科学教育：去触碰真实的世界

今年教育部“双减”政策的出台，有力打击了校外教育培训市场的无序膨胀，把更多自由学习、探索的时间和空间交还给了学生们。正是围绕“双减”背景，有关青少年科学教育的新思路、新模式的探索受到了越来越多的关注。

目前，面向青少年科学素养提升的科学教育缺少了什么，未来还将承担怎样的使命和责任？

功利主义教育的传统

“国内科学教育在实践层面存在的根本问题，来自功利主义教育的文化传统。” 北京师范大学科学传播与教育研究中心副主任李亦菲解释，中国自古以来就信奉“书中自有黄金屋”，在老百姓的心目中，教育就是一种功利化的工具。

他提到，中国教育的功利性主要体现在两个方面。对受教育者而言，它是个体乃至家庭改变命运、实现阶层跃迁的手段，因此一个个体的成才往往是举全家之力培养实现的，这是中国文化所特有的；从国家和社会的角度，教育是为国家发展储备人才最重要的途径。

当科学教育始终附着于大的功利性教育体系之上，它就自然而然地成为了升学、成才的敲门砖。最典型的就是大城市普遍在高中阶段存在的学校动员、专家支持，以竞赛带科技的精英教育模式。在北京市西城区科技馆特级教师、全国优秀科技工作者周又红看来，这可以说是一种科学教育的“倒退”。

早在20世纪80年代，周又红就开始从事科学教育工作。“那时候，不少对科学感兴趣的高中生一周能来我的实验室3~4次，我们一起捣鼓各种实验，有时为了一个项目可以花上大半年时间。”

“没有比赛，不为评奖，也不用发论文，孩子们做得最多的就是等有了结论写成一篇科普报告发表在媒体上进行传播。” 周又红坦言，“当年的孩子都是真喜欢、真好奇。这些学生中后来有8位还成为了我的同事、同行。”

现在，周又红的科普、科学教育工作仍在继续，但她当年精心设计的一整套高中校外化学实验课程被束之高阁，“因为科技馆里已经招不到一个高中学生了，他们没有时间”。与之相对应的是，在每年比赛季，一个区就有多达50多个科学类的竞赛项目，学校有限的科学教师疲于应付。

周又红在担任一次科创竞赛评委时，偶然听到一位参赛小选手的“牢骚”，“科学也没什么意思，不就是跟着专家在实验室操作两下，我以后可不想做科学研究”。还有一次，一位小选手在进行项目答辩时，对于为什么选择这一课题、实验过程如何设计等，一问三不知，理由竟然是，他只是按照指导老师的要求来执行。

这些孩子对科创实践的态度让周又红深受触动，“竞赛并不等同于育人，科创竞赛的造假丑闻也就不足为奇了”。

“提升科学素养固然重要，但如果增长了知识、技能，却完全不懂得科学研究的真谛是什么，为了达到专家眼中的‘高’水平成果拔苗助长，这样的科学教育难道不是异化了吗？”周又红直言。

在科学教育中融入人文理念

“跳出功利主义教育的约束，大力弘扬人文主义教育，这才是科学教育的引导方向。”李亦菲在采访中特别提到，未来科学教育需要围绕可持续发展目标来开展工作。

2015年，联合国教科文组织成立70周年，发布了一份重要报告——《反思教育：向“全球共同利益”的理念转变？》。这份报告充满了人文主义精神——教育要尊重生命，尊重人格、和平、平等，尊重人的权益，而且要为全球的可持续发展承担责任。

就在同一年，经济合作与发展组织（OECD）启动了“教育2030：未来的教育与技能”项目，项目展开了“面向2030的学习指南”讨论。2018年，该项目工作的首个结果《OECD学习框架2030》发布。

这份框架提到的两个“核心素质”引起了李亦菲的关注。在教育和整个生活过程中不仅要培养学生的“个体主动性”，而且要培养学生的“协作主动性”。

据此，李亦菲为科学教育的人文目标设置了几个关键词：长远的、精神性的、内生性的、面向他人与社会的。在他看来，我们国家需要的未来科技创新人才，既要有独立的自由意志，又能够勇于承担社会责任，还能考虑全人类的可持续发展。

