各位网友,

江苏汉博教育培训中心是由东南大学领导, 从事"做中学"科学教育改革实验项目的核心梯队,是我这几年从事科学教育探索的主要助手。上一篇声明是我授权他们代为发表的。

去年7月以来，我全力以赴在完成国家小学科学课程标准的修订工作，直到2008年12月才完成并交付教育部，2009年1月向教育部领导作了汇报。这半年的工作令我筋疲力尽，不得不做一段时间的休息和身体调整，因此，一直没有能再写博客。去年和“中国教育专家委员会”交涉的过程中费神不少，这次因为希望能过比较安静和宽松一点的生活，所以委托汉博教育培训中心发了一个声明。有不妥之处，请大家原谅。

韦钰

首先，感谢网友提供的有关“中国教育专家委员会”的信息。

2008年9月，我们才获知有一个“中国教育专家委员会”，后即行查证。“中国教育专家委员会”实际上是一个网站（http://www.ccee.org.cn/）。该网站在韦钰院士毫不知情的情况下,将其简历及照片擅自刊登，并冠以名誉会长的职称。此事一经发现,我们就和网站负责人进行了严正交涉，要求该网站撤销有关韦钰院士的信息。

同年12月，我们又得到了“中国教育专家委员会”事业单位法人证书的复印件，复印件上将韦钰院士列为法人代表,批准单位为教育部和中国科协。我们还了解到他们已经以此名义组织了多次的培训。我们认为，此文件是伪造的,不仅韦钰院士毫不知情，教育部和中国科协也不可能批准这样的法人机构。如有人参加过他们以此机构名义组织的培训,可以要求退回经费，追究责任。此伪造文件的复印件已交教育部办公厅.

经国家有关部门批准，韦钰院士目前只担任以下两个组织的法人代表：

中国少数民族教育学会  会长

中国女科技工作者协会  会长

同时，我们曾发现国内某著名网站也在韦钰院士毫不知情的情况下,刊登了韦钰院士的博客,竟然还以韦钰院士的名义回复网友,经我们交涉以后，才予撤除。我们也在此声明,韦钰院士的博客,只在此处发表,别无分店.

江苏汉博教育培训中心

2009年3月18日

有关儿童科学概念学习的研究在心理科学领域已经有近百年的历史。自上世纪50年代认知科学兴起以后，对儿童科学概念学习的研究在认知科学领域也是关注的重点。近几十年来，由于科学技术的进步，特别是脑成像技术的发明和发展，使得科学家可以在线研究活体状态下人的精神状态和活动过程，使我们对儿童科学概念的形成和发展有了进一步的了解。学生科学概念的学习，也成为新出现的学习科学（Learning  Science， 或神经教育学，Neuro-Education，）的研究重点。下面介绍两个例子。

（一）为什么学生对一些科学概念的掌握十分不易？

学生对科学概念的学习不仅是重要的，而且是困难的。在有关学生科学概念学习的大量研究中，多次证明了这一点。如果参加过汉博教师培训中心组织的教师培训，教师们可能都观看过一部DVD电影“Private  Universe”。.这是一部美国获奖的科教片，实地记录了学生对有关电回路和四季概念的学习过程。一些学生尽管很优秀，但是在改变他们的错误前概念时，同样是很困难的，哈佛大学的学生也不例外。长期以来，人们依据不同的学习理论，对这个问题进行解释，而且希望找到对某些核心科学概念的有效教学方法，但是结果仍然不能得到令人信服的结果。

用不同方法来进行研究，都发现学生概念的发展和历史上人类概念的发展十分相似。人对概念的接受有两种情况．一种是在学习过程中概念的更改不大，只是在已有的概念结构上增加一些知识，增加的知识和原来学生持有的概念之间不存在冲突，这种微小的概念变化就比较容易被学生接受．不需要将原来的知识重新建构。第二种情况是需要概念发生根本性的移转。在这种情况下。需要重新建构概念。当学生需要发生根本性的概念转移时，就比较困难了，常常经过一、两节课的教学不能解决问题。

所以在科学教育中需要知道那些概念学生转移有困难，为什么会发生这种困难，然后才能研究解决的办法。

现在，由于科学技术的发展，我们可以用脑成像的方法，在活体的情况下，在线检测不同的学习过程中，脑不同区域的激活情况。虽然，脑是一个十分复杂的动态系统，并不能找到一个简单的脑区或是脑中的回路，与完成某一项学习功能完全相对应，但是，大量的研究已经揭示了与某些学习过程有关的脑区激活情况。如在基底节的激活和传统的学习过程相关《1》；位于边缘系统的海马区和副海马区激活表示明晰性记忆发生《2》；当需要监测误差和冲突时，前扣带回会激活《3》等等。神经科学已经得到了许多和记忆、学习、注意、推理过程与脑激活区域的关系，因此，为我们在脑、心智和教育的交叉学科领域里研究这些问题提供了基础，现在可以用神经科学的研究方法，得到有关学生学习科学概念过程的脑图像，从而说明学生持有的某些科学概念难以改变的原因。

Dunbar 博士的一个实验是这样进行的《4》。在物理领域里，有一个重要的核心概念--自由落体运动问题。在人类历史上，从亚里斯多德提出有关自由落体的观点以后，他的错误的观点维持了两千年，直到伽利略用实验和推理才给出了正确的答案，可见关于自由落体运动的物理概念并不是自发地就可以建立的。Dunbar设计了一个电脑上运行的电影，让电脑的屏幕上依次显示不同的物体自由下落的过程。一种情况是两个同样的小球下落；另一种情况是两个大小不同的球下落。如果是在不存在摩擦力的情况下，要求受试者判断两个球下落的速度是否一样，它们是同时到达地面，还是一快一慢，一先一后到达地面。受试者由两组人组成，一组是至少在物理方面学过五级物理课程的物理系大学生，另一组是普通的没有受过大学物理教育的成年人，两组受试者的选择考虑了在SAT考试和性别上相类似的基础条件。实验时，要求被试者观看电脑的屏幕，看到认为是正确的答案时，按下手边的按钮，同时用功能核磁共振脑成像仪对受试者的脑部进行实时成像。

研究结果显示，当实验结果和受试者的预期一致时，脑的核磁功能脑图像显示脑中的尾核和副海马回Caudate and　Parahippocampal Gyrus)被激活；表示这两个脑区在运作；而当结果和受试者的预期不一致时，前扣带回和辅助运动区（Anterior Cingulate and Supplementary Motor Area） 激活增加，因为他们认为这种情况是和他们的理解冲突的。我们知道，尾核是基底节的一部分，它的激活表示学习过程发生，而副海马区是形成明晰性记忆的重要区域，前扣带回激活表示受试者有认知上的冲突。在不同大小的球以同样的速度下落时，学过物理的学生脑中的尾核和副海马区激活，说明他们已经接受了正确的有关自由落体的科学概念，学习过程发生。物理系的学生看到球落下的速度不一致时，不符合他们学过的物理理论，他们的前扣带回激活增加，表示了概念上的冲突。而普通的成年人显示的结果则相反，他们在观看大小不同的两个球先后落地时，脑中的尾核和副海马区激活；而在看到两个球同时到达地面时，他们的前扣带回和辅助运动区激活增加。这个实验说明即使是成年人，没有经过认真的科学教育，他们仍然持有伽利略以前的关于自由落体运动的错误概念。

实验结果说明，当现实的结果和原来持有的概念一致时，学习过程发生了，现实的实验结果和原有的观念不一致时，脑中会发生抑制这些信息被接受的过程，学习过程并没有被有效进行，这就是为什么学生接收一个新的概念是如此的困难。

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同时，实验中发现了内侧前额皮层的激活，这相应于已存在的概念被表现。因而内侧前额皮层激活可以用来作为学生是否具有某种概念表达的一种标志。Dunber在实验中发现，即使是物理系的大学生，在他们看到错误的图像时，内侧前额皮层也是被激活的，只是因为结果和学生现在持有的概念不符合时，他们会抑制原有的概念。

这个实验事实是十分重要的，因为它提出了一个问题，当学生的前概念改变时，是知识结构的重构吗？这是教育上一个重要的问题，一直以来，在建构主义理论的解释中，认为学生概念变化时，学生持有的知识被重构了。但是，根据实验结果，Dunber提出了一种新的和不同的观点，认为物理系的学生既表现为建立了新的正确的科学概念，但是并没有重构他们的知识，而是在接受了新的知识以后，在激活他们正确的概念以后，抑制了他们原来的前概念。物理系的学生不管是在看到正确的概念，还是不正确的原有的概念的影像出现时，他们的内侧前额皮层都被激活了。但是在前概念出现时，内侧皮层被激活的同时，前扣带回也被激活.说明即使在概念的改变发生的时候，学生仍然保留了他们原来的前概念，只不过新的知识抑制了他们原来的概念。这和目前在教育界流行的建构主义的结论并不一致。在建构主义的教学理论里，人们认为，在接受了新的教育以后，学生的科学概念是被从新建构了。

这些结果对教育有什么意义呢？首先我们知道了，在学生学习新的科学概念的过程中，有脑中发生的生物过程相伴。而脑中存在的抑制机制造成了学生接受新概念的困难。其次，学生在某些方面具有的前概念，始终不会完全消失，即使在他们接受了良好的教育以后，了解了新的正确的概念以后，这些旧的错误的概念只是被抑制了，而不是被消灭了，原有的知识并没有被重构。

我们从长期记忆的形成原理中似乎也可以说明这个问题。

总之，有关教育的神经科学研究说明了学生有些正确的科学概念的建立不是可以自发形成的，需要良好的教学策略。一些概念要比另一些概念更难建立。说明应该尽早对儿童进行科学教育，应在他们巩固这些错误概念以前，帮助他们建立正确的科学概念或是纠正错误的概念。因为可能在许多情况下，这些错误的概念不能被置换或是重新组织，而只是可以被一定程度地抑制。我想，这再一次证明在新教改中取消小学一、二年级的科学课是不正确的。

为什么帮助学生建立正确的科学概念这么重要呢。因为这会影响他们后续对许多问题的推理和判断，学习科学的研究也已经得到了有关这个问题的实验结果。（待续）

主要参考资料

1.   Michael J. Frank，“Go” and “NoGo”  Learning and the Basal Ganglia，Dana Foundation，December 07, 2007  

2.   韦钰，脑与教育学习札记1-15，可以在此博客中下载。

3.     Bush, G., Luu, P. & Posner, M.I. (2000) Cognitive and emotional influences in anterior cingulate cortex. Trends in Cognitive Science, 4: 215-222

4.     Laura-Ann Petitto & Kevin Dunbar，New findings from Educational Neuroscience on Bilingual Brains, Scientific Brains, and the Educated Mind，In press: K. Fischer & T. Katzir (Eds.), Building Usable Knowledge in Mind, Brain, & Education. Cambridge University Press.

The scientific way of forming concepts differs from that which we use in our daily life, not basically, but merely in the more precise definitions of concepts and conclusions; more painstaking and systematic choice of experimental material, and great logical economy. (Einstein, 1936/1950, p. 98)

在科学上形成概念的方法和我们在日常生活中用来形成一些观念的方法不同，它只不过是更加周密地进行概念的定义和得出结论，更加辛勤地和系统地选择试验素材和格外地重视逻辑推理.

                                                   爱因斯坦

可见，准确的定义概念是科学思维的特点。“鸡瘟”似应不属于科学概念。

下面一个例子是我在写“探究式科学教育教学指导书”时翻译的，原文出自于原美国科学院院长，现在《Science》杂志的主编，Alberts博士写的一篇有关小学科学教育的文章。看来对围绕科学概念进行探究式科学教育是大家关心的课题

诺贝尔物理奖获得者美国科学家费曼（Feynman，1918－1988）在回忆他父亲对他的培养时，曾经说到这样一个故事：

有一次一个孩子问我“看见那只鸟了吗？你知道它是什么鸟吗？我回答：我一点都不知道。他说：那是一只褐色的、会发喉音的画眉，你父亲什么也没教你吗？

费曼说:完全不是这样，父亲教了我很多。父亲说：看那只鸟！，它的名字叫斯宾赛鸣鸟（我知道父亲其实并不知道这只鸟的正确名字）。父亲又说：在意大利它叫XXX；在中国它叫XXX；在日本它叫XXX；你可以知道用世界上不同的语言如何称呼这种鸟，但是，学完了这些，你实际上根本不了解这种鸟，你只知道世界上居住在不同地方的人对这种乌有不同的称呼。所以，让我们来仔细观察这只鸟，看看它在做什么？那是我们应该考虑的。（我很小就知道，知道某个物体的名字和知道某个物体之间的差别）

父亲说：比如说，看吧，这只鸟不停地在啄它的羽毛，它是不是一边走；一边在啄它的羽毛？

是！

鸟为什么要啄它们的羽毛？

可能是它们飞行时把羽毛弄乱了，它们啄羽毛，以便把它们的羽毛理顺。

父亲又说：好吧，如果是这样，那么它们只需要在飞过以后啄一会儿，当它们落地一段时间以后，就不应该再啄它们的羽毛了。你知道我问你这个问题的目的吗？

父亲又说：让我们仔细观察一下，它们是在刚刚落下时啄得最多吗？实际上要看清楚这一点，并不困难，比较一下那些刚刚落下的鸟和已经在地上走来走去的鸟，它们在啄羽毛上看不出差别。我说，我放弃我的想法，那些鸟啄它们的羽毛，并不是为了整理羽毛。

父亲说，因为有虱子在咬它，虱子在吃羽毛上沾着的蛋白的屑屑。虱子的腿上常常有一些柔软的物质，更小的生物会吃它，这些小生物不能完全消化这些物质，就会排泄一些和糖类似的物质，细菌就会在其中生长。

最后父亲说，你要知道，哪里有食物存在，就一定会存在以它作食物而生存的，有生命的生物。

费曼说,我现在知道，在那些鸟的脚上，可能存在的并不一定是虱子，在虱子的腿上也不一定有更小的生物，父亲告诉我的，也许在细节上并不准确，但是他却教给我根本上正确的东西。

美国科学院阿伯尔茨（Alberts）院长引证了这段故事以后写道,我们每个人不可能都有像费曼那样的父亲，培养我们孩子的责任，就应该落在学校的身上。

费曼的父亲要他观察的内容，围绕着建立一个核心概念—那里有食物存在，就一定会存在找到它作为食物的，有生命的生物。我们现在有些科学教科书上要求学生观察的内容常常没有明确的目的，似乎越细越好。要观察植物，大多是估计树有多高，多粗、什么形状；观看叶子的颜色、形状、大小等等。要观察纸，就要求学生比较纸的厚薄、颜色、吸水性，再拉一拉，看结实不结实。各人看各人的，越细越好，看完了，各人有各人的标准和感受。天底下的不同种类的树和树叶多的是；纸也各式各样、千奇百怪，我们课堂上能看到的只是“沧海一粟”。这样的观察结束以后，学生就记住了有不同的叶子，有不同的纸，还有什么？

实际上，围绕概念来组织科学教学，并不是这次修改科学教育标准中新提出来的方法。在小学自然课的标准中，列出的主要知识点就是科学概念的一种表达。原来新教改制定的标准中，也体现了应该围绕科学概念来进行科学教学的理念。东南大学叶善专教授曾经详细对比过这三个标准内容中涉及的概念，在物理、生物和地球科学三个大的领域，这三个标准之间并没有太大的差别，只是这次课标修改稿中希望把科学概念提得更明确和准确一点，并增加了分级。在领域方面，增加了技术和设计的领域。

按概念来教学，也不是科学课所特有的。在我们熟悉的数学教学中一直是这样进行的。数学的教学中一定会让学生逐步建构一些概念，如整数（正数、负数、零）、分数（真分数、假分数、带分数）、正方形、长方形、三角形、平行四边形等等。学生在掌握这些概念以后，才能了解和掌握不同的运算规则和定律。

为什么我们要围绕科学概念来组织科学教育呢？.

