东南大学柏毅：再提钱学森之问 中国教育缺少科学的文化

4月12日，由青岛高新区管委，青岛市教育局，中国教育网联合主办，青岛高新区投资促进局，青岛高新区社会事务局，博格思加州学校承办的“2016基础教育国际化中美高峰论坛”在青岛举行。

美国加利福尼亚州教育部部长Tom Torlakson，中国教育国际交流协会副秘书长宗瓦，青岛高新区管委会常务副主任尚立群，青岛市教育局局长邓云锋，以及来自国内外的专家学者与知名中学负责人出席了此次论坛。论坛围绕我国基础教育国际化人才培养发展情况、青岛基础教育国际化发展、加州教育国际化与中国的交流情况、以及国际课程和国内课程的融合与发展进行了广泛讨论。

会上，东南大学学习科学研究中心副院长柏毅做了主题为“国际化视野下 基于大概念的探究式科学教育”的报告。柏毅教授提到，为什么我们的学校总是培育不出杰出的人才？钱学森之问，这是一个关于中国教育事业发展的一个很深的命题，这个命题至今应该还没有解决，它需要整个教育界乃至世界共同的关注，胡适先生早年有这样的言论，中国的教育是因为缺少科学的文化，这个科学的文化绝不仅仅是我们在课堂当中去教授一些科学的知识，而应该是科学的理念、科学的方法和科学的实践，这才是胡适先生所要表达的这句话的深刻的含义。

科学教育应为每一个学生提供平等的机会，使他们在遇到影响他们自己和他人利益以及环境问题时能够参与知情的决策，并且采取适当的行动，这是我们来进行科学教育的真正的目标。

以下为演讲实录：

在进入这个主题之前，我们先简单的说明一下人类的这样一个学习进程，学习进程分成大体上三个大的阶段，在婴幼儿阶段我们首先要完成的是运动和感知觉方面的学习，做母亲的都知道这样的经历，进入幼儿园、小学、中学阶段之后我们就进入到这个进程的第二个阶段，也就是语言、社会情绪能力、执行功能、STEM教育、社会认知来发展学习能力，最高层次就应该是决策、创新、伦理、道德。

因此我们讲伦理、道德这个主题的时候，实际上是基于前面所有的学习进程，我们加州伯克利这样的学校应该在中学这样的阶段，因此大体应该在中间从语言到STEM学习到认知的过程当中。

这不由使我想起来钱学森之问，这是非常著名的问题，为什么我们的学校总是培育不出杰出的人才？钱学森之问，当然这是一个关于中国教育事业发展的一个很深的命题，这个命题至今应该还没有解决，它需要整个教育界乃至世界共同的关注，胡适先生早年有这样的言论，中国的教育是因为缺少科学的文化，我对此的理解，这个科学的文化绝不仅仅是我们在课堂当中去教授一些科学的知识，而应该是科学的理念、科学的方法和科学的实践，我觉得这才是胡适先生所要表达的这句话的深刻的含义。

关于创新，前面几位专题报告的主讲者都提到这样的观念，创新应该是人类信息处理的一种基本的能力，是人类进步的一个源泉，这是我们泛泛的给创新做这样的描述性的说明。关于创新，乔布斯的经历给了我们这样一个启示，首先创新应该是创新的价值，我们并不一定是要最好的东西，只要最有用的，大家都知道IPHONE，苹果的技术在很多方面应用了现成的已经成熟的技术，但是它做了很好的整合，创新的领域不再只是科学和技术，也不再只是发生在金字塔里的故事，这也是突破了我们的观念，我们认为创新应该在最高端的科技进步方面的一种创新，但是实际上并不是这样。

第三，如果创造一样东西，现在世界上没有，而且是很好的，实际上就是在创新，要想实现这样的创新，我们需要良好的科学教育，这样我们就不得不回头看一下国际科学教育的改革的进程，大体上是经历了这样四个阶段：

第一个阶段，从1994年开始，更早的时候美国就有了，到2001年在这个阶段当中，我们整个社会世界的很多国家都开始重视了科学教育，特别强调了探究式的科学教育学习方法，这个主要是面向我们关注的重点应该是儿童，需要全社会来进行构建。

