理事有话说(三十八)殷皓《科学教育:照亮青少年人生的一道光》
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理事有话说(三十八)殷皓《科学教育:照亮青少年人生的一道光》
发布时间:2021-12-09 11:37

  青少年是祖国的未来,他们的健康成长,需要德智体美劳“五育”;就智育而言,包括人文教育和科学教育。科学教育是青少年成长的“必修课”。

  人对世界的好奇心与生俱来,而科学教育帮助人探索世间万物的规律、思考自然的法则,使得青少年在掌握必要的科学知识的基础上,在情感、态度和价值观等方面受到熏陶和培养,从而顺利实现社会化,成长为全面发展、人格健全、适应现代社会的人。因此,科学教育在青少年成长过程中所起的作用无可取代。

  一、青少年为什么需要科学教育

  如果回到唐宋,谈论“科学教育”是不可想象的,尽管宋代在活字印刷、机械工程等领域拥有领先世界的科技成就,但从普遍意义上讲,古代中国的教育内容以伦理道德和文化知识为主。近代以来,主要由理性主义和科技革命带来的世界面貌的剧变和人类社会进步驱动力的改变,使得科学精神与人文精神交融而来的科学文化逐渐成为社会主流文化之一,进而构成了人自身发展的“背景”和“底色”,这是其一。

  其二,创新已成为我国全面建设社会主义现代化国家的关键,而科技创新需要深厚的人才基础。党的十九届五中全会提出,“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”。党的十九届六中全会通过的《中共中央关于党的百年奋斗重大成就和历史经验的决议》更是强调,创新是高质量发展的第一动力。科学教育,可以帮助培养一大批具有科学家潜质的青少年群体,为加快建设创新型国家和世界科技强国夯实人才基础。

  其三,科学教育是青少年个人发展的需要。就其目的而论,学习科学知识是基础,而更重要的是促使青少年形成科学思维,掌握科学方法,学会理性质疑,具备创新精神、探索精神、实践精神等——即科学精神的培养。无论个人兴趣如何、未来职业作何选择,成为具备科学精神和思想、掌握科学知识和方法的全面发展的人,是青少年个人发展的现实需求。

  二、青少年需要什么样的科学教育

  明确了科学教育的必要性,接下来的问题就是:青少年需要什么样的科学教育。这一问题涉及到我们应持怎样的教育观。总体而言,要尊重教育规律、创新规律和青少年的认知规律,明确教育内容和形式,并采取合适的教育方法。

  尊重教育规律和青少年认知规律,重点要放在呵护、激发好奇心和想象力上。2020年9月,习近平总书记在科学家座谈会上指出:“好奇心是人的天性,对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起,使他们更多了解科学知识,掌握科学方法,形成一大批具备科学家潜质的青少年群体。”这为科学教育提供了重要指引。因发现绿色荧光蛋白而获得2008年诺贝尔化学奖的下村修在谈到自己为何投身科学时说:“我做研究不是为了应用或其他任何利益,只是想弄明白水母为什么会发光。”对好奇心和科学兴趣的引导,需要“玩中学”“做中学”等教育理念,校内科学教育可以是规范有序、循序渐进的,但校外教育活动的设计,则首先必须好玩、有趣,通过动手实践,培养想象力、激发创造力;同时,科学教育应渗透生命教育、安全教育、健康教育,帮助青少年树立珍爱生命、安全生活、健康成长的观念和意识。

  科学精神和科学家精神作为价值引领,是科学教育的重要方面。以通俗易懂的方式讲好科学家故事、让青少年了解科学发现的过程,能够帮助他们在心里种下科学的种子。爱因斯坦16岁时开始思考,如果追逐空间中的一束光,会有什么结果。他推断,如果能追上光,就意味着光像冻结了一样,但是光不会被冻结,因此光的速度不会慢下来;所以,即使追上了光线,观察者也会发现光速不变,出现变化的是其它东西,比如时间。这一思想实验被称为“追光实验”,最终导向了狭义相对论的诞生。屠呦呦少年时常随开堂坐诊的父亲外出采药,对草药的兴趣和对医学的向往奠定了她一生志业的基础。科学家创新探索、求真求实的精神,既可以激发青少年的科学兴趣,也可以引发他们对科学家这一职业的尊崇和向往,还能帮助塑造人生观和价值观。

  科学方法是科学教育的另一重要方面。从观察出发、提出假设、实验验证、提出或修正理论,是科学研究的一般方法;对青少年而言,也是学习阶段乃至走好未来人生路的关键路径。掌握了科学方法,未来遇到问题时,可以理性思考、科学面对,不为谣言所惑、不为流俗所累。于国家,造就理性平和、团结协作的公民;于个人,培养理性思考、明辨是非的能力。

