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如何激发孩子们“刻在基因里”的科学好奇心


发表时间:2023年-02月-06日     访问数据:23000

“我算了一下,上个学期无论线上课还是线下课,我主动找老师问问题的次数不超过5次。”寒假里,高一女生佳慧(化名)对刚刚结束的一个学期的学习进行了总结。

  “我接触过很多小朋友,发现他们越长大就越不愿意问问题,小学阶段是好奇心最强的时期。”北京师范大学科学教育研究院硕士研究生李星达说。

  李星达发现的问题,很多专家也都关注到了。

  南京大学天文与空间科学学院院长李向东在接受中青报·中青网记者采访时曾经这样说,“每个孩子心中都有一个天文梦,在仰望星空时会产生无尽的遐想。这是刻在我们基因里的好奇心。但很多人在生活学习环境中,这样的梦想和好奇心也就慢慢变淡了”。

  科技进步靠创新,科技创新靠人才,人才需要从小培养。这个观念应该已经成为共识。但是,孩子们“刻在基因里”的科学好奇心,为什么会随着年龄的增长减弱了呢?

  是政策的原因吗?

  长期以来,我国都非常重视科学教育。早在2001年,我国小学阶段的“自然”课就改成了“科学”课;2017年,我国修订了《义务教育小学课程标准》、颁布了新的高中课程标准;2021年,我国发布了《全民科学素质行动计划纲要(2021-2035年)》;2022年,我国新修订了《义务教育科学课程标准》,在2022版课程标准中,明确写着“保护学生的好奇心,激发学生学习科学的内在动机”。

  顶层设计已经明确,那么就要从操作层面寻找答案。中青报·中青网记者近日采访了多位专家学者,探寻孩子对科学失去好奇心的原因,并试图寻找解决问题的答案。

  孩子的好奇心在没完没了的刷题中被消耗

  “其实,不管在哪个国家,随着年龄的增长,孩子的好奇心都会降低,因为他们会越来越专注于某个领域,也会对习以为常的东西不再提出问题。”教育部基础教育科学教学指导专委会副主任委员、广西师范大学教授罗星凯说。

  虽然随着年龄的增长好奇心会下降是一种普遍现象,但是,有一部分人例外,“他们能在人们习以为常的现象中看到问题,提出来并想办法去解决。所以说,科学家就是长大的孩子。”罗星凯说。

  好奇心确实是通往科学研究道路上一个重要的推动力。但是,中国孩子好奇心的下降显得尤为明显。

  “长时间以来,我国的教育都没有走出以知识传授为中心的人才培养模式。”北京师范大学科学教育研究院院长郑永和指出背后的原因。

  以知识传授为中心的培养模式,不可避免地会将知识体系落地到知识教学,然后进入“讲授-练习-考试”的套路中,再加上“重考试”“重分数”的评价体系,“刷题”成了大部分中小学生最常态的学习方式,也成了教师授课最惯常的做法。

  “而创新最怕的就是形成路径依赖。”郑永和说,找到解决问题的新办法可以称作创新,如果下次再遇到相同问题时,我们会按照上一次的路径去解决,慢慢地就形成了路径依赖。刷题讲究机械化、熟练,甚至有些学校已经把学生训练出了某种“条件反射”:只要拿到题,马上就能搜索到已经“印”在大脑中的解题套路。

  刷题与创新显然不能同向同行。李星达对这一观点感触颇深。

  作为科学教育专业的学生,李星达经常会把设计好的科学课带到中小学校中。去年他利用暑假到了云南,在边远地区组织了20多名中学生完成了为期10天的学习。

  李星达这次的教学设计并不复杂,最主要的工具是一部手机,“生活中有很多物理现象中的物理量都是能测量的,但是我们往往因为手边没有工具而放弃,现在手机越来越智能了,能测量很多物理量。”李星达说。

  李星达所讲授的课程需要学生学会手机的测量功能,并利用手机的这些功能,以小组为单位设计出方案解决现实生活中的问题。

  课程的第一阶段进行得很顺利,学生们很快就弄懂了手机使用各种传感器的原理以及方法,大家都能在课堂中踊跃使用手机测量各种各样的物理量,“20名同学在这一阶段几乎没有什么差异,边远地区的学生与北京的学生也没有什么差异。”李星达说。

  差异出现在第二阶段。疫情期间,为了减少感染,很多人希望实现“无接触”收取快递,课程的任务就是要求每个小组利用手机的测量功能,设计制作一款“快递滑梯”。

  李星达发现,学生们的分化就是从这个阶段开始的。只有几个学生在这个环节能够提出问题,并且一步步把项目向前推进,剩下的大部分学生处在一种不知所措的状态,完全不知如何下手。

  “科学就是探索未知,而学生们习惯的训练是不断重复已知的东西,他们不知道该如何探索未知、如何解决新的问题,就不足为怪了。”罗星凯说。

  教科学的老师专业化程度还有待提升

  科学课应该成为它该有的样子。

  新修订的《义务教育科学课程标准》中,对课程理念有一段这样的描述:创设良好的学习情境,设计适宜的探究问题,引发学生认知冲突,激发积极思维。倡导以探究和实践为主的多样化学习方式,让学生主动参与、动手动脑、积极体验,经历科学探究以及技术与工程实践的过程……

  理想变为现实,还需要一个桥梁——科学课教师。

  那么当今中小学科学课教师的现状如何呢?