第二个阶段是2001-2007年的阶段，强调以模型进行探究，注意了教学的评估和教师的培训，这个时候提出了一个模型的概念，我后面会谈到大概念的模型。关于教学的评估，也是我们在科学教育当中一个不可忽视的环节，如果一个教育的效果的好坏仅仅是由个别的人在某些场合上面来自我的表彰，这个是不是一定就是最好的呢？不一定，我们需要有一套评估或者是评测的方法，在2007年提出来方法。

第三个阶段2008-2014年，依据科学教育发展的十多年接近二十年的经历，我们提出了以大概念的原理进行科学教育，并且开展了相关的实践，这个部分一共经历了两个大的过程，我后面会谈到，我们回顾一下美国K-12科学教育标准和STEM，今天中午午餐的时候我碰到学校的同仁，也谈到STEM的教育，2012年美国发表了K物-12科学教育纲要，2003年各州出了新一代科学教育的标准，这应该是经过了十多年的探究形成了对科学教育有影响的资料，STEM教育在美国随着K-12教育的发展不断的进行融合，现在已经有很多内容已经融合到了K-12的科学教育的阶段当中去。而与此相伴的国际评估体系也在迅速的发展，这个评估体系当中，有主要的著名的评估体系有三大评测体系，目的就是为了评价我们进行K-12阶段的科学教育最终产生的效果到底如何，这是一个综合性的评价，而不是一个简单的考试。

这一张表，我们大体上说明了科学教育的一个发展的过程，它经历了从二十世纪初里程碑式的开始，到2007年左右发布的一个行动的开始，然后到2011年奥巴马有一个美国创新战略，2011年STEM教育的融入过程。我们国内的科学教育的进程大体上的发展是比较艰辛的，有这么一个过程，1994年伟院士当时还是时任教育部的副部长，他作为科学家的个人参加了国际的专家研究团队ICSU-CCBS，主要是研究和关注科学教育特别是探究式的科学教育，而我们国家的教改在2000年的时候有一个重大的变化，这个重大的变化就是取消了在小学一二年级进行科学教育，这是一个非常错误的举动，我们知道美国的K-12包括英国都是甚至从幼儿园阶段就开始科学教育阶段，而我们国家正好反其道而行之，把一二年级的科学教育取消了，而且制订了相关的科学教育标准，并且产生了两套教材，在这样一种形势下，由伟院士牵头我们当时在北京2001年陈至立部长出席的会议就是国际科学与数学的论坛，在这个论坛过后我们组织了一个教育部的高级代表团去法国考察了法国的科学教育项目，然后又引进到国内来，启动了中国的科学教育的一个评测项目、试验项目，这个项目的启动应该说是从2002年正式开始，它的科学教育的理念做中学有九项原则我这里不一一去讲，科学教育的理念给了中国的科学教育注入了一个强心剂，这中间的发展过程很艰难。

一直到2008年-2011年教育部意识到我们的科学教育的标准有问题，就是在2000年制订的标准有问题，于是制订了一批专家去起草新的教育标准，但是遗憾的是这个标准在2011年被搁置了，搁置期间我们仍然在探究与科学教育相关的教师培训，直到2005年12月份当时我和伟部长到教育部基础教育司，郑司长给伟部长进行汇报，谈到科学教育新标准的修订，并且承诺在今年的5月份一定出台新的科学教育新标准，科学教育的目的是为了培养学生的科学素养，科学素养我们根据定义应该是运用科学知识、确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和做出决定的能力。这个是学生的科学素养和包含的范畴。

涉及到的领域有四大领域，物质系统、生命系统、地球与空间系统、技术工程。如果我们用一个图来表示某一个学生的科学素养的话，应该是这样的一个三维的结构，即科学的知识、科学的态度、科学的能力，在任何一个维度上面的分值很高，都不能够表明科学素养是高的，只有在三个维度上面都有很高的指标，才能够综合的说明科学素养，这是它的三个维度的表示，其实学态度我们有时候又把它称作是批判性思维，或者是思辨能力。

