科学研究科学探究的三种Z6尊龙凯时官方网站方法特稿国际科技教育的发展及其启示
作为现代化科学教育的代名词,科技教育的重要性不在于教给学生确定性的知识,而在于让他们学会把知识作为其认知世界的方式,应对世界的不确定性。在疫情袭击全球的今天,这一价值观更显非凡意义。科技教育不仅是儿童青少年心智成长的必需,也是全民终身教育的重要内容和途径。有些国家非常重视对科技教育这一专业性领域的系统反思,并从国家科技战略布局出发,将科技教育作为国家发展特别是人才补给的关键“资源”,部署科技教育的政策、支持计划和实践推广方案。文化境脉和社会经济状况的不同带来了各国科技教育立场和发展道路的差异,但也表现出一些共同取向。
19 世纪中后期西方科学教育的重心是科学知识教育,且最有效率的方法是直授。20 世纪初期,杜威确立了科学教育中的儿童立场,认为需要建立儿童的生活世界与科学世界的连接。这启发生成了关于科学方法教育的途径——探究科学。在一批教育家、心理学家和科学家的推动下,“科学探究”深入到西方国家科学课程体系,培养具有自主学习力的人也成为科学教育更重要的价值。20 世纪 70 年代学习研究对社会文化基础的关注,让科学教育学者认识到科学理解同样不能脱离历史、社会和文化等情脉性知识。这并不是对科学知识系统之逻辑力量的否定,而是启发教育者思考如何更有效地让人们认识自然逻辑——这是探知世界、尊重自然、人类可持续发展的根本,也是科学教育的价值本源。科学素养概念的提出和项目拓展,印证了文化之于群体及社会的科学素养提升的不可或缺性。20 世纪后期,科学能力的领域特殊性和文化差异得到跨学科研究的揭示,同时“科学探究过程作为科学教育的基本方式”这一理念得到明确,并在美国科学教育课程改革的一系列运动中得以弘扬,波及世界诸多国家。这些改革运动并非是杜威理念的简单翻版或复苏,而是随着建构主义哲学知识论的迭代更新和人类学习机制研究成果的极大丰富,使得人们认识到有效的科学活动需要支持儿童对课堂内外世界的建构以达成连贯理解,而所采用的方法、手段和途径在教育过程中有着巨大的“文化濡化”潜能。
提升学生 STEM 学科(科学、技术、工程、数学)的成就和能力是 21 世纪全球科技教育研究和实践的基础。学生需要获得这些学科的知识,但让他们了解这些知识是如何产生的则更为重要。相应的关键问题引入教育过程,它们包括:知识是确定的,还是不断变化的?科学中的所有问题都有正确答案吗?应该相信书籍中所写下的“科学”吗?知识是由权威传播的,还是通过与他人的社会互动而发展的?技术是中立的吗?对这些问题的回答涉及对科学与技术知识的本质的理解(即认识性信念)——这才是科技教育的中心目标,因为这对于人们理解世界的基本要素、应对不确定性、成为科技驱动发展的当今社会中负责任的、健全发展的公民具有重大意义。
那么,如何接近这样的目标?“探究”的价值在于将学科话语和探究模式相整合,让学习者在涉身探究当中体验科学,在学习和运用科学方法处理任务、掌握表征的过程中参与科学,养成科学态度,化育科学精神气质,这正所谓儿童世界与科学世界的统一。“参与”则强调每一个学习者(包括学生和)在所有可能的学习环境中发挥认识主体的作用。这种“探究—参与”观成为当今科技教育的引领思想。技术发展让“探究—参与”不再限于某些固化程式,科学实践路径和范型已极为丰富;各国的科学素养提升计划更是强调了文化境脉在科学及科技教育中的意义和作用。例如,科学—技术—社会(STS)教育、科学哲学与科学史(HPS)教育、环境及可持续发展教育,以及社会性科学议题(SSI)教育等,这些社会文化特征鲜明的教育活动引导学习者认识科学技术的“社会文化”之内涵,并通过多种途径让学习者接触科学,理解科学共同体的作用,从而完整地理解科学文化和作为公民其自身的责任担当。“探究—参与”这一立场的坚持和稳固,与政府的优先资助以及计算机信息技术对学习过程的支持是分不开的,抑或说,那些科学教育卓有成效的国家早已深知投资科学教育给科技和经济昌盛、社会稳定及人的终身发展带来的巨大红利。Z6尊龙凯时官方网站
