自近代科學(xué)誕生以來(lái)，科學(xué)教育就成為了教育的重要內容。

從歷史來(lái)看，我國過(guò)去的科學(xué)教育，培養了大批具有一定科學(xué)知識和先進(jìn)技能的產(chǎn)業(yè)工人，推動(dòng)我國迅速從一個(gè)傳統農業(yè)國轉向一個(gè)工業(yè)大國，也從側面培養了群眾的科學(xué)思維和科學(xué)精神，取得了積極的成效。

但我國的科學(xué)教育，已經(jīng)越來(lái)越不能跟上時(shí)代發(fā)展的要求了，急需新的理念、師資和體系。

仍只注重傳授知識，甚至是陳舊的知識

我國科學(xué)教育的最大問(wèn)題是，囿于知識傳授，遠離最新前沿，甚至傳授的還是陳舊的科學(xué)知識。當科學(xué)教育變成“老生常談”和“追古懷遠”，而不是展現世界上正在進(jìn)行的激動(dòng)人心的前沿科學(xué)競爭時(shí)，學(xué)生何來(lái)現實(shí)的臨場(chǎng)感和求知的興奮感？

比如，很多教師向學(xué)生傳授平面幾何，卻不知為何人人需要學(xué)習平面幾何。其實(shí)學(xué)生要學(xué)的是其中的形式邏輯，要培養的是形式邏輯思考能力。而到正式教授形式邏輯時(shí)，教師又忘記去關(guān)聯(lián)最新的量子邏輯。我們長(cháng)期教授以笛卡爾、牛頓為代表的經(jīng)典科學(xué)和經(jīng)典思維方式，對量子科學(xué)日新月異的進(jìn)展介紹很少。其實(shí)這方面研究我國已處于全球前列，如果及時(shí)傳播，能讓學(xué)生有新鮮代入感，讓他們有初步的量子概念和量子思維模式。

又如，我們在化學(xué)方面大量教授基于瓶瓶罐罐實(shí)驗裝置的“靜態(tài)化學(xué)”，而對“動(dòng)態(tài)化學(xué)”涉及很少?！皠?dòng)態(tài)化學(xué)”包括最新的微流化學(xué)、芯片實(shí)驗室等，其特點(diǎn)是安全綠色環(huán)保，極易與人工智能對接，正急速改變當今的科研范式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

不可否認，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展迭代，傳統的以知識為主要內容的科學(xué)教育，已經(jīng)無(wú)法追趕技術(shù)更新的腳步。課堂上傳授的知識或許在學(xué)生畢業(yè)的那一刻就已經(jīng)被更新替代。

分科教育和標準化帶來(lái)的負面影響

我國科學(xué)教育的形式，主要呈現為分科教育和標準化兩大特點(diǎn)。

分科教育的優(yōu)勢是能最大化鞏固學(xué)科知識，其弊端則是人為地對學(xué)科進(jìn)行了劃分，不利于學(xué)生采取更關(guān)聯(lián)的視角來(lái)理解科學(xué)的整體意義，也局限了學(xué)生用多學(xué)科知識解決具體問(wèn)題的可能性。

標準化以“課標”和“知識點(diǎn)”為代表，所有的教學(xué)、考核內容都圍繞知識點(diǎn)展開(kāi)，然后根據知識點(diǎn)設定標準答案。這種模式有助于學(xué)生對知識的掌握，卻割裂了“知識”與“真實(shí)世界”的有機聯(lián)系，科學(xué)實(shí)踐被徹底忽視。

科學(xué)一直在推陳出新，常常帶來(lái)顛覆性變化，標準答案只是基本合格答案，如果沒(méi)有非標準答案，永遠不會(huì )有卓越全面的答案。非標準答案是比標準答案更珍貴的答案，因為其具有批判性、創(chuàng )造性以及個(gè)體藝術(shù)性。就像所有非標的零件設備都很昂貴，而標準的比較便宜，因為后者可以簡(jiǎn)單大規模工業(yè)化生產(chǎn)。

