[创新科学教育模式立足提高科学素养]科学素养是什么

　　摘要：重新认识科学和科学教育，以“文理渗透，纵通横拓，手段创新，注重探究”的科学教育改革思路为指导，进行科学教育新模式的改革探索。 　　关键词：科学；科学教育；科学探究；教育改革
　　
　　一、重新认识科学和科学教育
　　
　　目前，我国高等教育普遍存在的科学与人文分离、专业口径过窄、学科分化太细以及理论脱离实际等状况，是造成大学生科学素养偏低、缺乏创新精神和创业能力的主要原因。这与党中央号召的建设创新型国家，构建和谐社会的目标极不相称。为主动适应社会发展的需求，必须转变思想观念，创新科学教育模式，深化科学教育改革，全面提高大学生的科学素养。
　　传统的科学教育的目标主要是培养学生掌握有关自然科学的基本知识和基本技能。在由培养科学精英教育转变为提高大众科学素养教育的今天，我们需要用全新的视角来认识科学与科学教育，或者说今天的科学教育要立足于对科学的新理解。
　　什么是科学?过去人们总认为科学是系统的、反映真理的知识，学习科学可以获得方法、技能。后来人们又认为科学是一种能力，学习科学就是经历研究的过程。今天我们从更深的层次来理解科学的话，首先就应该看到科学是认知世界、理解世界的一种认知方式，用这种认知方式来认识自然、认识社会，才能形成科学的世界观。这种认知方式不同于文学、不同于艺术，不同于宗教，甚至也不同于哲学。其次，科学在人类文明进步的历程中经受磨难，不断反思，与时俱进，蕴含了人类认识自然、认识社会和认识自身的许多重要思想，是人类可持续发展的精神财富。再次，科学本身表现出一种特有的价值观。邓小平指出“科学技术是第一生产力”，这是对科学技术发展物质文明价值的科学总结：同时，科学在精神文明建设上的价值日益凸显。作为一种文化，科学文化是先进文化的重要组成部分。优秀的人文文化只有与先进的科学文化紧密结合，才能促使人类文明不断进步与发展。还有，科学本身就蕴含了解决问题的方法。这种方法已不再只是认识自然界、改造自然界的方法，它也是解决个人问题、社会问题以及人与自然相互关系问题的重要工具。
　　但是，传统的科学教育受专门化的精英教育影响，不仅自然科学与人文科学之间的联系被切断了，而且自然科学各学科之间、甚至各分支学科之间的联系也可能被切断。由于科学教育关注的是各学科的、专门的知识和技能，而且学生只不过是这种“教育生产线”上一件被加工的产品，在这样的教学过程中，学生只能被动地进入抽象的数字化世界，而远离了多样化的、充满探究活力和创新激情的生活世界，这样的教育严重影响了大多数学生在文化上的全面而自由的发展。如何看待科学教育，爱因斯坦的一段话非常发人深省。他说：“科学对人类事务的影响有两种方式，第一种是大家都熟悉的――科学直接地并且在最大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具。第二种方式是教育性质的――它作用于心灵。尽管草率看来，这种方式好像不太明显，但至少同第一种方式一样锐利。”科学对人类影响的第一种方式是大家都能体会到的。但是科学的另一种方式，也就是科学的教育性质与作用，却长期被人们忽视，或者说没有被人们全面深刻地认识。这也就造成了科学教育长期重视与突出的是工具理性的作用，而忽视了它作用于人类心灵的功能。
　　
　　二、确立“文理渗透，纵通横拓，手段创新，注重探究”的科学教育改革思路
　　
　　在大学，除了解决对科学与科学教育的认识问题外，科学教育的对象不仅仅是理工科学生，而是全体学生；科学素养的缺失，创新精神与实践能力不足也不仅仅是文科大学生。科学教育改革的指导思想应该是，面向全体大学生，以转变思维方式、注重科学探究为重点，以改革实验方式为手段，以加强实践教学环节为平台，全面提高大学生科学素养。根据大众化教育的新形势对高校科学教育的新要求，总结近年来开展科学教育改革的经验，我们确定了“文理渗透、纵通横拓、手段创新、注重探究”的科学教育改革思路。
　　1．文理渗透。用科学人文教育观指导科学教育改革。通过改革，实现文理渗透、文理协调、可持续发展的科学教育。一是开展综合理科教育改革实验，通过教改实验，对科学教育改革起示范和引导作用；二是对全校所有专业开设科学教育的公共课，在科学教育公共平台上实现文理渗透；三是对现有理科专业进行课程改革和教学改革以体现理科学科间的融通。
　　2．纵通横拓。对传统的理工科专业进行内涵改造，实现纵向打通，横向拓展。所谓纵向打通，首先要夯实专业基础，尤其要掌握好专业的核心知识和核心技能．在此基础上还要了解专业科学史，了解专业学科的当代前沿。所谓横向拓展，是指适当开设与本专业密切相关的交叉课程，以及本专业与人类生存，社会发展密切联系的综合课程。以形成可持续的知识与能力，以及解决复杂问题视野与方法。
　　3．手段创新。结合计算机技术、仿真技术、网络技术和数学计算方法等，改变传统的理工科专业的实验方法、研究方式，改革以验证性实验为主的实验教学传统，逐步提高综合性实验、设计性实验和创新性实验的比例，提高学生分析问题和解决问题的能力。
　　4．注重探究。科学探究是科学家进行工作的基本方式。对于文理科学生来说，注重探究都具有方法论意义，只不过探究的方式方法有所不同。首先，要运用启发式教学，培养学生的探究意识。其次，大力开展研究性教学、研究性学习，问题交给学生自己去解决，不仅在实验室自己设计方案、自己选择仪器、药品，组合实验装置，通过自己观察、发现问题、提出假说、搜集证据、分析问题、得出结论，还要走进大自然，走进企业、市场，走进社会的方方面面，进行调研。通过探究式学习，不仅形成科学的思维方式，还要体验科学的人文精神。
