激發(fā)學生科學興趣和探究精神

    ■兩會訪談錄

建設科技強國，需要培養(yǎng)一大批具備科學家潛質(zhì)的青少年群體。2022年9月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》。文件指出，學校要加強科學教育，不斷提升師生科學素質(zhì)，積極組織并支持師生開展豐富多彩的科普活動。

當前我國中小學科學教育還存在哪些不足？如何協(xié)同各方資源開展科學教育？3月10日，全國政協(xié)委員、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員、中國科學院院士、美國國家科學院外籍院士、發(fā)展中國家科學院院士、中國女科技工作者協(xié)會副會長曹曉風以及清華大學附屬中學原校長、清華大學教育研究院基礎教育研究所所長、教育部教育教學質(zhì)量評價指導專委會副主任委員王殿軍，做客中國教育報刊社“兩會訪談錄”，圍繞如何做好中小學科學教育展開深入探討。

    正確理解“科學教育”，厘清科學教育與科普、學科教育的關系

記者：前段時間電影《流浪地球2》和電視劇《三體》引發(fā)了青少年對于相關科學知識的極大興趣?？苹米髌穼τ谔嵘嗌倌甑目茖W素養(yǎng)有幫助嗎？

王殿軍：科幻作品就是科學幻想，幻想就是現(xiàn)實中并不存在的東西。若干年前的一個幻想，到今天可能已經(jīng)變成現(xiàn)實。人類的偉大之處就是擁有無限的想象力。我們推薦青少年看科幻作品，并不是讓青少年通過這些作品學習科學知識和科學原理?？苹米髌穼τ谇嗌倌甑淖畲笠饬x，就是激發(fā)他們對科學的好奇心和想象力。但是科幻電影與科學紀錄片是有區(qū)別的，不能把它作為學習科學知識和科學原理的途徑。

記者：曹院士您是一位科學家，您認為科學家身上最重要的品質(zhì)是什么？這種品質(zhì)能否通過后天的教育加以培養(yǎng)呢？

曹曉風：科學家最主要的特征是好奇心與創(chuàng)造力?？茖W家需要具備好奇心，因為科學實際上就是在不斷擴大人的知識范疇，只有對未知領域充滿好奇，才能不斷探索和發(fā)現(xiàn)新的知識?？茖W家除了有好奇心，還需要有創(chuàng)造力，即能夠獨立思考、提出新的研究方法、挖掘深層次問題的能力。在一定程度上，好奇心與創(chuàng)造力是可以通過后天的教育加以培養(yǎng)的。

我們還要注意培養(yǎng)學生的科學思維，提升學生的科學素養(yǎng)。我們可以借助一些人工設計的實驗對自然界進行觀察，來解釋、驗證這些現(xiàn)象，最終通過歸納、推理、證明等，更好地幫助學生理解和應用科學知識，掌握科學思維的方法和技巧。

記者：現(xiàn)在中小學開設了科學、物理、化學、生物、地理等課程，是不是把這些自然學科的知識學好了，就等于做好科學教育呢？

王殿軍：這是一個非常重要的問題，也容易產(chǎn)生誤區(qū)?？茖W教育包括科普教育和學科教育，但是科普教育和學科教育都不等同于科學教育?？破战逃饕怯猛ㄋ住⑸鷦拥恼Z言告訴人們一些科學常識、科學原理和科學成果，它是面向所有人的。

小學階段開設了綜合的科學課，中學階段分科開設了數(shù)學、物理、化學、生物、地理、信息技術等課程，這些課程涉及各方面的科學知識，特別是原理和方法，但是不能把學科教育和科學教育混為一談。科學教育是綜合的，而分科的學科課程學習，對于培養(yǎng)學生的科學思維的作用是有限的。就像剛才曹院士講的，科學教育重在培養(yǎng)學生的好奇心、想象力，還有科學精神和創(chuàng)新意識。這更多地需要靠跨學科的、多學科融合交叉的、探究性的課程學習去實現(xiàn)，而這方面正是目前我們比較缺乏的。

