激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣和探究精神

    ■兩會(huì)訪談錄

建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)，需要培養(yǎng)一大批具備科學(xué)家潛質(zhì)的青少年群體。2022年9月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于新時(shí)代進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)普及工作的意見(jiàn)》。文件指出，學(xué)校要加強(qiáng)科學(xué)教育，不斷提升師生科學(xué)素質(zhì)，積極組織并支持師生開(kāi)展豐富多彩的科普活動(dòng)。

當(dāng)前我國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育還存在哪些不足？如何協(xié)同各方資源開(kāi)展科學(xué)教育？3月10日，全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院外籍院士、發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士、中國(guó)女科技工作者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)曹曉風(fēng)以及清華大學(xué)附屬中學(xué)原校長(zhǎng)、清華大學(xué)教育研究院基礎(chǔ)教育研究所所長(zhǎng)、教育部教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指導(dǎo)專(zhuān)委會(huì)副主任委員王殿軍，做客中國(guó)教育報(bào)刊社“兩會(huì)訪談錄”，圍繞如何做好中小學(xué)科學(xué)教育展開(kāi)深入探討。

    正確理解“科學(xué)教育”，厘清科學(xué)教育與科普、學(xué)科教育的關(guān)系

記者：前段時(shí)間電影《流浪地球2》和電視劇《三體》引發(fā)了青少年對(duì)于相關(guān)科學(xué)知識(shí)的極大興趣?？苹米髌穼?duì)于提升青少年的科學(xué)素養(yǎng)有幫助嗎？

王殿軍：科幻作品就是科學(xué)幻想，幻想就是現(xiàn)實(shí)中并不存在的東西。若干年前的一個(gè)幻想，到今天可能已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。人類(lèi)的偉大之處就是擁有無(wú)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(guò)這些作品學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)原理?？苹米髌穼?duì)于青少年的最大意義，就是激發(fā)他們對(duì)科學(xué)的好奇心和想象力。但是科幻電影與科學(xué)紀(jì)錄片是有區(qū)別的，不能把它作為學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)原理的途徑。

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

曹曉風(fēng)：科學(xué)家最主要的特征是好奇心與創(chuàng)造力?？茖W(xué)家需要具備好奇心，因?yàn)榭茖W(xué)實(shí)際上就是在不斷擴(kuò)大人的知識(shí)范疇，只有對(duì)未知領(lǐng)域充滿(mǎn)好奇，才能不斷探索和發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)。科學(xué)家除了有好奇心，還需要有創(chuàng)造力，即能夠獨(dú)立思考、提出新的研究方法、挖掘深層次問(wèn)題的能力。在一定程度上，好奇心與創(chuàng)造力是可以通過(guò)后天的教育加以培養(yǎng)的。

我們還要注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。我們可以借助一些人工設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)自然界進(jìn)行觀察，來(lái)解釋、驗(yàn)證這些現(xiàn)象，最終通過(guò)歸納、推理、證明等，更好地幫助學(xué)生理解和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，掌握科學(xué)思維的方法和技巧。

記者：現(xiàn)在中小學(xué)開(kāi)設(shè)了科學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理等課程，是不是把這些自然學(xué)科的知識(shí)學(xué)好了，就等于做好科學(xué)教育呢？

王殿軍：這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，也容易產(chǎn)生誤區(qū)?？茖W(xué)教育包括科普教育和學(xué)科教育，但是科普教育和學(xué)科教育都不等同于科學(xué)教育?？破战逃饕怯猛ㄋ?、生動(dòng)的語(yǔ)言告訴人們一些科學(xué)常識(shí)、科學(xué)原理和科學(xué)成果，它是面向所有人的。

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

    改變以知識(shí)為中心的教學(xué)模式，注重學(xué)科交叉和興趣培養(yǎng)