　　
　　三、安庆师范学院进行科学教育改革的新尝试
　　
　　从2000年开始，安庆师范学院开始了综合文科人才培养模式的改革实验，从开办综合文科实验班、设置人文教育专业、创建人文教育示范专业，到全面推进大学生文化素质教育，人文教育改革取得了丰硕成果。在综合文科改革实验的同时，我们尝试运用计算机控制物理实验和化学实验研究；进行“三阶段、三层次”化学实验教学改革；开展文科专业的科学教育改革；建设省级基础物理实验教学示范中心：开办科学教育辅修实验班，设置科学教育本科专业；构建科学教育公共平台，科学教育改革取得了可喜成绩和明显成效。
　　1．“三阶段、三层次”化学实验教学改革。以化学与环境科学学院副院长吴根华教授领衔的“重新融合化学实验课程，培养原始创新思维”省级教改课题，旨在建立“三阶段、三层次”的化学实验教学模式和课程体系。“三阶段”就是将原来分科的化学实验整合为基础化学实验、综合设计实验和现代技术实验三个阶段的化学实验。“三层次”是将每个阶段的化学实验又分为必做实验、选做实验和开放实验这样三个层次，以体现学生进 行科学探究的主体性和选择性。
　　2．运用计算机控制物理、化学实验。2000年，安庆师范学院物理系何龙庆教授主持的“CCD――微机系统在光学实验中的应用”、化学系张德生副教授主持的“微机控制物理化学实验”省级基础课实验改革研究课题开始实施。通过利用CCD摄像机、图像采集卡、计算机采集实验数据、处理实验数据、绘图输出实验结果。目前部分物理、化学实验实现了微机控制。
　　2005年物理与电气工程学院副院长张杰副教授主持的“大学物理CCBP(calculus-and-computer basedphysics)体系的研究与实践”被批准省级教改课题。这一课题是在上述实验改革的基础上尝试在大学物理课程中建立CCBP体系。在这一课程体系中学生将学会运用微积分和计算机，自己动手编程与解决物理学科的一些原始问题，训练原始创新思维能力。
　　3．构筑基础物理“三级”实验综合系统。2004年7月，安庆师范学院申报的省级基础物理实验教学示范中心建设项目获教育厅批准实施。项目的核心内容是构筑适应时代发展的基础物理“三级”实验综合系统。三级普通物理实验总体改革的原则是进一步减少验证性实验，增加综合性和研究性实验，积极引入最新实验研究或果，采用新技术、新方法，如计算机辅助物理实验、计算机仿真技术以及各种类型传感器在物理实验中的应用。三级普通物理实验分为：一级基本物理实验，二级综合、设计性物理实验，三级研究性物理实验。三级普通物理实验将力学、热学、电学、光学实验有机结合起来，并有明显的学习梯度，以适应不同层次、不同专业和不同年级学生的需求。
　　4．开展文科专业的科学教育教学改革。根据国家新专业目录要求，安庆师范学院于1999年起对全院文科专业开设“自然科学基础”必修课。为开好这门课程，成立了全校“自然科学基础”课教研室，制订了课程教学大纲，选派了有教学经验，具有高级职称的教师承担教学任务，取得了较好的教学效果。2005年起，学校基础物理实验教学示范中心对全校文科专业开出“大学文科物理”选修课，建设专门的文科物理演示实验室，全天候对文科学生开放。该实验室主要以物理演示实验为主，同时也设置一些适合文科学生自己动手的小实验。运用一些简单的物理学原理解释自然现象，激发文科学生对自然科学的学习兴趣，提高学生的科学素养。
　　5．开办科学教育辅修专业实验班。为把综合文科教育改革的成果由文科专业推广到理科专业，通过综合理科教学改革实验，实现文理渗透，文理交融。2005年3月，安庆师范学院组织开办了首届科学教育辅修专业实验班。实验班由基本学完理科专业基础课程的三年级学生组成。该辅修专业课程内容突出“整合”与“探究”的特点，学生通过学习综合的科学概念和原理，了解科学技术发展的历史，使学生从整体上认识自然、认识人――社会――自然、科学――技术――社会的关系；接受严格的科学思维、科学方法训练，使学生形成良好科学态度、情感与价值观。目前，首届实验班的学生已经毕业，在实验班基础上申报的科学教育专业已获准设置。
　　6．构建科学教育“公共平台”。为构建宽厚的科学教育公共平台，2006级人才培养方案中设计了科学、人文和艺术三个系列的文化素质教育课程模块。在科学教育模块中开设了“现代科学技术概论”、“科学教育与人文教育”、“科学史”、“科学哲学”、“物理美学”以及具有安庆地方特色的“从方以智到邓稼先”等课程，要求全校学生每人必须在这一系列中至少选择一门课程，并获得相应的学分。
　　近几年，学校组队参加全国数学建模、计算机仿真、大学生创业计划等比赛，取得了好成绩。在连续多年获全国数学建模赛区比赛二等奖的基础上，2005年我校学生获得全国首届计算机仿真大奖赛二等奖，2006年又获得全国第二届计算机仿真大奖赛二、三等奖。2006年9月，继在“挑战杯”安徽省创业计划大赛中获得金奖之后，我校学生在第五届“挑战杯”全国大学生创业计划大赛中首次荣获铜奖。这表明，学生的科学素养和创新能力不断提高，学校创新科学教育模式已呈现良好的发展态势。