣闊的空間來(lái)審視科學(xué)教育：它對(duì)于所有的人都是不可缺少的；它不再以培養(yǎng)新一代的科技工作者為首要目標(biāo)，而要以提高全體公民、特別是全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為首要目標(biāo)。這是因?yàn)?，社?huì)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，不僅需要大批具有科技創(chuàng)新能力的專(zhuān)門(mén)人才，而且要求全體公民都具備基本的科學(xué)素質(zhì)，以理解那些科技背景越來(lái)越厚重的社會(huì)問(wèn)題，以參與那些社會(huì)屬性、經(jīng)濟(jì)屬性和科學(xué)屬性糾纏在一起的重大決策。
　　從“美國(guó)科學(xué)教育之痛”說(shuō)起
　　前不久，《科學(xué)美國(guó)人》雜志刊出一篇題為《美國(guó)科學(xué)教育之痛》的重頭文章，詳細(xì)講述了美國(guó)科學(xué)教育的當(dāng)下困境：長(zhǎng)期以來(lái)，由于種種原因，“重文輕理”和“重商輕理”在美國(guó)十分盛行。在基礎(chǔ)教育中，理科教育成了薄弱環(huán)節(jié)。由于待遇不夠好且得不到足夠的發(fā)展機(jī)會(huì)，美國(guó)很多理科教師紛紛跳槽轉(zhuǎn)行，以至于今天的美國(guó)，為孩子實(shí)施科學(xué)教育的，大多是沒(méi)有接受過(guò)科學(xué)訓(xùn)練的老師。因此，這些老師培養(yǎng)出的學(xué)生，在科學(xué)素養(yǎng)上顯然存在“天生缺陷”。
　　這篇文章還舉出如下事實(shí)：在2012年初公布的2次Nation’s Report Card考試結(jié)果顯示，32%的美國(guó)8年級(jí)學(xué)生在科學(xué)方面達(dá)到“熟練”水平、35%在數(shù)學(xué)方面達(dá)到“熟練”水平。與此同時(shí)，2010年來(lái)自中國(guó)上海的學(xué)生在國(guó)際學(xué)生能力評(píng)估測(cè)試（International Student Assessment Test）中拿下了數(shù)學(xué)與科學(xué)的最高分，而美國(guó)學(xué)生卻居于中游水平。
　　同樣是《科學(xué)美國(guó)人》雜志，2年前還登過(guò)一篇文章，題為《科學(xué)教育的危機(jī)與變革》。該文開(kāi)篇即指出：美國(guó)的科學(xué)教育正面臨危機(jī)。美國(guó)田納西州議員、科技內(nèi)務(wù)部主席巴特·戈登發(fā)出警告：如果不調(diào)整教育模式，在不久的將來(lái)，中國(guó)和印度等國(guó)家的經(jīng)濟(jì)就將超越美國(guó)。事實(shí)上，美國(guó)的教育確實(shí)已經(jīng)漸漸落后，在2006年的國(guó)際學(xué)生能力評(píng)估測(cè)試中，15歲美國(guó)學(xué)生的科學(xué)學(xué)科平均成績(jī)?cè)?7個(gè)參評(píng)國(guó)家中，排名已經(jīng)掉到第29；數(shù)學(xué)更差，排名第35（芬蘭學(xué)生排名第一）。
　　更早些，1989年9月號(hào)的《時(shí)代》雜志，曾以《美國(guó)科學(xué)教育的危機(jī)》為題載文稱(chēng)：“從蘇聯(lián)人發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星至今32年以來(lái)，美國(guó)放松了培養(yǎng)數(shù)量更多、水平更高的物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家、航空機(jī)械師和醫(yī)學(xué)人員的速度，使得科學(xué)教育事業(yè)后繼乏人。造成這種危機(jī)的原因是：美國(guó)科學(xué)教育事業(yè)處于一種千瘡百孔、混亂不堪的狀況之中。”
　　該文指出，美國(guó)科學(xué)家在登月、集成電路、基因工程和人造心臟等方面所取得的科學(xué)成就舉世矚目。但是，美國(guó)在研究和技術(shù)領(lǐng)域的霸主地位能否保持到21世紀(jì)，現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)尚早。如果不大幅度地增加科學(xué)教育經(jīng)費(fèi)，并迅速地改進(jìn)教學(xué)方法，不久美國(guó)將落于別國(guó)之后。
　　可見(jiàn)，科學(xué)教育的危機(jī)并不是沒(méi)有引起美國(guó)人的注意。事實(shí)上，自從1957年前蘇聯(lián)發(fā)射成功第一顆人造地球衛(wèi)星以來(lái)，美國(guó)的決策層、教育界和企業(yè)界人士從來(lái)沒(méi)有像今天這樣重視科學(xué)與數(shù)學(xué)教育?？梢哉f(shuō)，是美國(guó)的經(jīng)濟(jì)衰退以及中國(guó)日益增強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力——包括中國(guó)學(xué)生在國(guó)際競(jìng)賽中屢創(chuàng)佳績(jī)——逼迫他們采取行動(dòng)的：上至總統(tǒng)奧巴馬，下至各位政要均宣稱(chēng)，美國(guó)在科學(xué)和數(shù)學(xué)教育上的頹勢(shì)將對(duì)國(guó)家未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。