因为这样做符合我们人认知发展的特点，是我们有效认识世界的途径。 在缤纷繁杂的大千世界里，我们无法记住所有的事物和事件，我们需要将它们类比、分类、归纳，推理，找寻其规律和联系，组织成为系统的知识。

过去，人们以为儿童并不具有形成概念和学习概念的能力。近几十年来，关于儿童概念发展的研究方面，至少有近万篇论文已经发表。这些研究结果告诉我们：婴儿在不会说话时，已经开始对面部和语音进行分类，1-2岁可以接受某些概念，2岁半左右可以运用归纳的方法，学前儿童已经能够具有抽象推理的能力，并形成他们自己的概念。当然，这些概念的形成和概念涉及的领域有关，有些领域概念的形成先于其他一些领域，而且和儿童成长的环境有关，表现出儿童之间存在着个体的差异。儿童形成的概念很可能是不全面和不正确的，我们需要及早地帮助他们建构正确的概念，以利于他们进一步的学习。总之，在小学科学教育中，围绕概念来组织科学教育不仅是可能的，而且是必要的。

近几十年来的研究，，证明以下一些观点是不正确的：

1.     概念的作用只是为了组织经验。

2.     在儿童发展中存在认知能力发生突然变化的质变时期。

3.     七岁的儿童才具有接受抽象概念和推理的能力。

4.     儿童概念的形成都必须从具体的感知信息开始。

我们原来小学科学课取消一、二年级的科学课，在国家标准的案例中出现像“鸡瘟”这样的案例，可能和不了解有关儿童学习理论的最新进展有关。

在小学科学中围绕科学概念来组织教育，对提高儿童的学习效率，促进儿童发展是十分重要的。因为这种教学方法不仅可以让学生有效地组织和记忆知识，而且有助于他们鉴别、类比、和推理。有些经验他们可能并没有遇到，但是可以运用已经建立的概念去理解，去扩展，学会运用核心知识和模型来“触类旁通”。可以说，概念是儿童建构更复杂能力的基石。

现在提出的探究式科学教育和原来自然课的教育都是围绕概念来进行，那么两种教育方法有什么不同呢？在自然课教学中，比较常用的是演绎式的（Deductive）教学方法。教学中一般由教师讲解概念，也可以给出一些实际的例子，或是让学生动手实验。希望学生掌握概念以后，能够举一反三地运用概念解决问题。而现在提倡探究式的方法来进行科学教育，是一种归纳式的（Inductive）教学方法。让学生从自己身边的事实出发，逐步建构出概念来，亲历概念形成的过程，以在掌握概念的同时，学会探究的方法，培养他们探究的能力。期盼他们不仅能将结论举一反三，而且能将探究概念的能力，如提出问题、设计实验、进行观察和实验、收集数据、进行解释等等，扩大到探究其他的问题上。

这里特别要强调的是，这种探究应该在教师引导、组织和支持下进行，在一个学习的集体中，通过交流和讨论来实现，不是只靠儿童自发的闭门造车。这也是“鸡瘟”这个教案对探究式教育理解错误的地方。对这一点我们还需要进一步讨论。

下面我们试着列举一些例子，看围绕概念和不围绕概念来组织教学有什么不同。

例一：养蚕

养蚕是普遍在幼儿园和小学中采用的案例，很有中国特色。有的教学中，让学生详细地观察和记录蚕脱了几次皮？每次相隔多少时间？每次脱皮时，蚕有多长？蚕在结茧时是怎么进行的？甚至观察蚕结茧时用了什么样的架子？这些架子是什么材料？是什么形状？等等。当然培养学生仔细观察的能力是好的，可是这些具体的过程和知识学生可能记不住，也难运用到理解生物的共同特点上。如果我们从了解生物的基本特征：生命周期和生存条件着眼，让学生重点在观察如何从卵开始，蚕经过一个生命周期，从新产卵，延续后代。有条件和时间还可以观察蚕维持生存所需的条件。这样，学生可以通过这个实例，体验到生物都有一个生命的周期，需要一定的生存条件，需要繁殖后代。这些科学概念的形成有利于学生理解其他的生物。

例二：沉与浮

学生很喜欢水，也喜欢把不同的材料放在水里，观察他们是沉还是浮。这类案例在幼儿园和小学的科学课和教材中经常可见。

物体在水里沉与浮，涉及密度的概念。密度的概念是很重要的，又是很难建立的。看过“居里夫人的科学课”这本书的朋友，可以发现，居里夫人花了很大的精力在帮助学生建立密度的概念。

在现有的教科书指导下，很多课堂里让学生用橡皮泥来做沉与浮的试验。先让学生把一团橡皮泥丢到水里，看橡皮泥沉入水底了，教师让学生把橡皮泥打成扁平形状，橡皮泥就可以浮在水上了。这实际上在加强学生一个错误的前概念—物体的形状决定沉浮。

如果教师了解学生这种错误的前概念。为了帮助学生纠正不正确的概念，拿一根火材和一根粗的铁钉让学生实验，看看那根会沉？结果粗的铁钉沉了，似乎因为火材比铁钉细，所以粗的铁钉沉入水里了。如果教师针对学生的这种错误概念，再请学生用一根细的缝衣服的针和火材一起丢入水中，学生会发现，即使是缝衣针比火材细，缝衣针还是沉入了水里了。老师不妨再拿一个很大的塑料衣架和细小的缝衣针一起丢入水里，学生一定对形状反差这么大的两个物体在水中沉浮的情景留下深刻的印象。所以，围绕科学概念正确的组织教学，有利于学生形成正确的科学概念。

这个例子也说明，认为只要是有探究的过程，只要学生动手，就是探究式科学教育，是对探究式教育不正确的理解。也说明只靠学生自发的自我探究，自我发现，并不是有效的学习方法。这就是“鸡瘟”教案中值得讨论的地方。

有的教师反应，掌握科学概念有一定的困难。我们认为利用概念图可能是一种好的方法，可以帮助教师和学生掌握科学概念，建立科学模型，还可以用于学生的评测。

（此文也发布在“小学科学教育”网站上）

概念(Concept)是组织起来的经验，是基于事实、事件、特性、感知信息进行分类、推理和抽象出来的知识，它使我们能有效地认知、交流、发展我们对世界的认识。从婴儿开始，人就具有组织经验的能力，对面孔、声音、表情、颜色等等进行分类，形成儿童自己一些概念。来到科学教育课堂的学生并不是一张白纸。这些儿童已经具有的前概念是我们进行科学教育起始的基础。其中有些概念是不正确的，需要通过探究式科学教育来帮助学生建立正确的概念。

科学概念（Scientific Concepts）是指组织起来构成的、系统的科学知识。它来自科学家共同体对世界的认识，同时也帮助科学家组织对世界的观察和发现，它包含的内容是开放的、动态变化的。

科学概念可以是一些自然的语言、如动物、植物、哺乳动物、湿地、水资源等等，也可以是运用一定的语言规则，由科学家建造了更复杂的知识结构的表达，并且和数据、方法、理论和其它概念相连。例如说，“电是一种能量”。

作为一种科学知识，科学概念必须是基于实证研究的，而且是被科学家共同体所接受和承认的。这点和文学作品中出现的概念有根本的不同。在中国不少的教育研究论文中，经常会自己提出许多概念，没有实证，没有体系，别人也看不懂，作为文学作品是可以的，但它不是科学研究论文。科学上对于概念的提出和认定是严格的，必须和一定的理论和体系相关，而且科学知识和科学概念也没有国界。如果科学概念包含的内涵不统一，科学家就无法交流和工作，科学研究这条延绵不断的长河就不能延续。在我们讨论的例子里“鸡瘟”就不是一个科学概念。

科学概念又是分层次的，大的概念中包含了较小的概念。概念和概念之间相互联系，这就构成了我们称之为科学模型、理论、和定律。

但是，另一方面，科学概念并不是已经确定就不可以变化的。由于科学知识是不断在发展的，所以科学概念也可以发展，甚至纠正，但都必须基于科学研究的结果。例如我们对“九大行星”的概念就在去年发生了改变。

科学概念可以分成三类，第一类就直接来自我们对自然界的观察，在我们提出的小学科学教育标准中大多属于这一类。第二类是需要和一定的理论相联系的，人并不能直接观察到，如原子、分子、基因等。第三类是假说，如达尔文的进化论，由于时间的限制，我们还无法直接验证它。

有关科学概念的解释在“探究式科学教学指导书” 中也有不少阐述，例如下面的一段：

科学知识是有系统的知识，科学家在不断进行对自然界以及对人类本身的探究中，形成了对事物的分类，对事物和事件性质、过程的描述和解释。这些对归类事物的本质性的归类描述就是我们通常说的概念、而对概念之间联系的描述形成了通常说的定律、模型和理论。

例如，人类在和自然交往之中，发现了不同类型的石头及其不同的特性和用途。人们给不同的矿石命名，金、银、铜、铁、锡等。根据他们的共同性质，形成了矿石的概念，进而扩大形成了包括泥土、水、风等都是没有生命的物质的分类概念。而人类观察不同的动物和植物等都是有生命的物质。生命和非生命的主要区别在于有生命的物质自己能够自我修复，自我繁殖。达尔文通过观察、比较、研究发现了所有生命物质进化的规律—生存竞争，适者生存。

这些科学概念和科学概念之间的联系涉及的范围不同，有的涉及范围小，有的涉及范围大。对涉及范围小的，我们称它们为特定的概念，而涉及范围大的称为普遍的概念，或大概念。当然这种“大”和“特定”的分类是相对的，而不是绝对的。概念越大，就越抽象，学生掌握就越困难，所以儿童的概念的建立一般从简单到复杂，从初级到高级，从特殊到一般。需要一定的顺序，需要和儿童认知和情感的发展规律相符。在教师进行探究式科学教育时，应该了解儿童所具有的原有的概念（有时是想法）。这些原有的概念可能是正确的，也可能是错误的，要从儿童原有的概念出发，搭建“脚手架”，帮助儿童改善和获得新的概念。在探究式科学教育中常常运用概念联系图来明确教学的目标和不同课案之间的联系。

大家还可以讨论，课标中哪些是科学概念？选择是否合适？它们之间的联系是什么？如何分层建构的？儿童的前概念是什么？如何能搭建脚手架来帮助儿童建立正确的科学概念？科学概念在儿童发展和科学教育中的重要作用是什么？以及如何更好的运用它，如使用概念图（Concept  Map）和模型（Model）。应该如何画概念图？等等。我相信有许多朋友在这些方面会有很多心得和经验，能够和大家分享，并把讨论引向深入。

（此文已在小学科学教育网站上发表）

按下面的地址可以查到APEC提供的一些国家和地区的标准（英文）。有中国台北的，但是还没有中国大陆的。

Http://hrd.apecwiki.org/index.php/science _standards

台北和日本都已经从一年级开始科学教育了，新加坡是其中唯一的，从三年级开科学课的国家。

考虑恢复一、二年级科学课的理由如下：

1.      经过资料调研《1》，我们了解到我国的小学科学教育始于上世纪初，那时正是中国大门被西方列强撬开，中华民族在饱受宰割和欺凌之下，改良之潮因之兴起之时。从此，中国的科学教育和中华民族强国之旅相伴相随。无论在清末，还是在民国时期，小学课程设置中科学教育在低年级都占有一定比重，其受重视程度不亚于算术。建国以后，小学阶段的科学教育经历了一段曲折的发展历程。直至文革之后，随着我国改革开放的进程，《九年义务教育全日制小学自然教学大纲（试用）》于1992年得以通过，重新又确立了科学类课程在小学教育中的地位。但是在这次新课程改革中，一、二年级的科学课却不合常理的被腰斩，小学科学课实际上成为“副科中的副科”，这明显不符合科教兴国和人才强国等国家基本战略的要求。

2.      我们对国际科学教育现状进行调研《2》，结果显示：无论是国际组织如欧盟，国际科学院联合组织提出的明确建议；还是在西方美、英、法、德、加拿大、澳大利亚、瑞典、韩国、南非等国的国家标准中，科学课程的安排都至少从5岁儿童开始，连续进行到12岁，只有日本和新加坡是从三年级开始的。去年PISA评估结果出来以后，OECD秘书长在日本东京公布结果，已经提到日本科学教育进一步改革的问题。现在国际科学教育的发展趋势，是进一步向3岁儿童的早期教育扩展《3》。

3.      从我国多年《自然》课实践和七年多《做中学》科学教育实验项目的实施情况看，小学一、二年进行科学教育完全是可能的，而且对学前教育和早期教育有益《4》。

4.      虽经我们多次请求，仍无法了解到此次新教改课程设置中取消一、二年级科学课的依据。我们只能从现象推测，此举在以下教育理论方面持有不正确的认识：（1）不了解近十几年学习科学研究的进展，低估了儿童学习科学的能力《5》；（2）杜威教育理论提出于1900年前后，在资产阶级的工业革命初期，曾经发挥过积极的作用，但是认为“生活即教育”的主张已经不适合目前21世纪教育的发展《6》；（3）强调儿童自我探究，自我发现的建构理论是皮亚杰在上世纪中叶提出的。在上世纪七、八十年代，一些西方发达国家总结了科学教育所走的弯路以后，已经普遍接受了社会建构主义的理论《7》。我国在此次新教改中，有一些专家却把皮亚杰研究所得出的具体结论，视为不可逾越的教条。

基于以上理由，我们认为，新课程改革中对小学科学课的设置应该从新考虑，这是一个在《小学科学》国家标准修改中不可回避的重要原则问题。

2.      杨元魁，钱星，李瑾，国内外科学教育课程设置的现况调研，2008年4月

3.     Mathematical and Scientific Development in Early Childhood: A Workshop Summary ， (Washington, DC: The National Academies Press, 2007)，http://www.nap.edu/catalog/11178.html

4.     韦钰，七年“做中学”科学教育实验给我们的启示，全国政协〈儿童早期教育高层论坛〉2007年11月，刊登于〈上海托幼〉，2008年1月

5.     Committee on Science Learning, Kindergarten Through the Eighth Grade, Richard A. Duschl, Heidi A. Schweingruber, and Andrew W. Shouse, Editors. Taking Science to School: Learning and Teaching Science in Grades K-8. (Washington, DC: The National Academies Press, 2007). http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=11625

6.     <小学自然科学〉编辑部编，兰本达的“探究 - 研讨”教学法及其在中国， 湖北辞书出版社 1995 . 8.

