张红霞：我国科学教育中的技术思维陷阱

回到原点，跨越技术思维的陷阱

美国将工程技术纳入科学教育是在“科学作为探究”阶段充分发展以后，是为了实现科学教育大众化、增加就业的新目标而采取的多元化的策略，但绝不会放弃科学这个STEM的基础。

以教材出版为例，以工程技术和生涯教育为取向的《科学维度》和《科学融合》代表了出版商HMH的市场战略、普及化定位；注重丰富的活动方案而不是科学概念体系。而90年代出版并沿用至今的STC（Science and Technology for Children）教材，强调对单元概念、科学统一概念、跨学科概念的系统化阐述及其科学思维的发展进阶设计 [30]。

再者，《科学维度》的作者队伍、教材实验学校主要是加州和中部地区的专家和教师；而STC由美国科学院、国家科学资源中心组织编写和出版，代表国家顶尖水平。

中国的国情完全不同，科学教育还属于起步阶段。我们的科技发展及其教育传统还带有深深的技术思维烙印。

那么，传统技术思维究竟会对科学学习带来什么障碍？科学思维的起点是对自然现象 “类” 的认识，其目的是认识客观世界运行的内在规律、提出解释世界的思（ideas），而不是生存之道。

美国著名文化心理学家尼斯贝特（R.Nisbett）基于心理学实验发现，中国人的思维方式特殊性之一是对“类” 的漠视而对表面 “关系” 的敏感，例如，中国被试倾向于将牛与草归为一类，而西方被试倾向于将牛与鸡归为一类 [31]。这里牛与草的关系并非生态系统里的食物链概念，而是反映人类的一种生存策略：放牧技术。

我国著名科学哲学家李醒民先生指出了我国科技发展中科学与技术混沌不分的危害，“它误导了科学政策的制定，妨碍了以自由探索为特征的科学，尤其是基础科学研究的进展，从而最终贻害于高新技术的发展。此外，它对国民科学教育的深化、科学意识的增强、科学素养的提高、科学心智框架的形成也有百害而无一利 [32]。”

怎样才能跨越技术思维的陷阱？对于传统文化与科学教育的关系研究近年来有实质性进展。过去的基本假设是非西方文化都是妨碍科学思维形成的落后文化，因此教学情境要 “去文化”。

进入21世纪，大量研究指出，对于非欧美文化背景的学生而言，应该倡导基于本土文化的教学情境设计 [33]，因为使用不同种族学生自己的文化知识、先前经验、知识架构和表现风格，可以使学习对学生具有更好的关联性和有效性，提高学生的“科学认同” [34]。

有学者进一步提出 “文化相关”（Culturally relevant）教学情境设计理念，认为未来科学教育研究的核心主题是理解、支持和利用不同文化作为学习资源而不是负担 [35]。

这就是说，对于中国学生而言，基于中国文化传统的中国社会实践就是产生科学问题最好的情境设计资源。对于小学科学教育而言，根据教育重演论，古代农业文明形成的本土科技成就就是学习的起点。

如果这一点成立，那么，下一步的问题是：怎样以本土的技术思维主导的科技成就为起点，将学生的技术思维转化为科学思维上来？换句话说，怎样将技术思维的 “真实情境资源” 转化为能够引导出科学问题的 “教学情境设计”？本研究谨认为：首先要重构中国农业文明科技史（教学用）；然后基于此，开发一整套用于科学探究教学的本土情境设计方案。

首先，正如我们要蹲下来才能用儿童的视角看世界，我们要回归自然、回归农业、回到原点去理解中华文明的发展逻辑 [36]。

第一，要弄清楚中国自然地理环境（青藏高原-纬向大河-大平原-东亚季风等）是如何造就了中国大一统的、集体主义的、经久不衰的农业文明 [37]。第二，要弄清楚为什么中国古代辉煌的科技成就始终不能成为生产力要素而得到发展。这些问题不仅仅是地理学问题，而是与大气科学、水力学、生物学、海洋学、遗传学、人口学等学科紧密相连。对这些问题的研究结果本身就是重要科学知识和科学概念，而且是最中国的科学概念，也是中国农业文明科技史（教学用）的精髓。

然后，基于本土农业科技史开发科学探究教学 “情境”。以曹冲称象为例：假设当时曹冲放弃做王子，与韩国人做生意。一次他将满载货物的货轮从长江口驶向韩国，突然发现当海轮逐渐离开长江河口时就渐渐上浮起来。这时曹冲组织起一个研究小组，探讨怎样能够保证运送最大货物量以提高利润。如果你是曹冲的科学顾问，你怎样设计一项实验以解决这个问题？在这个情境下学生们的研讨问题不仅包括与浮力定律有关的问题，还可能包括商业活动与科技创新的关系。 

总之，我国创新人才培养的陷阱本质上就是技术思维的陷阱。工程技术的加入对我国科学教育是一把双刃剑，对此我们必须从顶层设计上进行重构。

第一，科学教育研究要在研究取向上超越课程教学领域的技术性探讨，增加研究队伍的多样性，鼓励科学家的参与，加强科学哲学研究的引领作用。

第二，构建参与式教师培训体系，给教师们提供参加真实科研项目的机会。国际STEM教育权威卡拉·乔恩生（C．Johnson）在中国考察后说：“就我对中国STEM教育发展的担心来说，首先是教师专业发展的问题。这是我最关心的问题…… 真正有效的STEM教育实施，一定要伴随着STEM教师的培养，一定要将教师真正纳入到设计、开发与实施的整体过程之中，而不是仅扮演 ‘执行者’ 的角色 [38]。”

第三，从日常教学的课时分配、教师评价、高考科目设置等一系列制度上确保科学教育的重要地位。我们应该认识到：科学教育在STEM教育、项目化学习、探究式教学模式的推广上发挥了轴心的作用，科学教师们正在为整个中国的教育现代化做着探路人的工作，理应得到有力的政策支持。

第四，加强政策执行过程的评估，促进政策制订与学校需求接轨、仪器装备与课堂需求匹配，将实验室建设经费用在切实改进日常教学活动的刀刃上。

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（作者：张红霞，南京大学教育研究院、陶行知教师教育学院教授，博导）