　　為此，奧巴馬提出要向美國(guó)教育部門(mén)輸入一批朝氣勃勃的優(yōu)秀人才。他開(kāi)出的處方是：在2020年前培養(yǎng)100 000名高水平的數(shù)學(xué)與科學(xué)教師，并將此項(xiàng)工作列為國(guó)家重點(diǎn)任務(wù)之一，同時(shí)提高所有50個(gè)州內(nèi)的科學(xué)與數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)。他還在2011年發(fā)表國(guó)情咨文時(shí)宣稱(chēng)：“如果我們想要贏(yíng)得未來(lái)——如果我們希望未來(lái)在美國(guó)而不是在外國(guó)創(chuàng)造就業(yè)崗位——我們就必須也要贏(yíng)得教育孩子的這場(chǎng)競(jìng)賽?！?br/>　　的確，是20世紀(jì)教育的進(jìn)步推動(dòng)了美國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，使之成為世界上最富有的國(guó)家之一。盡管從很多方面來(lái)衡量，美國(guó)的教育體系已經(jīng)出現(xiàn)了下滑，但從一些指標(biāo)看，美國(guó)的高等教育體系仍然是全世界最優(yōu)秀的，它培養(yǎng)出了大量科學(xué)家和工程師。不過(guò)，數(shù)學(xué)和科學(xué)成績(jī)差、大學(xué)學(xué)費(fèi)和花費(fèi)高等因素也制約了美國(guó)大學(xué)培養(yǎng)科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)畢業(yè)生的數(shù)量?，F(xiàn)在，美國(guó)政府正采取措施應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，包括降低大學(xué)的費(fèi)用，鼓勵(lì)各年級(jí)的課堂創(chuàng)新，擴(kuò)大科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教師的規(guī)模和質(zhì)量，并鼓勵(lì)和促進(jìn)學(xué)生和工人繼續(xù)接受科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教育。其成效如何，還有待觀(guān)察。
　　科學(xué)教育的目標(biāo)是提升科學(xué)素質(zhì)
　　其實(shí)，美國(guó)在科學(xué)教育上所遭遇的難題，其他國(guó)家也都或多或少地存在。在我國(guó)，就有一個(gè)令學(xué)者們頗感困惑的問(wèn)題：改革開(kāi)放以來(lái)，我們沒(méi)少見(jiàn)到中國(guó)的學(xué)生在國(guó)內(nèi)外的考試、大賽中屢獲金、銀大獎(jiǎng)，但年復(fù)一年，卻沒(méi)有多少人成為世界科技領(lǐng)域里的拔尖人才。相比之下，一些國(guó)家的學(xué)生論考試成績(jī)不及我們，在科技發(fā)展中他們卻常有不俗的表現(xiàn)，這究竟是為什么？
　　另外，從1992年到2012年這20年當(dāng)中，我國(guó)總計(jì)進(jìn)行了8次科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查，每次調(diào)查的主要結(jié)果一披露，就會(huì)在社會(huì)上引發(fā)或大或小的詰問(wèn)和議論，這幾年尤甚。記得其中有一年出來(lái)的數(shù)字不升反降，令人大跌眼鏡：這些年里科普工作越來(lái)越受重視，相關(guān)投入也越來(lái)越大，怎么具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公民的比例反倒走低了？
　　最近的一次糾結(jié)，是在第8次中國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查的主要結(jié)果于2010年底公布之后。它更多地源自于3.27%這個(gè)數(shù)字，而媒體緊跟其后附加的一個(gè)解讀，則使之顯得格外沉重：中國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)落后發(fā)達(dá)國(guó)家20年！適逢《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》剛剛走完第一個(gè)5年，前述結(jié)論讓很多人想不明白：為什么我們的GDP已成為世界第二，而與公民科學(xué)素養(yǎng)相關(guān)的那個(gè)數(shù)字卻一直沒(méi)能實(shí)現(xiàn)“趕超”呢？
　　研究表明，科學(xué)素養(yǎng)水平基本上與一個(gè)人的受教育程度有明顯關(guān)系。因此，學(xué)者們形成的一個(gè)普遍共識(shí)是：在學(xué)校教育尤其是基礎(chǔ)教育階段，應(yīng)該加強(qiáng)科學(xué)教育。
