浅谈科学教育的发展与其对我国教育改革的影响

袁倩倩 201322010205

摘要：近年来，科学教育逐渐受到国内专家学者的重视，社会对加强科学教育的呼声也越来越高。本文以介绍科学教育的多种涵义为开端，阐述了我国教育体制大环境下科学教育所具有的不同层次，以及各自遇到的困难，并结合我和社会实际，有针对性地提出了科学教育改革的方向。

关键词：科学教育，困境，改革方向

一、科学教育的涵义

随着我国科学技术的发展和社会的进步，科学教育在社会中所起到的作用越来越重要。越来越多的有识之士在反思我国教育弊端，倡导教育改革的同时，都在大力呼吁强化科学教育，使其能为我国接下来的建设提供人力保证，培养更多具有创新能力的人才。在国际上，科学教育研究早已成为一个迅猛发展、日益重要的领域。各国对科学教育都有不完全一致的定义，这种差异来自于不同国家教育体系的不同，但究其根本，科学教育的要义，无外乎培养科学精神，理解科学历程，培育科学兴趣。在讨论科学教育研究和科学教育改革之前，首先我们应该了解什么是科学和科学教育。

1. ‌国外研究者对科学教育定义的理解

“科学‌”一词是源于中世纪拉丁文‌“sciatica‌”。英文‌“science‌”、德文‌“Wissenschaft‌”、法文‌“science‌”都是由此衍生而来，但对其理解却各有不同。英美国家的science着重指自然科学（natural science），尤其是数理化这些具有较高数学化程度的学科。而在德国，Wissenschaft‌的含义较广，包括自然科学、社会科学和人文科学。在中国，科学一词最初被引进时着重指自然科学，更具体的就是物理、化学、生物这类对具体事物加以研究的学科，是与中国古老神鬼迷信思想针锋相对的一个概念。但随着与西方的交流逐渐增加和学科不断发展形成，现在 “科学”也包含社会科学人文科学。但当以“科学教育”这个词组出现时，这其中“科学”的含义又大概被限定在自然科学范围内，更具体地以现有学科加以诠释，就是天地理化生。

2. ‌国内研究者对科学教育定义的探究

对于“科学教育”的概念，国内学者说法不一。以下列举四个例子。“科学教育涉及个人需要、社会问题、就业准备以及学术深造基础四个领域，因此是一种向学生传授用于日常生活和未来科技世界的科学知识，教育学生如何处理科学与社会问题，让学生具有在今后择业所必需的科学技术基础与继续学习科学所必备的理论基础的教育。”¹

“科学教育是一种通过现代科学技术知识及其社会价值的教学，让学生掌握科学概念，学会科学方法，培养科学态度，且懂得如何面对现实中的科学与社会有关问题做出明智抉择，以培养科学技术专业人才，提高全面科学素养为目的的教育活动。² ” “科学教育是关注科学技术时代的现代人所必需的科学素养的一种养成教育，是将科学知识、科学思想、科学方法、科学精神作为整体的体系，使其内化成为受教育者的信念和行为的教育过程，从而使科学态度与每个公民的日常生活息息相关，让科学精神和人文精神在现代文明中交融贯通。”³ “科学教育是以全体青少年为主体,以学校教育为主阵地,以自然科学学科教育为主要内容,并涉及技术、科学史、科学哲学、科学文化学、科学社会学等学科的整体教育,以期使青少年掌握自然科学的基本知识和基本技能,学会科学方法,体验科学探究,理解科学技术与社会关系,把握科学本质,养成科学精神,全面培养和提高科学素养;并通过培养具有科学素养的合格公民,发展社会生产力,改良社会文化,让科学精神和人文精神在现代文明中交融贯通。”⁴

可以看出，四种对科学教育的解释，有一个共同点，那就是这种教育的重点不再只是知识和技能，以往不受重视的方法、态度、素养正式被提出，成为科学教育的重点和最大目标。

二、科学教育的发展历程与现状

1. 科学教育的起源

科学教育是社会生产发展到一定历史阶段的产物，是在近代科学兴起的条件下产生的。科学教育产生于文艺复兴时期，到现在，科学教育的发展在不同的历史背景下，有着不同的特点和标志。