7.     Wynne Harlen and Jorge E. Allende  Edit, Interacademy Panel on International Issues: Report of the Working Group on International Collaboration in the Evaluation of Inquery – Based Science Education(ISBE) Programs, Sept. 2006

8.     院士建议，关于大力推进和正确引导基础教育阶段科学教育改革的建议，2008年4月1日

人类是进化的产物，人之所以独特，是因为我们有独特的脑，因自然进化而造就的脑，它是迄今为止我们知道的地球上最复杂和神秘的系统。350万年以前的人脑只有400cc的容积， 和现在黑猩猩的脑相差不大；直立人（180万年至30万年）的脑容积大约在1200cc；现代人为1400cc（1000cc -2000cc）， 大约出现在12万年以前。现代人脑的特点是前额皮层发达，而且在皮层中形成了许多沟槽，实际的皮层面积增大到四张A4纸那么大，现代人有了高级的思维活动。

人类是社会的动物，社会中人与人相处需要在共识基础上形成一些原则、标准、规则和信条，就有了道德。道德至少存在两千年以上了，之后又分化出伦理的概念。道德和伦理是和宗教与信仰联系在一起的。1993年召开第二次世界宗教大会，在不同的宗教中找寻伦理的共同点，提出了一条被称为“世界伦理”的伦理原则，它就是我们孔子主张的“己所不欲，勿施于人”。在美国被称为Golden Rule，我在美国Ross学校的幼儿园墙上看到挂着这条伦理的壁报。中国的伦理成为世界的伦理，而且成为从幼儿园开始就需要教育儿童遵守的做人的伦理底线。

对自己生活的自然界和人类自己，人类一直在进行着充满好奇心的，孜孜不断的探索。作为单个的个人，其一生是如此短促，每个人所具有的知识绝大部分需要靠学习前人积累下来的知识，社会的发展需要知识的传递和继承，这就是教育所以重要的原因。在现代科学出现以前，人类一代代之间传承的是经验和智慧，效率是很低的，而且常常会失误和失传。直到以伽利略的研究工作为标志的现代科学确立以后，科学家在科学研究中不仅应用了逻辑推理，而且把科学研究置于实证和定量的基础上。实证在科学中具有特殊重要的意义，是科学存在的依据和本质，因为对复杂的客观规律的探索，需要依靠科学共同体集体的努力，科学研究的结果必须要能被科学群体中的其他人所验证，科学知识才能不断积累和不断深化。所以实事求是，追求真理是科学精神的核心，科学家对自己学术上的诚信是科学家职业道德的底线，否则科学的大厦就会倒塌。我们说科学家有学术自由，但是没有科学上的自由，我们必须实事求是。这个问题本来在科学界不应该成为问题，为什么现代对科学工作者的道德和伦理有了这么多的讨论和关切呢？我认为，这不是人类道德水平的倒退，不是老人的唠叨，而是因为科学发展到今天。科学和社会的关系发生了变化，这种带有根本性的变化向我们提出了新的挑战。当今，科学不再是象牙塔里的稀有珍品，而是成为社会生活和社会文化中的一部分，科学和社会关系的变化至少表现在以下五个方面：

我想以神经伦理学（Neuroethics）为例来说明我的观点。

在2002年，神经伦理学才正式在学术会议上被讨论。第一次会议在美国的旧金山举行《2》。它之所以出现是因为近几十年神经科学的飞速发展，使笛卡儿的两元论不仅受到挑战，而且受到批判。基于科学进展，人类逐渐认识到我们不是用心学习，而是用脑学习，我们心智的家园不在上帝那里《3》，也不在孔子那里，而是在我们的脑里，脑是心智的家园（Seat of the Mind）。不止于此，脑还是“自我”的器官（Organ of the Self）《4》。先天的遗传和后天的环境决定了每个人的脑，每个人的脑都与众不同，所以每个人都与众不同。

几项科学研究的进展是具有标志性的：

1.     Hanna Dimasio和 Antonio Damasio 对盖吉案例的研究《6》。1848年美国25岁的铁路工头盖吉（Phineas P Gage）放置炸药时,一根铁杆穿过了盖吉的左颊。从Damasio夫妇的研究结果看，盖克的伤很重，但是没有伤着负责运动和语言的脑区，而是损害了眶前额皮层和在神经解剖学上称之为前额皮层的腹中侧皮层（ventromidial region）。受伤以后，盖吉的智商没有变化，但是再也无法做出合乎情理的判断，这说明情感是道德的基础。我们的心智，包括道德是有生物基础的。

2.     普林斯顿大学Joshua D. Greene和 Jonathan D. Cohen用功能核磁共振成像技术对“手推车两难问题”进行了研究《7》，显示人在做不同的有关道德问题的判断时，激活了不同的脑区，有的需要激活较多的与情感有关的脑区。

3.     美国Wisconsin大学临床心理学家Terrie Moffitt and Avshalom Caspi的研究梯队，研究了产生单胺氧化酶A (MAOA)的基因变异和反社会行为的关系《8》，显示了基因和早期教养对社会行为的影响。

4.     有关长期记忆形成分子学基础的研究《9》，说明长期记忆的形成是由于在外界和内部刺激的作用下，神经元突触处蛋白结构发生了变化。脑从出生前到20岁左右是主要的建构期；这个建构过程是先天基因和后天经验相互作用的结果；建构过程是分层次逐渐和连续进行的；在此过程中会出现一些功能的敏感期：教育要考虑到学生的差别和学生的学习历程。

5.     镜像神经元的发现是近年来神经科学方面一项重大的进展《10》。最初科学家在短尾猴的前额叶发现了镜像神经元，猴子自己吃水果时，和自己不亲自吃水果，但是看见别人吃水果时，同样的神经元被激活。后来，神经科学家发现人脑中具有比猴子复杂得多的多种镜像神经元系统。分别完成理解别人的动作，甚至意向，使人能够了解他人的情绪和他人行为的社会意义。在人观察他人作某些动作，或从面部、动作表现出某种情感和意向时，人脑中会激活不同区域的镜像神经元。人们用这种方式了解别人时，不是通过概念的推理过程，而是靠模仿；不是靠思维，而是靠感觉，

面对着科学研究提供的大量新发现的知识和规律，不仅是科学家，持不同哲学观点的各学科的研究人员和神学界人士都已经认识到心智的家园是脑。心智的过程有脑中发生的生物过程相伴，或者说，心智的过程是以脑中发生的生物过程为基础的。就这样在神经科学发展的推动下，哲学、伦理学和教育一起正在经历一次巨大的转变。我们需要研究这个转变中的许多新的问题，包括伦理道德的生物基础，早期教育的重要性；伦理道德的教育问题, 怎么能有效地进行道德教育，什么时候？什么方式？

但是涉及到对人的研究，特别是涉及到对人的本性的研究，而不是某一种器官和功能的研究，科学家必须面对道德和伦理的选择，考虑如何正确地应用科学的发现和成果《11》。 例如：

除了这些直接和研究内容有关的伦理问题以外，当代的科学工作者需要比任何时代的科学工作者更要维护科学工作者的诚信、公正，并积极担负起对社会的责任，例如：

现在中国在科学伦理和道德方面出现了某些需要关注的问题，恐怕还有来自对科学技术本身认识的问题。科学技术不仅是第一生产力，科学还是一种文化。如何建立民族的、大众的、科学的文化是我们当今科学技术工作者需要探索、回答和实践的问题。

主要参考资料

在去年7月第二次工作组会议以后，大家认真地做了许多研究和调研工作，召开了多次国际和国内的研讨会。今年二月在南开大学召开的有11名院士和部分工作组成员参加的会议，形成了很有指导意义的《院士建议》，《院士建议》已经按程序上报。工作组组长向教育部基础教育司有关领导汇报了工作进展，并听取了指示。在这些工作基础上，工作组的委员们就提供的标准讨论搞，进行了深入的讨论和辩论，达成了许多共识，如：

1.  一致认为应该恢复小学一、二年级科学课，这应该是这次小学课程标准修订的前提条件。

2.  在研究了国内外科学教育研究进展和实践经验以后，大家同意以“做中学”科学教育实验项目的内容标准为基础，形成围绕24个核心概念建构的科学和技术方面的学习内容。

3.  大家同意按照原来国家标准的框架形成修改后的标准，对于如何表达小学阶段科学教育的总目标和分目标原则上达成一致意见，但是还需要作进一步的研究。

4.  在听取网页的设计以后，大家一致同意开设小学科学课程修订工作组的专门网页，以民主和公开的形式进行课标修订，希望能有更多的人参与这项工作。网页已经在内部运行，预计在6月初可以和公众见面。

杨元魁、钱星和李瑾同志已经完成了有关科学类课程设置情况的调研，包括我国历史上小学科学类课程设置情况和当前国际上主要国家的课程设置情况调研，并写成了两篇有数据，又有简单分析的文章：

1.     李瑾，钱星，杨元魁，我国小学科学教育课程设置的历史，2008年4月

2.     杨元魁，钱星。李瑾，国内外科学教育课程设置的现况调研，2008年4月

国际趋势就更为明显了。无论是国际组织如欧盟，国际科学院组织对此提出的明确建议。还是在西方美、英、法、德、加拿大、澳大利亚、瑞典、韩国、南非等国家中科学课程的安排，都至少从5岁儿童开始，连续进行到12岁。只有日本和新加坡是从三年级开始的。去年PISA评估结果出来以后，OECD秘书长在日本东京公布结果时，已经提到日本科学教育进一步改革的问题。退一步讲，我们不看世界的发展趋势，要像日本和新加坡看齐，也总应该有一个论证报告吧。

根据我们现在了解的情况和来自“做中学”科学教育实验的初步经验，可以比较有把握地提出，新课程改革中对小学科学课的设置应该从新考虑，这是一个在《小学科学》国家标准修改中不可回避的重要原则问题。

       2008年3月21日出版的美国科学杂志 ,刊登了新任主编Bruce Alberts  博士的一篇文章：重视科学教育。Alberts是美国科学院上一任的院长，担任美国科学院院长的职务达十四年之久，在他出任美国科学院院长期间，为中美的科学交流，包括科学教育，做出过许多有益的贡献。我和他相识河交流也是因科学教育之故。

      他作为科学家，对科学教育的目的更多地是考虑科学思维的培养，文化的培育，较少功利的目的。但是有一点是很明确的，科学教育无论从哪方面考虑，都是十分重要的，当前新课程改革中，削弱科学教育的做法是需要认真商榷的。

      我认为，科学教育无论对科学还是对世界来说，都是最为重要的，我将会在这个版面上经常谈论这个问题。让我们先从宏观上来看，科学的共同体已经大大地推进了我们对自然界的了解，因而就可以创造出无数的药物和有用的医疗器械，从而能改善生活。公众对科学在这些方面产生的益处是欢迎的。所以，即使有些人并不熟悉科学是怎样运作的，科学上究竟发现了什么，人们一般也会尊重科学和科学家。

    这怎么和科学教育发生联系呢？我们能够鼓励世界范围里培育更多的科学思维，以能建立一个更合理的社会吗？原则上，只要我们致力于推进科学教育，就能为世界提供这样的机遇。但是科学家、教育工作者和决策者必须共同来重新思考科学教育的目的，不是像现在许多国家的科学教育那样，只是把科学看成是对自然规律的发现，而是使学生具有知识和像科学家那样思维的能力。

    对5-13岁儿童的探究是科学教育在美国已经有50年的历史了，它不断在发展和改善。这些科学课程需要学生主动地参与探究，而教师是作为指导者，引导学生去研究问题。这种方法既保护了儿童生而具有的好奇心，又在有准备的教师指引下，对提高学生推理和解决问题的能力上是非常有效的。此外，已经证明通过探究式科学教育可以提高学生的阅读和书写能力，因为强调了在科学教育中的相互交流。

    在过去的几十年里，这种科学教育的方法已经逐渐的扩大到全美国，但是由于缺乏资源和动力，在部分学区还执行得不好。在科学家和各国科学院的努力推动下，相同类型的科学教育已经逐渐在法国、瑞典、智利、中国和其他国家开展了。8年以来，国际科学院联盟（IAP）一直为此而努力。

       为什么这样说？因为中央关于教育改革的方针一贯都是明确的，在上述第一个由中共中央国务院发布的文件一开头，就阐明了在世纪之交中国教育面对的形势和任务：“当今世界，科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，国力竞争日趋激烈。教育在综合国力的形成中处于基础地位，国力的强弱越来越取决于劳动者的素质，取决于各类人才的质量和数量，这对于培养和造就我国二十一世纪的一代新人提出了更加迫切的要求。”在中央的两个文件里都提到：实施素质教育，就是全面贯彻党的教育方针，以提高国民素质为根本宗旨，以培养学生的创新精神和实践能力为重点，造就“有理想、有道德、有文化、有纪律”的、德智体美等全面发展的社会主义事业建设者和接班人。并强调指出：“全面推进素质教育，要面向现代化、面向世界、面向未来”。

近年来，国家一再强调培养创新型人才的重要性。2006年6月胡锦涛总书记在两院院士会议上指出，建设创新型国家，关键在人才，尤其在创新型科技人才。并且强调：在工作中，要突出抓好以下几个重要环节。一是要完善培养体系，从教育这个源头抓起，根据我国经济社会发展特别是科学技术事业发展的要求，继续深化教育改革，加强素质教育，努力建设有利于创新型科技人才生成的教育培养体系。

２００７年２月２７日，温家宝总理在国家科学技术奖励大会上的讲话中指出：培养杰出人才必须重视教育。青少年是国家的希望，他们最富有想象力和创造力，科学事业的未来要靠他们。培养人才要从娃娃抓起，重视对中小学生科学素质的培养，让他们既会动脑，又会动手。培养他们的创新思维，保护他们的创造精神，使他们从小树立热爱科学、献身科学的远大志向。

