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书名:科技特色学校建设指南pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:李秀菊,崔鸿,赵博

出版社:社会科学文献出版社

出版时间:2019-11-01

书籍编号:30581153

ISBN:9787520146388

正文语种:中文

字数:131400

版次:1

所属分类:社会科学-教育

全书内容:

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第一章 为什么建设科技特色学校?


第一节 引言


近半个世纪以来,以生命科学和计算机科学为代表的科学技术迅猛发展,人类社会已经离不开科学技术。科学技术的不断进步推动着社会生产力的不断发展,极大地促进了人类社会的前进。在区域经济合作和经济全球化的大趋势下,科学技术已经成为一个国家综合国力的象征。在未来,经济和社会的持续发展最主要的动力也毫无疑问地来源于科学和技术的不断发展。


美国国家研究理事会出版的《成功的K-12阶段STEM教育:走进科学、技术、工程和数学领域的有效方法》报告指出:美国4%的人口是科学家和工程师。[1]报告指出这些人口的工作成效与其他96%的人口的工作成效显然不能相提并论,社会需要高水平的科学家和工程师支持国家建设。毫无疑问,科学家和工程师的工作与STEM密切相关,是以STEM为基础的。但随着科技的发展及其与生活结合得越发紧密,不仅仅是科学家,现在社会上所有层面的工作多多少少都与科学和技术有关,或者说是与科学、技术、工程和数学有关。此外,随着科学技术对社会全方位的渗透,个人在做出决策时基本也能用到科学、技术、工程和数学领域的相关知识。科学技术的迅猛发展需要大批顺应社会发展趋势且具备一定科学素养的公民,他们能够更好地适应科学技术高度发达的社会并将科学技术融入生活,学以致用,解决社会生活中面临的与科学有关的问题。培养具有较高科学素养的公民,需要高水平的科学教育。建设科技教育学校是促进科技教育发展最主要的途径。


本文涉及的概念比较多,包括科学教育、科技教育、STEM教育、科技学校等。对概念进行明确的界定是做好研究的基础。


科学教育的历史非常悠久,国际科学教育的相关研究自从20世纪50年代以来得到极大的发展,获得了大量研究成果。在我国,随着20世纪80年代以来新一轮课程改革浪潮的兴起,科学教育的相关研究受到极大重视。从世界范围看,国际上通用的科学教育词汇是Science Education。在我国,科学教育的概念也比较宽泛,有时指Science Education,有时指Science and Technology Education。在我国的一些已有研究中,很多专家学者都对科学教育做出了清晰的界定。顾志跃在其《科学教育概论》中指出: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,因此科学教育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,教育学生处理科学与社会问题的方法,让学生具有今后择业所必需的科技基础与继续学习科学所必备理论基础的教育。[2]也有学者指出:科学教育是一种以传授基本科学知识,让学生(成人)体验科学探究方法,培养其科学精神和积极良好的科学态度,建立完整的科学知识观和价值观的教育。[3]王世存认为,科学教育是一种传授科学知识、培养科学精神、提高科学素养的教育。[4]李建兴认为,广义的科学教育是指人类科学文化传承的学校内外的一切与科学有关的活动,既包括学校科学教育,又涵盖校外科学教育(科学传播、科学普及等),是培养全体公民的科学知识、科学态度、科学方法和科学精神的过程或者活动。狭义的科学教育是指学校科学教育,通常以课程为主要形式进行科学教育,包括生物、化学、物理或地球科学等的教学,并指与这些教学有关的一切课程、教材、教辅材料、教具、师资和评估的研究与活动等。[5]随着科学教育研究的发展,关于科学教育的内涵也有一些变化。有学者指出:科学教育是一种通过现代科学技术知识的教学,让学生掌握科学概念,学会科学方法,以及用科学的思维方式解决问题,培养今后从事科学技术的专业人才,全面提升学生科学素养的一种教育活动。也有学者指出,科学教育是包含所有能够提升全民科学素养的一切活动,既包括学校中的自然科学的课程,也包括社会中的一些科普活动,还包括媒体中的科学传播活动。


在本书中,科学教育的内涵分为狭义和广义。狭义的科学教育是指在学校内针对中小学生开展的,以物理、化学、生物和地理等科学学科内容为基础的教育。同时,科学教育包含部分与科学密切相关的技术教育。


广义的科学教育是指所有能够促进学生的科学素养提升的教育,既包括学校内开设的各种科学课程、举办的各种科学活动,也包括学校外组织的各种科学考察活动等促进学生科学素养发展的活动。


在本文中,科学教育与科技教育是同一内涵。


STEM教育是指科学、技术、工程和数学教育。在我国,一般情况下,STEM教育被认为是一种整合的教育。在本文中,笔者认为STEM教育的界定更加偏重于数学教育和科学教育。学界普遍认为,技术教育和工程教育的研究没有科学教育和数学教育研究多,同时技术教育和工程教育一直以来在中小学阶段都不如数学教育和科学教育那样受重视。因此,在本文中,STEM教育的内涵中更多的是指科学教育和数学教育。


