職業本科院校實施科學教育的時代價值及路徑探尋

［摘要］科學教育是提高全民科學素質的基礎工作。對職業本科院校而言，實施科學教育既是科學教育與技術教育辯證關系的使然，也是職業教育高質量發展的必然訴求和培養學生家國情懷的重要渠道。職業本科院校實施科學教育，應系統化設計“科學教育+課程”體系，打造專業化的科學教育師資隊伍，營造自由、寬松的科學教育氛圍。

［關鍵詞］職業本科院校；科學教育；內涵特征；時代價值

［作者簡介］連曉慶（1986- ），女，河南林州人，天津中德應用技術大學，副研究員，博士；董杰（1971- ），男，天津人，天津中德應用技術大學黨委副書記，研究員；徐寶璽（1982- ），男，天津人，天津中德應用技術大學，高級政工師，碩士。（天津" 300350）

［基金項目］本文系2022年天津市教育科學規劃重點課題“新時代勞動綜合育人功能研究”的階段性研究成果。（項目編號：BAE220008，項目主持人：董杰）

［中圖分類號］G715 ［文獻標識碼］A" " ［文章編號］1004-3985（2024）20-0102-06

科學教育是提高全民科學素質最關鍵、最基礎的工作［1］；全面提高科學素質，是實現高水平科技自立自強的奠基工程。2021年，國務院印發《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》（以下簡稱《綱要》），詳細闡述了科學素質的重要性，并明確指出“科學素質是國民素質的重要組成部分”。實踐中，既有的與科學教育相關的政策規定主要體現在義務教育階段，與科學教育相關的研究也主要集中在基礎教育領域和對科學教育本體的概念闡釋等方面，對職業教育如何開展科學教育的研究相對不足。2022年8月，首屆世界職業技術教育大會召開，平行論壇“職業院校科學教育發展論壇”受到國內外專家、學者的高度關注。職業本科院校在科技強國建設中擔負著培養高素質技術技能人才的重要使命，科學教育的融入能夠有效賦能職業本科院校人才培養。有鑒于此，職業本科院校要厘清科學教育的概念、特征，明晰開展科學教育的時代價值，進而構建適應高素質技術技能人才培養規律的路徑。

一、科學教育的概念及特征

（一）科學教育的內涵

概念的內涵指事物所具備的特有屬性。經過對大量科學教育文獻的閱讀和整理以及對部分科學教育實踐活動的調研分析，本文基于學校教育視角，將科學教育界定為“學校以提升個體科學素質為目標，通過講授科學知識、傳授科學方法、培養科學思維、培育科學精神的一種教育活動”。具體而言，科學素質是個體知識技能、思維態度和行為表現的綜合體現［2］；科學知識是開展科學教育的載體，包括事實、概念、原理和理論［3］；科學方法指科學研究的系統方法，包括如何發現科學問題、通過各種手段進行研究并獲得科學結論的系列方法［4］；科學思維體現為一種解決問題的方式，包括如何建構合適的模型、運用何種方法進行推理和論證、如何創新性思考等［5］；科學精神的核心是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面所形成的價值標準、思維方式和行為表現［6］，具有創新、實事求是、社會責任、科技倫理等特征。需要明確的是，學校實施的科學教育，因教育層次、教育對象的不同，呈現差異化的科學教育活動內容［7］。

（二）科學教育的外延

概念的外延指所概括事物的數量或范圍。當前看，科學教育的外延主要指科學教育在具體場域中的實踐活動。一方面，科學教育是普通高等學校開設的一個本科專業，學科門類隸屬于教育學，旨在培養思想道德品質良好、自然科學知識扎實、科學教育能力較好，能夠在基礎教育領域開展科學教學、研究、科學普及或管理的人才［8］。2001年，重慶師范大學設立全國第一個科學教育本科專業，聚焦于培養基礎教育階段的科學教育教師。另一方面，根據《中華人民共和國科學技術普及法》，科學教育屬于科學普及的上位概念，科學普及是實施科學教育的一種方式，但兩者在活動對象、形式及內容等方面存在顯著差異。

（三）科學教育的特征

其一，時代性。時代性指科學教育的內容與時代的發展同頻。大學中的科學教育，伴隨著科學技術的發展而產生，并隨著歷次科學革命的發展而呈現不同的教育內容。中世紀時期的科學教育與古典人文教育相對，主要指向純粹的自然科學。第一次工業革命之后，科學教育的內容呈現工商業特征，大學通過開設一些工業類和商業類課程培養實用人才。科學教育內容不僅關注知識，也開始強調技能、方法與過程。發展到當代，科學教育的內容已經超越傳統學科范疇，內涵進一步豐富，尤其注重科學、技術、工程與社會的關系，更加強調科學的本質。科學教育必須跟上時代的步伐，在時代發展中體現價值。