在今年２００8年1月8日举行的国家科学技术奖励大会上，温家宝总理又指出：要努力提高全民族的科学素质。国民的科学素质是自主创新的土壤。世界发展史证明，富于科学精神的民族，才能不断发展进步。要广泛普及科学知识，传播科学方法，用科学思想战胜愚昧落后。在全社会形成学科学用科学，尊重知识、尊重人才的浓厚氛围。

抓好基础教育阶段的科学教育是提高国民科学素质，培养创新型人才中最重要和最基础的环节，也是面对知识社会挑战，各国的共同选择《1，2》。但是，和许多情况类似，到了落实的时候，情况就不一样了，“春风难度玉门关”，官大的不如现管的。在课程设置方案中，对许多课程都作了说明，，例如品德课、实践课、英文和外文课、音乐课等等，我想这样做是强调之意吧，科学课可没有这个待遇。唯一提到科学课的，是不加任何解释，从三年级才开始设置科学课（在教育部网站现在发布的电子稿上，居然是写为从六年级开始设置科学课，当然是输入错误，但这么长时间不做改正，是否也反映了科学课目前在某些人心中的地位！）。

1.     我国小学科学教育课程设置的历史和国际发展现况

2.     教育现代化的核心是教育学研究方法的变革

3.     我们心智的家园是长期进化而形成的脑

4.     学习过程是基于脑可塑性的建构过程

5.     脑的建构是基因和环境共同作用的结果（Epigenetic）

6.     儿童的早期发展和教育奠定了他们一生健康、认知、情感和社会适应能力的基础

7.     近年来学习科学研究为儿童科学教育提供了新的研究成果：为什么要学科学？学什么？怎么学？

8.     我国科学教育实践中（自然课、新教改、“做中学”）的经验和教训

9.     新教改中有关科学教育的那些教育理念需要坚持，那些需要进一步澄清和讨论？

10. 为什么说中国教育的当务之急是大力扶植科学的教育研究？

至于课时占7-9% 是否合适，现在我们还研究不够，可是根据可以查到的资料表明，在上世纪30年代国民政府颁布的课程设置中，小学科学课的学时比例就已经达到7.9%，而且是从一年级开始设置的。上世纪三十年代，科学技术是什么地位，六十多年以后的21世纪，科学技术发生了多大的变化，中国发生了多大的变化，难道在我们疾呼科教兴国、人才强国、建设创新型国家的进程中，我们在儿童科学素质的培养上，比世纪三十年代还要后退嘛！？

    我们希望向当时制定标准的专家们了解情况，进行讨论，可是只能了解到是由北京师范大学和华东师范大学的某些专家制定的，不知是具体的那些专家，自然也无法请教他们的见解和学习他们的研究成果，以及当时的制定过程和审批程序，我们的研究只能以主观设定的论题开始了。

由此想到，以后此类标准的制定是否应该有一个严格的、公开可以查证的、民主和科学的程序，包括制定委员会的成员和他们的简历，应该向公众公布，这既表示是他们的荣誉，也是他们的责任，这其实是标准制定的惯例。最近看到一些文章，提出要将新课程改革写入历史：。我个人认为，不管是好是坏，国家级的课程改革。涉及面这么大，成绩和不足都会写入历史，不写都不可能。因此，对是否能写入历史大可不必担心，造成的正面和负面影响倒是应该认真总结的，不管是正面的，还是负面的，对参与其中的学生都已经是历史，都是不可重新来一遍的历史。教育的对象是人，不像其他产品可以召回，甚至可以报废，教育造就的人可不行，特别是孩子。教育就像一把双刃剑，好的教育会使孩子们成功，他们长大了会使我们国家成功；不合适的教育，错过一些儿童发展最宝贵的时期，以后弥补很难，甚至于会对孩子造成的伤害，这些伤害并不是都能消除的，这是近几十年发育神经心理学（Development Neuropsychology）和学习科学（Learning Science）研究的结论。正因为这样，教育决策和教育标准的制定是非常重要和严肃的事，特别是课程设置这样重要的标准。

在以前的博客中，我已经声明了，所以提出对一些问题的质疑，实属无奈，如有冒犯，只能请谅解了。

倾听中学习

Joaquin Fuster总结这种方法为强化自我(emphasis mine): “接触Contiguity,重复 repetition, and 和情感加载emotional load。这是在形成认知网络时最有决定性的加强突触接触的方法。

音乐家可能不应用这些词语，如有序、积累、多种感官、接近、重复和感情加载，但是这样一些描述是他们自己在音乐教育和训练中得出的经验总结。音乐家从他们的经验知道，教音乐最好有一定的有规则的顺序，新的知识建筑在已经出现过和学过的知识之上时，更容易习得。这正是他们音乐训练的过程，它是顺序地和积累的。音乐家从他们自己的训练中也知道，一个乐曲中的任一个单独的成分都不可能在孤立的情况下得到完全理解。他们十分自然地在他们教授的每一节课里，用多方面乐曲和不同的练习来组合成教材，这已经是他们的第二天性了。他们聚集和组合一些乐曲练习，使它们聚在一起，或是相互联系，他们对什么是具体实践有深刻的理解。音乐家知道练习并不能造就完美，但是练习会被永久保留，这就是为什么音乐教师总是对学生的姿势、他们手指的手法，什么时候应该呼吸等方面这么严格。他们不会坚持重复地用一种特定的方法来做某件事，他们知道限制用某种方法会很难教会学生。音乐教师和舞蹈教师常常会喜欢教没有学过的学生，因为这样的学生没有已经固定的坏习惯和和错误的技术。

几乎不需要科学上的证明，大家都知道当学习过程愉快的时候，我们更容易学到东西。对音乐家来说，最重要的是学生要喜欢演奏。

像我有这把年纪的人，都活到这个份上了，与年轻人相比，自然少了很多火气，也可以说，是缺少了许多活力。因而，我现在要作一项决定，大概不会是心血来潮之举。

我本来总是想赶快完成课标修订任务，好休息休息，可是最近还是最终下了决心，决定围绕小学《科学》课标修订，推动一场严肃的讨论。

    我所以一再犹豫，不是因为这场讨论不必要，而是知道这是一件自讨苦吃的事。讨论和辩论当然不会轻松，最使我产生顾虑的是怕得罪人。讨论问题当然应该对事不对人，但是因事而及人，常常不能避免。现在不在位了，我告诫自己要注意少得罪人。大概由于人的本性还是难移之故，最近遇到了几件事，促使我决定还是要公开进行一次讨论。

      第三件事纯属于多事。最近见到有不少媒体的报道，是关于修改学生学习内容的。有教育部关于学习京戏的通知，以及因之引起的社会反响；有某些政协委员的提案等等。我心想，如果新课程改革的经验教训不很好的总结；如果不强调设置义务教育阶段学生学习课程标准的重要性和严肃性；如果可以不把教育看成是科学，课程内容的设置可以不经过一定的研究和试点，不经过一定的程序来民主地、科学地决策，我们费这么大的劲，来制定课程标准和修改课程标准有什么意义？如此随意，孩子不就成了可以任意被摆布的羔羊了，怎么保证教育的质量。

我们愿意教育部把我们小学《科学》课程修订工作作为一个案例，看看课程标准应该如何确定，我们希望能在凑足钱，并请到帮手以后，经过小学《科学》课标修订工作组同意，从5月份开始，在网上公开讨论和修订小学《科学》课标。

期盼经过这样的讨论，既可以保证课标修订的质量，又可以促使教育部的有关司局考虑，如何根据《基础教育法》，制定出一个规则来，以便大家在制定和修改课程标准时可以有章可循。实际上这应该属常理之事，制造一个产品尚且需要公认的标准和规范的制作程序，何况涉及教育下一代这样重大的事业。对如何进行有质量的教育，特别在教育尚无自我决定能力的未成年的孩子上，我们负有更大的责任，应该保护孩子，千万不能随意作决定，不能搞“官谁大谁对”。

（注：此文和该网站的建设由储鹤负责，和该网站有关的意见和建议请直接反馈给储鹤，Email: cranechu@gmail.com。谢谢！ ）

“小学科学课程标准修订工作组”网站已在开发之中，在这里对该网站的框架和内容做一个简单的介绍，希望您可以提出您的想法，帮助我们把这个网站做成一个有用并且方便使用的、能在一种开放的环境下促进课标修订的网站。

该网站主要分为三个部分：资料、论坛(BBS)和词典(wiki)。

资料包括课程标准的文本、与课标修改和科学教育相关的文献等。资料页面中出现的关键性词汇，访问者可以通过点击链接，进入这个词条在wiki词典中的解释。资料页面也同时列出相关文献的链接，方便访问者系统地阅读资料；并列出相关的讨论页面，让访问者参与论坛中的相关讨论。

访问者可以在论坛中针对课程标准的草案，对科学教育和课标修订中的基础概念和基本理念的理解展开讨论。课标修订工作组会组织人员长期参与、维护这些讨论。当讨论取得稳定的结果时，可以整理、总结放到常见问题和解答(FAQ)中，方便访问者查阅。

词典中列出涉及科学教育和课标修订的重要词汇及其解释，明确一些重要概念，方便不同背景的人进行沟通。词典采用类似维基百科的wiki平台。课标修订工作组会先整理一些词条；访问者可以阅读、修改这些词条，甚至可以添加新的词条。被列入词典中的词条，会在资料页面中用链接标示出来，方便访问者在阅读资料的时候就可以查看这些关键词或核心概念的解释。

资料部分的具体内容有：

1. 网站说明：包括建站的目的，对网站结构和内容的说明，使用这个网站的一些技术性说明，以及对课标修订工作的背景、现状和进展等简明扼要的介绍。
2. 人员介绍：介绍课标修订工作组成员，包括每位专家的姓名、照片、简介（链接个人主页或博客）。尽可能详细完整地介绍专家的专业背景、研究兴趣、所负责的修订工作任务。
3. 标准草案：网站的重点，采用多级目录和页面（部分、章、节）的形式给出当前的标准草案。大部分的讨论都将围绕这些内容展开，在草案页面中还会给出针对该页内容展开的讨论的论坛地址链接。草案内容需要不断地及时更新。
4. 工作组文件：包括工作组的会议记录、工作总结、计划等资料。这些资料（也可以是草案）需要及时放到网站上，并及时更新。
5. 研究报告：工作组撰写的文章或论文，通过阅读这些资料，可以了解课标修订的过程和工作组持有的观点，以及工作组已经进行的调研工作的过程和结果。文件和标准中的相关链接可以包含这些研究报告。
6. 文章与论文：工作组推荐的国内外文献，与课标修订或科学教育相关的研究论文。文件和标准中的相关链接可以包含这些文章。包括：
   1. 国际上科学教育改革的进展介绍；
   2. 国外科学课标修订过程中的研究文章（外文paper）；
   3. 各国（包括中国现有的）科学课程国家标准（中文的框架整理和外文完整内容的链接）。
7. 典型案例：放置一些实际案例，可以说明为什么要这样修订课标，如何执行，以及如何做评测等。
8. 常见问题和解答（FAQ）：论坛中的问题有了比较稳定的答案之后，需要在这里发布，方便访问者快速浏览已有的讨论结果，和常见问题的答案。
9. 推荐链接：推荐一些常用的与课标修订有关的国内外网站。

我们希望通过这个网站，吸引并依靠更多的科研工作者和教师做好小学科学课程标准修订和实施工作；探讨在网络平台上进行教育改革和发展的模式，如何做到公开、透明、及时、互动，贴近一线教师的需要和意见，资源共享，并不断进行调研和改善。

二、调研阶段

        4月5日-6日小学科学课程标准修订工作组全体成员参加了基础教育司举行的义务教育课程标准修订工作会议，并举行了小学科学课程标准修订工作组第一次全体会议。会议议定首先开展调研工作，预计需要３－４个月的时间《4》，《5》。

4-7月小学科学课程标准修订工作组按期完成了预定的调研工作《6》。

在人民教育出版社的支持下，7月12-14日在北京昌平召开了小学科学课程标准修订工作组第二次会议。会议就工作组成员提供的调研材料进行了讨论，这些材料是：

这个阶段修订组成员完成了如下一些研究报告：

        （以上未注明单位的为东南大学提供）

我一直想得到国外做这方面研究的投入数据。去年曾经托在美国教育部的朋友打听，她寄给我一大堆数据，我统计下来，大致在数亿美元的数量级，连我也不敢确定。今年查到了比较确切的数据《1》，的确在美国联邦层面仅对科学教育的研究投入就是几亿美元的数量级，更不要说是制定国家标准了。要知道美国教育不是联邦统一指挥的，它有近15，000个学区，如果把地方、大学和私人基金会对教育研究的投入加进来，远远不止这个数字。我2005年到亚利桑那州去访问，了解到亚利桑那州立大学承担两门高中科学科程改革研究的费用是2400万美元。

我国的南方正在受到严寒和风雪的肆虐。想到有成千上万的人，带着归家的急迫心情，惦记着家人的焦虑和期盼，在寒冷和恶劣的境遇下滞留在途中，我似乎觉得过年的情趣都没有了，怎么能在这里谈享受？但是有一种来自内心的强烈冲击，让我不愿遗忘，不愿在它冷却和失去以后，无法记录下来。好在我在这里记述的享受不是感官的，不是看了一场悦目的演出或展览；不是享用了一顿大饱口福的美餐；也不是欣赏了一曲沐浴心灵的音乐，而是当我准备开始平静而轻松地漫步在科学的无限空间时，似乎是从天而降的机会，让我享受到了一次高人的指点，得到了一点豁然和顿悟。

我是1 月28日到法国去的，开了两天会，31日就起程回国了。这次出国是去参加第三届PuRKwa（全球儿童科学教育和普及奖）的颁奖仪式，以及同时召开的学术讨论会。我是上一届的得奖者，因此去年9月份就得到了通知，知道第三届的得奖者是智利科学院的院长Jorge E. Allende和塞尔维亚的Stevan Jokle教授。我和Jokle教授并不熟悉，但是和Allende院长一起在IAP-IBSE（国际科学院联合组织的探究式科学教育网络）中一起合作工作了几年，相互是比较熟悉的朋友，这次他得到了奖，又有关于科学教育的研讨会同时举行，我是准备去参加授奖仪式的。但是去年9月的通知里没有定下具体的日期，只是提到，大约会在2008年的年初举行这项活动。

