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1---韦钰院士文章


科学教育和建设创新型国家
韦钰
东南大学学习科学研究中心 江苏汉博教育培训中心

最近,我应邀做过两次讲座,有朋友要求我把幻灯片放在网上,因为幻灯片列举的案例中有不 少人物肖像,虽然拍摄时是得到允许的,但我觉得放在网上还是不妥,所以,整理了文字部份,提 供给有兴趣的朋友参考。

从娃娃抓起,提高国民素质,培育创新文化 ?

一个创新型的国家必然是由具有创新精神和创新能力的国民组成的, 是一个具有创新文化的

社会。为了实现这一点,必须大力提高国民的文化和科学素质,培育创新文化。教育是实现这一 目标必不可少的重要途径,而且必须从娃娃抓起,从基础教育抓起。 ? 什么时候重视基础教育改革了,然后至少再经过 15-20 年,国民科学素质提高了,创新型国

家恐怕才能真正建成。

国际经验和做法 美国 ? 1 月 31 日布什宣布一项提高美国竞争力的行动计划(American Competitiveness

Initiative),以鼓励在所有经济领域的创新,以及给我们国家的儿童在数学和科学方面打下更 扎实的基础。 ? ? 在这项计划里,包括了三项具体的投资计划: 1, 在下一个十年里,将把对物理科学领域最关键的基础研究项目的投资增加一倍,例如像

纳米技术、超导和替代能源研究。 ? ? 2, 对研究和发展投入实行税收优惠,以鼓励更多的私有部门参与技术革新。 3, 鼓励儿童学习更多的数学和科学, 并且要保证这些课程真正足以能与其他国家竞争。 在“不

让一个孩子掉队的行动计划”中,我们已经在低年级的教育中有了一个好的开始。今晚,我建议要
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培训七万名高中教师,以带领数学和科学革新的课程,增加三万名数学和科学的教师,和及早地帮 助数学上有困难的学生。如果我们能保证美国的儿童在他们的生活中获得成功,他们将确保美国在 世界上获得成功。 ?布什建议在 2007 年为第三项儿童的数学和科学教育增加五亿六千万美元 ($562.2 M)的投资,很大部分要用于教师培训。 ? 美国二次世界大战以后, 当时的美国总统杜鲁门加强科学研究能力而设立了国家科学基金会 (NSF, National Science Foundation)一开始,就把支持学校科学教育的研究作为它的主要任务之一。 ? 1957 年,前苏联载人卫星的成功发射震撼了美国。美国感到在科学领域落后之际,首先想到的是 教育改革,特别是科学教育改革,并认为最重要的投资应该是对基础教育的投资。从小培养起来的 新一代,更为有希望,也更为重要。美国的幼儿园和小学的科学教育在六十年代末七十年代初兴起; 七十年代末到八十年代逐渐成熟。1983 年感到和日本相比竞争力下降,发表“A Nation at Risk” 报 告,接着是几任总统的教育改革计划 George H.W. Bush's "America 2000," Bill Clinton's "Goals 2000," and George W. Bush's "No Child Left Behind“,1985 年 AAAS 公布了 2061 计划 ? 1995 年美国颁布了它历史上第一部国家科学教育标准 ? 2007 年全美将进行学生科学素质的评估,现在正在研究如何评估和向高中扩展,向 5 岁以下的幼 儿阶段扩展;向技术教育扩展;向社会情绪能力培养扩展。 的投资,很大部分要用于教师 英国在 1988 年决定科学课作为小学的核心课程,现已建立了科学教育的国家网络 例如 York 的国家科学教育中心 ? ? ? 下设 9 个区域中心 负责提供所有的科学教育课程,从幼儿园到成人教育; 面对不同的对象:教师,技术员,技术辅助人员