其二，綜合性。綜合性指科學教育是科學知識、科學方法、科學思維和科學精神的融合體，是一種綜合性的教育活動。知識、方法、思維和精神是個體發展過程中能力、素養提升的重要內容表征，其中，知識是基礎、方法是途徑、思維是方式、精神是導向，任何一方面都不可或缺。傳授學生科學知識、教會學生科學方法、培養學生科學思維、培育學生科學精神，不僅有助于提升學生的學習成效，更重要的是教會學生發現問題、分析問題、解決問題的方法，培養學生的邏輯思辨能力，使學生所學能夠轉化為未來職業發展的一種可持續能力。

其三，科學性。正確認識科學的本質是開展科學教育的前提，科學教育的科學性建立在對科學本質認識的基礎上。科學的本質體現為通過運用數學、邏輯和實驗的手段，對自然現象進行合理解釋，并進行反復驗證，直至形成規范化、系統性的知識體系［9］。科學性不僅指科學教育內容具有正確的價值導向，且包括科學知識形成過程中產生可行性的方法論、精準的科學思維以及生成的正確世界觀、人生觀和價值觀。例如，麻省理工學院不僅能夠創造新的科學和革新技術，而且能夠把它們與人的價值觀念和人類希望聯系起來，能夠預見科技發展對社會的影響，并且學會如何以人道的方式處理新的技術問題［10］。

二、職業本科院校實施科學教育的時代價值

（一）科學教育與技術教育辯證關系的使然

18世紀之前，科學和技術處于分離或者混沌狀態，各自獨立發揮作用［11］。19世紀中葉開始，科學對技術的作用日益顯現，尤其是第二次技術革命的發生，科學引導技術的發展成為一個顯著特點。如今，科學與技術的關系越來越密切，科學能夠為技術的發展提供理論儲備和支撐，技術的革新又能為科學的發展提供現實基礎依據。與此相應，在教育領域中出現了科學教育和技術教育兩種教育方式，科學教育重在強調理論性和思辨性，技術教育側重于培養學生實踐領域操作性的技術技能以及技術發明、技術革新、技術改造的意識和能力［12］。技術教育目標和科學教育目標是一種相互遷移的關系，學生從科學教育中習得的科學知識能夠促進其在技術教育中的學習，而技術教育的訓練又能加深學生對科學知識的進一步記憶、理解和應用。具體到職業本科院校，則是側重培養學生的知識、能力和素質，但由于技術更新速度加快、技術蘊含知識體系的復雜以及技術發展環境的不確定性，將科學教育融入技術教育，既能強化學生的技術技能實踐能力，又能幫助學生養成正確的價值理念和勇于創新、精益求精的工匠精神。

（二）職業教育高質量發展的必然訴求

推動職業教育高質量發展是我國深化教育領域綜合改革、建設教育強國的必然路徑。職業教育高質量發展體現為職業教育培養的高素質技術技能人才適應、契合產業轉型升級對人才規格的需求。當前，數字化、網絡化、智能化、綠色化已成為全球產業發展的新趨勢，意味著技術的發展呈現越來越復雜的特征。技術具有“工程”的屬性，所包括的知識體系更為系統、涵蓋的技術技能更為多元、技術倫理的價值選擇更為審慎。面對這一客觀環境，職業本科院校的人才培養勢必做出適切調整，在既有以專業知識教育為主的基礎上注入科學教育的內容，讓學生及時掌握和了解所學專業領域之外的技術前沿、技術未來發展趨勢以及產出的最新成果，學會用邏輯化的思維方式解決問題，具備及時遏制技術應用所帶來的負面效應，在實踐鍛煉中培養開拓、創新和求真的精神，使培養的高素質技術技能人才成為推動職業教育高質量發展的重要基石。

（三）培養學生家國情懷的重要渠道

面對建設科技強國的重要使命，培養有家國情懷的大學生具有重要的現實意義。中國工程院院士韋鈺認為，作為21世紀的合格公民，具有良好的科學素質是非常必要的，因為只有具有良好科學素質的人，才能參與社會的發展，才能在涉及自身和國家發展的重要問題時做出正確的抉擇［13］，成為具有家國情懷的新一代社會主義建設者和接班人。對于職業本科院校，一方面，擔負著為“高端產業”和“產業高端”培養高素質技術技能人才、開展技術創新的使命，這些產業旨在解決核心領域的技術難題，具有較強的涉密性特征；另一方面，通過產學合作、校企合作開展的人才培養活動，學生工作的部分崗位會涉及企業的知識產權成果，尤其是一些軍工類企業，很多技術也具有高度保密性。為此，增強學生在技術方面的價值觀，是培養學生家國情懷的重要體現。科學教育是落實立德樹人根本任務的重要渠道之一，在教會學生掌握豐富的前沿科技知識、科技發展歷程、人文社會科學文化知識的同時，最終目標是要讓學生具有正確的信仰、形成嚴謹求實的科學精神和科技報國的家國情懷。