国际上，科学素养的评测我刚才也提到，主要是这样几家评测机构，他们关注的重点有所差异，但是都是面向中学生的阶段，在2005年我们伟院士跟来自墨西哥、智利、中国、加拿大的专家在罗斯福这里进行科学教育的研讨，作为重要研讨的成果，出版了科学教育的原则与大概念这本书，这本书随后翻译了多国的版本，我今天带来两套给了教育局的局长。2014年9月份同样的地方，还是这样一批科学家重新聚集在罗斯福，各国的实践，在总结实践的基础之上又出版了新的大概念，我们说是以大概念的理念重新进行的科学教育，这两本书应该说是世界各国进行科学教育的一个最顶层的标准部分，两本书的突出贡献，首先第一点是强调围绕核心概念进行探究式的科学教育，保持了科学教育的十项原则和十四个大概念，并且提出了课程内容教学法评测，它应该是一个统一的整体。在第二本书当中专门提出了具有指导价值的分阶段的教学，也就是说更具儿童的知识发展的过程，提出了分阶段教学的形式，大概念的一本书从结构上说是有组织、有结构的科学知识的模型，明确的提出科学教育的目的是培养知情的决策者，使学生具有进行正确决策的知识基础和能力，所以这个概念是非常重要的一个概念，知情的决策者，要培养学生在校期间以及毕业后前行的人生成为对自己生活方式、生涯选择、事业发展以及对事关环境、科学、能源、应用等关键问题作出知情、明确抉择的任务，这是这本大概念所提出来的一个关键的核心部分。

我们怎么样来确定大概念呢？14个科学的大概念为什么不是15个或者是16个？而是14个？确定这个大概念的原则，给出了4项原则，我在这里不做列举了。这十四个大概念当中有十个是关于科学知识的大概念，比如物质科学领域、生命科学领域、地球与空间科学领域，这是大概念当中的内容，大家可以看到其中某一个核心概念把它分解成了不同的年龄段，涉及的年龄从5-17岁，也就是在不同的阶段应该学习不同的知识，当然14个大概念很多是并行的，在教学法的应用方面，特别强调学习方法不是简单的探究，以大概念进行科学教育必须强调整个基础教育阶段的科学学习过程是不可分割的，是趋向于整体目标，不断上升的一个构建的过程，是有一个趋向性，它就是科学教育的一个框图，我不再详细的去描述，它涉及到假设、预测、调研、解释以及讨论、得出结论等等，重要的一点，是强调了要趋向于大概念，在评测方面，主要是评测大概念的学习之后，在一定的年龄段达到什么样的一个科学素养的水平，在大概念当中专门提到了关于形成性评测和总结性评测这样两种评测，目的就是对于形成性评测来说是提供反馈，帮助教师调控教学的过程，总结性评测是在实现科学教育不同的目标、发展过程当中保持对学生的跟踪。主要的核心应该是评测是教学不可分割的一个部分，当评测用于决定关于如何帮助学生学习时，这种影响是积极的，而当评测被用于报告，比如给校长做一个报告评价学生的学习目标，有可能产生消极的效果，我们怎么样运用形成性评测和总结性评测，如果运用不当有可能产生负面的效果。

我们研究队伍是在伟院士的领导之下在2012年创建的，他关注中国的科学教育有相当长的时间，特别关注儿童发展和儿童科学教育，这是整个科学研究衷心的研究队伍的这样的框架，涉及三个大的领域，其中我和梁教授主要是在科学教育与评测以及儿童发展领域上面来进行研究的，前面提到了我们工作当中一个很重要的内容就是做中学科学教育项目的推广，这是由中国科协和中国教育部共同倡导的一个项目，目的是为了提高儿童和全体公民的科学素养的水平，项目的初期是在我们国家的四个地区开展，北京、上海、南京、汕头，之后经过十年德发展扩展到22个省市、自治区2千多所学校、20多万学生在这个项目受益了，项目的运行过程当中我们翻译、编写了很多与科学教育相关的教材以及相关的标准，这些都是我们所出版的一些教材，其中“做中学”是我参与主编的一本教材，我们有很多相关的活动，“做中学”十年，伟院士在这本书当中说明了发展过程，同时我们研究中心也是教育部国培计划骨干教师培训的一个团队，负责每一年国培计划教师的培训，在成果当中还关注到科学教育与评测，这个是对学生核心概念的评测，我们可以通过ERP这样的设备评价某一个学生在某一个知识点上面的掌握的情况，看他是否真正掌握了知识点，这是我发展的一个评测，基于ECD模型的学生素养评测系统。我们可以评测出科学探究能力，还有综合推理能力。

最后，科学教育应改为每一个学生提供平等的机会，使他们在遇到影响他们自己和他人利益以及环境问题时能够参与知情的决策，并且采取适当的行动，这是我们来进行科学教育的真正的目标，我的报告到这里结束，谢谢大家！

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