当我还在等待通知的时候，突然知道手续已经办好了，四天后就要起程赶去开会，真应该感谢教育部一些同志的支持，也对一些年青人的不负责任感到无奈。好在还来得及，匆忙地买了机票就上路了，还带着扭伤的右腿。

这次的颁奖会在法国的南部马赛附近的Grands市举行，同时庆祝以1992年诺贝尔物理奖获奖者Jorge Charpak博士命名的普鲁旺斯省微电子中心成立。为此，会议除了邀请Charpak博士和他的家人参加以外，还邀请了其他的五位诺贝尔物理奖的获得者，他们是Lean Lederman（USA）1988、Carlo Rubia（Italy）1994、Claude Cahen-TannouDji（France）1997、Horst Stoermer（USA）1998、Albert Fert（France）2007。其中，从1994年相识以后，Charpak和Lederman 博士就是我在探究式科学教育方面的老师，其他的科学家我只知道名字，以前并没有机会相识，这次不仅能听到他们的演讲，还可以在两天的时间里，近距离的和他们交谈、请教和讨论，真是一次意想不到的机遇，一次真正难得的享受。

你可以随着他们的讲述，分享他们对科学探索的历程，以及伴随着的持续的热忱和智慧，可以引发你深沉的思考，时而为科学的精美、奥妙而由衷地赞叹，时而对科学发展的神速，以及今日还不可预测的应用感到毛骨悚然。在19世纪，科学家伴随着蒸汽机工作；在20世纪科学家和原子、电子打交道；站在21世纪的起点上，科学家要回答的问题越来越多，越来越根本，和社会的关系也越来越密切，例如：黑洞、暗能量、意识和脑、环境和气候、基因和生物伦理等等，面对挑战需要靠科学技术的继续发展来应对。基础研究是重要的，靠基础研究发现的新规律，我们才能回答这些问题，但是，不是任何挂着基础研究牌子的项目都能起到这样的作用。基础研究的成果是全人类的财富。

我不想，也无法在这里复述他们的演讲内容，以及他们对科学教育的具体意见，这些当然是重要的，但是令我感受最深的是进一步领会了什么是科学。科学是一种文化，而不仅仅是一种工具；是一种无尽的探索，而不是一种僵化的教条；它的进展来自勇士们的永不停留的奋斗，而不可能是私利者短暂忽悠的结果。

如果仅仅把科学看成是一种工具，企图用这种工具去掌握客观世界的规律，以便为人们造福，使国家富强，这是一条行不通的道路。科学是一种文化，包含了我们看待世界的观点和态度，人与人之间的民主和平等关系，一种尽量放飞人思维自由的环境。如果只把科学看成为一种工具，不伴随着文化的进步，以不科学的态度和制度、机制去进行科研工作,一定会产生许多文化上不协调，甚至激烈地碰撞。在不适应科学发展的环境下，不会有高效率的科研工作，更难有创新性的工作。科学本身的产生历史就是和教会的专权作斗争的历史，是一次思想的解放，是人从上帝那里要回了思想的自由。

目前在有些高校里,官本位越来越严重，学术应该是民主的、自由的、挑战权威的，如果变成了由官本位来主宰，权力在起主要作用，在这种落后的文化环境下，必然带来科研工作上的低效率，甚至失败。

科学教育正是为了培育一种文化，中国的科学教育是要培育能在中国大地上生根开花的科学文化，然而这种能在中国生根的科学文化是什么？怎么能去培育它，这些都是需要深入进行科学探索的课题。在过去的两年里，不断有教师问我，在小学科学教育中探究是一种工具，还是一种学习的内容。我一直没有给出比较明确的回答，有时引用现在新课程改革中时兴的说法：既是工具也是内容。现在大概我可以比较明确地回答，探究不是一种工具，而是一种需要学习和培育的思维方式、一种生活的态度，一种文化，是科学教育中重要的学习内容。

这几年，总会有人向我反映教育方面的看法和意见。遇到这种情况，我总是先说明：我已经不担任教育部的职务了，所以我没有权来回答这些问题，更不要说处理了，但是我有责任通过合适的渠道反映这些意见，研究一些可行的建议和提案，因为我还是一名全国政协委员，一名全国政协的特约信息员。现在这个责任也没有了，在国家政治生活中，我是一名普通的成员，这就是为什么我感到可以更加平静和轻松的原因。

继续从事你喜欢的工作又是保护健康很重要方面，这是近年来脑科学研究取得的成果之一。David Mahoney和Richard Restak 在1998年合著了一本书—《长寿的策略：怎样运用脑和身体的联系来活到一百岁，The Longevity Strategy: How to Live to 100 Using the Brain-Body Connection》，书中提到：在二十世纪里，人的平均寿命增加了30岁，预计由于神经科学和医药学的进步，对下两代人来说寿命可以到达100岁。关键在于适当地的处理压力和力求一生都保持脑的积极活力。

我们一生中获得的知识、技能和能力，我们的情感和智慧在我们的脑里表现为一些特定的神经网络，每一次运用我们的智慧和激发我们的情感时，这些网络就会被激活、重构和加固。激活的次数越多，下次激活就更容易。但是如果我们不去运用它们，激活它们，时间长了，保持和再激活它们就困难了。

我们应该注意到脑是更容易变化的器官。.用它，否则就会失去它，我们要用更积极的方法和脑能力的丧失与衰退作斗争。现在健康普及的书很多，但是强调这一点的不多，保持身心健康，意味着保持身体和脑的健康，而不是只关心身体和心脏的健康。

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后记

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五、我国科学教育发展的历史、现状和问题

西方的科学教育已经有300多年的历史，而中国的科学教育于上世纪初，中国诵读经书的传统学校向现代学校转变之时，在被称为“洋学校”兴办的过程中才开始萌芽。在以后的很长时期里，没有我们自己的教材，科学在小学教育中也不被重视。解放以前，只有过一本1934年出版的小册子《小学自然教学法》，提供给师范学校的学生用。解放以后引入了前苏联40 年代的教材，翻译出版了《苏联小学校自然教学法》。1981年以前，小学里涉及科学内容的课程称为常识课。我们可以把这一段的科学教育视作为第一阶段，即引进国外教材的阶段《37》。

文化大革命以后1978年有一套供使用的教材，解决了十年浩劫后教材从无到有的问题。十一届三中全会确定了“四化”的目标，1981年3月教育部颁发的《全日制五年制小学教育计划（修订草案）》指出，为了适应“四化”的需要，必须加强小学自然课的教学，决定在小学开展自然课的改革，并把自然课提早到三年级开始。在老一辈科学教育专家如刘默根先生等的带领下，我国有了自己的小学《自然》课大纲和教材《37》。当时邀请了哈佛大学教育专家兰本达女士来华教课和培训教师。从现在出版的资料看，兰本达的教育方法是探究式科学教育，她的教育思想要比近年来新一轮课程改革中的思想更为科学和先进《38》。在这个第二阶段里，我们开始有了自己的标准和教材，已经把科学教育和国家的发展联系起来考虑，开始在开放政策指导下，学习国际先进教育理念和教育方法，推动中国科学教育改革。

新课程改革是我国科学教育发展的第三阶段。１９９９年６月《中共中央国务院关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》颁布．随后教育部下达立项指南，要求申报有关课题，截至日期为２０００年３月１６日．２０００年3月下旬，以１１校２所为核心，整合全国力量，３００多位专家组成＂国家队＂。４月２９日，＂国家队＂首次大集中。据参与小学科学教育标准制定的专家回忆，他们只有半年时间就完成了全日制义务教育《科学（３－６年级）课程标准》的制定《39》，随后小学科学教育８套教材通过审定，在全国学校中使用。２００１年６月《发布国务院关于基础教育改革与发展的决定》，并召开全国基础教育会议。２００１年６月８日会后公布了《基础教育课程改革纲要（试行）》。２００１年９月在全国３８个国家级实验区开始进行实验。２００２年秋季进入全面试验阶段。２００３年全国３５％左右的起始年级开始使用新教材。２００４年全国６５％－７０％的班级进入。２００５年秋全部学生进入新课程《40》。在投入很少，时间急促和准备不足的情况下，用运动式的跃进方法进行科学教育改革，虽然在冲击原有一些不适应发展的教育理念，推行以学生为中心的教育方式上起到了明显的作用，但探究式科学教育无法真正落实，科学教育并未得到加强，同时标准需要作较大的修改。

在2001年，教育部和科学技术协会共同发起和推动了“做中学”科学教育实验项目，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 ），旨在促进我国幼儿园、小学科学教育发展，推动素质教育的实现《41》。“做中学”科学教育实验项目也是中国和法国科学院合作项目，并代表国家参与国际科学家和教育界合作的IAP-IBSE网络，是国家新课程改革的试验田。

“做中学”科学教育实验项目实施到现在经过了四个阶段：1、准备期: 1994 – 2000，了解国际动态后，经批准，决定在中国开始试点；2、第一阶段: 2001 – 2003，中国教育部和中国科协共同在中国发起“做中学”科学教育试验，确定了“做中学”科学教育改革的九项原则，在四个城市：北京、上海、南京、汕头各选择一个区内的部分学校启动试点，在东南大学建立网站www.handsbrain.com和学习科学研究中心，建立国际交流与合作的渠道，翻译国外资料，75名教师到法国培训，500名教师在中国接受法国教师培训，出版了第一批中国的案例。3、第二阶段: 2004 –2006年10月，在研究工作的基础上，发展和出版教师培训教材《探究式科学教育教学指导》，开始了第二轮的教师培训，形成内容标准初稿，编写案例，进行试点教学，组织国内外专家对内容标准进行研讨，由于申请到了GE基金会和李嘉诚基金会的资助，试验区逐步扩大到七个城市，约700所学校。4、第三阶段：2006年10月 至今，进一步扩大试验区，目前有620余所幼儿园、1100余所小学、总计近20万儿童参加“做中学”科学教育实验项目《42》。

2007年4月在教育部基础教育司的领导下，启动科学教育课程标准的修订工作。基础教育阶段国家科学教育标准的修订分成小学阶段和初中阶段两个组进行，小学阶段的课程标准修改组成员包括科学家、原自然课和新课改国家课标制定组部分成员、教育专家、“做中学”一线教研人员。七月初，在昌平举行了修订国家小学科学教育标准的第二次专家组会议。会上已经就小学科学教育国家标准修订的基本原则达成了共识，下面将进行标准修改稿的具体撰写、实践、评测、讨论、再修改……等一系列工作，估计至少还需要一年时间。

2006年2 月国务院发布《全民科学素质行动计划纲要（2006-2010-2020）》，纲要中强调了未成年人科学素质的培养，未成年人科学素质工程被列为四大重点工程的第一项工程，成立了跨部委的领导小组，作为体现国家意志的行动计划来实施《43》。这是中央领导在我国建设有特色社会主义事业发展的新阶段，面对新挑战而做出的具有战略意义和具有深刻历史意义的重大决策。

但是，总的来说，我国的科学教育基础薄弱、起步较晚，其中又由于种种原因，造成不必要的曲折，目前主要存在的问题是

1.              对科学教育的重要性认识不到位，甚至有越来越忽视的倾向。我国在基础教育的历史上，绝大部分时间都把小学的科学认为是“副科”，在很多学校不被重视。在这次新课程改革中，把科学设定为从三年级开始，造成了幼儿园和小学科学教育中断；与此同时，英语课被从上到下不适当的强调和加强，科学课被进一步削弱，课时无法保证。学校里往往没有专职教师，因为科学老师课时少，很难被评为特级教师，科学教师队伍不稳，不少省份只有半个科学课的教研员。在有些省份的高考改革中，明确公布语文、数学和外语是基础教育阶段的主干课。

2.     投入严重不足。与国外以及国内其他科学研究项目相比，不管是对研究工作、标准制定还是教师培训方面经费和人力的投入，都存在数量级上的差距，特别是对应该有多少投入的问题，有关部门还处于没有感觉到需要进行认真研究和对待的状态。整个新课程改革的标准制定和教师培训的国拨经费仅8000万，需要分到26门课程中使用。这次科学教育新课程国家标准的修订工作中，小学组的经费在得到特别照顾的情况下，得到的经费是三十万人民币。美国2004年在联邦层面用于科学教育的研究费用超过5亿美元《6》。美国有15，000多学区，地方和私人基金会对教育的投入很大，例如亚利桑那州为了研究如何把两门高中的数学课和科学课结合，研究经费是2400万美元。经费上有如此大的差距，有关部门在对政协提交的有关提案作答复时，却认为不需要改变，经费已经够了。在科研经费争取上，这是很反常的现象，只能说明这些人的确不认为对科学课和教育的科学研究有加强的必要。

3.     研究队伍和教师队伍基础较薄弱。在培养中小学教师的中等师范学院里，大都没有设立科学方面的培养计划，甚至课程。几十年来我国教育学学科归属于文科，不要说引入心理科学和神经科学的研究视角十分困难，就是实证性的教育科学研究也不是教育研究的主流，不做实证的研究，就很难说是科学研究。

4.     在这次新课程的改革中，如何处理继承和改革的关系；如何处理学习国外先进经验和结合中国国情的问题；如何以科学的态度对待教育改革实施的问题等，都值得认真总结经验。任何一项改革都不能用跃进的办法，违反教育规律来进行，这样做会造成混乱，欲速而不达。

5.     对教师培训在人力和物力上投入不足，教育改革和发展，没有相应的教师培训是不可能实现的。中国在教师队伍建设上的路还很长。在法国，幼儿园和小学的教师一样，都需要在高中以后接受5年的大学教育。

6.     班级人数过多，从国外的教育研究中已经证明（实证性研究）《４４》，在基础教育的低年级段，班级人数超过30人，不可能实施有质量的、平等的教育。现在一般城镇学生的班级人数都过多，很难实施探究式教育，我实际了解的道德人数最多的班级是138人。在“做中学”的试点校中，不得不在上科学课时分班进行。

7.     缺乏评测方面的研究和实践。

六、对加强我国科学教育的建议

在2007年第二次科学小学阶段国家标准修订的专家会议上，大家一方面认识到，作为中国的国家标准，必须要让我们的儿童能够应对21世纪知识社会发展和全球化的挑战，能够具有国际的竞争力，这是我们标准制定者的历史责任。今天我们尽力让我们的每一个孩子成功，明天他们才能让我们的国家成功。但是，另一方面我们也深深感到，要实现这样的要求，下面的路还很艰难。这种估计，决不是只对某些个别地区和农村小学而言的。我们从这几年“做中学的实践中认识到，在科学教育中发展的不平衡，不可能在短期内解决。

在中国，解决此类问题可以说十分困难，也可以比较快，关键在于有关领导的决策。领导重视了，问题就好办多了，这就是中国的国情。与会专家希望有关领导能就以下三个问题首先进行考虑和决策《４５》：

1， 在科学研究的基础上，根据国家建设和发展的要求，以科学发展观为指导，做好顶层设计。其中应重新研究课程的设置，将科学课列为小学的核心课程，这是发达国家上世纪八十年代，至迟在九十年代初已经解决的问题。只有重视了，才能研究落实需要的条件和措施.