    改變以知識為中心的教學模式，注重學科交叉和興趣培養(yǎng)

記者：目前我國在科學教育及創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面有哪些難題需要解決？

曹曉風：我認為有以下三方面：一是傳統(tǒng)教學方式比較注重知識的灌輸，忽略了科學思維的培養(yǎng)。這樣的教學方式可能使一些有潛質(zhì)、本來可以成為拔尖創(chuàng)新人才的學生慢慢習慣于被灌輸，缺乏獨立思考、獨立解決問題的能力。所以我們要教會學生善于觀察，自己動腦動手去找答案，而不是把答案告訴學生。二是一定程度上存在理論知識和生活實踐脫節(jié)的問題。我們在課程教學時，不僅要注重理論知識，更要讓學生學會科學觀察，鼓勵學生動手實踐。三是如剛才王校長所說，目前單一學科教學比較強，而交叉學科和綜合性的教育比較弱，有待加強。此外，很多新知識、新方法，如AI技術和ChatGPT，應該讓學生第一時間了解，打破思維禁錮。

王殿軍：從課程教學的角度看，現(xiàn)在迫切需要加強的，一是推進跨學科的綜合課程以及項目式學習，二是要改變滿堂灌和死記硬背的教學和學習方式，讓學生覺得學起來有趣，有探究的欲望。要強化實踐教學，特別是中小學應該加強實驗室建設，實驗教學環(huán)節(jié)不能走過場，要多讓學生在實驗室做一些探究性科學研究活動。我們以知識為中心的教育模式持續(xù)的時間太長了，知識很重要，但更重要的是讓學生知道知識產(chǎn)生的過程，學會自己發(fā)現(xiàn)知識、發(fā)現(xiàn)原理，這樣才能提升學生的科學素養(yǎng)。

    攜手合作，讓更多科學界資源為推動科學教育服務

記者：科教歷來不分家。曹院士，您來自中科院系統(tǒng)，如何能夠讓科學界資源更好地為科學教育服務？

曹曉風：科學界和教育界攜手合作推進科學教育，這是非常好、非常重要的舉措。中國科學院的研究涵蓋了物理、化學、天文、地理、生命科學等學科，分支機構眾多，可以有效增加科學教育的深度和廣度。

為了加強科學教育，中國科學院開展了以下四方面工作：一是各個研究所每年有定期的開放日、科普日，可以進行科研成果的展示和科普宣傳，歡迎學生前來參加科普日活動；二是吸引有興趣、學有余力的中學生來參加科學主題夏令營活動；三是在做好安全保障工作的前提下，讓一些中學生到各個研究所的實驗室做一些簡單科研，讓他們對嚴謹?shù)目茖W研究進行初步體驗；四是鼓勵更多科學家走進學校、走進課堂，和青少年交朋友，回答青少年各種各樣的問題。這些活動特別能激發(fā)中小學生對科學的向往。我小時候就參加過類似的科普教育活動，當時學校請來茅以升給我們作講座，在我心中種下了科學夢想的種子，同時也拉近了科學家與學生的距離。

    記者：科學資源區(qū)域配置不均衡是一個現(xiàn)實問題，如何破解這個問題？

王殿軍：首先，科學資源對開展科學教育很重要。資源多確實有好處，但并不意味著資源少就不能開展科學教育。在客觀條件短期內(nèi)無法改變的情況下，學校應該解放思想，因地制宜，充分利用現(xiàn)有條件開展啟迪科學智慧的教育。一些偏遠地區(qū)的中小學，可以利用身邊自然資源，把科學教育做得具有本地特色。開展科學教育，確實需要一定資源，但我認為最重要的還是要在觀念上重視科學教育、要愿意花精力去實施。其實，科學教育資源無處不在，只要我們愿意做，總有辦法能做好。