　　從國(guó)際視野看，提升公民科學(xué)素質(zhì)本是各國(guó)科學(xué)普及與科學(xué)教育的題中應(yīng)有之義。將科學(xué)素質(zhì)作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)主題而加以調(diào)查和討論，并由此引發(fā)科學(xué)教育改革，主要是從美國(guó)開(kāi)始的。1958年，美國(guó)學(xué)者赫德將科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系作為一個(gè)重要問(wèn)題提出，并撰文首次建議將提升科學(xué)素質(zhì)作為科學(xué)教育的目標(biāo)。自此以后，科學(xué)素質(zhì)逐漸成為美國(guó)科學(xué)教育的重大主題。同時(shí)，公民科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)不斷檢驗(yàn)著美國(guó)的科學(xué)教育成效。美國(guó)各界為此不斷加強(qiáng)學(xué)校的正規(guī)科學(xué)教育和社會(huì)非正規(guī)科學(xué)教育，公民的科學(xué)素養(yǎng)也因此而得到逐步提升。
　　科學(xué)、教育、創(chuàng)新這三者之間有著密切的關(guān)系?？茖W(xué)作為一種人類(lèi)文化，是通過(guò)教育不斷得到傳承和發(fā)展的。科學(xué)教育關(guān)乎國(guó)家和民族的興衰。目前，國(guó)外在科學(xué)教育評(píng)價(jià)方面，科學(xué)素質(zhì)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從單純強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)與技能的態(tài)勢(shì)，轉(zhuǎn)向更注重理解科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度及其應(yīng)用科學(xué)處理事務(wù)等方面。在正規(guī)教育系統(tǒng)內(nèi)，科學(xué)素質(zhì)教育目標(biāo)實(shí)際上也促動(dòng)了教育方式的改革和課程標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整。
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，國(guó)人對(duì)科學(xué)教育的認(rèn)識(shí)也在不斷提升。越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到，一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的提升，離不開(kāi)科技創(chuàng)新。而科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)在教育，科學(xué)教育又是其中尤為關(guān)鍵的一環(huán)。我國(guó)已將青少年科學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)提升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，這對(duì)廣大青少年及國(guó)家的未來(lái)無(wú)疑都有著十分重要的意義。
　　今天，我們或許應(yīng)該從更廣闊的空間來(lái)審視科學(xué)教育：它對(duì)于所有的人都是不可缺少的；它不再以培養(yǎng)新一代的科技工作者為首要目標(biāo)，而要以提高全體公民、特別是全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為首要目標(biāo)。這是因?yàn)?，社?huì)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，不僅需要大批具有科技創(chuàng)新能力的專(zhuān)門(mén)人才，而且要求全體公民都具備基本的科學(xué)素質(zhì)，以理解那些科技背景越來(lái)越厚重的社會(huì)問(wèn)題（如核安全問(wèn)題），以參與那些社會(huì)屬性、經(jīng)濟(jì)屬性和科學(xué)屬性糾纏在一起的重大決策（如高水壩建設(shè)）。這是10位科學(xué)教育專(zhuān)家于2009年在一次國(guó)際研討會(huì)上達(dá)成的一個(gè)共識(shí)。
　　科學(xué)教師和家長(zhǎng)肩負(fù)重要責(zé)任
　　談及科學(xué)教育，我們所熟悉的某些場(chǎng)景是：學(xué)校的科學(xué)不是作為探究的過(guò)程，而是更頻繁地作為成就的復(fù)述出現(xiàn)。為什么我們有這么多的科學(xué)盲？為什么人們?nèi)菀资苓^(guò)分簡(jiǎn)單的思想和虛假宣傳的影響？為什么他們對(duì)科學(xué)的不確定性感到迷惘？美國(guó)密歇根大學(xué)教授亨利·N·波拉克認(rèn)為，部分原因在于大多數(shù)學(xué)生所接受的科學(xué)教育抑制了他們的自然科學(xué)直覺(jué)，許多學(xué)生甚至在小學(xué)和初中就對(duì)科學(xué)喪失了興趣。接下來(lái)的高等教育又讓這一問(wèn)題延續(xù)下來(lái)，使得主修科學(xué)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生是吸收了所有的“事實(shí)”而不是準(zhǔn)備向這些事實(shí)挑戰(zhàn)。同樣的體制用于培訓(xùn)新的小學(xué)和初中教師，這些受培訓(xùn)的教師再重復(fù)這些模式……一個(gè)循環(huán)就這樣周而復(fù)始。