  三、中国科技馆是如何开展青少年科学教育的

  当今社会,学校是科学教育的主要力量;科技馆等科普机构是重要补充,其所发挥的独特作用是校内教育无法替代的。其一,校内科学教育有严格的科学课程标准,即常说的“课纲”;科技馆的科学教育不分科、更综合,符合学科交叉、融合的趋势和人的认知规律,可以与基于课本、课纲的校内教育互为补充。其二,科学精神的树立,在校内有老师的正向教导;科技馆则拥有更为轻松的氛围,孩子们发问、质疑的顾虑更少,好奇心、想象力能得到更为充分的激发。其三,校内科学课可以开展系统的科研训练;科技馆天地更大,可以提供更多的实践机会,便于开展更大规模的团队合作。中国科技馆的实践,为校外科学教育的重要作用做了最好的注释。

  展览和科学教育活动是科技馆最为重要的常规教育形式。中国科技馆的展览面向全人群,但尤其注重对青少年的教育和启发。在常设展览里,“儿童科学乐园”秉承“陪伴、分享、决策”的设计理念,以“乐享科学,筑梦童心”为主题,是专为3-8岁孩子“玩中学”打造的科学天地,强调探究式学习,着力培养孩子科学决策能力,同时还倡导亲子互动,将家庭教育和校外教育结合起来。

  短期展览注重将科学知识、科学故事和科学精神、科学家精神熔于一体。为致敬门捷列夫发现化学元素周期表150周年,2019年7-8月中国科技馆举办了“律动世界——化学元素周期表专题展”,探索将科学内容提升至哲学层面展示,设置“万物归律”主题展区,将视野从元素规律扩展至万物普遍规律,引导青少年思考“准确把握规律”的意义和作用;动员科学家开展科学教育,为此,展览特别推出了一个展项,来自清华大学、中国科学院等高校和科研单位的118位青年化学家,作为化学元素代言人,以科学家集体形象进行风采展示,为弘扬科学家精神发挥了积极作用。

  大型主题教育活动是中国科技馆近年来整合资源和渠道,重点开发的新型科学教育形式。2018和2019年秋天,在馆内连续两年举办“科学之夜”大型活动,2018年以科幻为主题,包括六大版块内容,其中的“3D结构投影视觉秀”专为中国科技馆独特的建筑结构量身打造,属国内科普场馆首次应用结构投影技术,32台31K流明的投影机在挑空30米高、近3000平方米的投影墙上呈现出气势磅礴的画卷,所呈现的科技史和科学故事会深深吸引了青少年;而“科幻主题探秘”的五条线路同样深受孩子喜爱,做实验、集印章、换徽章、兑礼物,打破传统参观模式的活动设计,让孩子们在闯关中感受科学的乐趣。

  配合重大科技事件开展的大型教育活动,同样为青少年创造了不可复制的体验。2021年9月,中国科技馆和中国载人航天工程办公室共建“中国空间站科创体验基地”(以下简称“科创基地”)。随后,为配合神舟十三号载人飞行任务,讲好中国航天自主创新发展的故事,2021年10月15日晚至10月16日凌晨,中国科技馆和中国载人航天工程办公室依托科创基地,共同主办“奇迹天宫 星耀神舟——科技馆奇妙夜航天主题活动”,来自北京市各中小学的150余组亲子家庭共计400余人参加了活动。活动还配套举办“科学画未来”“留下你的航天印记”等特色教育活动;在中国科技馆西大厅,孩子们和科技辅导教师共同开展“中国空间站结构模拟秀”和“神舟十三号飞船发射模拟秀”的“超级科学变变变”。身临其境、动手动脑、团队合作、科学家精神是这场大型航天主题活动的关键词。

  今后,中国科技馆还将与中国载人航天工程办公室持续合作,依托科创基地开展太空授课等航天科学教育活动。

  馆校合作是中国科技馆探索的校内外科学教育资源衔接的有效路径。近10年来,中国科技馆在此方面,经历了从初步探索、快速发展到提质升级的三个阶段。从最初通过与区政府签署协议,组织青少年集体来馆参观的传统活动形式,逐步向定制辅导、课程选修、研究性学习、教师培训等多元化形式与内容发展。尤其是在2017年,中国科技馆启动了“馆校结合基地校”专项,主动与北京地区209所中小学通过签约方式建立紧密联系,立足学校、教师与学生的需求,推出“馆校师生课”五个方面的全方位科学教育服务,馆校合作全面提质升级。

  在场馆活动方面,注重定制化研学,形成了包括“定制科技馆之旅”“展厅探索空间”“科学体验营”等系列化品牌活动,充分发挥了科技馆“科学实践”的教育特征,突出引导青少年通过科学探究,掌握科学方法,树立科学精神。