2， 目前的当务之急是恢复从小学一年级开始开设科学课，这样做至少可以连续地对5-12岁儿童进行科学教育。实施5-12岁儿童科学教育是基于近代学习科学研究结果《7》，也符合我们七年多“做中学”科学教育的实践。同时也是IAP-IBSE的推荐意见《20》，是国际普遍采取的年龄段。我国原来实践了多年的自然课教育一直也是从一年级开始的，这次新教改把科学课的教育延迟到三年级开始，其理由（至今也没有人告诉我们是谁定的，是什么理由）应该从新审视。这个问题不解决，国家标准的修改就无法进行。

3， 国家必须对教师培训和有关的教育研究大大地增加投入，资金需要作数量级上的增加。现在的投入，可以不客气地说，是处于还没有找到感觉的状态。

4， 进一步扩大国际合作，在学习国际先进经验的基础上，建设我们自己的队伍和教材，逐步形成我国自己的特点。简单地引进国外教材的做法是不符合义务教育法的，也是行不通的。

5， 逐步在加强研究和实践的基础上建立评估和评测工作，用正确的评测推动科学教育健康和快速地发展。

6， 鉴于我国教育界在科学教育方面研究和教学力量的薄弱，需要动员大学和科技界共同参与科学教育的改革和实施。充分利用《全民科学素质行动计划纲要》的组织和系统的力量，推动科学教育的发展与改革。上海科协的工作经验值得重视和推广《4６》

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四、科学教育对造就创新型人才的重要作用

       科学教育和创新性科技人才的关系几乎是不言自明问题。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，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。在大批地培养创新人才的基础上，希望能造就一些顶尖人才和领军人才。

关于什么是创新，什么是创新型人才，创新型人才需要具有什么样的素质和能力，这部分已经放在分课题的总报告中进行阐述《34》，这里就不再重复了，只是把一些结论性的意见表述在这里。

创新的概念在过去的十几年里有了很大的发展，从一个原来限于经济领域的概念，扩大到了包含更多的层次和内容。创新是和新颖、进步、实效联系在一起的。创新有不同的定义，目前大家倾向于认为创新是一个多层次、多角度的社会实践活动，它包括创造、发明、革新、制造、导致、促使产生过去不存在的知识、物质、物品或运用，而且这些新的，过去不存在的或是没有发现的新知识和新事物是对社会发展有积极作用的。创新活动可以发生在不同的领域，起着大小不同的作用。

创新思维是导致创新活动发生的源泉和核心。创新思维是人在面对需要作复杂决策情况下，在激情驱动下突现的一种灵感，一种积极的直觉思维;常常又是跨学科的、循着不寻常思路发展的、高质量的综合思维;它是基于已有的、长期积累的知识（概念和模型）和推理之上的思想飞跃；它针对某一特定的目标，并希望对这一目标的实现做出积极的贡献。

有了创新思维在合适的条件下会导致创新活动，产生实际的和积极的效果。

1.好奇心和对探究的热情（主动性）；

2.责任心（自信和自强的性格；正确的伦理、道德和价值取向）；

3.基础知识和良好的认知模型；

4.有效的终身学习能力 ；

5.综合运用知识解决问题的能力； 

6.合作、交流和表达能力 ；

这些要求都和科学教育密切相关，在这里特别强调其中的三项，即保护好奇心、社会情绪能力培养，以及正确的伦理道德与价值取向。

目前我国的基础教育状况是不利于创新人才培养的。有的人认为我们的数学和科学教育水平已经很高了，以掌握知识和技巧而论,也许是这样，但是我们目前的教育不利于创新人才的培养，这是国内外教育界比较清醒的一致评价。创新能力和创新热情在儿童时期已经被消磨殆尽，到大学阶段，许多学生已经失去了学习和研究的热情，只有能力特别强的，“压不垮”的极少数人可以脱颖而出。这种情况不予改变，大力培养创新人才只能是空话。

科学教育另一个重要的功能是培养儿童的社会情绪能力，这些能力的生物基础都是在早年形成的。儿童的社会情绪能力只能通过社会实践活动来培养。在人类从事的三种基本的社会实践活动－阶级斗争、生产斗争和科学实验中，对儿童来说，科学实验活动是最适宜引入课程，系统地进行学习和体验的社会实践活动。我们已经把儿童社会情绪能力培养的内容列入“做中学”科学课程的内容标准，并在实践中取得了良好的效果《35》。

社会情绪能力包括：

1.     正确的估价自己：能觉察和正确地认识自己的感情；

2.     调节自己的情感：自己能适当地分析事件的起因、找到办法来处理自己恐惧、焦虑、愤怒和悲伤等情绪；

3.     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。

4.     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；

5.     善于处理人际关系：通过调节情绪，提高社会能力和社会技巧。

在幼儿园和小学科学教育过程中，应该特别注意培养儿童的同感,以及人格发展的重要因素-自尊《36》。

培养学生的伦理、道德和价值取向，不可能脱离社会现实，包括迅速发展着的科学技术。人类的伦理、道德和价值取向虽然有其情感的基础，但是应属于一种理性的思维。主要负责人理性思维的前额皮层，要到二十多岁才最后发展成熟。对年幼的儿童，甚至包括处于青春期的青少年来说，他们的亲身体验，比理论性的教育更有效。在科学教育中，首先要教育他们实事求是，懂得科学上最重要的是学术诚信，如果不遵守这一条科学道德的底线，整个科学知识的大厦就要崩塌，所以科学界对造假的行为是惩罚得很重的。从小要教育学生严守学术的诚信，不能抄袭别人的答案，引用别人的结果，包括从网上下载资料一定要注明出处。

可以从学生亲历的实际体验出发，启发他们关爱生命、保护环境、遵守社会公约和法律；培养他们热爱科学、崇敬做出贡献的科学家、为自己民族的智慧和发展史自豪。

(续前)

三、为什么科学应该成为主干课程

       现在科学教育的目的已不再只限于为培养社会中的科技精英，而是面向每一位学生，为了培养21世纪的合格公民，因为，科学素质已成为21世纪公民必备的素质。

       在现今的时代，科学与社会的关系已经发生了革命性的变化，例如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；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；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；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等等。总之，科学技术正在引起人类生活质量、活动范围、通讯方式、生产方式、文化、政治等方面的深刻改变，社会已经越来越依靠科学技术，社会也因为科学技术的正面和反面的影响而变得难于驾驭。在这样的社会发展新阶段，科学教育应该成为基础教育阶段的主要课程，它的理由至少有以下几个方面：

1.     科学教育是建设具有民族特色的、科学的、先进文化的有效途径。一方面科学是人类文明的重要组成部分，是人类卓越智慧的表现和人类的共同财富，代表着21世纪人类共有的先进文化；另一方面，在全球化背景下，保持各民族文化的独特性，既是历史的必然，也是世界持续与和谐发展的需求。科学教育为实现这两方面的有机融合提供了有效的途径。关于这点我们将在下一部分里专门讨论。 

2.     科学教育提供21世纪合格公民必备的素质。在知识社会里，社会健康和持续的发展需要全社会公民的共同参与。有些科学知识对所有的社会成员都是十分重要的。在社会成员对许多涉及个人和公共问题做出判断，并参与决策时，需要了解不断发展和更新的科技信息。因此，公民必须具有一定的科学知识，以及了解科学研究的方法和过程，发展科学思维方法，才能对涉及自身和社会的有关信息做出选择，参与公共政策和决策的讨论，参与法律的制定、监督和执行。如像对能源问题和环境问题作决策，对生物伦理进行选择，这些都需要公众的参与，没有公众的支持和监督，社会的可持续发展无法实现。

3.     科学教育是培养学生创新能力和实践能力的有效途径。科学教育提供了在教师指导下，师生可以共同进行的社会实践活动方式，有利于学生在实践中发展语言、逻辑推理和解决问题的能力，有利于保护学生的好奇心，发展社会情绪能力。

4.     科学教育为学生未来的发展奠定基础。对相当部分的学生来说，科学、技术或工程将成为他们终生职业或职业工作需要涉及的部分。在21世纪，不涉及科技的职业将不会很多。

5.     科学教育直接关系到国家未来的竞争力。在21世纪，建设创新型国家是中华民族的历史选择，为此必须要大力提高公民的科学素质，以建立创新文化的氛围；必须努力培养创新人才，而科学教育正是培育公民科学素质和造就创新型科技人才培养的主要的和必要的基础，这些都直接关系到国家的竞争力和繁荣富强。

三、科学教育是建设具有民族特色的、科学的先进文化的有效途径

文化是什么？据说有人统计有500多种定义，至少有20多种定义被认为是比较权威的。文化应该是，或主要应该是人们精神世界的体现. 它即使以物质和具体活动的形式为躯体，文化也是其中蕴涵的精神文明和意识形态。文化应是多层面的,有“阳春白雪",也有大众文化. 它是分层次的。最普遍的表现形式为日常的习俗和行为；第二层是艺术、文学、科学、它是现实生活、客观世界和历史传统的加工，提炼，升华；第三层次是理论和思想，包括哲学；第四层次是宗教和政治信仰。

文化是上层建筑,它与生产力的发展程度密切相关。文化是不断向前发展的，不会僵死，也不应倒退，而是随着生产力（今天科学技术就是第一生产力）的发展而向前发展。它总是在传承和变化，在扬弃和吸收中发展。在全球化的今天，文化不可能孤立的存在于单一国界之内，它是流动的、在碰撞和交流中相互影响与融合，互联网和通讯技术的发展加速了这种相互影响和交融。世界上并不存在统一的文化,但是可以具有一些共同的文化和价值取向。科学文化就是这样的一种文化，在科学揭示的客观规律之上，人类将建立一些共同的价值取向，如实事求是、诚信、相互尊重、保护环境、尊重生命等等。

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，包括对我们生活在其中的客观世界的态度，包括思维方式和价值取向。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。

科学包含着知识，这些知识是我们对自然和自身规律性的认识，是人类智慧的结晶。科学还包含着获取这种知识的过程，科学探究是人类重要的社会实践活动。在这个过程之中，科学探索者们的足迹写就了一篇篇瑰丽的诗篇，其中展示着在“地狱”里搏斗的勇士们超常的智慧和力量，以及人格的高尚境界。 科学的思维方法（ Scientific way of thinking）包括批判性思维、好奇心、怀疑、推理、用观察与测量来寻求实证。科学思维也包含了更深层次的哲学，科学的世界观和认识论，认识到自然界是有规律和可以认识的，并基于这种认识产生对自然的敬畏和赞美，对科学的热爱和和崇敬。科学培育着一种在尊重事实基础上，尊重他人的不同意见的人生态度，一种开放的心态。

在今天，价值取向已经不可能脱离科学的发展，例如我们不了解基因，不了解脑科学的发展，无法对待许多伦理、道德和法律问题《24》，而且脑科学还揭示了道德的生物基础《25》。科学是多少世纪以来人类创造的全球化的宝贵财富，它是世界的，也是中国的，我们不应该拒绝它，也不可能去拒绝它《26》。

孩子们通过科学学习，可以逐步理解到真实性是存在的，因为可以证明某些解释要比另一些更加真实可靠。例如当说到“地球是球状的”就比“地球是扁平的”更为真实，他们应该知道为了这样一个变化，先驱们曾付出了生命的代价。但是，这并不是一个绝对不变的真理，地球并不是完完全全的球状。他们通过科学探索理解到真实是一种逐渐趋近的过程，而不是一个信条：它在被建造，他们中间的任何一个人都能用自己的努力参与它的建造。最终来自不同方面的，可以被重复和验证的证据汇聚在一起，建立共识。客观的结果会抹去每个人的主观想法，从而共享这个结果，这就是我们今天学习的知识。科学教会学生在真与假之间做鉴别，或者说在比较真实与不太真实之间做鉴别，并且要懂得尊重事实，尊重别人的言论。这样的实践，自小学就要做起，培养这种道德价值观是非常重要，并有广泛意义的《27》。孩子们在学习知识和探究技能的同时，体验和逐步建立一种思维的方法，一种生活的态度，一种跨越国界的，人类共有的，具有普遍性的科学的思维方式和生活态度。

科学是没有国界的，客观的真理不以国界、民族、种族而异，但是掌握、应用和创造科学的人是有国家和民族独特性的。科学成为一种文化的时候，它既保留了科学的普适性，也会具有民族的独特性。虽然在人类发展的各个大阶段中,文化有大致相同的核心内涵，但在全球化中保持文化独特性，或是多样性的问题是很重要的，也是必然的。

科学需要用语言来表达，语言具有文化的独特性；科学需要人来完成和传播，人带有文化独特性；科学需要哲学的指导，哲学具有民族的独特性。科学文化必须同时具有民族的、本土的特点，才能是大众的，才有可能变成一种民族的素质。在人的记忆系统里，不仅有可陈述记忆，用以记忆可以用文字表达的内容，还有情绪记忆系统和动作记忆系统，后两者记忆内容是通过内隐学习而获得的，更加与文化环境有关，即使是科学教育，不考虑中国的文化环境是行不通的，也是无益的《28》。

“文化自觉”是指生活在一定文化中的人对其文化有‘自知之明’，明白它的来历，形成过程，所具的特色和它发展的趋向，不带任何‘文化回归’的意思。不是要‘复旧’，同时也不是主张‘全盘西化’或‘全盘他化’。自知之明是为了加强对文化转型的自主能力，取得决定适应新环境、新时代文化选择的自主地位。在新的形势下重新反思当前国际上不同文化之间的关系问题。中国要面向世界，要世界充分认识我们中国人的真实面貌，我们首先要自己认识自己，才谈得到让人家来认识我们和我们去认识人家，科学地相互认识是人们建立和平共处的起点。中国人几千年来的理想，就是要实现一个人类和平共处并共同发展的世界，不同文化之间不应互相冲突，而应相互协调。

在中国向西方开放的过程中，一直在为中外文化的关系问题所困扰，两种态度，拒绝或全盘接受西方文明的态度和争论，在中国持续了一百多年，曾反复出现，时起时落。不少仁人志士也提出过一些办法，如“洋为中用”，“中体西用”等等，但缺乏可以普遍推行的教育方式。有人把科学素质的培养和人文精神的培养对立起来，认为现在科学教育太多了，要加强传统文化教育，这种非此即彼的方式是行不通的，人本身就是同一的。我们应该在如何结合上认真研究和实践，这是一个严肃的，无比重要的任务，没有中国优秀文化的传承，就没有中华民族的立足之地，没有科学文化的引入，中华民族也不能走向现代化，甚至无法生存。

