從科學知識傳授走向科創教育

【摘 要】為了抓住第四次工業革命的挑戰與機遇，貫徹國家創新驅動和高質量發展戰略，必須著力推動科學教育事業。通過梳理我國科學教育不難發現我國科學教育經歷了科學知識傳授、科技能力培養、科創教育三個不同階段。所謂科創教育，就是一種旨在培養智慧社會創新人才的技術密集型探究實踐科學教育活動。

【關鍵詞】第四次工業革命;創新人才;智慧社會;科學教育

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）08-005-02

近日在思考如何定義科創教育的時候，偶爾翻到了著名經濟學者黃奇帆關于中美科技創新模式比較的講話，他認為我國傳統創新模式主要是客戶中心型創新和效率驅動型創新，多數屬于基于模仿的創新（筆者注）;而美國的創新模式主要是工程技術型創新和科學研究型創新，多數屬于原始創新（筆者注）。客戶中心型創新和效率驅動型創新雖然缺少原始創新性，但是促成了我國經濟總量短時間內快速發展，并于2010年超過日本，躍居世界第二大經濟體，而且有望成為世界第一大經濟體。在這樣的經濟發展態勢之下，要想在大多數方面處于領跑地位，若沒有原始創新驅動是不可想象的。創新人才培養從來沒有像今天這樣受到如此關注。

第四次工業革命與創新人才規格

生產力決定生產關系和社會形態。縱觀科技發展史，人類文明的發展需求引發了科技不斷地創新與迭代，進化出了原子能開發、互聯網應用、人工智能應用等現代科技。這種以互聯網新技術融合為特征的現代科技，正在深度地影響政治、經濟、科技、文化和生活的各方面，觸發了第四次工業革命，從而促使人類社會從農業社會或者工業社會開始進入智慧社會。

第四次工業革命的核心是網絡化、信息化與智能化的深度融合。它是繼蒸汽技術革命、電力技術革命和信息技術革命后的又一次革命。這場技術革命在提高生產力水平、豐富物質供給的同時，也會重塑人力與機器力結合的勞動形式和要求，在教育及產業政策方面增添新內容和新方法。工廠內外的生產設備、產品及人員之間將連接在一起，收集分析相關信息，預判錯誤，不斷進行自我調整，以適應不斷變化的環境。越來越多的技術系統或產品能夠在無人介入的情況下自主執行某些功能。

蒸汽機開啟了機械代替體力的蒸汽時代，提高了生產力和生產效率。電氣化開啟了電氣時代，為進一步代替體力提供了新能源。20世紀中期，計算機開啟了信息時代，技術的主流發明和應用開始轉向人的腦力延伸，很大程度上改變了人類生存的外部環境。智慧社會環境由物質層、感知層、網絡層、平臺層、應用層等構成，具有高度的智能性、復雜性和不確定性。普適計算（Pervasive Computing/ Ubiquitous Computing）簡稱計算，它與泛在感知就像水和電一樣無處不在，屏讀、數據流動、迭代升級、協作共享等數字技術開始得到廣泛應用。

2020年1月，“世界經濟論壇”（達沃斯論壇）發布了一份重要的教育報告：《未來學校：為第四次工業革命定義新的教育模式》。報告提出“教育4.0”全球框架，描繪了未來世界所需要的人才有八個特征：全球公民技能、創新創造技能、技術技能、人際關系技能、可及性和包容性學習、基于問題和協作的學習、個性化和自定進度的學習、終身學習和學生自驅動的學習。未來社會將是一個復雜的、更多樣化的和充滿不確定性的社會，需要會思考跨界問題的、有能力解決復雜問題的復合型創新人才。鄒東濤認為未來的人才可能分為四種：“一”字型人才、“1”字型人才、“T”字型人才和“十”字型人才。其中，“十”字型人才，既有較寬的知識面，又在某一領域有比較深入的研究，更重要的是敢于出頭、冒尖，有創新意識，有思維的高度。他們眼光獨到，能力突出，敢想敢做，是第四次工業革命時代的引領者和創新者。

