《 光明日報 》（ 2013年04月15日 13 版）
各類科技競賽為主體的科技教育，以制作代替設計，輕視過程，表面看似尖子人才不少，但不符合創(chuàng)新人才成長規(guī)律。我們要讓學生應用自己建構(gòu)的科學知識解決實際問題，在問題解決過程中發(fā)現(xiàn)和織補知識漏洞，根據(jù)原理和測試數(shù)據(jù)逐步優(yōu)化設計。
不久前召開的全國兩會上，多位人大代表和政協(xié)委員對中小學科學教育落后現(xiàn)狀的嚴峻批評和急切建言，令人鼓舞，深感在中國夢的推動下，我國科學教育振興有望。受那些真知灼見的感召，筆者要懇切補充一條：加強科學教育建設，還應將工程教育整合進基礎(chǔ)教育階段的科學課，以此定位科技中國夢的“育種工程”。
美國教育：抓牢塔尖上的5%
美國的教育目標，就是把最具創(chuàng)造能力的5%的高端人才牢牢抓在手中。
在美讀書時也聽過一個“美國夢”：“世界上的人才和相應的工作都是呈金字塔型分布的，而塔尖上那5%的工作，是由最具創(chuàng)造能力的5%的高端人才完成的。美國的教育目標，就是把這5%的人才牢牢抓在手中。”這正說明，在世界各國的國力競爭中，科技和人才因素的決定性意義。
“抓牢塔尖上的5%”這一美國夢，體現(xiàn)到奧巴馬2010年國情咨文里，就是“美國絕不接受第二”，為此必然要大力“投資技術(shù)和教育”，因為“21世紀對抗貧窮的最佳計劃，就是提供世界級的教育”。為讓下一代的科學教育繼續(xù)領(lǐng)先，2011年美國國家研究理事會發(fā)布了《K-12年級科學教育框架》（簡稱《框架》）。該《框架》內(nèi)容標準新增了工程技術(shù)與科學應用維度，目的十分明確：一是讓學生掌握工程設計過程的整體思路；二是讓學生充分理解科學、技術(shù)、工程與社會的相互作用與關(guān)系。
知識技術(shù)資源被視為這個時代最重要的國家戰(zhàn)略資源，把“科學課”向“科技課”延伸，正是美國用以“抓牢塔尖上的5%”的教育對策。
《框架》指出，整合工程教育是為了“在國家層面上強調(diào)科學、技術(shù)、工程與數(shù)學間的聯(lián)系”：科學以了解自然世界為目標，工程視滿足人的需要為己任，然兩者在思維方法、認知觀和實踐上有不少相通之處，如都需基于理論模型做出解釋或設計，都要收集分析數(shù)據(jù)進行驗證或測試，都在專業(yè)共同體的質(zhì)疑、挑戰(zhàn)和批判中不斷得到發(fā)展。兩者還互為依托——新的科學發(fā)現(xiàn)往往促生新的技術(shù)，新的技術(shù)又會使新的科學研究方法成為可能。
科技哲學早有這些認知，但據(jù)此將工程技術(shù)融入中小學科學教育，則屬新嘗試�，F(xiàn)有研究表明，從人的需要出發(fā)構(gòu)建問題情境，有利于點燃學生對科學的興趣；讓學生應用所學知識解決實際問題，有利于他們深入理解科學概念和工程設計過程；了解科技怎樣改變著人與人、人與環(huán)境的相互作用方式，社會又是怎樣推動和制約著科技的發(fā)展，有利于學生成長為具有決策能力的公民。美國教育研究者正是看中了整合教學的多元價值，才啟動了培養(yǎng)科學與工程技術(shù)復合型人才的“育種工程”。
我國中小學科技教育輕視過程
科技教育輕視過程，以制作代替設計，盲目追求高精尖，“育種工程”蛻變成“揠苗助長工程”或“果實收集工程”。
