“科技教育新视野”分论坛 科技教育应该如何迎接科技创新的挑战?

来源:全民科学素质工作动态 时间:2018/09/30

  8月17日,在中国青少年科技辅导员年会“科技教育新视野”分论坛上,首都师范大学教育学院丁邦平教授、中国科学研究院大学周荣庭教授等五位专家,从各自不同的学科角度阐述了科技教育应该如何迎接挑战。

  上海自然博物馆教授级高工顾洁燕:博物馆教育应该与学校的科技教育相结合

  原中科院党组副书记郭传杰这样定义科学教育:科学教育是一种以基本科学知识为载体,以广大青少年为主体,以提升科学素养为基本目的,培养科学态度、科学精神,建树完整、科学的知识观与价值观的一种有目的地促进人的科学化的活动。换言之,让学生养成像真科学家那样去观察、思考、实践的习惯。

  与学校相比,博物馆提供的教育是一种“非正规教育”,如果能与学校的科技教育结合,将发挥出更好的教育效果。博物馆学习的特点是沉浸在实际场景中的学习,以主题的方式组织展览内容并让学生学习,可以理解为以问题集成的展览和学习方式。而且,这种主题式的展览不像学校分科那么严格,博物馆的所有内容需要观众主动探索。

  但是,如果完全放任其自主学习,这对于学校团队来说并非能够获得最理想的教育效果。研究发现,从学生团队参观时间和在展品前停留次数相比于散客而言较差,所以,要解决学生在开放环境中学习时遇到的问题。

  好的师资是解决问题的关键,但是博物馆的老师来自各个学科,他们并不是教育专业的,因此,对于博物馆老师的培训和选择是一个较难解决的问题,在博物馆日常建设中,师资建设也是其中重要的组成部分,要将师资与博物馆共建,为青少年科技教育提供专业支撑。

  其实,虽然博物馆不太适合传授知识,但是却可以做许多学校无法完成的教育。亚里士多德说,好奇是智慧的开端。目前,上海自然博物馆设有探索中心和各种展览,以儿童、青少年和家庭作为主要观众,并对不同年龄的孩子设置不同形式的科技教育。

  博物馆还开设了一系列基于展览、围绕展品和副本设立的主题化、分层化、模块化、探究型的课程,开发突出科普和线上课程,尽可能多地给孩子提供各种科技教育资源,希望通过课程活动等资源打造完整的科学教育体系助力科技教育发展。

  首都师范大学教育学院丁邦平教授:科技教育的目标是培养学生的科学素养

  “科技教育的目标是培养学生的科学素养,包括科学精神和科学态度,归根结底,科学教育的目标是要将学生培养成人,可喜的是,在中国,已经有一些中小学校长意识到这个问题,并向之努力。我国制定的中学生发展六大核心素养之一是科学精神,这已经说明,国家已经开始重视科技教育在培养中学生当中的重要作用。

  但是,我国的科技教育制度体系并不完善,学校科技教育的改革需要人大立法保障,这也是许多发达国家的做法。

  美国国会于2001年通过了《不让一个孩子掉队法案》,强调科技教育要面向全体儿童,在阅读、数学、科学这三个核心学科上让所有儿童接受良好的科学教育,这需要法律保证来支持落实,并投入大量资金支持。2015年,奥巴马再次签署了一项重要的教育法案——《每个学生成功法案》,取代了《不让一个孩子掉队法案》,以进一步落实科技教育的普及。

  在日本,早在1953年就颁布了《教育基本法》,制定并实施了《理科教育振兴法》,培养有为公民是这一法案制定的目的,附录中还规定了中小学理科教育观察和实验使用的全部仪器设备的清单目录。但是在我国,普通教学的中学教育标准尚可,而小学却还需要进一步规范日常授课标准,科技教育法规更是亟须建立。

  学校科技教育改革需要本土化的科技教育研究的支持,而不是学习国外,因为我们面临的问题具有非常突出的特点。我国的科技教育还存在诸多问题,包括对认识学校科技教育的必要性和重要性不足,中学过分重视分科课程,不重视综合学科教育。但是,我国主要依靠行政主导教育政策,以经验和国外做法为参考,极度缺少本土化的研究,这也是影响科技教育普及和发展的原因。

  在科技教育领域,我国需要推进立法,加强科技教育研究。同时,政府部门应该联合制定有利于提高公民科学素养和科技教育的政策。这些虽然短期不能够实现,但需要向着这一方向努力。

  东南大学生物科学与医学工程院博士杨元魁:从脑科学看科技教育对创新人才的培养

  现如今,全球科技创新已经进入空前密集活跃的时期,以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用,以合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学等为代表的生命科学领域孕育新的变革,融合机器人、数字化、新材料的先进制造技术正在加速推进制造业向智能化、服务化、绿色化转型。

  简单人力型行业已经在渐渐淡出人们的视野,需要人类运用智慧来改造世界的科技产业正在快速崛起,对于下一代的培养来说,科学能力与科学思维越来越重要。有意思的是,有的人把人分为左脑型和右脑型人,他们认为左脑型和右脑型的人所擅长的学科不同,因此衍生出许多所谓开发左脑或右脑的课程,其实,这些都是伪科学。在北京的中国科技馆中,有专门一个部分是用来学习和了解脑科学的,家长可以带着孩子去学习与观摩。