17世纪下半叶，在伽利略和开普勒的研究基础上，牛顿做了进一步的发展和理论上的大综合，以他的《自然哲学的数学原理》为标志，创立了经典力学的理论体系，并与莱布尼茨一道，创建了微积分学，使数学的发展进入一个新的阶段；此外，微生物学、细胞学、生理学、化学也都有所发展，所有这些使近代科学形成比较完善的科学体系，使科学开始了比较迅速的发展。17世纪末18世纪初，出于资本主义生产的需要，科学迅速转化成为技术，人们创造出了蒸汽机，开始了第一次工业革命。科学技术开始迅速转变为直接的生产力，在生产中科学技术越来越重要了，生产力的发展开始依赖于科学技术的发展，并不断对科学技术提出新的要求，这种要求推动了科学技术的发展，对生产者也提出了更高的要求：要求生产者具有科学知识、掌握科学方法，具有科学精神和正确的科学价值观，这必然要求各类学校转向科学教育。于是，从18世纪起，各资本主义国家的教育(首先是直接培养科学工作者的大学教育)都先后由以古典文化为主的人文主义教育转向了以数学和自然科学为主的现代意义上的科学教育。生产的发展又要求普通劳动者的科学化，即提出了普及初等科学教育的要求，经过曲折和斗争，19世纪中后期，主要工业化国家都先后实施了初步的义务教育。这是科学教育得到巩固、有了充分发展的标志。

2. 科学教育在国外的发展

美国的科学教育起步略晚于欧洲。哈佛大学于1847、耶鲁大学于1860年分别增设了专门的学院，1875年，各州的中学都进一步增加了科学课程的比重，包括了物理学、化学、结构学、动物学等课程，并改进教学方法，引入科学实验课。19世纪初美国就开始普及初等科学教育，1837年发行了第一套供小学位用的生理课本，1852年，实施了小学义务教育。

从19世纪末到第二次世界大战结束，一系列科学发现转化为技术成果，内燃机、汽车、汽轮机先后发明成功，发电体系及输电用电系统开始广泛应用，科学技术极大地推动了生产力的发展，在生产中的作用受到进一步的重视、科学技术的采用成为提高劳动生产率的关键，因此，科学教育更显示出其重大的意义和作用。人们对科学教育更加重视，产生了一系列的科学教育理论，如英国斯宾塞的科学主义教育理论。为了促进科学及科学教育的发展，1871年英国成立了以“调查科学教育和科学进步”为目的的委员会，这个委员会不仅对欧洲各国的科学教育进行了调查，面且对大学改革提出了如下建议：1：科学研究应是大学的主要任务;2:大学应该是培养受过高度教育的科学家的场所；3：为达到上述两个目的，大学必须立即进行根本改革和设施改造。在这一建议下，自中世纪以来一直具有人文教育传统的牛律大学，在1872年成立了科学研究所，剑桥大学也成立了科学研究所，并开拓了通过应用物理学的考核来获得学位的道路⁵。

3. 各国的科学教育现状

其他国家也进一步重视科学教育，一方面，由斯宾塞提出的主要为数学和自然科学学科的课程表在20世纪初许多国家的普通教育学校中得到实施，极大地扩大了科学教育的范围。另一方面许多大学科学教育积极发展，成为科学研究和科学教育及培养科学人才的中心，例如德国的哥丁根大学，美国的哈佛大学、斯坦福大学、麻省理工学院等，我国的一批著名大学，如北京大学、清华大学等也是在这一时期建立的。

二次大战之后到现在，是新的科学技术革命蓬勃发展的时期。以原子能、电子计算机和航天技术为代表的新科学技术的产生和发展标志着现代社会的到来。这次科学技术革命中人们更进一步认识到科学教育的地位和作用，人们充分认识到，现代社会中国与国的竞争，是科学技术的竞氮是科技人才的竞各但归根结底是科学教育的竞争，是人才培养的竞争。所以战后各国都十分重视科学教育，大力发展科学教育，不断改革科学教育，促进科学教育的现代化。