科創教育——科學教育的第三個階段

為了抓住第四次工業革命的挑戰與機遇，貫徹國家創新驅動和高質量發展戰略，必須著力推動科學教育事業。近代科學產生于16世紀西方文藝復興時期，伽利略將實驗與數學引入自然科學研究，具有方法論里程碑的意義。我國古代重文輕理，實用主義占主導，科學與技術不做區分，這也是近代科學沒有產生于我國的主要原因。我國古代自然科學知識是零散的和經驗型的，事實上，“科學”一詞是由康有為1897年從日本引入我國的。在科學引入中國之前，中國傳統文化中與此大致類似的一個詞是“格致”，取自宋明理學的“格物窮理致知”的意思。后來“洋務”運動和“五四”運動著力推動了科學在我國的傳播。

自20世紀50年代末前蘇聯發射了人類第一顆人造衛星，造成了蘇美冷戰升級，科學教育成為各個國家科技實力競爭的重要領域。從全球范圍來看，幾乎每隔十年就會掀起一次科學教育改革浪潮。隨著科技的迅猛發展，這種科學教育改革浪潮的頻率和力度越來越大。總體的改革趨勢有兩個明顯特征，一個特征是將技術這一要素引入了科學教育，比如著名的STS（科學、技術、社會）教育理念，認為科學教育不能僅僅考慮科學知識傳授，還應該融入技術素養教育;另一個特征是科學教育不能僅僅考慮求真，還應該重視工程實踐，培養適應復雜性、不確定性環境的復合型創新人才。

中國現代科學教育改革大致落后西方國家科學教育改革20年，但是到了20世紀90年代，隨著第四次工業革命的到來，我國經濟總量躍居全球第二，我國科學教育改革落后全球科學教育改革的間隔開始大幅度縮短。20世紀90年代是我國科學教育第一階段和第二階段的分水嶺，我國科學教育開始從應試教育（知識傳授階段）走向素質教育初期（科技能力培養階段），素質教育的核心是創新意識和實踐能力培養。特別是2015年我國實施創新驅動中國制造發展戰略，以及受到國際STEM教育和創客教育思潮的影響，我國科學教育開始從素質教育初期走向第三個階段——科創教育。所謂科創教育，就是一種旨在培養智慧社會創新人才的技術密集型探究實踐科學教育活動。

由此看出，科學教育所倡導的理念開始從科學知識傳授走向科技能力培養或者科學核心素養培養。國家《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》的頒布，既是對時代發展的新要求、新挑戰和人民對教育新期待的回應，也是我國課程教學研究與實踐的新經驗、新認識、新進展的集中反映。這次新課標修訂將勞動教育與信息科技教育納入了課程方案，突出了從知識教學走向能力或者核心素養培養的實踐創新型育人方式。這正是科創教育目的的具體呈現。

科創教育的挑戰與機遇

科創教育的概念產生于我國科技教育語境，旨在培養適應高質量發展的智慧社會創新人才，如今已經成為國家戰略發展策略。如前所述，科學是“舶來品”，新中國成立之初，將科學教育與技術教育統稱為科技教育。這種統稱簡潔且符合我國文化傳統，雖不必然卻極易造成忽視科學教育本質，成為我國工程技術型和科學研究型創新模式轉型的主要障礙。目前STEM教育、創客教育和項目式學習等科創教育實踐難以深度融入學科教育，甚至出現盲目實踐等問題，都與科創教育的理論發展滯后不無關聯。將科創教育歸為科學教育的第三個發展階段具有重大理論與現實意義。反觀我國科學教育現存的諸多問題和挑戰，必須加強科創教育，特別是迫切需要從學科教育入手，從學科定位、培養目標、培養方式和發展路徑等多方面探討科創教育實施模式與落實方法。

注：本文系中國教育發展戰略學會一般課題“新時代科創教育與學生創新能力發展方略研究”（課題編號：3003053）研究成果

作者單位：北京師范大學物理學系