科技人文融合創新教育實踐路徑探析

陳鄭偉 何善亮

摘要：采用案例分析法，以創新大賽十佳優秀科技實踐活動為案例，探析走進自然環境、依托傳統文化、立足現實生活、引入現代科技的科技人文融合創新教育的實踐路徑。

關鍵詞：科技人文融合創新教育 全國青少年科技創新大賽 科技實踐活動 案例分析法

科技一般泛指科學和技術，人文更是內涵豐富：認為人是具有首要價值和意義的；秉持人道主義，關心人類福利；對廣泛事物持有博愛主義[1]。從20 世紀50 年代以來，科學與人文逐漸從對立走向融合，對科學教育與人文教育提出了新的要求[2]。STEM+ 的教育范式也不斷地將科學因素與人文因素結合起來，試圖在教育領域融合科技與人文，并逐漸走向國際化[3]。科技教育與人文教育的融合成為了科技知識與人文知識的融合、科學精神與人文精神的融合之間的紐帶[4]。如何實現科技與人文的融合創新教育？已有學者指出實現科學教育與人文教育的一體化，要在人文教育中注重求真和批判性思維的培養，要在科學教育中增加科學史、科學哲學與科學社會學內容和討論，并在教學中進行跨文化比較和討論[5]。那么科技與人文融合教育的實踐路徑是否還能進一步創新和落地？我們把目光投向全國青少年科技創新大賽。

全國青少年科技創新大賽是一項面向全國中小學生及科技輔導員的科技競賽活動，在全國范圍內具有廣泛動員和影響。大賽每年都會評出“十佳優秀科技實踐活動”，這些科技實踐活動將科學技術與社會緊密聯系起來，是科技人文融合創新教育的優秀實踐成果。本文嘗試采用案例分析法以創新大賽第32—34 屆的十佳優秀科技實踐活動為例，探析科技人文融合創新教育的實踐路徑。

一、走進自然環境，思考人與自然和諧共生

盧梭認為，每個人都受到自然教育、事物教育、人為教育的影響，其中自然教育受之于自然，遵循自然，它不斷鍛煉孩子，用各種各樣的考驗磨礪他們[6]。

在這種自然教育模式中，學生可以深入自然環境，以發現有趣的自然現象。自然筆記是自然教育模式中的常用方法，即學生用筆記的形式，有規律地對身邊的大自然進行記錄和感知。學生采取自然筆記的方法，或調查動植物現狀，或尋找地理、地質特征，既有知識的獲得、體質的鍛煉，更能深刻體會自然環境的重要性，以樹立保護環境的理念，這是科技人文融合創新教育的實踐路徑之一。

一方面，我國地大物博，擁有非常豐富的物種資源，展現出生物多樣性。教師可在保證安全的前提下，以當地特色物種或瀕危物種為對象，帶領學生調查該物種的生活習性、種群分布及環境影響。第33 屆大賽“多旋翼無人機探究烏魯木齊后峽高山兀鷲繁殖奧秘實踐活動”[7] 以當地生態指標物種高山兀鷲為對象，指導學生使用無人機和探測相機研究高山兀鷲種群分布和數量、生活習性、繁殖行為等生物學現象，既為學生觀察高山兀鷲提供了新的方法，又讓學生在野外實踐中提升了體質、磨煉了意志。該科技活動不僅局限于加深學生對高山兀鷲的了解，提升學生對家鄉和地域的認同，更為重要的是，依托特色物種幫助學生形成保護動物和環境的意識，這體現出對生命和環境極高的負責任的態度，彰顯出博愛的人文主義精神。

另一方面，我國幅員遼闊，還擁有特色鮮明的地質資源，地貌山川、河湖海洋、濕地保護區等都具有自然教育的價值。地層是大自然的天然史書，其中的化石是記錄地球歷史的文字。第32 屆大賽“石頭上游動的魚——湘鄉魚化石考察”科技實踐活動[8] 以化石為載體，通過一系列活動幫助學生了解湘鄉魚化石的形成過程、種類及分布情況，學會化石標本的采集、辨認、制作方法，知道化石的科學價值和意義。學生在探索湘潭古生態環境的同時，也做到了宣傳和保護家鄉寶貴資源。這樣一來，學生會對化石群保護現狀極其關注和擔憂，并熱忱于改善現狀，表現出對地質資源和福利的關心，這培養了學生強烈的責任意識，也是人文教育所期望的。