對比上述美國科技教育愿景，危機感頓生：我國中小學科技教育現(xiàn)狀與實現(xiàn)中華民族偉大復興的“中國夢”實不相稱。
據(jù)了解，目前我國的科技教育多游離于科學課之外，主要體現(xiàn)在以全國青少年科技創(chuàng)新大賽為龍頭的各類科技競賽上。表面看成果和專利越來越多，越來越尖端，涉及領(lǐng)域越來越廣，似乎四大發(fā)明后的發(fā)明缺憾和人才缺口已填補在即。但基層科學教師卻都知道一個“公開的秘密”：競賽成果打造的基本模式是，一個或幾個老師帶一個或幾個孩子“攻關(guān)”；至于航模、機器人、基因研究這樣的高科技項目，不但學校要請專家手把手教尖子生操作，家長還需承擔昂貴材料費。有些榮譽加身的學生，并未參與設計，甚至對發(fā)明背后的科學機理都缺少理解，他們在老師或?qū)＜业闹笓]下完成作品，有的僅在設計好的機器人調(diào)控程序中輸入幾個數(shù)字。
我們的科技教育也在嘗試走進課堂。如重慶規(guī)定小學必須開設科技教育課，具體形式自主選擇。于是有學校削減科學課課時，讓老師們單獨備出一門科技活動課，也有學校試圖將科技課融入原有的科學課。但據(jù)調(diào)查，兩類科技課都常常被上成“手工制作課”，即使與科學課內(nèi)容有關(guān)聯(lián)，也往往流于表面，如學了風速就學做風車，設計及制作步驟都由老師給出，學生們依樣畫葫蘆。
科技教育輕易以制作代替設計，或盲目追求高精尖，“育種工程”就會蛻變成“揠苗助長工程”或“果實收集工程”。而且，讓家境優(yōu)越的學生超越成長階段涉足尖端領(lǐng)域，不但有損教育公平，也未必能做到“可持續(xù)發(fā)展”。這樣的高科技活動，與廣泛培育科學與工程技術(shù)復合型人才的“世界級教育”目標相去甚遠。
科學教育不能急功近利
從低年級起讓孩子擁有融科學探究與工程設計于一體的活動課程，他們才能成長為競爭“塔尖上的5%”的實力型選手。
美國科學教育界沒有這么急功近利。
他們整合工程教育，關(guān)注的是讓學生應用自己建構(gòu)的科學知識解決實際問題，在問題解決過程中發(fā)現(xiàn)和織補知識漏洞，根據(jù)原理和測試數(shù)據(jù)逐步優(yōu)化設計。如某校學生學習杠桿原理時，配套的科技活動是設計從中世紀就有的甩石機；五年級學習力與運動時，某教師讓學生設想自己是航空航天工程師，分組用吹塑紙和別針制作簡易滑翔機模型，引導學生通過受力分析比較總結(jié)影響飛機飛行狀況諸因素。學生一步步將傾斜繞彎倒栽蔥的作品，改進為能平穩(wěn)飛行較長距離的模型飛機；從起先只夸耀自己的飛機“酷”，到能運用物理原理講解自己的設計，如“我的飛機像飛盤一樣各部分重力均衡”“將機翼做得很大，是為了讓更多空氣流過機翼下面，得到更大舉力”等。證實其教育有效的，并非制品的科技含量，而是學生能獲得越來越清晰的工程設計思路，掌握將科學向“生產(chǎn)力”轉(zhuǎn)化的要領(lǐng)。
就像巴西足球和中國乒乓球的強大優(yōu)勢，要溯源到遍地開花的胡同小孩球隊一樣，“塔尖”之下，必須是堅實的塔身和深厚的地基。因此，只有重新定位我國科技“中國夢”的育種工程，從低年級起，就讓中國孩子人人擁有融科學探究與工程設計于一體的活動課程，我們的新一代才能成長為競爭“塔尖上的5%”的實力型選手。
（作者為西南大學教育學部副教授；本文為全國“十二五”教育科學規(guī)劃國家一般項目“社會性課堂學習環(huán)境對科學探究學習有效性的影響”的階段性成果，項目編號BFA110052）