    多措并舉加強師資培養(yǎng)，補齊制約科學教育的短板

記者：師資也是制約科學教育發(fā)展的一塊短板，如何補齊這塊短板？

王殿軍：師資問題確實是當前制約科學教育的一個關鍵因素。2022年5月，教育部發(fā)布《關于加強小學科學教師培養(yǎng)的通知》，提出了培養(yǎng)科學教師的一系列舉措，由此可見國家對此問題的重視。由于長期以來，我們注重培養(yǎng)各個學科人才的科研能力，但沒有進行專門的科學教育師資的培養(yǎng)，通常中小學招來的人才（包括從非師范院校招來的畢業(yè)生），雖然科研能力比較強，但往往不知道如何開展科學教育，駕馭科學課程的能力相對較弱。

在遠水解不了近渴的情況下，怎么辦？清華附中的做法是讓不同學科的幾位教師組成一個小組，組員共同完成綜合項目的教學指導任務。此外，我們還聘請一些科學家?guī)У牟┦?、碩士研究生，請他們進校園指導，甚至把學生送過去。但是從長遠來講，還是應該加大力度，培養(yǎng)具有跨學科視野和能力的專業(yè)科學教師。

曹曉風：一些教師自身知識結構很難趕上最新發(fā)展變化，需要通過專業(yè)培訓和教學方法的指導，提高他們的教學能力和科學素養(yǎng)。我們要發(fā)現(xiàn)、找到具有較高科學素養(yǎng)的教師。這種教師富有使命感、富有激情，愿意把從事科學教育當成自己的事業(yè)，而不僅僅是一份工作。這樣的教師不僅能毫無保留地把知識傳授給學生，而且具有自我學習、自我提升的意識和動力。

此外，在信息化時代，我們還應該推進優(yōu)質(zhì)資源共享，呼吁在科學教育方面富有經(jīng)驗的優(yōu)秀教師制作慕課，讓更多的教師學習借鑒如何上好科學課。這樣有助于打破科學教育師資的區(qū)域不平衡，促進優(yōu)質(zhì)師資力量向偏遠地區(qū)延伸。

記者：王校長，您曾經(jīng)在一篇文章中提出，“科學教育要兼顧普及和提高的雙重使命”，請您結合清華附中的實踐談一談。

王殿軍：“普及”就是面向全體學生開設課程及科普活動。比如清華附中開設了“走進圓明園”課程，涉及建筑、自然環(huán)境、鳥類生態(tài)等諸多方面，學生分小組去觀察、測量、查閱資料、制定研究方案。在校園里，一些志同道合的學生組成社團，比如昆蟲社、氣象社等，教師會指導他們定期開展科學觀測和課題研究活動。這些主要是普及性科學教育，讓學生增長見識，開闊視野。

在興趣的基礎上，一些學生在某些方面展現(xiàn)出較大的潛力，對他們的科學教育就需要提升一個層次了。為了支持這些有科研潛質(zhì)的學生，清華附中設立了六七個“高研實驗室”，即相對高端的探究性實驗室，教師會帶領學生確定一個前人沒有做過的研究項目，參與某個項目的可以是一個學生，也可以是一個小組，項目時長有時會長達幾個月，最后也不一定能成功，但是在這個過程中，學生能親身體會到嚴謹求實、不畏挫折的科學精神，受到科學思維和方法的訓練，具備初步的科學研究能力，科學素養(yǎng)得到提升。

從普及到興趣聚合，再到為有潛質(zhì)的學生的成長提供支持，清華附中形成了金字塔型的科學教育體系。該體系不僅普遍提高了學生的科學素養(yǎng)，而且有可能從中發(fā)現(xiàn)在某些領域有特殊潛力的學生，為培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才做好支撐。

記者：最后，想請二位嘉賓用一句話對如何做好科學教育、提升青少年的科學素養(yǎng)進行總結。

王殿軍：要重視科學教育，多方力量協(xié)同建立科學教育體系，要用正確的方法來做科學教育。

曹曉風：科學教育最重要的是培養(yǎng)學生的科學思維能力，激發(fā)他們的科學興趣和探究精神。加強科學教育需要社會、家庭和學校協(xié)同努力。

《中國教育報》2023年03月13日第4版