記者：目前我國(guó)在科學(xué)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(fēng)：我認(rèn)為有以下三方面：一是傳統(tǒng)教學(xué)方式比較注重知識(shí)的灌輸，忽略了科學(xué)思維的培養(yǎng)。這樣的教學(xué)方式可能使一些有潛質(zhì)、本來(lái)可以成為拔尖創(chuàng)新人才的學(xué)生慢慢習(xí)慣于被灌輸，缺乏獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。所以我們要教會(huì)學(xué)生善于觀察，自己動(dòng)腦動(dòng)手去找答案，而不是把答案告訴學(xué)生。二是一定程度上存在理論知識(shí)和生活實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題。我們?cè)谡n程教學(xué)時(shí)，不僅要注重理論知識(shí)，更要讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)觀察，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。三是如剛才王校長(zhǎng)所說(shuō)，目前單一學(xué)科教學(xué)比較強(qiáng)，而交叉學(xué)科和綜合性的教育比較弱，有待加強(qiáng)。此外，很多新知識(shí)、新方法，如AI技術(shù)和ChatGPT，應(yīng)該讓學(xué)生第一時(shí)間了解，打破思維禁錮。

王殿軍：從課程教學(xué)的角度看，現(xiàn)在迫切需要加強(qiáng)的，一是推進(jìn)跨學(xué)科的綜合課程以及項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，二是要改變滿(mǎn)堂灌和死記硬背的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生覺(jué)得學(xué)起來(lái)有趣，有探究的欲望。要強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，特別是中小學(xué)應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不能走過(guò)場(chǎng)，要多讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做一些探究性科學(xué)研究活動(dòng)。我們以知識(shí)為中心的教育模式持續(xù)的時(shí)間太長(zhǎng)了，知識(shí)很重要，但更重要的是讓學(xué)生知道知識(shí)產(chǎn)生的過(guò)程，學(xué)會(huì)自己發(fā)現(xiàn)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)原理，這樣才能提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

    攜手合作，讓更多科學(xué)界資源為推動(dòng)科學(xué)教育服務(wù)

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

曹曉風(fēng)：科學(xué)界和教育界攜手合作推進(jìn)科學(xué)教育，這是非常好、非常重要的舉措。中國(guó)科學(xué)院的研究涵蓋了物理、化學(xué)、天文、地理、生命科學(xué)等學(xué)科，分支機(jī)構(gòu)眾多，可以有效增加科學(xué)教育的深度和廣度。

為了加強(qiáng)科學(xué)教育，中國(guó)科學(xué)院開(kāi)展了以下四方面工作：一是各個(gè)研究所每年有定期的開(kāi)放日、科普日，可以進(jìn)行科研成果的展示和科普宣傳，歡迎學(xué)生前來(lái)參加科普日活動(dòng)；二是吸引有興趣、學(xué)有余力的中學(xué)生來(lái)參加科學(xué)主題夏令營(yíng)活動(dòng)；三是在做好安全保障工作的前提下，讓一些中學(xué)生到各個(gè)研究所的實(shí)驗(yàn)室做一些簡(jiǎn)單科研，讓他們對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究進(jìn)行初步體驗(yàn)；四是鼓勵(lì)更多科學(xué)家走進(jìn)學(xué)校、走進(jìn)課堂，和青少年交朋友，回答青少年各種各樣的問(wèn)題。這些活動(dòng)特別能激發(fā)中小學(xué)生對(duì)科學(xué)的向往。我小時(shí)候就參加過(guò)類(lèi)似的科普教育活動(dòng)，當(dāng)時(shí)學(xué)校請(qǐng)來(lái)茅以升給我們作講座，在我心中種下了科學(xué)夢(mèng)想的種子，同時(shí)也拉近了科學(xué)家與學(xué)生的距離。

    記者：科學(xué)資源區(qū)域配置不均衡是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，如何破解這個(gè)問(wèn)題？