法国幼儿园和小学科学教育的进展 统计数据 ? 初等教育 – 61 000 小学 – 350 000 班级 – 3 - 6 岁儿童进入幼儿园的比例 99.5% – 6 – 11 岁儿童进入小学的比例 100 % – 初等教育中的教师
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– 同一位教师教所有的课 – 自 1991 年开始招收的教师是高中以后接受过五年高等教育的 75 % 主科是文学, 80 % 是妇女? 进展情况 1995 – 1996 –344 班级进行 La main à la p?te(探究是科学教育)实验 ?2000 –实验班级扩大到 5 000 个班级 classes –教育部正式公布计划要求全部 350 000 班级进行科学教育改革,成立执行此项计划的国家委员会, 并对教师培训提供财政支持 (Implementation of local and national plan management

committees )
?2002 –教育部公布了新的国家课程计划 New national Curriculum –7 % 的在职教师进行了专门的科学教育方面的培训 2003- 2004 ?2003- 2004 –教育部发布了教师培训的指导书 (guide for teacher training (Ministry of Education) ?2004-2005 –25 % 的教师已能够进行科学教育,他们大部分能用好的教育方法–在职培训的量减少了 3%

国际科学家的联合行动 在幼儿园和小学里进行探究式科学教育改革是在世纪之交, 国际上一些科学家主动采取的联合行动。 这场改革的兴起有其鲜明的时代背景:科学家们本着对未来的责任感,根据自己的科学实践,提出 并亲自和教育界一起合作实践着这项改革。

在上世纪八十年代,美国诺贝尔物理奖获得者 Leon Lederman 提出了“Hands On”(Hands on inquiry based learning on science)的学习模式。1995 年,由法国的诺贝尔物理奖获得者 Georges Charpak 将其引入法国并进一步发展,称为 “La Main à La P?te”,意为“动手和面”,也是动手做的意思。

国际科盟成立科学能力建设委员会 CCBS OF ICSU (1994-)

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?国际科学院联合组织 2003 年 12 月在墨西哥发表了关于在世界范围内共同推动儿童科学教育的联合 声明 69 个科学院在声明上签名。 ?中国科学院副院长陈竺代表中国科学院在联合宣言上签了名 国际上二十多个国家开展了探究式科学教育 欧盟启动了 12 个国家的联合项目

科学的发展与变化 ? ? ? 现代科学,主要指自然科学,始于伽利略 1995 年世界科学大会确认科学包括自然科学和社会科学 2005 年 10 月世界科盟(ICSU)29 届大会在苏州召开,提出了科学的分类: ? ? ? 自然科学 社会科学 生物科学

科学和社会的关系发生了根本的变化——Science is part of society 1,科学知识和科学家的全球流动,对科学普及提出了新的挑战 2,科学知识产生过程和产生者的变化,导致对科学纯洁性的忧虑 3,创新的速度和规模发生变化,不可避免地产生了新的风险和不确定性 4,全球化形势下科学和技术管理方式的变化,对专家的责任心和道德规范提出了新的要求 5,由于科学和社会关系的变化,科学家需要改变工作内容和风格

科学家的共识 儿童生而具有强烈的好奇心和学习科学的巨大潜力,但是,儿童也会形成一些对科学概念的错误 理解。对 5-12 岁的儿童进行探究式的科学教育,不仅可以保护和激发儿童的好奇心,帮助儿童 建立正确的科学概念,发展探究能力,而且有利于儿童情绪能力、语言能力等方面的培养。它既 让儿童有一个愉快的学习经历,又为他们的终身学习和发展打下重要的基础。

从娃娃抓起,提高国民素质,培育创新文化

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科学教育的目的不是在简单地传授知识,而是在建立一种新的文化,包括对我们生活的世界

的态度,思维方式,包括价值取向。科学文化中核心的精神是实事求是,追求真理,这是我们坚 持建设有中国特色社会主义道路,建设创新型国家必须具有的。

人是如何学习的? 人是如何创新的?

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The way of intuition, which is helped by a feeling for the order behind the appearance

?

对表面现象之后隐藏的规律的感觉使我们产生直觉.

? -----爱因斯坦

创新源于激情驱动下产生的灵感 ? 创新指对新规律的发现;新知识的产生,对人类知识和艺术宝库的新贡献;以及重大的知识

运用的革新. ? 创新是需要激情的,无论科学上的创新,还是在艺术上的创新都一样。这种激情来自于对人 民、对自然、对科学的热爱,出自于对真理的追求,对完美的追求。这样的例子在科学史上、艺 术史上是很多的。在感情的急剧激荡时,会产生出创新的火花。总是在百思不得其解,如痴如醉 追求之中,才能得到忽然醒悟。中国有句古话―急中生智‖说的就是这个道理。