人所認為的真相，可能只是真實(shí)世界的“冰山一角”?？茖W(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，是在不斷進(jìn)步的相對概念。所謂科學(xué)就是能夠證偽，能明確告知哪里是失效的邊界和有效的前提條件，否則就成為神學(xué)或者迷信。任何一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題都可能是復雜問(wèn)題，任何一個(gè)復雜問(wèn)題也可以“大道至簡(jiǎn)”。

比如，大家熟知的熱脹冷縮是通常規律，源自經(jīng)典的熱運動(dòng)、布朗運動(dòng)。但這是有認知局限的規律。水在低溫下，即在接近零攝氏度的一定溫度范圍內是冷脹熱縮，之所以如此是因為有量子性的氫鍵的存在，有氫鍵的液體都應該有類(lèi)似的規律和現象。而如果在受限的空間達到微納尺度以下，在大多數溫度下，水的熱運動(dòng)、布朗運動(dòng)可能會(huì )消失，體積可能縮小，能量變化不再通過(guò)熱而變成遠紅外光，從而充分體現量子性而呈現超流規律和現象。

分科教育和標準化，給當前愈發(fā)重要的學(xué)科交叉和科學(xué)應用帶來(lái)了嚴重的負面影響。我國的科學(xué)教育亟待重塑。

科學(xué)教育的真正核心：思維與精神

當前科學(xué)教育的核心，是要培養學(xué)生以科學(xué)精神為靈魂、以科學(xué)思維為核心、以科學(xué)知識為基礎，通過(guò)科學(xué)方法自主地探究世界、創(chuàng )造知識、應用實(shí)踐的能力。

科學(xué)精神的樹(shù)立，是科學(xué)教育的靈魂。對科學(xué)精神有許多不同的解釋。我認為，在中國當前的文化語(yǔ)境下，科學(xué)精神應該包括三個(gè)方面，即以獨立判斷為代表的質(zhì)疑精神，以謙遜包容為代表的開(kāi)放精神，以想象創(chuàng )造為代表的探索精神。

在培養訓練科學(xué)精神方面要找到合適的切入點(diǎn)，比如，從地心說(shuō)、日心說(shuō)、黑洞說(shuō)等故事或者觀(guān)察切入，從巫神、瘟疫、顯微鏡、病毒等故事或者實(shí)驗切入，就是一些可取的方式。

科學(xué)思維的養成，是科學(xué)教育的核心?？茖W(xué)思維包括多個(gè)方面，我認為主要有邏輯思維和形象思維，以及在此基礎上的批判性思維和創(chuàng )造性思維。前兩者是基礎，后兩者是在此之上的提升。這四者缺一不可——僅有邏輯沒(méi)有形象，就會(huì )缺乏創(chuàng )造；僅有形象沒(méi)有邏輯，則是空想。這都不是科學(xué)。當然，科學(xué)思維還應包括最前沿的量子邏輯等。

科學(xué)方法的掌握，是科學(xué)教育的關(guān)鍵?？茖W(xué)教育不能僅僅是理論上的教育，還應該是科學(xué)實(shí)踐的教育，特別要鼓勵親自動(dòng)手和觀(guān)察，將身邊的事物作為對象和材料?？茖W(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)知識只有應用于科學(xué)實(shí)踐才能體現出價(jià)值?？茖W(xué)實(shí)踐，包括但不限于科學(xué)實(shí)驗、發(fā)明創(chuàng )造、創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)等形式。只有讓學(xué)生積極投身科學(xué)實(shí)踐，才算是完整的科學(xué)教育，如此才能進(jìn)入創(chuàng )造型社會(huì )、研究型社會(huì )。而這也是我們當前的科學(xué)教育最為缺乏的部分。

在科學(xué)實(shí)踐教育方面，我們可以借鑒相對成熟的STEM/STEAM教育。STEM是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Maths（數學(xué)）這四個(gè)單詞的縮寫(xiě)。STEM教育起源于美國，它所著(zhù)力培養的是由科學(xué)素養、技術(shù)素養、工程素養和數學(xué)素養組成的STEM素養，而所謂STEM素養并不是上述四種素養的簡(jiǎn)單組合，而是學(xué)生在雜亂無(wú)章的學(xué)習情境中的問(wèn)題解決能力。