當學生沉浸于大自然時，可以借助學生的直觀感受或親身體驗，融入大自然所蘊含的基本科學知識，以此引導學生在自然旅行中深度思考自己（人類）與自然環境的關系。在創新大賽這3 屆的十佳優秀科技實踐活動中，有近一半采用了自然教育模式，這是科技人文融合創新教育的主要實踐路徑。

二、依托傳統文化，再現科技文明

在我國源遠流長的歷史長河中，有著豐富多彩的優秀傳統文化，如傳統建筑、民間工藝、四大發明、琴棋書畫、古玩器物、醫藥醫學等，這些傳統文化無不蘊含科學知識和故事，閃爍著科技文明的光輝。依托這些傳統文化，我們可以創設相應情境，再現中國古代科技文明，幫助學生學習科學知識并養成良好品質，以達到科技人文融合創新教育的目的。

中草藥是我國中醫藥文化的重要組成部分，每一粒中藥丸都經過一道道嚴格的制造工藝和流程生產出來，展現出中藥“來自自然，取自人心”的匠心精神。第34 屆大賽“追尋中藥文化匠心精神——閔行區中小學生本草之旅系列活動”[9] 依托當地傳統的中醫藥文化，設計了野外藥用植物識別、藥文化園參觀、中草藥科普講座、草藥園夏令營、優質中草藥材及其制作展示等實踐活動。學生在活動中能識別常見的野生中藥草，認識到合適的采藥時間對其品質和藥效都具有重要的影響。更重要的是，學生能認識到中藥制作是非常精細且精心的，中藥文化匠心精神不是因循守舊、墨守成規，而是傳承與創新的有機融合，是科技與人文的有機融合。

造紙術是我國古代的四大發明之一，且在不同歷史時期涌現出了不同的造紙技術。第32 屆大賽“傳承宣紙文化，玩轉紙類科技”活動[8] 依托當地具有悠久文化歷史底蘊的宣紙、徽墨、歙硯等文房器寶，開展了了解宣紙歷史、我來做張宣紙、走進紙類世界、變廢為寶、玩轉紙類科技等活動。一方面，這些活動鍛煉了學生運用調查、訪談等方法獲取信息的科學過程技能，培養學生變廢為寶的動手能力及創造能力；另一方面，這些活動也讓學生在科技實踐中增強團隊合作能力和人際交往能力，養成節約用紙、珍惜資源的環保意識，從而將“紙科技”與“紙文化”進行融合。

由以上案例可知，學生在傳統文化的熏陶下加深了對歷史、政治等人文學科的認識與熱愛，增強了民族自信心和自豪感，激發了愛國熱情，同時在科技史中深刻體會前人的科學哲學精神和科學思維方法。即在傳統文化大背景下，優選地方特色文化，引入我國古代相關科技成就或科技史亦可以實現科技與人文的融合創新教育。

三、立足現實生活，享受生活樂趣

現代學生的生活是舒適的、具有人性關懷的、凸顯人的價值的，且處處蘊含科學道理，學生能切實感知到生活的人文性與科學性并存。立足學生現實生活中喜聞樂見的現象或可能遇到的問題，引導學生對現象或問題進行深入細致的探究，亦可進行科技與人文的融合創新教育。

“顏色”在學生生活中可謂隨處可見，那么在這些絢麗多彩的顏色中具有什么樣的教育價值呢？第34 屆大賽“從色彩中探尋科學的影子”科技實踐活動[9]用生活中通常認為毫不相關的各種物質材料開展一場大膽且奇妙的色彩之旅，從色彩中發現科學。該活動為學生提供顏料、畫筆、粉筆、酒精、肥皂、小蘇打等生活中常見的物質材料，讓學生根據自己的興趣觀察、發現和尋找顏色。