三、我国科学教育的发展历程

1. 科学教育在我国的发端

在中国，科学教育的历史严格说来，只有百余年的历史。清代以前，所谓做学问皆重经史子集，轻视自然科学。早在第一次鸦片战争时期，一些有识之士就开始注意学习西方科学技术。魏源明确指出要“师夷长技以制夷”,认为 “善师四夷者，能制四夷，不善师外夷者，外夷制之。”八国联军进入北京之后，见识了洋人技艺的清廷深重震动，颁布《钦定学堂章程》，使“大学堂于国文读经外，兼授外国语、数学、历史、地理、物理、化学、博物、法治、经济等。高等小学于国文读经外，兼授算术、本国史、地理、理科等。初等小学亦设算术一科，盖己受科学教育运动之影响矣。”⁶中国科学教育的萌芽阶段，出于制夷的目的，军事技术成为进行科学教育的首选内容，科学教育主要是学习西方的技术，尤其是军事技术。这实质上可以看作是科学教育的初衷。

第二次鸦片战争后，出于“自强”和“求富”的需要，一些先进人士开始对西方的科技有了新的认识，但国人对科学技术的需求，不可能由旧的教育体制来满足，这也促进了国人对科学教育及其规律的认识。如奕新等人上奏拟定同文馆学习天文、算学章程。自然科学课程的设置，使同文馆由单纯学习外文的专科学校逐渐成为兼习科学技术综合性的学校，标志着科学课程渗入传统教育制度之中。⁷天文、算学率先在中国官方学堂开设，为中国科学教育打开了缺口。此后，各种急需的实用技术教育随之涌现，科学教育的内容和范围不断扩大和丰富。除开设各类新式学堂，将西方近代科学技术纳入其课程体系，建立适应近代工业发展的科学教育实体外，洋务派还雇佣外籍学者、教师来中国从事教学或进行专业指导;翻译近代科学书籍，以便中国人掌握西方近代科学技术;同时，还派遣学生出国留学，开辟了科学教育的新途径。1895年甲午战败，使一些人开始认识到，发展科学教育的最大障碍在于八股取士制度，在这种情况下，科举度终于在洋务时期增设天文、算学科的基础上，改试时事策略，并开设经济特科，议设法律、财政、物理等各专门科，实现了科技考试与科举考试并举，改变了衡量人才的标准，从此，科学教育的发展出现了新的历史转向。

2. 建国后科学教育的发展

新中国的成立，开辟了中国科学教育发展的新纪元。党和政府高度重视并开始有计划地发展科学教育事业。1949年9月29日中国人民政治协商会议第一届全体会议通过的《共同纲领》就明确规定:“提倡爱祖国、爱劳动、爱人民、爱科学、爱护公共财物为中华人民共和国全体人民的公德:努力发展自然科学，以服务于工业、农业和国防建设。奖励科学发现和发明，普及科学知识:有计划、有步骤地改造旧教育制度、教育内容和教育方法:有计划、有步骤地实行普及义务教育，加强中等教育，注重技术育。”党和政府取了一列有力措施发展科学教育，推进了科学教育的本土化进程。1978年的全国科学大会上，邓小平同志明确提出“科学技术是生产力”的著名论断，他指出:“四个现代化，关键是科学技术的现代化。”强调要“尊重知识，尊重人才”，“科技人才的培养，基础在教育，抓科技必须同时抓教育，大力发展科学研究事业和科学教育事业。”⁸在这些思想的指导下，科学教育在“文革”结束后迅速得以恢复，科学教育在经济社会发展中的重要地位和作用日益为人们所认识。1985年，继《中共中央关于科学技术体制改革的决定》之后，又分布了《中共中央关于教育体制改革的决定》，这是我国教育史上的一座里程碑，它标志着中国科学教育的发展到了一个向现代化、科学化道路迈进的新起点。