新世紀的第二個(gè)十年，人們日益認識到科學(xué)技術(shù)與人文之間的緊密關(guān)系，因此又把Art置入其中。美國30年的STEAM發(fā)展呈現出兩大趨勢：一是從高等教育走向基礎教育；二是從分科走向融合?！?015年地平線(xiàn)報告：K12版》提出，“STEAM學(xué)習的崛起”將成為“未來(lái)一至兩年技術(shù)驅動(dòng)K12教育的重要趨勢”。這些趨勢對我國科學(xué)教育發(fā)展有著(zhù)極大的借鑒作用。

值得注意的是，科學(xué)教育不僅涉及自然科學(xué)，也應包括工程科學(xué)，以及社會(huì )科學(xué)、人文科學(xué)，是實(shí)現人才培養目標的重要內容和重要途徑。

一方面，從現代社會(huì )的發(fā)展來(lái)看，自然、社會(huì )、人文、工程已經(jīng)越來(lái)越緊密地結合在一起。比如,啟動(dòng)一個(gè)工程項目要進(jìn)行環(huán)境評估，要征求群眾的意見(jiàn)。另一方面，社會(huì )人文對自然、工程的發(fā)展有著(zhù)重要影響?？萍己退囆g(shù)人文發(fā)展的核心都是創(chuàng )造力，而創(chuàng )造來(lái)源于想象，人文藝術(shù)可以提供給人們無(wú)盡的想象。同時(shí)，科技也需要人文來(lái)制約平衡，否則就會(huì )變成脫韁的野馬，帶來(lái)嚴重的倫理問(wèn)題。

科學(xué)教育師資培養：走新路

科學(xué)教育和人才培養是一個(gè)系統性的工程，需要我們研究人才成長(cháng)的規律、科學(xué)教育的規律，研發(fā)優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育資源，培訓科學(xué)教育的師資等。

具體到科學(xué)教育相關(guān)師資培養的方式，應該注重兩個(gè)方面的教育，一是思維教育，一是創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育。

思維教育，有別于一般的通識教育，應更加關(guān)注學(xué)生對科學(xué)、文化發(fā)展過(guò)程中形成的各種思維模式的掌握。華東師大開(kāi)設了《人類(lèi)思維和學(xué)科史論》系列課程，就是讓學(xué)生對各學(xué)科歷史發(fā)展中具有重要意義的思維突破和轉折有所了解，讓學(xué)生知道一個(gè)學(xué)科發(fā)展的思維脈絡(luò )，進(jìn)而提煉總結科學(xué)規律、方法，提升學(xué)生的思維能力。我們就是要面向全社會(huì )的創(chuàng )新、創(chuàng )造需求，為大學(xué)基礎階段和中小學(xué)基礎教育培養具有思維教育、通識教育能力的未來(lái)新師資。

創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育，其目的不是為了孩子創(chuàng )業(yè)或者真能做出什么創(chuàng )新，而在于激發(fā)孩子的探索精神，特別是探索與基礎科學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域，并防止簡(jiǎn)單地局限于傳統的科學(xué)分科，彌補單科、分科教育的不足，形成全科、跨學(xué)科的氛圍。重在發(fā)掘學(xué)生興趣和實(shí)驗、實(shí)踐及動(dòng)手能力。要防止與大學(xué)的分科教育簡(jiǎn)單重復或者對應，在啟發(fā)理論思考的同時(shí)，鍛煉動(dòng)手能力。

要在現有的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育的基礎上，形成綜合性、項目制的科學(xué)創(chuàng )新課程，將科學(xué)教育作為綜合性的、跨學(xué)科的、興趣和能力培養的項目制課程，以該理念培養具有企業(yè)家精神、科學(xué)家能力、教育家情懷的卓越師資，人數不在于多，而在于精。華東師大2018年開(kāi)始高度重視創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育，后來(lái)居上，不僅位居師范類(lèi)大學(xué)第一，在全國各類(lèi)高校中也名列前茅。

在此基礎上，可以將創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育向基礎教育適度延伸。如華東師大二附中提出，該校所有的學(xué)生要參與小課題研究，這就是很好的基礎教育領(lǐng)域創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)教育內容。

來(lái)源：《中國科學(xué)報》