对国际青少年科技教育政策的密集考察有三点基本发现。第一,近十年科技教育呈现出如下特征:“以人的可持续发展为指向”“搭建科学素养培育的立交道”“渗透科学本质教育”“追求深度、连贯与探究的 K-12科学”“学会利用技术解决科学问题”“多学科整合的科学学习”“科学与人文的统一”以及“正式与非正式无缝接合的学习环境”。第二,科技教育不仅仅是以学科及跨学科课程存在的形态,更是一种参与的文化;不仅仅是学校的内部工作,更是社群和社会的共同参与中心;不仅仅是被称作“科学教师”的群体的专门工作,也是科学家、科学共同体的专业责任。第三,没有广泛而深厚的民众的科学素养基础Z6尊龙凯时官方网站,就不可能有国家持续的科技创新。
首先,建设探究参与的文化。如何更广泛、更有效地开展科技教育,让青少年树立科学信念,成为好奇心的终身学习者?如何建立大互联时代新文化下的科技教育的方法和途径,并让更多的人包括决策者、研究者、教育者以及家长理解这种新文化的本质,以便自觉地运用或支持正确的培育方法?如何让更多的个人和组织愿意投资 / 投入于非正式环境的科技教育,高校、科研机构等充分发挥科研服务社会需求的功能,真正关心这一关联国家之命脉的大事?笔者认为,对这些问题的重视需要相应的文化支持,这对我国科技教育发展来说是首要的,但需要付出长期努力。
其次,相比几个科技强国,我们的一些明显不足需要重点改进。1. 要着力培养青少年的科学兴趣,这关乎我国是否有足够和强大的科技后备力量。几次国际评估表明,我国中学生在科学知识掌握上占明显优势,而科学认识性知识及对科学相关职业的兴趣不足。我国科学教育与普及工作已经取得不小的进步,但是面对庞大人口的学习需求,我们需要把高质量的科技教育日常化。比如,除了一些高校夏令营、科普日等活动,还需要为青少年提供广泛接触科学真实情境的机会,例如接触科学家、了解科学工作、参与并体验科学研究等机会。众多研究表明这些机会对儿童的科学认识和科学身份认同有积极影响,对激发好奇心和培养科学兴趣非常重要。2. 需要强化青少年科技教育体制保障,明确落实责任主体。笔者所考察的科技发达国家的大学或科学机构都有专门的科学传播协调组织部门,科学教育学术研究和师资培训也非常强势,科学教育与普及是大学必须承担的知识生产和服务功能。目前我国校外科技教育往往以个人或个别机构的兴趣为主,资源投入比较零散、可持续的稳固体系尚未形成,科技教育师资水平难以保证。我国仅有为数不多的高校设立了科技教育专业,但在发展上困难重重。Z6尊龙凯时官方网站科技教育学术建设、我国青少年发展规律的深入研究、根据国家发展需求制订科技人才培养计划和路径等等基础性工作都存在不小的缺口,这些工作都应作为国家的战略工程来建设。3. 需要设立专门的科研资助计划(如欧美发达国家的政府长期计划),支持科学教育与传播方式的创新研究。目前资助计划不少,但多以地方或机构资助科普产品制作或举行活动为主,研究资助的系统性和学术累积性都相对不足,资源建设也缺乏统筹性,加之学术评价对相应工作缺乏关注,使得长期以来科研人员对这类项目的积极性不高。上述三项工作可以作为近期行动的重点。
(本文作者系华东师范大学教育学部教师教育学院、华东师范大学学习科学研究中心教授,博士生导师)