四、科学教育对我国教育改革的影响

目前国内环境下，科学教育有三个层面，各个层面都有不同的特点，面临着不同的问题。每个层面对教育改革的影响也都有不同的侧重点。以下将分层面予以详细的阐述。

1. 对基础教育改革的影响的反思

首先，第一层面主要面向中小学的，以培养科学兴趣、形成科学态度为目标的基础教育，教育内容以天地理化生为主。这个层面的教育非常的具体，仍然以传授内容为主，目的是让学生学到一些东西和形成一些思想，其主要阵地是在学校内。这个层面的科学教育与传统的天地理化生课程相比，侧重点不再是繁琐的公式、深奥的原理、娴熟的解题技巧，难度应该降低，绝不能让学生因为理解困难而导致对科学教育的抵触的心理。这个阶段的科学教育，在一定程度上可以认为是素质教育的代表，其与应试教育大环境的冲突，也是其所面临的最大困境。如何让科学教育能在中小学顺利扎根、成长。在香港，科学教育是与汉语、英语、数学、体育等并重的一个教学领域，但在国内，在应试教育的大环境下，科学教育不能得到应有的重视。这一层面科学教育的另一个困境，就是缺少专业的师资力量和设备。经常由非专业的老师来代课，教学形式也以书本讲授为主，为了迎合考试的形式，还无可避免地要加入记忆和背诵的内容;受场地和设备的限制，缺少让学生动手实践，亲自探索的过程，学生与科学之间始终隔着一层卷子纸，这就沦为了传统的应试教育，背离了科学教育的宗旨。

针对这一困境，科学教育改革应关注以下两个方面：

1. 是要寻找到科学教育与传统应试教育的良好切入点：科学教育强调科学精神，动手能力，创新能力，可以用兴趣小组、作品展示、技能比赛等形式，让学生有机会展露自己的科学素养，并从中得到与考出优秀成绩同等的成就感和满足感，这是内在满足；外在方面，对具有较强创新能力的学生在招生时给予一定倾斜照顾，无论对科学教育的发展，还是对下一阶段人才的培养，都是有益处的。当前各种评优加分之所以饱受诟病，是因为很多人投机取巧，将这条鼓励创新之路走成了邪门歪道，甚至忽视了基础文化课的学习，舍本逐末。但这个机制本身并没有问题。

2. 二是要培养专业的科学教育老师，完善科学教育设施和场地。虽然科学教育有意强调观念、素养和思想，但是对于教授科学教育这门课的老师来说，这是一项职业，是一项专业，需要专门的课程设置和实践环节，才能培养出合格的科学教育老师，而不是随便找一个非专业的老师来代课。科学教育老师要有广博的知识面，能够回答中小学生经常能遇到的科学问题，能够引导学生从浅显简单的科学现象中去体会科学的精神，教会他们用科学的手段去解决自己遇到的问题，这种更具启发性和延伸性的教学，是大大有别于传统的物理化学生物教学的。设施和场地方面，要尽可能给学生提供能自己动手的机会，哪怕是最简单的动手操作，也能激发学生的创造力。

2. 对高等教育改革的影响的反思

第二个层面，是在大学阶段，以跨专业，特别是，跨文、理科的辅修为主要形式，以培养多学科兼收并蓄，文理科融会贯通的综合性人才为目的的素质教育。现今高等教育培养的人才都是严格按专业分类的，主要有文科与理工科之分。这来自我们建国以来一直借鉴的苏联模式。文科生和理工科生自动划界，形成了两个阵营，两个世界。学生的视野基本囿于本领域，对另一个领域不仅隔膜甚而鄙薄，缺少对未知领域的敬畏和好奇，只留下了自以为是的傲慢和对别种学科的偏见。而只在本专业内打转，缺少其他类型文化知识的补充和熏陶的学生，其创新意识，创新能力和创新作为是很有限的⁹。