我们需要在新的时代背景下，认真探讨一条可行的道路，特别在教育上，我们企望通过科学教育来探索一种有效的途径《30》。

在幼儿园的“做中学”科学教育案例中，有一个关于风的案例，让孩子了解空气是一种物质，风是流动的空气。这个教案在中国和法国的幼儿园都进行。从科学内容上看是相同的，但是北京市第五幼儿园进行这个案例教学时，孩子们把风对我们的影响分成了两类：风是我们的朋友和风给我们带来的危害，这种看问题的方法就是中国传统文化的反映《31》。当法国科学院代表团参观这个幼儿园时，他们感到很吃惊，因为在他们西方的思维中认为，白就是白，黑就是黑，不能折中，而在中国一个事物具有它的两面是普遍被接受的哲理。

关于中国人和美国人在认知特点上的不同，已经有很多文章发表了。这里我也可以提供一个关于中国人和美国人在观察问题时着眼点不相同的实证。这是美国密西根大学学者做的一个科学研究《32》。他们向受试者显示32张不同的图片，这些图片在背景上有一个突出的目标物。用眼动检测仪跟踪受试者的视线，结果发现中国学生看背景的时间多，而美国学生则抓住突出目标的时间多。当背景变化时，美国学生重新辨认目标物的重复率要好。它说明中国人看问题一般注重整体思维，注重关系和相似，而美国人注重分析和分类。中国哲学主张综合，西方哲学强调分析，两者的结合将会是很有益的，特别在知识更新越来越快的时代，建立在分析基础上的综合是十分重要的。但是，中国传统的综合，没有建立在对各个特殊个体的分析上，即缺乏通常说的定量的、分析的、实证的科学思维之上，常常不够精确，不够深入，容易走形式而不能落实。教育应该培养分析基础上的综合思维，以应对信息的洪灾《33》。

要保持各个民族的优秀文化，不仅是符合目前在经济上、科学上、文化上不占主导地位的发展中国家的利益，也符合发达国家的利益，需要双方共同的努力。发达国家应该输出的是他们优秀的文化，而不是文化中的渣滓。中国需要继续向西方学习，特别是学习西方的科学文化—分析和重视实证的文化，在分析的基础上继承我们的全局观点和辩证观点。中国需要学习西方对个人的尊重，在这个基础上继承我们对家庭、对社会的重视和奉献精神。这种文化的多样性和相互交流会有利于建立一个和谐的、可持续发展的世界，教育特别是探究式的科学教育应该是通往我们理想的一条大道，一座建立了解和合作的桥梁。

(待续)

      从西方文艺复兴运动之后，科学技术逐渐发展成为推动社会发展的主要动力，它不仅是我们了解世界和我们自身的有力工具，也是推进人类社会发展的第一生产力。科学技术作为第一生产力，把人类社会推进到了21世纪。21世纪是知识社会和经济科技全球化的世纪，人类既能拥有普遍过上美好生活的前景，又同时面对人口急速膨胀、资源贫乏、环境恶化等方面的严峻挑战，这是一个像野马一样奔驰着，而人类又必须共同驾驭的世纪。

      人类靠什么来面对未来，正确的选择是继续依靠科学技术的发展，以及建筑在科学发展基础上正确的价值取向。因此，建设创新型国家，培养创新型人才不仅是增强国家竞争力的必然需求，也是保障人类社会得以持续、健康发展的唯一可行道路。

      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。科学素质成为21世纪公民必备的素质，它是国家竞争力的重要组成部分，也是形成科学的、民族的新文化的主要基础。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。从儿童开始进行探究式科学教育。

一、科学教育和探究式科学教育

      在科学教育的研究和实践领域里, 目前所指的广义的科学教育是包括从学前教育开始直到大学本科毕业的科学、技术、工程、和数学教育（Science、Technology、Engineering and Mathematics, STEM）。根据本课题分工的任务范围，在本研究报告里除了特别说明以外，下面提到科学教育是特指学前教育和基础教育阶段的科学和技术教育，不包括职业教育和中学阶段以后实施的科学技术方面的专业教育。

      传统的科学教育方式是讲授性的，甚至是灌输式的，这种科学教育的方式并不能体现科学的真正含义，更不能满足现代科学发展和社会进步的需求。由于科学技术发展迅速，因此知识总量急速增长，信息更新加快；由于经济发展对人才创新能力和实践能力要求的提高；也基于对人如何能有效学习了解的深入，科学教育必须进行改革，必须从灌输式转变为探究式，这已经是科学教育界的共识，所以本报告中所指的科学教育，除了特别说明外，都是指探究式科学教育（Inquiry Based Science Education, IBSE）。

      科学不仅代表着系统的、基于实证的、经过定量分析和逻辑推理而得到的知识，还包含着获得知识的过程和方法，以及其中蕴含的科学精神（态度）。虽然对探究过程的理解目前有不同的观点，对于不同年龄的学生和不同的学习内容，也需要采用不同的学习形式，但是探究式教育中应该包含如下一些主要特点《1》 ：

1、在教师指导或示范下，学生主动地学习过程(以学生为中心)；
2、绕着核心概念，让学生实际进行、或体验、或了解知识获得的过程。这个过程包括收集信息、聚焦和提出问题、提出设想和设计调研方案（观察、实验）、记录和分析数据、表达和交流等。这些过程都应该是在一个学习的群体中，通过充分地讨论和互动来完成的；
3、尊重学生的差别，从学生已有的基础出发，设置不同的“脚手架”（学习环境和指导），以有利于学生有效地学习和发展；
4、注意学习者社会情绪能力的培养；
5、在学习过程中采用帮助学生建立元认知的形成性评价。

    探究式教育的目的应该包括：
1、掌握重要的有关科学和科学知识的概念，以及建立联系科学概念的模型；
2、学习探究的技能；
3、促进语言和表达能力的发展；
4、保护孩子的好奇心和激发学习科学的主动性；
5、激发想象力，扩展思维；
6、改善合作和交往能力；
7、关心日常生活中的科学问题，关心环境和关爱生命。

    以“做中学’科学教育为例，在“做中学”科学教育实验中提出了以下的九项原则，以体现探究式科学教育的特点和要求：
1、面向每一个儿童、尊重儿童间的差异；
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；
4、引导儿童主动探究、亲历发现过程；
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；
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，建立汉博网站。 

二、加强科学教育是各国建设创新型国家采取的主要措施

      我们承认世界上有些国家是创新型的国家，是培养创新型人才比较成功的国家，那么在一个科技经济全球化的时代，研究他们的发展过程和目前采取的政策，对我们培养创新型人才和建设一个创新型国家可以有所启示。

      科学是自西方文艺复兴运动以后迅速发展起来的，因此，科学文化一直是西方文化的核心。三百多年以前，科学教育起源于西方，脱胎于被教会控制的经院教育，并伴随着科学技术的进步不断发展，因此，西方发达国家历来就有重视科学教育的传统，并把它看成是增强国家竞争力的主要措施。在20世纪下半叶以后，科学技术发展越来越快，对社会经济发展的作用也越来越重要，科学和社会的关系发生了质的变化，西方发达国家更加强调科学教育的重要性，把以培养精英为目的的科学教育，转变为面向每个学生的基础教育中的基本要求，科学和语文、数学一样被确立为基础教育阶段的核心课程，把推动科学教育的发展和改革作为应对未来，确保国家竞争力的重要措施。

      以美国为例，二次世界大战以后，当时的美国总统杜鲁门决定要在美国系统地建立和加强科学研究能力，为此设立了美国国家自然科学基金会（NSF）。美国国家自然科学基金会从成立的一开始，就把支持科学教育研究作为它的主要任务之一，成立了专门的分部来负责。1957年，前苏联载人卫星的成功发射震撼了美国朝野。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。他们发现冷战的取胜不取决于战场上的枪口,而是取决于科学教育的课堂。经过讨论，1958年美国议会通过了《国家防御教育法，National Defense Education Act (NDEA)》，用法律的形式推动基础教育的改革，其中科学教育是其中重要的组成部分。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；1983年美国感到和日本相比竞争力下降，美国教育委员会发表了报告《在危机中的民族，A Nation at Risk》，接着是几任总统的教育改革计划：老布什总统的"America 2000," 教育计划；克林顿总统的 "Goals 2000," 以及布什总统的"No Child Left Behind“。科学教育的改革都是其中很重要的部分。

      在世纪之交，美国的科学教育从以培养精英为目的，转变为面对每一个学生，以普遍提高国民科学素质为目标。1985年美国的先进科学技术协会（AAAS）公布了2061计划，提出了在2061年哈雷彗星再次回归地球附近时，美国公民应具有的科学素质，并作为一个持续的行动计划不断推进《2》。1995年美国国家科学理事会（National Research Council）颁布了美国历史上第一部国家科学教育标准，提出了要在幼儿园和小学中实施探究式科学教育，并随后采取了一系列的措施来落实这个科学教育标准《3》。2006年美国科学院和美国工程院发表了题为《迎接风暴》的研究报告《4》。据此，布什总统在2006年发布国情咨文时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，以及给美国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，包括了三项主要的投资计划：1， 在下一个十年里，增加对关键的基础研究项目的投资；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。美国议会两院在2007 年8月一致通过了根据《美国竞争力计划》制定的《美国竞争力法》《5》。

      2007年10月美国国家科学委员会（National Science Board）再次提出《应对美国科学、技术、工程和数学教育系统紧急需求的国家行动计划》（6）。该计划经过两年的准备，在2007年10月3日正式发布。这一天也是前苏联第一颗人造卫星上天的50 周年纪念日，所以特别选在这一天发布，是为了向美国朝野发出警示：50年前的威胁，今日以另一种形式出现，美国需要大大加强对学生的科学、技术、工程和数学教育。该行动计划主要提出两个方面的措施，一是要求对从学前教育到高中教育、大学本科教育阶段的科学教育，增加国家层面上的主导作用，在横向和纵向上进行协调；另一个方面是提高教师的水平和增加相应的研究投入。美国国家科学理事会在2007年10月出版了书籍《将科学引入学校——从幼儿园到八年级学习和教授科学， Taking Science to School: Learning and Teaching Science in Grades K-8》《7》。两份报告的有些观点不尽相同，但是对科学教育的重要性认识是完全一致的。

      上世纪六十年代以后，特别是八十年代以来，世界上其他一些主要的发达国家也十分重视从幼儿园和小学开始进行探究式的科学教育。法国的教育制度在中央集中管理这点上和我国比较类似，而我们和法国科学院又建立了已经长达8年多的良好合作关系，因此对法国科学教育的情况是了解得比较准确的，他们的发展过程、采取的政策和措施，对我国可以有重要的启示。

      1995年，法国诺贝尔物理奖获得者夏帕克（Georges Charpak）应法国教育部长的邀请，带领了一个研究团队，到美国考察美国芝加哥和加州的科学教育改革。回国以后，决定将美国的探究式教育引入法国，并作了进一步的发展，将它称为 “La Main à La Pâte（LAMAP）”，意为“动手和面”，即基于动手的探究式科学教育。1995 – 1996年开始由法国科学院推动在344 班级进行La main à la pâte《8》实验；2000年实验班级扩大到5000个班级，参加探究式科学教育实验的是3-11岁的儿童。 1999年法国教育部在对LAMAP进行评估以后，决定在全国幼儿园和小学中进行上述科学教育《9，10》。2000年法国教育部正式公布科学教育改革计划，要求法国全部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法国教育部公布了新的国家课程计划（New national  Curriculum），并对 7 %  的在职教师进行了专门的科学教育方面的培训。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大约有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%。其间，希拉克总统曾亲自到小学参观科学课的教学《11》。从2006年开始，LAMAP开展初中低年级试点（12岁-13 岁），进入第一批试点是10所学校共100个班级，试点进行得比较顺利。法国在2007年对4000名11岁左右3年级的学生进行了科学教育评测。此项评测将会在5年以后再次进行。为了促进教育的跨学科的科学研究，法国在2007年将所有的培养教师的高等教育机构并入综合大学《12》。

      1988年英国的英格兰、威尔士和苏格兰先后通过教育改革条例，对5－12岁的儿童进行科学教育，并把语文、数学和科学教育并列为小学的三门主要课程《13 》。在1988年科学课程标准草案的基础上，英国先后颁布了5个不同版本的科学课程标准。其中，关于科学探究活动的内容和教学要求虽有调整和修订，但科学教育的地位和作用一直受到强调与重视《14》。2006年在法国和瑞典的推动下，启动了欧盟12个国家中12个城市间的合作计划—花粉计划《14》。2007年8月欧盟发表了《为了欧洲的未来，立即改革科学教育方法》《16》的报告，欧盟正在蕴养欧盟国家在科学教育上的联合行动。

      九十年代以后，国际上一些科学家，包括一些诺贝尔奖金获得者，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推动国际范围的科学教育，科学教育开始在发展中国家推行。国际科学联合会（ICSU）从1994年开始组织了科学能力建设委员会（CCBS，Committee of Capacity Building on Science），致力于在世界范围里推动探究式的科学教育。2000年11月 中国教育部、中国科学技术协会和国际科学联合会，联合国教科文组织共同在北京召开国际小学科学与数学教育会议，并发表了北京宣言《17》。有九十多个科学院参加的国际科学院联合组织（IAP，Inter-Academy Panel）中成立了负责对世界问题提出科学咨询意见的国际科学院委员会（IAU）。国际科学院委员会在2004年2月向联合国秘书长安南先生（Kofi Annan） 正式提交了他们第一份对国际问题的咨询报告“创造更美好的未来：在世界范围内建设科学技术能力的战略”《18》。在这份咨询报告中，强调了科学能力建设对世界可持续发展的重要性。其中，作为基础的和最具战略性的任务是中小学（5－18岁）的科学教育，指出科学教育是科学技术能力建设的核心。2003年12月国际科学院联合组织在墨西哥发表了联合宣言，有69个科学院院长在宣言上签了字，承诺在各自的国家推进科学教育。中国科学院陈竺副院长代表中国科学院在宣言上签了字《19》。随后，成立了以智利科学院院长Allende为主席的IAP-IBSE国际网络。2006年9月经过两年的工作，IAP-IBSE工作组发表了对探究式科学教育进行评估文件《20》。

      2004年6月在联合国教科文组织位于法国巴黎的总部，召开了国际科学技术教育大会，会议提出科学教育改革应该作为重要议题列入联合国教科文组织的议程，应该在世界范围内推动一个大的计划,并着力于推动发展中国家的科学教育改革。会议号召世界各国教育界、科技界和政策制订者共同为系统地改革少儿的科学和技术教育而努力《20》。