那么，如何在科学教育中融入这样的理念？

李亦菲提到：“我在引导老师带着学生进行科学教育的项目时，特别强调要思考一系列问题，学生为什么要设计这个课题，项目的成果能解决什么问题，产出成果到底对谁有价值，他们对这个成果会有兴趣吗？”

周又红也表示，应该把孩子们带着什么样的初衷和社会关怀来进行这个研究项目的，放在评价一个科创项目的最高位置。“只有高精尖的理性，而没有为他人服务、关怀社会的公心，这样的科创项目不适合青少年做。”

周又红还记得，曾有一位学生手拿涂改液，皱着眉对她说：“老师，这个味道真不好！”就因为这一句话，她带着几个学生来到北京化工大学，检测涂改液中是否存在有害物质。结果他们发现，涂改液中含有二甲苯、三氯甲烷、卤代烃等毒性物质。为了给学生留下深刻的印象，周又红还和学生一起通过实验了解这些物质的危害。他们用毒性物质在小白鼠身上做了急性、慢性毒害实验，结果显示，涂改液中的物质对小白鼠的身体产生了很大伤害。最后，在周又红的指导下，学生们写成了一篇科普论文《警惕慢性杀手——涂改液》，并刊登在报纸上，希望提醒大众“尽量少用既对身体健康造成影响，又污染环境的这一产品”。这也是当年全国青少年科创类竞赛的一等奖成果。

在周又红看来，把科学知识变成一个个有意思的动手实验，让学生们通过做实验，发现身边的环境问题，并且通过实验，找出解决问题的方法，这是真正有意义的科学教育。

STEM教育的核心是工程

随着大力倡导科学教育，STEM教育越来越受到国内教育领域的重视。STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。李亦菲认为，这种教育是为了培养学生的人文意识和创造力，引导学生关注现实生活、解决实际问题的跨学科实践教育。

“我们在实践过程中容易走入一种误区，把STEM当作针对科学、数学、技术、工程学科的直接教学，而不是帮助学生了解现实生活中科学、技术、工程和数学是怎样融合在一起的。”李亦菲解释，STEM教育的本质是帮助学生将所学知识运用于解决实际问题，并在解决问题的过程中进行合作、沟通，进行批判性思考。

李亦菲对STEM教育的模块进行了一个巧妙的梳理。他告诉《中国科学报》，STEM教育的核心不在于科学，而在于工程。

什么叫工程？建筑工程、机械工程、食品工程、医药工程等工程指的是一个生产过程，也是解决问题的过程。这一过程是有目的、有计划的，包含了一定的规范、标准，是追求更高效率的。

“生产在我们的现实世界中是非常重要的活动，因此STEM教育其实是围绕生产展开的。生产是建立在科学和技术基础之上的，而科学又是从研究而来，于是，研究成为了工程的起点，而数学作为一种基础知识和方法，服务于科学、技术和工程。产品生产出来之后，还要经过一系列流通、服务过程才能来到人们身边，这又与人们的生活密切相关。”李亦菲说，STEM教育就是让学生把学到的数学、科学知识和技术，运用于生产过程，解决实际问题，往前要体验研究的过程，往后要了解产品是如何到达人们手中、人们又是如何利用它们来改善生活的。

“STEM教育把科研、生产、服务、生活串联起来，建立了一个完全融入真实生活的教育体系，帮助学生了解我们的世界是如何构造起来的，我们如何与真实世界建立连接。”在李亦菲看来，这种教育模式蕴含了一种浓厚的人文主义价值观。因为每一个源于真实世界的问题都与满足一部分人的需求、解决一部分人的痛点紧密相关。在这样的教育模式下，学生们很容易把研究的目标从个体导向他人、导向集体，而非功利。

“当学生们过分依赖已经梳理、拆解的知识和课堂上的知识，而脱离真实世界的需求，它所带来的后遗症就是，学生们既不知道这个世界是如何运行的，也不知道自己能够在世界运行过程中扮演什么样的角色，很难确立自己的人生目标。”