  “调研显示,我国小学科学教师队伍中超七成为兼职教师,且大部分小学科学教师并非理工科背景出身。”不久前,郑永和教授与团队完成了一份题为《我国小学科学教师教学实践现状及影响机制》的研究报告,这是一项基于基础教育教学指导委员会科学教学专委会对31个省(区、市)小学科学教师的调研。

  虽然这仅是针对小学科学课教师的调研,但是,小学生正处在对任何事物都充满好奇同时也是可塑性最强的年龄,因此小学科学课教师的状况对于培养孩子科学思维起到了至关重要的作用。

  从科学教学专委会的调研结果看,小学教科学课的教师“并不科学”已经成了一个不容忽视的现实。

  小学科学课中有物理学、化学、生物学、天文学、社会人文科学等多个分支学科的基础内容,一位不愿透露姓名的小学校长告诉中青报·中青网记者,即使是一个最简单的小实验,也要传达准确的科学思维方式,也蕴藏着科学素养的培养。

  “很多人都说要给学生一杯水,老师就得有一桶水,那么科学教师就得有好几桶水,这让不少人对当科学教师望而却步。”罗星凯说,其实科学教师不能满足于仅仅是“问题解答器”,而应该是学生求知的引导者。在引导学生面对未知时,他们往往被理所当然地当作已知者,但其实很多时候他们自己也是一个未知者,他们面对未知的态度和行为,决定着能否带给学生面对未知时的勇气和勇于探索的态度。而非理工科背景的教师这方面的基础是相对欠缺的。

  2021年年底,教育部基础教育质量监测中心公布了《2020年国家义务教育质量监测——科学学习质量监测结果报告》,该项监测在全国31个省(区、市)和新疆生产建设兵团抽取了331个样本县(市、区)、6535所中小学,对近20万名四、八年级学生进行了现场测试,对6000余名中小学校长,近8万名班主任、学科教师开展了问卷调查。

  这项监测发现,在学生动手实验时,教师有讲解、有指导的学校,学生科学成绩相对较高。四年级科学教师在学生动手实验时有讲解、有指导的学校,学生科学成绩为522分(根据学生的作答情况,通过模型和转换得到学生的测验标准分数,该分数具有不受测试题目差异和题目难度影响的特点,从而使得在同一监测年度中学生分数具有可比性——记者注),高出无讲解、无指导的学校学生46分;八年级物理、生物教师在学生动手实验时有讲解、有指导的学校,学生物理、生物成绩分别为202分、206分,分别高出无讲解、无指导的学校学生32分、22分。

  “让懂科学的老师教科学”需从源头打造

  让懂科学的老师教科学,是当前科学教育亟待解决的问题。

  据统计,2021年全国共有46所本科院校开设科学教育专业,目前的招生规模与现实需求之间,还有很大差距。

  一位从事科学教育研究工作的老师介绍,当前社会上对科学教育专业还存在认识上的误差,不少人对这个专业不了解,再加上中小学校对科学课普遍不重视,不少选择了这个专业的学生也很茫然。据这位老师介绍,自己本科时读的就是科学教育专业,一个年级共有学生40名,而同年级的物理专业的学生人数为200名,“即使是这40个人也没有坚持到最后,中途有一半人转到了物、化、生等专业。”

  2022年5月,教育部办公厅印发《关于加强小学科学教师培养的通知》,要求建强科学教育专业、扩大招生规模,扩大数学与应用数学、物理学、化学、生物科学、地理科学、教育技术学等师范类专业以及主修理工科的小学教育专业招生规模,着力培养理工科专业背景、能胜任小学科学课程教学任务的教师。该通知还提出,要优化小学科学教师人才培养方案,立足科学教育的综合性,强化学科横向联系,拓宽学生专业基础;要创新小学科学教师培养协同机制,特别是支持师范院校与科研院所、科技馆、博物馆、天文台、植物园及其他科普教育基地、高新技术企业等建立合作关系,全面提升相关专业师范生创新开展科学教育活动的能力。

  “一名优秀的科学教师并不是所有理工科学科都优秀,但要具备一定的科学素养,因为科学探索和思维方法是共通的。”郑永和说,从这个角度看,对在职科学教师的培训也是很重要的,要组织不同学科老师一起研究跨学科的问题,通过培训让从事小学科学教学的老师有更多切身体会。

  不过,仅仅依靠学校培养这一条途径是远远不够的,还要充分利用社会资源。

  2022年6月,教育部和中国科学院联合启动中小学教师科学素养提升行动计划,覆盖职前、职后不同阶段的教师科学素养提升项目陆续开展。其中,2022年“全国科学教育暑期学校”中小学教师培训由12所师范大学联合中国科学院分院和院属单位,在北京及11个中国科学院地方分院所在城市举办了12期培训,包括19位院士在内的200多位科技、教育专家参与授课,1244名中小学科学教师参与线下培训,专题直播的累计点击量也超过了6400万次,得到参训教师高度认可。

  “这次培训,我真实地感受到一股前所未有的科学教育的生命力,深切地感受到组织好科学教育活动,一定要眼中有孩子、心中有目标、手上有技艺。”成都市金牛区教育科学研究院教师刘姝这样说。

  据了解,2023年,中小学教师科学素养提升行动计划将继续推进。其中,“特色科学教师研修班”试点已经启动,近期将依托中科院深圳先进技术研究院等单位,围绕信息技术与生物技术、生命科学、STEAM教育与重大工程应用、人工智能赋能未来、天文与宇宙探索等不同主题开展培训,帮助参训教师提升科学思维,提高科学教育教学能力水平。

  科学界与教育界跨界协同已经开始,期待“科学+教育”能留住孩子们对科学的好奇心。

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