      现在世界上已有三十多个国家，包括亚洲、非洲和拉丁美洲的一些发展中国家正在进行此类的科学教育改革。国际经济合作与发展组织（OECD）组织的国际学生评测计划（PISA）在2003年对学生的科学素质进行了国际比照性评测《22》。2007年2月，OECD-PISA又发布了他们在2006年对59个国家和地区15岁学生科学素质的评测结果《23》。 (待续)    

又是一年，没有什么可以埋怨的，健康地、充实地、带着平凡的快乐和烦恼而度过。只是原来打算抽身而退，关掉博客，做点像样的研究，这个愿望没有实现，只坚持了不到三个月。去年过春节时，到书店买了一大堆哲学和史学的书，整理了下载的一些文献，专心看了不到一个月的书，3月决定接受修改《国家义务教育阶段小学科学教育标准》的任务；5月承接了工程院《创新工程科技人才培养基础教育阶段》的调研任务；6月份看到“Did You Know”激动之下又重新开始写博客；10月份以后参加了三次国家级对科学教育培训者的培训；到了年底，想想关于“儿童早期发展和教育”的两次政协提案没有落实，总该在还担任政协委员时候做点什么，于是又参与推动了《早期儿童发展高级论坛》的召开，真是抽刀断水水更流。2008年需要把已经承接的任务先完成，希望不再接新的硬任务了，也不敢奢谈研究了，备备课、讲讲课还是想做的。博客准备写下去，和大家交流有关科学教育的问题，继续呐喊教育是科学，教育需要科学研究，这是我2008年对自己的心愿。

年年此时，总会收到许多祝福。今年贺卡明显少了，特别是来自国外的，我想是因为大家考虑到节约资源和保护环境的缘故。电子邮件形式的祝贺多了。我收到来自巴黎的一个祝贺圣诞的多媒体文件，非常美丽和温馨，还配了音乐，我把它转发给了一些朋友。我也收到不少用手机短信发来的祝福，这些大多来自还在仕途和岗位上忙碌着的朋友。

制作贺卡的水平自愧不如，我所以对亲人和朋友大多用快乐、安康的短语表示祝福。对所有过日子的人来说，没有比快乐、安康更重要的了，在这个基础上的创业和成就才是幸福，虽然不易做到，也有朋友批评我这是老人的心态，不过表示真诚的、良好的祝愿总是好的。

      PISA 2006主要的工作集中在科学素质的评测上。在这次有关科学素质的评测中， OECD国家的平均分是500分， 其中，芬兰以563的平均分位居第一，平均分在530到542之间的国家和地区依次是加拿大、日本、新西兰、中国香港、中国台北和爱沙尼亚。

      PISA 2006还设置了学生成绩的分级标准，最高级是6级， 达到最高级表明在不同的复杂生活情境中，这些15岁的学生都始终能够鉴别、解释和运用科学知识，了解什么是科学。OECD国家中达到6级水平的学生比例平均为1.3%，新西兰和芬兰的比例超过3.9%，比OECD国家的平均值要高出三倍。英国、澳大利亚、日本和加拿大，以及列支敦士登、斯洛文尼亚和中国香港达到6级的学生数比例在2%到3%之间。     

     PISA的评测属于总结性评测，因而在它们发布2003年对科学教育的评测结果以后，受到了许多质疑，讨论的焦点是能否用总结性评测来鉴别探究式科学教育中学生形成的科学素质。即使是参与PISA科学素质评测拟题的主要专家，也对此提出疑问。为此，IAP（国际科学院联盟）中的探究式科学教育（IBSE-IAP）网络，在智利科学院院长Jorge E. Allende 的带领下，从2004年开始就着重研究了这个问题。为此，专门在巴黎、斯德哥尔摩、华盛顿、和圣地亚哥开过五次研讨会。最后在2006年9月于圣地亚哥形成了对探究式科学教育进行形成性评测的文件。我们参加了上述研讨会，并已经把IAP的评测文件译成了中文。鉴于我国探究式科学教育还没有普遍展开。即使是试验区内也没有达到稳定进行三年的要求，这次新教改中又把小学一、二年级的科学课给取消了，所以我们没有参与申请按IAP的评估文件进行“做中学”科学教育的评测。

      从PISA2006的报告看，也可以从OECD秘书长在新闻发布会上的讲话看出，他们吸收了部分意见，作了比较明显的努力。我在阅读他的讲话时，做了一些摘译，发表在下面，供大家参考。

      OECD的秘书长Angel. Guria 先生在他的讲话中介绍说：这次评测的地域包括了57个参与的国家和地区，比2000年的28个以及2003年的41个有较大的增加，这57个国家和地区占有世界经济的90%。 这次重点是对15岁学生的科学知识和能力进行评测。PISA希望通过评测对各个国家和地区中不同教育系统的质量、公平性和效率给出评价。

      OECD这次选择日本来发布评测的结果，是因为日本在1960年接受高中后教育的人数比例在OECD国家中仅占14位，而现在已经位居第二，仅次于加拿大。不仅是这样，在这次PISA2006 着重对15岁的学生科学素质进行的评测中，日本和芬兰、加拿大、澳大利亚和南韩不仅成绩较好，而且在提供平等的教育机会上处于前列。在OECD外的国家和地区中，中国香港、中国台北和爱沙尼亚的成绩也位于前列。

      2006 PISA项目不仅给出了总的排序， 而且对结果作了分析。日本学生在重述知识、解释、推理和得到结论方面较其他国家的学生优秀，但是在提出科学命题和辨别科学研究的特点方面，也就是说，在运用知识去解决新问题上的表现就不突出。这是一个重要的发现，因为这说明日本的教育培养的学生侧重在对知识的记忆和重述，这在知识社会里是很不够的。日本目前在进行的教育改革目的就是为了增强学生的探究能力，这说明日本教育界已经意识到了这个问题。在这个方面，芬兰、新西兰、澳大利亚、荷兰和加拿大是走在前列的。

      这次PISA的项目注重在科学教育，不仅分析了平均水平，而且研究了学生的成绩分布。PISA这次评测把学生的成绩分成六级，最高级是六级。OECD国家平均来看，学生达到六级水平的占1.3%，日本是2.6%，比平均值高一倍。但是在新西兰和芬兰达到六级的学生比例高于3.9%，而且他们在达到5级水平的学生数也远远高于平均水平。这方面的比较是很重要的，因为它说明在高层次人力资源竞争方面的强弱。在知识经济的社会里，需要全体公民都能具有一定水平的科学素质，在这次评测中，把二级作为及格线，要求学生能够记住简单的科学概念，能运用数据表格表现科学试验结果。OECD国家参加评测的学生中达不到2级水平的比例是19.2%，日本是12%， 而芬兰仅为4%。达不到基本科学素质水平，不仅意味着教育的局限性，同时也预示着社会和经济负担方面的增加。

      在2006年的PISA评测中，也分析了学生对科学的态度，因为这是国家创新能力的标志，学生对科学的态度反映了这个国家未来在科学技术方面吸引人才的数量和质量，说明公众对科学技术的理解和支持，所以人们对科学所持的态度是很重要的。一般来说,日本的学生对科学学科比较喜欢，但不如其他一些OECD国家同年龄的学生表现得积极，特别是在对未来职业的选择上。只有8%的日本学生期望在他们长大到30岁的时候，从事与科技有关的职业，而在OECD国家此项的平均值是25%。虽然日本学生在测试中表现优秀，但是对自己科学能力评价的自信心在OECD国家中是最低的。在涉及环境问题的测试中，日本学生的表现也低于OECD国家的平均水平，对于环境问题的严重性和所涉及的科学问题了解不足。

      在性别问题上，2006年的结果是令人鼓舞的，在30个OECD国家中，22个国家男女学生的成绩是一样的。但是在职业选择上，男女学生的差异明显，日本学生在这方面的性别差异也是明显的。

      了解有关事物是什么的知识是重要的，但是如何运用知识来改善事物？2006年的评测结果让我们思索这样的问题，什么样的教学和教学政策可以提高学生在科学上的能力？如何能对不同社会经济状况背景造成的差别予以补救？有人说，教育的成绩总是和投入有关的，的确我们看到了这样的相关，但是它们之间的关系并不是简单的正比关系，投入处于最高水平的美国和挪威学生的成绩低于OECD国家的平均水平，而成绩最好的芬兰、新西兰、韩国、日本、澳大利亚和荷兰的投入处于中等水平。PISA的结果也显示，虽然学生的成绩在2000年到2006年之间变化不大，但是在这个时期里，OECD国家对教育的投入增加了39%。所以投入是重要的，但是对提高教育质量不是唯一的，如何使用这些投入至少是同等重要的。教师是重要的，但是许多教育政策和实际措施更为重要，它们不一定和投入有直接的关系。在这里我强调其中的三项：体制上的区别、自主程度和问责制（institutional differentiation, autonomy, and accountability），它们是反映一个国家教育政策关键的因素。在早年就让学生分组有违公平性，也无助于质量的改善。在有些教育系统中，在第二阶段学习中就较早的将孩子分组，15岁时这些孩子的行为受到的影响大于通常因社会经济状况造成的影响，而且并没有显示对提高平均的水平有什么系统的得益。这是一个重要的政策方面的经验教训，也许对日本并不那么重要，但是对欧洲一些国家的教育系统肯定是重要的。 

      OECD秘书长在讲话中也提到中国和印度，虽然这两个国家都没有参加这次PISA 2006的评测。他说，今天，像中国和印度这样的国家以较低的投入，提供了高技能的人员，而且速度在加快。其他的国家，包括作为OECD成员的发达国家，不能忽视这种竞争的压力，以及会损害到自己未来福利而导致的痛苦。OECD秘书长有关中国和印度的讲话，并不友好，叫人看了很不舒服，似乎明显在煽动一种情绪，在宣传“中国威胁论”。但是，中国的前途，乃至世界的前途如何，在于我们自己的努力。

       一类对应于明晰性学习的记忆，称为陈述性记忆（或明晰性记忆）。在这一类里又可以分成情景记忆和语义记忆。情景记忆指我们记忆中保存的亲身经历的事件，如难忘的分离、喜庆的过程；而语义记忆是指我们获得的有关个人和周围世界的知识，它并不一定是我们亲身经历的，如我们日常习惯强调的认字、学计算规则、学外语生字等都属于这一类。进行明晰性学习时，我们是在有意识的情况下获得知识，获得的知识是可以用语言表达的、可陈述的；再提取的时候，也是有意识进行的。

      认知心理科学家经过研究还确认了另一种学习方式，即不明晰的内隐学习。这种学习往往是在不知不觉，潜移默化中无意识地进行的，像我们学习骑自行车、学习母语的文法、习得的讲话的自然姿势、感觉、触发、情绪反应等都属于这一类。神经科学家确认和扩展了认知心理学家对内隐学习方式的研究，认为内隐学习的内容会在脑中形成非陈述性记忆，包括情感记忆和动作记忆（认知心理学家往往注重研究认知，而往往忽略了情感记忆）。陈述性记忆重现时是有意识的提取；而非陈述性记忆的提取往往是无意识进行的，例如我们说母语时，并不需要去刻意考虑按文法来组织语句，就是属于提取非陈述性记忆。

      神经科学家的研究不仅证实了不同记忆系统的存在，并给出了它们在脑中的大致部位，图中给出示意框图。 

      陈述性的长时记忆在海马处生成，而逐渐储存在新皮层区域。动作方面的记忆在基底节中的纹状体以及位于脑后部的小脑部位。基底节对运动控制是很重要的，基底节的体积随年龄增大而减少，特别是右脑的尾核。正常儿童尾核的体积和年龄的增长呈显负相关，而患多动症的儿童不存在这种关系。小脑对时间上需要精确控制的动作记忆是关键部位。情绪记忆主要的部位是位于颞叶内侧靠近海马的杏仁体处。这些结构的部位如下图所示：

据潘院长所领导的总课题组的安排，在研究高等人才培养的课题中有了对基础教育研究的部分，以我的了解，这还是第一次，我认为这是很有见地的安排。

我们接到任务以后，很认真，成立了包括八位院士、人事部的专家、教育专家、心理学专家等在内的研究组。经过讨论，确定分成三个组6个子课题来进行研究：第一组是从工程科技人才的成长过程看基础教育的任务；第二组的课题是进行中外创新型人才基础教育阶段培养的比较；第三组研究我国目前基础教育中某些有关问题的现状、挑战和对策建议。目前课题研究还在进行之中，为了准备此次会议，我们课题组的部分同志进行了一次研讨，在基本观点上取得了较一致的意见（详见报告摘要）。今天，我主要对这些观点进行一些解释，很多是个人的理解，有不当之处，请批评指正。

为什么我们认为科学性最重要？因为现在教育和教育研究正在经历一个大的变革，特别是教育的科学研究，是一次革命性变革。众所周知，知识社会的到来是会产生很多根本性变化的，譬如美国前教育部长瑞利说，2010年需要的最重要的10项工作，在2004年还不存在；也有人预计，到2010年每72天信息会翻一番；学生在大学三年级时，大学一年级所学的知识大约一半要过时……全球化是竞争、合作和流动，地球不是平的，当我国十几亿人要进入现代化的时候，我们面对的社会国际环境和自然环境都会面临前所未有的挑战。上世纪末以来，脑科学和ICT技术的飞速发展，使得教育和教育的科学研究正在经历一次大的变革。但是我国现在大部分的教育研究是在做文学、做文字注释，靠一种感觉或是某种局部经验的总结，似乎教育研究不需要实证，论文发表不需要列出参考文献，这就是当前我国教育研究的主流现象。现在农民都会说要依靠科学技术解决种田问题，而教育者却很少提要依靠科学进步来解决教育问题。即使是对ICT技术的应用，也没有很好地研究如何正确地、有效地应用。因此，我们非常强调，当今一定要在中国发展基于实证的教育科学研究。

ICT是当前我们面临的科学技术中最具影响力的。有很多国际组织已经开始预测这个第一生产力能给我们带来什么？对此召开了很多高峰会议，我个人曾经参加过3个高峰会，这里我介绍一下今年6月联合国教科文召开的“高层次战略思考者”的会议，会议的主题是“只是的获取和分享“。会上预测，知识获取和分享将越来越受到技术的影响（如在线进行），25年以后传统的教育过程将会被彻底改革，新的知识社区将会形成。教育机构形式的变化主要是在大学阶段，中小学仍然需要面对面的教育，中小学的教育机构会保持。一批私营部门（如微软等IT企业）会在未来的教育中发挥日益重要的作用。