直觉(intuition) ? 灵感是一种直觉。直觉是一种复杂的判断和偏好,它是快速的意会,而又无法解释如何获得

意会时的关键。直觉并不等同于灵感,幼儿也有直觉。直觉在决策和创新方面是不可少的,但是 也会带来错觉。 ? 和直觉相联系的灵感和我们一般所说的深思熟虑的推理是互补的,而不是相互竞争的。缺乏

推理,我们的直觉可能会无法控制地把我们推向情感混沌的漩涡;而缺乏直觉,我们可能会无法 成功地去解决某些复杂的社会的动态问题、科学和艺术等方面的创新、道德方面的选择以及经济 上的决策问题等。

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灵感 ? 灵感是指在文学、艺术、科学、技术等活动中,由于艰苦学习,长期实践,不断积累经验和

知识而突然产生的富有创造性的思路。这个定义还是比较全面的。灵感提供的是思路,而不是细 节;是思想的飞跃,而不是重现;它需要知识和经验的积累,但不是冷静地,逐步地通过逻辑推 理而产生的,而是突然浮现的直觉思维。这种灵感是在各个领域创新活动中出现的具有相似规律 的思维方式。

为什么能够成功,情商起决定性作用 ——王选

?

我在想,怎样才能确切表达出我一生的主题。我的结论是,有一个词可以最恰当的表述,那

就是―激情‖。热情是主宰和激励我一切才能的力量,如果没有激情,生命会显得苍白和凄凉. ------剧作家尼尔.西蒙 ? 激情一直是我生活的核心。无论你们是从事商业、从事科学还是法律、宗教或教育;无论你

们是绝顶聪明,还是和我们常人一样智质平平;无论你们是高矮胖瘦,还是贫富悬殊,你们是怎 样的人并不重要,如果你希望生活得有成就感,希望生活的充实,有一样必不可少的东西那就是 ―激情‖ ? ------口可乐公司总裁唐纳德.基奥。

?研究表明:儿童时期具有的情绪能力,而不是他们的 IQ,是他们以后生活中能否成功的最好预示, 但是,目前正规的教育和大部分的家长们,强调的是认知能力,忽略了情绪能力培养的重要性。 ? 摘自 OECD—CERI 第一次会议纪要

??也许是人的情绪能力决定了人的一生是否成功和愉快, 而智力和机遇造就了人成功的领域和成就。

情绪能力( Emotion Competency). ?-----正确的估价自己:能觉察和正确地认识自己的感情。

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?-----控制自己的情感:使其适当、分析它的起因、找到办法来处理自己恐惧、焦虑、愤怒和悲伤 等情绪。 ?-----激励自己:能克服自己的自满和迟疑、调动自己的情绪去达到某一个目的、能较持久地保持 这种动力。 ?-----能了解别人的情感:对别人的情感和利益具有敏感性并能理解别人的观点;欣赏不同人对事 物不同的认识和感情。 ?-----善于处理人际关系:能掌握别人的情绪、社会能力和社会技巧

举例:脑的记忆系统 5-20 岁脑的发育

认知科学和脑科学的进展告诉我们: 专家们所以能较好的学习和解决问题是因为在他们的脑中建立了一些概念和模型 ? ? ? 概念是建构儿童认知的基石 幼儿已经有能力建立一些认知结构 建立这些概念和认知结构需要从儿童原有的概念出发(儿童往往会具有一些错误的概念), 通

过―做中学(动手、动脑)‖来进行

在 21 世纪最重要的智力是能够综合知识的智力 –加德勒 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 从起点论述综合 定义和举例 综合的模式 综合的策略 综合的特点 导致错误的综合 对教育的建议 未来的展望 知识综合——在全球化社会中的一个必然趋势

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中国的基础教育能够培养符合 21 世纪需要的人才吗? 杨振宁先生对中美教育的比较 探究式科学教育和创新人才的培养 (实例对比) 加拿大教案-1:幼儿园《设计和制作玩具船》 加拿大教案-2:小学《设计和制作电动汽车》 美国高中的基于问题的学习(Problem Based Learning ) 建立在教育上的创新能力和竞争力(在 Intel 大奖赛上的对比)

―做中学‖科学教育实验项目 International Conference on primary school science and mathematics Education 2000 年 11 月,在中国教育部、国际科学联盟 CCBS - ICSU 和 UNESCO 中国秘书处和中国地区办事处 的联合主持下,20 多个国家的科学家、教育家、政府官员和教师汇聚北京对小学科学与数学教育进 行研讨。