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

    多措并舉加強(qiáng)師資培養(yǎng)，補(bǔ)齊制約科學(xué)教育的短板

記者：師資也是制約科學(xué)教育發(fā)展的一塊短板，如何補(bǔ)齊這塊短板？

王殿軍：師資問(wèn)題確實(shí)是當(dāng)前制約科學(xué)教育的一個(gè)關(guān)鍵因素。2022年5月，教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)小學(xué)科學(xué)教師培養(yǎng)的通知》，提出了培養(yǎng)科學(xué)教師的一系列舉措，由此可見(jiàn)國(guó)家對(duì)此問(wèn)題的重視。由于長(zhǎng)期以來(lái)，我們注重培養(yǎng)各個(gè)學(xué)科人才的科研能力，但沒(méi)有進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的科學(xué)教育師資的培養(yǎng)，通常中小學(xué)招來(lái)的人才（包括從非師范院校招來(lái)的畢業(yè)生），雖然科研能力比較強(qiáng)，但往往不知道如何開(kāi)展科學(xué)教育，駕馭科學(xué)課程的能力相對(duì)較弱。

在遠(yuǎn)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(xué)科的幾位教師組成一個(gè)小組，組員共同完成綜合項(xiàng)目的教學(xué)指導(dǎo)任務(wù)。此外，我們還聘請(qǐng)一些科學(xué)家?guī)У牟┦俊⒋T士研究生，請(qǐng)他們進(jìn)校園指導(dǎo)，甚至把學(xué)生送過(guò)去。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，還是應(yīng)該加大力度，培養(yǎng)具有跨學(xué)科視野和能力的專(zhuān)業(yè)科學(xué)教師。

曹曉風(fēng)：一些教師自身知識(shí)結(jié)構(gòu)很難趕上最新發(fā)展變化，需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和教學(xué)方法的指導(dǎo)，提高他們的教學(xué)能力和科學(xué)素養(yǎng)。我們要發(fā)現(xiàn)、找到具有較高科學(xué)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(xué)教育當(dāng)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(wú)保留地把知識(shí)傳授給學(xué)生，而且具有自我學(xué)習(xí)、自我提升的意識(shí)和動(dòng)力。

此外，在信息化時(shí)代，我們還應(yīng)該推進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源共享，呼吁在科學(xué)教育方面富有經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀教師制作慕課，讓更多的教師學(xué)習(xí)借鑒如何上好科學(xué)課。這樣有助于打破科學(xué)教育師資的區(qū)域不平衡，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)師資力量向偏遠(yuǎn)地區(qū)延伸。

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

王殿軍：“普及”就是面向全體學(xué)生開(kāi)設(shè)課程及科普活動(dòng)。比如清華附中開(kāi)設(shè)了“走進(jìn)圓明園”課程，涉及建筑、自然環(huán)境、鳥(niǎo)類(lèi)生態(tài)等諸多方面，學(xué)生分小組去觀察、測(cè)量、查閱資料、制定研究方案。在校園里，一些志同道合的學(xué)生組成社團(tuán)，比如昆蟲(chóng)社、氣象社等，教師會(huì)指導(dǎo)他們定期開(kāi)展科學(xué)觀測(cè)和課題研究活動(dòng)。這些主要是普及性科學(xué)教育，讓學(xué)生增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，開(kāi)闊視野。

在興趣的基礎(chǔ)上，一些學(xué)生在某些方面展現(xiàn)出較大的潛力，對(duì)他們的科學(xué)教育就需要提升一個(gè)層次了。為了支持這些有科研潛質(zhì)的學(xué)生，清華附中設(shè)立了六七個(gè)“高研實(shí)驗(yàn)室”，即相對(duì)高端的探究性實(shí)驗(yàn)室，教師會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生確定一個(gè)前人沒(méi)有做過(guò)的研究項(xiàng)目，參與某個(gè)項(xiàng)目的可以是一個(gè)學(xué)生，也可以是一個(gè)小組，項(xiàng)目時(shí)長(zhǎng)有時(shí)會(huì)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月，最后也不一定能成功，但是在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生能親身體會(huì)到嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、不畏挫折的科學(xué)精神，受到科學(xué)思維和方法的訓(xùn)練，具備初步的科學(xué)研究能力，科學(xué)素養(yǎng)得到提升。

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

記者：最后，想請(qǐng)二位嘉賓用一句話對(duì)如何做好科學(xué)教育、提升青少年的科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行總結(jié)。

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

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

《中國(guó)教育報(bào)》2023年03月13日第4版