三、職業本科院校實施科學教育的路徑

基于上述對科學教育內涵的界定和闡釋，職業本科院校在開展科學教育時既要符合科學教育的內涵，遵從其發展規律，也要考慮職業教育的特有屬性以及本科層次職業教育的特征，并在此基礎上構建合適的科學教育路徑，為制造強國、科技強國和教育強國建設儲能蓄勢。

（一）系統化設計“科學教育+課程”體系

科學教育作為一種理論與實踐相結合的教育活動，與職業本科院校人才培養模式相契合。課程作為人才培養的核心載體，是職業本科院校開展科學教育的路徑之源。

其一，打造科學教育與專業教育相融合的課程體系。專業性是現代高等教育的基本屬性，培養專業人才是現代高等教育的基本功能，由此產生的專業教育成為各級各類高校組織教學的主要模式。當前，職業本科院校的專業教育主要為傳授成熟的知識和方法，即使涉及知識產生的過程，也較為淺顯；科學教育則注重探究和實踐的教育方法，可以彌補專業教育的缺陷。長期以來，職業本科院校并未認識到科學教育的重要性，致使科學教育與專業教育呈現“兩張皮”的現象。而以課程為載體，可以有效實現科學教育與專業教育的深度融合。基于此，專業理論課需要瞄準課程內容之外的科學知識、技術和方法，讓課程內容更加豐富、生動、具體和符合實際。以飛行器制造專業為例，該專業在課程內容設計上不能局限在對既有基本原理、飛行器零部件的認識、制造上，要以專業課程為核心拓展內容，關注飛行器制造的歷史、不同類型飛行器的差異，以及最前沿的飛行器知識，形成系統的飛行器科學知識體系。專業實踐課層面，職業本科院校要充分利用企業的技術創新主體和科研主體優勢，在現有校企合作形式基礎上利用企業研發中心、技術轉化平臺等與科技發展密切相關的活動，提煉技術研發、技術轉化活動中的科學教育元素，創設為科學教育實踐課程。比如，可以在企業開設科技實驗課，利用豐富先進的實驗條件，將實驗教學與研究緊密結合起來，培養學生的科學思維和科學精神。

其二，一體化設計專業課程和公共基礎課程。職業本科院校開設的公共基礎課程，旨在為學生專業課程的學習夯實基礎。但長期以來，公共基礎課的教材較為固定，內容長期不更新，較少根據專業實際合理設計內容，導致教育的科學性特征不明顯，對學生科學方法、科學思維的養成產生一定阻礙。針對此癥結，職業本科院校在開展科學教育的過程中，可根據專業類別，一體化設計專業課程內容和公共基礎課程內容。為此，需要專業課教師和公共基礎課教師在開課之前，聚焦專業教學涉及的公共基礎課知識，分別設計課程內容，讓公共基礎課能夠更直接、具體地為專業課程教學服務，讓學生的學習內容、學習方法更為科學有效。以天津中德應用技術大學為例，該校通過“案例+專業”相融合的形式，讓公共基礎課的教學內容緊密貼合專業核心課程內容。比如，在為車輛專業的學生講授左右導數的概念時，將“汽車經過減速帶顛簸的原因”作為剖析案例；在為自動化專業的學生講授曲率概念時，將“機械臂的精準工作過程”作為剖析案例，便于學生深入理解。

（二）打造專業化的科學教育師資隊伍

不同于中小學科學教育注重科學興趣引導和對某一個具體科學問題“是什么”的解釋，職業本科院校的科學研究體現為知識應用、技術實踐的特點，更多表征為“為什么”，這也意味著專業化的科學教育師資隊伍是關鍵。我國目前沒有專門針對高校的科學教育師資隊伍培養計劃，為此，職業本科院校需要根據自身特色，培育一支符合新時代職業教育特征的科學教育師資隊伍。