　　其實(shí)，這是許多國(guó)家共有的一種教育實(shí)踐，盡管許多人已然認(rèn)識(shí)到，將科學(xué)作為一種探究過(guò)程比作為成就的匯總向公眾傳播更為重要。國(guó)外還有學(xué)者指出，“現(xiàn)在學(xué)校的科學(xué)教育無(wú)法使許多學(xué)生接觸到發(fā)展著的寬泛的科學(xué)知識(shí)，無(wú)法幫助學(xué)生了解他們周?chē)氖挛?。”這些問(wèn)題的出現(xiàn)，對(duì)我們的科學(xué)教育提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
　　兩年前，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)在一份題為《將科學(xué)帶進(jìn)學(xué)校——科學(xué)，準(zhǔn)備出發(fā)！》的報(bào)告中提出，應(yīng)該從小學(xué)開(kāi)始教授科學(xué)課程。跟以往建議不同的是，這份報(bào)告給出的方法，反映了神經(jīng)科學(xué)家和心理學(xué)家的最新研究成果，包括兒童如何思考、如何獲取知識(shí)等。
　　此前，美國(guó)教育改革的主要目的是使其學(xué)生比其他國(guó)家學(xué)生更優(yōu)秀，而這份報(bào)告提出要以科學(xué)能力為目標(biāo)：能夠用科學(xué)的方法了解、運(yùn)用和解釋自然界；能夠歸納和評(píng)價(jià)科學(xué)證據(jù)和科學(xué)解釋?zhuān)荒軌蚶斫饪茖W(xué)知識(shí)的本質(zhì)和發(fā)展；能夠參加有意義的科學(xué)活動(dòng)和演講。
　　上述4個(gè)目標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，共同勾勒出“實(shí)踐出科學(xué)”這一教育改革的主題。這意味著，最有效的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)可以逐步擴(kuò)展從事科學(xué)研究切實(shí)需要的知識(shí)和技巧，也就是說(shuō)，盡量接近科學(xué)家在真實(shí)世界做科研工作時(shí)的真實(shí)過(guò)程。而提供適時(shí)幫助，并將學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)他們成為有科學(xué)素養(yǎng)的公民，是科學(xué)教師的重要責(zé)任。
　　另外，科學(xué)教育中的家長(zhǎng)因素也不容忽視。美國(guó)所做的一項(xiàng)持續(xù)多年的跟蹤研究獲得的數(shù)據(jù)表明，在家長(zhǎng)們積極鼓勵(lì)孩子學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和科學(xué)課程的家庭中，有40%的孩子打算大學(xué)時(shí)主修STEMM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)及醫(yī)學(xué)），而那些未獲得這種鼓勵(lì)的孩子，僅有8%愿意學(xué)STEMM。換句話(huà)說(shuō)，如果家長(zhǎng)對(duì)科學(xué)不感興趣，那么他們的孩子將“輸在起跑線(xiàn)上”。此項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人喬恩·D·米勒建議：最理想的做法是家長(zhǎng)、學(xué)生和教師都參與合作式的課后、晚間、周末及暑期科學(xué)活動(dòng)，以促進(jìn)數(shù)學(xué)與科學(xué)的學(xué)習(xí)。而且，這些活動(dòng)應(yīng)該在整個(gè)中小學(xué)階段持續(xù)開(kāi)展，而不是只搞幾天或幾周。
　　值得一提的是，終身教育理念的出現(xiàn)，使得非正規(guī)科學(xué)教育與科學(xué)教育的結(jié)合更加緊密。兩者的互動(dòng)和融合，非常有助于解決目前學(xué)校教育存在的一些問(wèn)題，比如學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)課程的興趣低、教師教學(xué)方法單調(diào)以及教科書(shū)存在的局限性，等等。越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)識(shí)到，非正規(guī)科學(xué)教育是對(duì)現(xiàn)行教育體系的一種有效補(bǔ)充或延伸，它在激發(fā)青少年科學(xué)興趣、開(kāi)闊青少年科學(xué)視野、提高青少年科學(xué)素養(yǎng)等方面具有不可替代的作用。
　　一些國(guó)家的青少年非正規(guī)教育，重視的并不是能夠?qū)W到多少知識(shí)，關(guān)鍵是學(xué)習(xí)的過(guò)程，即發(fā)現(xiàn)和探索科學(xué)的過(guò)程。此外，還強(qiáng)調(diào)對(duì)青少年進(jìn)行科學(xué)精神、科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，幫助他們理解科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。有的國(guó)家已經(jīng)建立起政府出資支持，科學(xué)博物館、大眾傳媒、科技團(tuán)體等積極參與，企業(yè)等商業(yè)機(jī)構(gòu)出資贊助，與學(xué)校教育緊密聯(lián)系的社會(huì)化組織框架。這些，對(duì)我國(guó)中小學(xué)非正規(guī)科學(xué)教育的發(fā)展方向，都具有一定的參考價(jià)