在我国,按照国家教育的要求,中小学校都开设数学、科学、技术等课程。我国学校的课程建设相对均衡,各类课程都按照国家要求设定学分和学时。在美国,有专门培养STEM领域人才的STEM学校。这类学校的主要目标是培养学生在数学、科学和技术领域的能力。学习的课程与一般学校也有差别,非常偏重科学课程,学习的难度和广度都有所扩展。这是最典型的科技学校。我国也有一些学校与之类似,科技教育非常突出,是该学校最突出的特色。本文中讨论的科技学校建设主要是指一般学校如何重点发展科技教育。因此,本文中科技学校与科技特色学校内涵相同。我国科技学校的内涵与美国STEM学校的内涵有较多相似的地方,在此不做特别区分。


第二节 科技教育的重要价值


早在19世纪60年代,美国学者斯宾塞就论述了科学教育的重要价值。他提出:科学知识具有指导价值,能指导我们的现实生活更加便捷,使我们与大自然更加契合。他认为在科学学科的学习过程中,能够促进儿童的心智发展,还能培养人的记忆能力、理解能力和分析综合能力。英国学者赫胥黎也肯定了科学教育具有心智训练的意义。他认为:科学教育的重要特点就是心智与事实直接接触,并且以最完善的归纳方式锻炼理智,也就是从直接观察自然中所认识的特殊事实里得出结论。这是对科学教育价值的早期论述。


1999年,第一届世界科学大会在匈牙利布达佩斯召开,同时也是人类历史上唯一的一届世界科学大会,由联合国教科文组织(UNESCO)和国际科学理事会(ICSU)共同主办。大会主题为“为了21世纪的科学——新的承诺”,并通过了两个重要文件:《科学与利用科学知识的宣言》和《科学议程——行动框架》。《科学与利用科学知识的宣言》第十条:从小就学习科学知识是所有人受教育的权利的一部分,科学教育对于人的发展、培养科学能力和造就富有进取心和知识的公民都是至关重要的。第三十四条:各个层次和各种形式的科学教育是实行民主和确保可持续发展的重要前提。


科技教育是培养科技创新人才的主要途径,而科技创新人才是推动一个国家科技进步的中流砥柱,因此,通过科技教育的进步加强对中小学科学素养的培养就显得尤为重要。


一 科技教育是促进社会发展的重要力量源泉


科学技术是第一生产力。科学技术的进步是促进社会进步的源动力。推动社会进步既需要科学技术的不断发展,也需要人类对科学技术的合理应用。


随着人类社会的不断扩张,过度开发以及过度消耗引起了大量的资源短缺、生态环境恶化等问题,随之而来的是人类社会矛盾激化等问题,这些情况的出现促使人类逐渐认识到人与自然和谐相处的重要性,同时也对科学的本质有了新的认识——促进人与自然协调发展,可持续发展。自然和社会的可持续发展需要具有可持续发展意识的人。具有可持续发展意识的人,不是一味地认为科学技术的先进性,而是在认识到人类社会先进性、科学技术发展的必要性以及掌握科学知识和科学方法的同时,理解科学技术有着不可超越的规范。这种意识并不是人类生来就有的,是在接受科学教育的过程中,不断提升其对于科学本质的认识过程中习得的。


科学技术的发展使得当代人的生活环境发生了巨大的变化,要适应当代的生活环境,必须掌握最基本的科学技术知识和技能。科学教育帮助人掌握这些适应现代社会生活的科学知识和基本技能,推动人适应社会的发展,同时进一步推动社会进步。


二 发展科技教育是国家振兴和发展的重要途径


目前,全世界都正在经历由科学技术主导的巨大变革,特别以计算机科学领域和生命科学领域为代表。随着智能计算机技术的不断发展,机器人在人类生活中开始扮演一些角色。生命科学领域飞速发展、日新月异,基因工程高速发展,人造器官在实验室已经能够实现。脑科学研究不断有新的成果,此外,干细胞研究、合成生物学、纳米疫苗等工作都取得重大进展。不论是过去还是现在,科学技术一直促进世界发生变革,一直推动着人类社会不断向前发展。可以说,科学技术的实力决定着国家的力量,决定着国家和民族的命运。


2004年国际科学院组织(Inter-Academy Panel,IAP)向联合国提交了一份报告《创造更加美好的未来:在世界范围内建设科学技术能力的战略》。该报告阐述了科学技术能力的建设对于全世界特别是发展中国家可持续发展的重要性,并指出要推动科学技术能力建设,需要提供全方位、各个层次、高质量的教育,从小学到大学,在培养年轻的科学家和工程师方面要给予更多关注。并且要培养、吸引和保持住本国的科学技术人才。


科学是国家发展和社会进步的源动力。国家要发展,要强大,核心是自主创新。国家要有更好的发展,需要大批的科技精英和高水平的创新人才,同时也需要数以亿计的高素质劳动者和数以千万计的能工巧匠。而这一切,都需要科学教育从幼儿园到小学、中学甚至大学对下一代进行科学探究的引导,让学习者学会探索自然的方法,培养其正确的科学态度,培养创新精神和实践能力。