―做中学‖简介 2001 年,教育部和科学技术协会共同倡导和推动了这项有重大意义的科学教育改革在中国开展, 取名―做中学‖ ―Learning by Doing‖,即在幼儿园和小学中进行的基于动手做的探究式学习

和教育(Hands On Inquiry Based Learning and Teaching ),此举对促进我国幼儿园、小学 科学教育发展,实现素质教育的目标有着重要的推动作用。 ―做中学‖的基本原则 ?1.面向每一个儿童、尊重儿童间的差异。 我们的每一个孩子,不论他(她)是男孩还是女孩、有无残疾、家庭经济状况如何,不 论他 (她)是什么民族、住在什么地区,都应平等地受到良好的科学教育。我们尤其要关注 边远、贫困地区的孩子们。 我们鼓励每一个孩子根据自己的情趣、愿望和能力,用自己的方式去操作、去探究、去 学习。 ? ? 2.为儿童终身的学习,更为儿童学会生活奠定基础。 3.教学案例应来源于生活,从周围取材。
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4.引导儿童主动探究、亲历发现过程。 ―做中学‖的核心是让孩子们充分体验科学探究、科学发现的过程——提出问题、猜想预 测、动手操作、记录信息、解释讨论、得出结论、表达交流,发展孩子们探究解决问题的能 力。

? ?

5.教师是儿童学习科学的支持者和引导者。 6.采用激励性评价。 我们的评价要让每一个孩子都获得激励,都有成功的体验,都拥有自信心,都在原有水

平上有新的发展。 我们不仅要注重孩子们探究活动的结果,更要重视探究的过程。我们要关注孩子们是否 在原有水平上获得了新的知识经验,更要关注孩子在探究过程中是否积极投入、尊重事实、有独 到的见解、能设法解决问题、能接纳同伴的观点、善于与同伴合作和交流。 ? 7.科学工作者和教育工作者共同进行科学教育。 ? ? 8.充分动员社区和家庭的力量,支持科学教育。。 9.通过现代化的互联网络增进国内和国际间的交流与合作,建立了汉博网

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网站: www.handsbrain.com

2001-2002 在四个城市的试点 上海南京西路幼儿园:《怎样让果汁快点冷下来》 北京市第五幼儿院案例:《观察蚂蚁吃什么》 北京市第五幼儿园案例:《空气和风》 2003-2004 年的探索和反思 ? ? ? ? ? 1,我们需要建立自己的研究队伍 2,我们需要发展教师培训教材和培训教师和培训者 3,小学科学教育新课程改革带来的困惑 4,进一步明确了前进的方向 我们认识到:教育改革不易,科学教育改革更难,在中国进行这样的改革更是一种挑战。

进行一项教育改革需要的环节 中国需要基于科学研究的教育改革
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从理念到实证研究

科学的第一原则:引出有价值的、能用实证方法来进行研究的问题 科学的第二原则:把研究与有关的理论相联系 科学的第三原则:使用能够直接对问题进行调研的方法 科学的第四原则:提供一个连贯的、明晰的推理过程 科学的第五原则:可重复性和可推广性 科学的第六原则:公开研究情况,以便鼓励专业界的审查的批评 ? 问题不在于差距,而在于觉醒

在科学和社会之间,在科学家和教师之间建立桥梁-神经教育学的发展 ? 经合组织从 1999 年开始设立―脑与学习‖的国际研究网络<OECD ―Brain and Learning‖

projects> ? ? ? ? 2003 年国际心智、脑与教育(MBE,Mind. Brain and Education)学会成立 2002 年开始哈佛大学设立 MBE 学位 在英国、中国、日本、南韩、阿根廷和德国都建立相应的 MBE 方面的研究所和学位 美国自然科学基金会设立了专门的项目,以在美国建立若干个学习科学研究中心

东南大学学习科学研究中心 于 2002 年 6 月正式成立 ?特点: 1, 跨学科的新学科----学习科学,文理交叉。 2, 不仅关心学生智力的成长,还特别关心学生情绪能力的培养。 3, 结合我国教育实际进行探索----《做中学》项目 4, 应用研究-----应用基础研究------有限的基础研究 5, 运用信息技术。 6. 整合资源,努力开展国际合作。 教育在为我们的学生、家庭、民族和世界准备未来,教育要为未来负责

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