  在与学科教师合作方面,中国科技馆通过联合教研员开展专题培训与研讨,将科技馆的科普展览及活动资源,与学校教学充分融合,尤其是近几年,北京中考物理科目都有与科技馆展品相关的考试题目,也极大地吸引了更多物理老师关注科技馆。经过2年多的教师培训活动,几乎北京地区所有初中物理老师都对科技馆物理相关展品有所了解,也有部分教师主动与我们合作,把科技馆的科学实验引入到物理学科教学中,取得非常好的教学效果。

  在课程资源开发方面,2020年中国科技馆推出了“科技馆里的科学课”系列活动,涵盖“院士科学人文课”“青年科学家科技前沿课”“科技辅导员科学基础课”三个维度,分别从科学人文、科技前沿、科学基础三个方面为青少年提供更为全面、系统的优质科普教育资源。该活动连续三个学期在全国学校进行试点,覆盖全国30个省区市,累计试点学校超过200所,服务学生超过1.2万人次。

  “双减”政策的新形势下,中国科技馆正在逐步探索建立联合协作、资源汇集、人才培养、共建共享的科学教育共同体,面向未来,探索与学校教育实现资源衔接的长效机制。

  一是强化联合协作。加强与教育主管部门和学校的紧密合作,通过共同组织活动、开发课程、开展教师研讨交流等形式,与各级教委、中小学校和其他相关社会教育机构等形成协同机制、工作网络和生态系统。

  二是加强资源汇集。建设科学教育资源汇集平台,开发和汇集面向中小学校的优质科学教育资源,形成优质高效的融媒体资源库。依托科学教育资源汇集平台,结合义务教育阶段相关学科的国家课程标准,汇聚优质科学教育资源,开发一批线上线下相结合的精品科学教育示范课程和活动,为学校科学教育赋能。同时,结合乡村振兴的重点区域,在西藏、陕西、甘肃等地,开展“科技馆里的科学课”资源普惠,带动地方科技馆,联合开发地方特色科学课程资源,共同提升科学教育的能力与水平。

  三是促进共建共享。开展馆校结合区域试点,并逐步向全国示范推广。继续在北京市进行实践,重点服务中国科技馆已签约的200余所“馆校结合基地校”,同时加强与北京市教委及16个区县教委合作,在各区县选择有积极性、有工作基础、有代表性的学校进行试点。在此基础上,不断扩大和深化试点示范效应,与深圳市教育局、深圳市科协开展“馆校合作基地校”建设的合作;在山东省日照市开展馆校合作科学教育试点,在全市范围内带动中小学科学教育的整体联动试点。

  四是助力人才培养。联合全国学会,发挥专业人才和资源优势,面向中小学相关学科教师、科普场馆科技辅导员等组织系列化专题培训,培养高水平、高素质的科学教育师资队伍。

  四、结语:科学教育照亮人生之路

  无论是校内还是校外,科学教育根本目的在于造就全面发展的人。2018年9月,习近平总书记在全国教育大会上指出:“要在增强综合素质上下功夫,教育引导学生培养综合能力,培养创新思维。”2021年9月,习近平总书记在中央人才工作会议上要求“造就规模宏大的青年科技人才队伍,把培育国家战略人才力量的政策重心放在青年科技人才上”。党的十九届五中全会强调“促进人的全面发展和社会全面进步”。党的十九届六中全会通过的《中共中央关于党的百年奋斗重大成就和历史经验的决议》要求“全面贯彻党的教育方针,优先发展教育事业”。习近平总书记和党中央对于教育事业和人才工作的高度重视及重要指示精神,为科学教育和青年人才培养提供了根本遵循。青少年处于人生的关键阶段,这一时期所受的教育,很大程度上决定了一生的发展;将青少年培养成全面发展的人,是在为建设创新型国家和世界科技强国打下坚实基础。

  全面发展的人,需要具有包括科学文化素质在内的各方面素质,需要有坚强的意志品质和健全人格,需要全面、系统、科学地认识世界,需要具有自我学习和终身学习的能力,需要明辨是非、理性平和。而上述种种,都要求科学教育不仅要传授科学知识、关注科学理性,还要保护青少年的好奇心、想象力和理性质疑精神,更要引导青少年注重掌握科学方法、树立科学思想和科学精神。

  学校科学教育和科技馆等科普机构不是相互替代的关系,而应互为补充、相得益彰。从科学教育培养青少年科学理性、促进全面发展的角度出发,学校和科技馆在发挥各自特色的同时,应该资源共享、优势互补、交流互鉴、形成合力,共同发挥作用,照亮青少年成长成才的前路,从而为促进人的全面发展、为夯实创新型国家建设的人才根基、为全面建设社会主义现代化国家提供不竭动力。

(作者:殷皓 中国科协党组成员、书记处书记兼中国科技馆馆长  供稿:理事处)