三 提高科技教育水平是提升公众科学素养的关键


自20世纪80年代美国掀起科学教育改革的浪潮后,世界范围内对于科学教育的目标达成共识:提升青少年的科学素养。我国在21世纪初实施的第八次基础教育课程改革中,科学课程的目标也是促进全体学生科学素养的提升。学生通过科学探究活动的体验和学习,学会在日常生活中用科学的思维方式解决问题。科学教育通过教会学生探索自然的科学方法,培养学生积极的科学态度,培养学生创新精神和实践能力,使他们不断提升科学素养。


经济合作与发展组织(OECD)每三年对15岁学生的科学素养水平进行测试,目的之一也是了解各国科技人才的培养情况。通过学生的科学素养水平,了解各国科学教育的水平。在我国,科学教育同样也是提高青少年和公众科学素养水平的关键。根据中国科学素质调查,2018年我国具备基本公民科学素养的人口比例是8.24%。与欧盟、美国、日本等国家和地区相比都还有较大的差距。中国科普研究所的研究结果显示,基础教育是提升公民科学素养水平的主渠道。青少年是国家的未来,青少年科学素养水平直接关系整个社会公民科学素养的水平。提升全民科学素养的关键在于基础教育,特别是基础教育中的科技教育质量。


科技教育除了对于全社会、国家具有重要的价值外,对于个人的成长和发展也具有不可替代的作用。特别是随着科学技术对日常生活的渗透,越来越多的人需要通过高质量的科技教育来提升个人的科学素养,更好地适应瞬息万变的社会。


第三节 科学教育发展历程简要回顾


科技教育的水平,往往和一个国家的综合实力呈正相关关系,只有科技教育水平不断提高,国民科学素养不断提升,才能进一步推动科学技术的进步,培养大量科技人才,进而再次推动科学技术的快速发展。以近代科学教育的发展为历程,国际科学教育主要经历过三次大的改革浪潮。


一 国际现代科学教育改革


从20世纪50年代中期开始,科学技术日新月异,推动着科学教育改革浪潮席卷全世界,世界各国纷纷进行科学教育改革,改革的范围涵盖了科学课程理念、内容、评价等方面。[6]世界范围内的综合科学课程自20世纪50年代末开始迅速发展,70年代形成髙潮。20世纪90年代,国际科学课程改革已形成三次浪潮。本文将主要以美国的科学课程改革浪潮为例加以介绍和分析。


(一)第一次改革浪潮


20世纪50年代末60年代初,受苏联第一颗人造卫星发射成功的影响,美国掀起了第一次科学教育改革的浪潮,其目标是培养科学家,课程改革的焦点是学科知识的现代化及其结构。[7]


1959年,美国教育科学院在伍兹霍尔召开了由35位科学家和心理学家参加的会议,讨论关于普通学校的数学、自然科学等学科的教学质量及其改革问题。会议形成的观点之一是:当时的课程缺乏严密的科学体系,教材不能反映最新的科学技术成果。为此,会议提出课程与教材改革的重心应当是由科学家和学者来重新制定课程和编写新教材。同时,在科学课程与教学目标上,19世纪下半叶至20世纪中叶,美国科学教育确立的三大科学教学目标发生了显著的变化。首先是个体社会性发展的目标不再如20世纪上半叶那样受到重视。其次是科学知识的目标以新的形式凸显出来,根据布鲁纳的观点,更注重科学学科的结构。最后是科学方法在这个时期以“探究”“发现”“问题解决”等话语出现,它是达到科学知识目标的手段。[8]


这次大规模的课程改革促进了科学课程不同流派间的交流和碰撞,加速推动科学课程的进一步发展,但是在改革中凸显了只注重科学体系自身的结构,忽视学生的认知和发展规律,以及学生的认知结构与科学学科结构之间的联系,只注重对学科知识的发现过程,忽视学科之间的联系以及科学与社会实践和学生日常经验之间的联系等问题[9],但是至少新的科学课程对于造就科技精英是较为成功的,不然,我们就无法解释为什么今天的美国科学技术高度发达,正如加拿大教育专家霍德森说的“关于现代课程的唯一可靠的结论或许是,有些教师使用有些课程教有些儿童在有些目标上获得了成功”[10]


(二)第二次改革浪潮


如果说20世纪60年代是“二战”以来国际科学教育改革运动第一个高潮的话,那么接下来的70年代科学教育改革无疑处于低潮时期。进入70年代后,人们发现中小学生对科学知识的掌握甚至不如60年代的学生。于是在70年代中后期又开始一项重要的教育改革——“返回基础”。“回到基础学科运动”并不像50年代和60年代的教育改革那样,有明确的倡导者和领导者,甚至没有一种明确的理论作为改革的理论基础,主张“回到基础学科运动”的人要求在小学阶段强调阅读、写作和算术,中学阶段学校教育主要把精力集中于教授英语,自然科学、数学和历史等,提高科学教育在中学阶段的重要性,但我们同样可以看出,“回到基础学科运动”的倡导者在教育上是保守的,他们主张在任何一级由教师

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