在好奇心的驅動下，學生既學會了色彩的種類、特點及其產生，還嘗試用科學的眼光發現美，用自己的雙手創造美，這樣將科學與藝術很好地結合在一起。

不同物質材料的融合體現出化學學科與美術學科的融合，更體現了科學與人文的融合，以小見大，具有較高的教育價值。

學生每天都在一定的天氣狀況中度過，對天氣有親身感知但并未形成具體表象。生活中有哪些常見天氣？天氣有什么作用和危害？如何科學預測天氣？這些都是學生在生活中可能會遇到的問題。

第32 屆大賽“探知風云變幻，氣象服務生活——校園氣象觀測與探究”科技實踐活動[8] 便以氣象為對象，一方面在全校范圍內開展氣象科普宣傳活動，如組織學生參觀氣象科普展覽、參與氣象知識競賽、編寫氣象觀察日記等；另一方面通過開展研究性學習，引導學生觀測校園氣象、撰寫氣象科技小論文等。這一系列的科技實踐活動讓學生更好地了解到利用先進科技手段研究氣象的積極意義，讓氣象更好地服務于大眾的生活。

學生的衣食住行甚至學習與娛樂等方面都有值得深挖的科學知識，還表現出以人為中心的人文性。因此，以學生生活中的常見現象或問題為切入點，不僅能有效調動學生的直接經驗，提高學生的學習積極性和學習興趣，還能使得科技教育與人文教育有效融合。

四、引入現代科技，彰顯人類智慧

隨著現代科學技術的突飛猛進，一些高技術領域也不斷取得新的突破，例如電子信息技術、新材料技術、新能源技術、生物技術、海洋技術、空間技術等都為我們帶來了巨大的福祉。人類的智慧不僅在于發展科學技術，提升自己的物質和精神水平，更在于能夠用發展與批判的眼光看待科學技術，比如科學行為規范和技術倫理的出現進一步規范了科學技術的發展。尤其是在科技進步引發道德倫理糾紛的時代，亦可引入科學、技術、社會與環境之間交互關系所引發的一些具有爭議性的社會性科學議題，促進學生科技品德的養成。因此，向學生引入現代科學技術，不僅可以引導學生思考科學問題，也能引導學生思考社會問題。

通過航天人員的不懈奮斗，我國空間技術已走在世界前列，讓我們的學習、工作和生活變得更加便利。第34 屆大賽“北斗走天下”科技實踐活動[9] 以空間技術最新成就“北斗”為對象，開展北斗科普課堂和講座、北斗航天科普知識競賽、“我身邊的北斗”科學調查、“北斗”主題征文評選、“北斗+ 人工智能應用”創意設計比賽、“我的北斗夢”科幻畫等活動，緊密聯系前沿科技，在較高的起點上學習和使用我國最新的科技成果，既讓學生走近航天、了解航天，啟迪學生的航天夢想，又大大激發了學生的愛國主義熱情，感受到祖國的強大，以及現代科技給人類社會帶來的積極影響。

人工智能技術作為計算機技術和自動控制技術的核心，已滲透到我們生活的各個角落，加快推進我們邁入智能時代。第33 屆大賽“共享智慧，共育夢想——我與智能機器人共成長”科技實踐活動[7] 依托智能編程平臺，通過興趣課堂、主題講座、專題學習等方式，幫助學生進行WER智能機器人程序編寫、VJC 智能控制程序設計、計算機常識等學習；通過模擬訓練和小組競賽等方式，進行WER 智能機器人控制實踐。此外，該活動還調查了人們無節制地濫用智能設備的現象：因沉迷手機、電腦和游戲機而造成的不思考、不運動、不勞動等不良習慣。這些活動都讓學生在學習智能知識、感受智能科技強大的同時，也深度思考科學技術的不當使用為人們帶來的弊端，從而逐步學會從正反兩方面看待科學技術對社會影響。