这一层面的教育相较第一个层面，并不是以传授知识为重点，而是更加重视不同学科体系之间的内在联系，期望以其他学科的引入和整合，实现激发本专业创新能力的目标。音乐给了爱因斯坦无尽的灵感和启发，让他在物理世界的探索收获连连，我国近代出现的几个大师也都是打破了学科的分野才让自己的创造力飞扬。为什么我们现在的大学难以培养出大师，一个重要的原因是过于壁垒分明的学科分界，殊不知所有的学科在最高层次上是相通的，且是相辅相成的。这种不同学科间内在影响和激励的效应虽然尚没有科学定论，但其存在是不容置疑的。

目前我国已经有很多高校开始推行大平台专业设置，即某些具有共同基础的专业在大一、大二期间不分开教学，让所有专业的学生都能参加全部基础课的教学，赋予他们更广的知识面，让他们对自己即将学习的专业有更全面的了解，甚至是让他们在完成大平台内全部基础教学之后再选择专业进行深造¹⁰。这种大平台专业设置较传统的入学即分专业相比，已经更接近科学教育的真谛，但是目前仍然受文理科这种更大分类标准的限制。理想的大学科学教育应该是跨越文理分科，让学生能接触完全不同的领域，彻底换一个脑筋，这对于解放他们的创造力是非常有益的。

这一层次的科学教育改革面临的困境，主要是大学阶段学习依然紧张，考试成绩和很多事情挂钩，比如评奖评优，升学，出国，就业等，在这样的层层压力之下，很少有学生愿意，或者很少有学生能够进行这种大跨度的学习，或者即便学习了，也是以获得一个辅修证书为目的，浅尝辄止。归根结实，依然是充斥了功利性。解决这一问题，只靠大学是不行的，需要全社会的努力，社会要改变对人才的评价标准，企业也要有新的人才评价体系。但这个过程可能会很漫长，特别是在我国每年大学毕业生超过600万的大背景下，依靠成绩、证书来选拔人才，也许不是最理想的，但依然是最高效的方式。

3. 对非正规教育改革的影响的反思

第三个层面，则是以科学普及为主要目标，在社会上倡导一种崇尚科学、尊重科学的态度，以集中展示、动手实践、社区互动为主要形式，主要场所在学校以外，比如社区，科技馆，博物馆等公共场所。在这个层面上，人的角色会更多样。比如大学生可能会以志愿者的形式走入社区和科技馆，向百姓演示科学实验，普及科技知识。例如在上海科技馆就有一个名叫“小小化学家”的互动项目，在这个项目中，来自各高校化学专业的大学生，会指导少年儿童进行一些简单的科学实验，在这个过程中，大学生发挥了其专业特长，少年儿童增长了对科学的兴趣，而赞助者德国巴斯夫公司则收获了社会责任和企业知名度，这就是一个完美的共赢模式。

相较于前两个层面，这第三个层面涵盖范围更广，涉及人群更多，形式更多样，效果更直接，社会收益更高。这个层面的科学教育所面临的最大问题，就是场地和资金限制。现在大学生对投身本专业的志愿者活动热情还是比较高涨的，但是对社区或是特定受众场所来说，腾出一个合适的场地，配置所需的设备可能会是一笔不小的开支，并且这笔支出只能靠自己筹集，这样就很难定期开展形成规模。像巴斯夫这样的大企业虽然有这个财力，但是他们也要考虑赞助活动的影响范围是否够大，深入广大社区，对普通老百姓进行宣传，也许并不是他们认为最好的赞助方向。

要在这个层次进行改革，科技馆、博物馆等会是一个比较好的起点。这里有现成的场地，也有收入或经费来购置设备，可以形成固定的科学教育场所，那么就需要配套有专业的科学教育老师。今后的发展方向，应该是以科技馆、博物馆为基地，开展定期的科学教育，形式可以是讲座、参观、动手实验、竞赛等；并以此为依托，向周围的社区辐射，不定期开展送科学进社区活动，实现课内课外，校内校外，全方位立体化的科学教育环境，让科学教育的理念深入人心，并最终影响一代又一代人。

综上所述，科学教育在我国具有不同层次，每个层次面临不同的问题，改革也有不同的努力方向，只有结合我国国情的改革，才能真正发挥作用，提高科学教育的普遍程度和效果，并最终实现我国教育水平的大发展大提高。

参考文献

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