  科技教育的目标究竟是什么?归根结底,科技教育的目的是培养知情的决策者和培养具有重大创新能力的科技人才。现如今,教育已经发展到神经教育学阶段,这是一个全新的教育阶段,通过一系列对大脑的研究来促进教育的发展。我国正在大力建设和促进脑科学发展。

  从脑科学角度把人类智能的发展分了很多种,这些能力之间没有严格的层次界限,比如创新、决策、伦理道德、STEM学习等,但是人与人之间最大的不同是决策能力不同。个性、不同背景、针对不同目标的决策和创造力是决定人与人之间差距的重要指标。然而,决策是创新的核心过程,决策可以分成两个大系统:推理和直觉。许多重大创新其实并没有完全依赖于推理决策,而是依赖于直觉,而直觉的形成背后需要大量的模型学习来建立一套完整的体系。

  大量研究表明,创新能力其实与IQ之间没有必然关系。通过大量样本测试发现,有重大创新能力的人,其IQ在120左右,仅为中等偏上水平。创新任务主要与大脑中额叶、顶叶、扣带回以及少数其他皮层区域有关,和脑大小没有关系。而且,大脑中也没有创新中枢,创新从大脑的角度来说,在于脑网络的工作能力是否比别人更加高效。

  值得注意的是,无论哪一种创新,其基本过程都包含找出实质性的关键问题。前概念对学习非常重要,错的前概念只能通过往后的学习压制,但是不会消失,所以,对于孩子来说,应该从小开展科技教育,让他们形成对科学正确的前概念,拥有作出正确决策的能力,这也是科技教育要达到的重要目标之一。

  中国科学院大学周荣庭教授:科技教育要融入科学史和科学哲学

  “科技创新与科学普及是科技工作一体两翼。”从小学课程的设计开始,就必须考虑到让公民改善生活质量的最终目的,这不仅需要学生学习科学知识,还需要培养他们对科学的态度和探究精神,科学态度的总目标是对自然保持好奇心、热爱自然、珍爱生命等,这些都与哲学与价值观相对应。如何能在小学的科技教育中就渗透这些复杂的理论与关系呢?老师可以把科学当成故事讲,进而把科技史、科学哲学和科学社会学融入其中。

  科学课中加入科学史,可以让孩子们了解科学概念的产生与抛弃,科学假说的证实和证伪,科学的现实与过去,科学发现的人文因素,科学理论的演变等。科学哲学是对科学概念、话语的价值观判断,把哲学思辨融入其中,对已有科学进行反思和思考科学对人类的影响。而科学社会学的含义更加广阔,比如社会因素在科学发展过程中的地位和作用,人们对科学知识的建构等。

  我认为,应该把科学教育丰富起来,引导孩子在学习的过程中,让他们提出质疑,回顾经典问题,了解科学家的故事,这样能够激发他们对学习科学的兴趣,如果进而把科学史、科学哲学和科学社会学相结合,就会产生很大的效果,让孩子把像牛顿、伽利略这样的大家当作科研工作者而非“神”,从而进一步激发他们挑战未知的勇气。

  科学如今已经发展到需要公众参与的阶段,需要培养公众对科学欣赏的态度,而这必须从孩子的教育开始。如果能够从小学切入科技教育,对于这一目标而产生的效果就会大不一样。

  澳门大学魏冰教授:澳门中小学科技教育是如何进行的

  在澳门,大学以下的教育统一被称为非高等教育,与内地不同的是,澳门的学校以私立校为主,公立学校只占少数,整个澳门只有六千多名学生在公立学校读书。而私立学校的教学水平与师资力量参差不齐,类型多样化,办学规模差异较大,虽然学校需要教授的课程是统一的,但学校在课程设置和教师招聘方面有极大的自主权。

  在澳门,物理、化学、生物课程在初中和高中普遍开设,但是综合科学并不普遍,各门课程在各学校的开设年级和课时并不统一,教学以课本为主,大多数学校的科学教学采用内地出版的教科书。在高中,文理分科与内地一样是一个普遍现象,相当数量的学校文理分科过早。

  而对于教学方法来说,教师讲课是主导型教学方法,学生的学习方式较为被动,师生互动、生生互动的情形较少,对学生的评价方式以测验为主。大部分中学经常开展学习兴趣小组、科学实验、科学壁报,也会有部分学校经常开展科技制作、科学知识竞赛等。

  在澳门,课程改革的主要方式是“基本学力要求”,要求学生在完成各教育阶段的学习后应具备的基本素养,包括基本的知识、技能、能力、情感、态度及价值观。每个阶段的教学,不论教学什么内容和教学形式如何,都需要达到一定要求。这也在一定程度上体现了澳门教育的开放性。

  不仅文化课,澳门对中学生在自然科学方面的学习也有基本学力要求,其中心目标是提高全体学生的科学素养水准。国际理科课程发展趋势是“科学为大众”“科学素养教育”,为此,澳门也制定了《澳门中小学自然科学教育专项评鉴报告》。

  归根结底,澳门的科技教育培养目标是要让孩子保持并发展对自然现象的好奇心和求知欲,增强对科学学习的兴趣和热忱,理解基本的科学知识,能用相关的科学概念和原理解释一些常见的自然现象等,逐步养成勤于思考、敢于质疑、严谨求实、乐与实践、善于合作的科学精神。

  文/白竟楠