在互聯網+ 大背景下，現代科技離學生并不遙遠，學生可以通過各種渠道獲取科技熱點。讓學生接觸和學習現代科學技術，有助于學生走進科學、熱愛科學，在了解科技發展方向的同時理解科技發展引領社會進步，社會要求制約科技發展。我們可以看到，借助現代科技引導學生辯證地看待科學技術與社會的關系，既是科技人文融合創新教育的路徑，也是科技人文融合創新教育的目的所在。

五、總結

在科技文化與人文文化逐漸走向深度融合的時代，在教育領域內進行科技與人文融合的嘗試和創新勢在必行。通過分析3 屆創新大賽的十佳優秀科技實踐活動典型案例，可探析實現科技人文融合創新教育的以上4 條路徑。需要強調的是，這4 條路徑并非并道而行，而是存在一定交集。如“探究‘武平客家百草’主題科技實踐活動”（第34 屆）既依托當地百草藥傳統文化，又帶領學生走進自然研究和學習，將路徑1 和路徑2 相結合；“‘師生溯源，水韻姑蘇’師生紙電路創意編程設計活動”（第34 屆）采用“數字技術+ 傳統工藝”的形式，將姑蘇文化與智能編程技術結合，體現了路徑2 和路徑4 的結合；“珍愛生命，保護水源”科技實踐活動（第32 屆）既帶領學生深入河流湖泊等自然環境調查水質量，又從現實生活角度探究水的用途和保護，體現了路徑1 和路徑3 的結合。因此，我們在開展科技人文融合創新教育時，可根據實際情況采取融合的多種路徑。

鄧波等學者認為，科技與人文融合的實現途徑主要“以科技文化為主體，在其中融入人文因素；以人文文化為主體，讓科技回歸人文”[10]。具體到教育領域，路徑1 和路徑4 以科技文化（自然環境、現代科技）為切入點，凸顯其人文價值，屬于前者；路徑2 和路徑3以人文文化（傳統文化、現實生活）為切入點，在其中滲透科技運用，屬于后者。

不難看出，科技人文融合創新教育實際上是一種跨學科教育，整合了自然科學學科和人文社會學科的知識、過程、方法和精神。因此，不管是以科技文化為主體還是以人文文化為主體，不管是以上提到的哪一條路徑還是哪幾條路徑的結合，其本質都是基于某個對象選取不同的視角挖掘其潛在的科技因素和人文因素，并將兩種因素在實踐活動中結合起來，以實現科技與人文的融合。

參考文獻

[1] 胡顯章，曾國屏．科學技術概論（第二版）[M]．北京：高等教育出版，2006：332．

[2] 李然．小學科學教育的人文視界[D]．東北師范大學，2014．

[3] de la Garza Armida. Internationalizing the Curriculum for STEAM （STEM + Arts and Humanities）： From Intercultural Competence to Cultural Humility[J]. Journal of Studies in International Education，2019，25（2）：123-135．

[4] 凌均衛，王莉芬．人文與科技融合內涵解讀及融合契點的思考[J]．高等教育研究學報，2002（03）：5-7．

[5] 萬東升，魏冰．科學教育與人文教育一體化的困境與應對策略——基于美國的經驗[J]．教育探索，2017（01）：122-125．

[6] 盧梭·愛彌兒[M]．李平漚，譯．北京：商務印書館，2012：152．

[7] 中國科協青少年科技中心．第三十三屆全國青少年科技創新大賽獲獎作品集[M]．北京：科學普及出版社，2019：451-454，463-466．

[8] 中國科協青少年科技中心．第三十二屆全國青少年科技創新大賽獲獎作品集[M]．北京：科學普及出版社，2018：408-412，417-421，432-436．

[9] 中國科協青少年科技中心．第三十四屆全國青少年科技創新大賽獲獎作品集[M]．北京：科學普及出版社，2020：436-440，466-470，445-448．

[10] 鄧波，徐惠茹．讓科技與人文在工程中融合[J]．自然辯證法研究，2005（12）：48-52．

（本文系國家社會科學基金一般項目“中小學STEM教育理論與本土實踐研究”（No.BHA180126）的研究成果）