其一，整合師資隊伍資源，打造學科交叉型科學教育師資隊伍。學科交叉型師資隊伍指在職業本科院校形成集公共基礎課教師、新引進博士教師、思政課教師為一體的開展科學教育的師資隊伍群體。公共基礎課師資隊伍是職業本科院校師資隊伍群體的重要組成部分，擔負著為全校學生講授基礎課程的重任。綜觀當下，基礎課的種類既有數學、物理、化學等自然科學類學科，也有大學語文、英語等社會科學類學科。這兩類學科性質不同，在人才培養中不可相互替代，且均為開展基本科學教育的主要組成內容。近年來，職業本科院校引入大量的應屆博士畢業生。這類新引進的博士群體均在某一領域具有較為深厚的專業化知識體系，熟悉技術原理、技術發展邏輯，同時又具有嚴謹的科學思維、科學的問題解決方法以及專注、認真的科學精神。思政課教師隊伍對于所講授課程的時代背景、科學體系、理論創新具有全面系統的認識，并且善于運用馬克思主義的立場、觀點和方法來回應和解決各類現象和問題，本質上也體現為思政課領域的科學教育。有效整合這三類教師資源，能夠實現自然科學知識、社會科學知識、人文社科知識的系統性整合。具體而言，這三類教師可以組成5人教師團隊，除了必須具備的三類不同的教師外，另外2人可以由專業核心課教師組成，通過定期研討、集體備課的形式，將科學教育的內容融入各自的課程體系。

其二，借助“外部智力”，提升科學教育成效。不同于職業本科院校“雙師型”師資隊伍的建設要求，實施科學教育的師資隊伍既要具備系統的科學知識體系，又要具有“學識氣和正氣”，即從身上折射出來的道德觀念、精神品質和責任意識。這些特質能夠潛移默化地影響學生科學素質的養成。為此，職業本科院校可以通過引進“外力”開展科學教育。具體而言，一方面，兼職聘請一批從“雙一流”高校退休的工科類博士生導師，采用線下形式定期為學生講授科學教育課程。這類教師通常在自己的學科領域具有較深的造詣、看待問題的視角全面、解決問題的方式系統，并且具備實事求是、精益求精的科學精神，能夠有效增長學生的科學知識、鍛煉學生的科學思維以及潛移默化地影響學生的科學精神。另一方面，可以邀請中國工程院、中國科學院院士開設科學教育“空中課堂”，定期為師生講授前沿性的科學、技術和工程知識。此外，職業本科院校要有效利用假期時間，分批次選派專業教師到科研院所、科技館、科技類大學、科技型企業等單位進行學習，拓展、豐富科學知識體系。比如，中華人民共和國成立初期，中央大學、北京大學和北京師范大學等16所綜合性大學利用暑期舉辦科學教師培訓班，有效提升了教師科學教育的水平［14］。

（三）營造自由、寬松的科學教育氛圍

斯坦福大學的創始人利蘭·斯坦福（Leland Stanford）發表的一份有關自由教育的聲明中提出：“要想把受過技術教育的年輕人培養為成功的企業家，想象力和創造力培養至關重要”［15］。我國教育學專家別敦榮教授認為，“大學的目的并不在于教給學生一些知識，而在于為其養成科學的精神，而這種科學精神無法靠強制，只能在自由中產生”［16］。因此，在以技術教育為主的職業本科院校，營造自由、濃厚的科學教育氛圍至關重要。

其一，以工程項目為載體，搭建“科學教育興趣”平臺。科學探究精神是科學精神的重要體現，也是學生獲取科學知識、掌握科學方法、培養科學思維的重要途徑。《美國國家科學教育標準》將科學探究解釋為“科學家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據提出種種解釋的多種不同途徑；也指學生用以獲取知識、領悟科學的思想觀念，領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動”［17］。科學探究精神的養成必須基于科學的探究內容和探究性的學習方式。職業本科院校擔負著培養現場工程師的重任，而現場工程師培養的主要載體為真實的“工程項目”。基于此，學校可以搭建一個“科學教育興趣平臺”，以第二課堂的形式，讓學生根據自己的專業和興趣選擇適合的工程項目，主動開展學習。教師要引導學生以工程目標為導向，從實驗階段開始，鼓勵學生自己查找相關資料、設計工程模型、開展推理論證、進行工程實踐鍛煉，為學生提供在真實情境中解決復雜問題的機會，切實有效提升學生的邏輯思維能力、思辨能力、計算能力以及對新技術的認知能力。

其二，有效利用實驗實訓室資源優勢，為學生提供科學探究場域。實施科學教育需要具體的實踐場域提供保障。與普通本科院校相比，職業本科院校擁有豐富的實驗實訓室資源。調研發現，這類資源在滿足正常教學的情況下，能夠有效利用的時間還很充足，尤其是周末和節假日經常處于閑置狀態，降低了設備的使用效率。為此，職業本科院校可在正常教學情況之外，向教師和學生開放實驗實訓資源，既可以讓參與各類技能大賽的學生有充足的場地進行學習，又便于部分老師帶領學生團隊在實驗室進行項目研究，將學生的學習過程轉變為其自我探究的過程，實現科學教育的功能。此外，職業本科院校可以把長時間閑置的實驗實訓室作為科研成果轉化的“中試車間”，為有知識產權成果、有意愿將其轉化為產品的老師提供試錯空間，讓參與這一過程的學生身臨其境，在發現問題、分析問題和解決問題的過程中提升科學素質。

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