本文转自：中国教师报
周 航
当下，科学教育在全国各地开展得如火如荼，小学甚至幼儿园的孩子都在开展科学实验。多数情况下，学生走进实验室时，学习所需的仪器、试剂已经准备好，只待老师发出指令，学生就按照课本或实验单按部就班操作，不出意外的话都能得到期望的实验结果。即使失败了，严格按照实验要求重来几次肯定就可以了。老师最后宣布：“通过亲手实验，我们验证了这个原理、结论是成立的。”就像照方抓药似的，单子上写什么就准备什么，根本不需要学生思考。
真正的科学研究也是这样吗？如果答案是否定的。那么，科学家是怎么想到要用这些仪器、试剂和方法达成实验目的呢？
爱迪生发明实用白炽灯的故事广为流传。为了找到一种耐用的灯丝材料，他和团队进行了大量实验，据记载，其团队测试了超过1500种不同的材料。经过反复尝试，他们发现碳化棉纱、竹丝等可以作为有效的灯丝，最终商业化采用了碳化竹丝。
有人将他的尝试称为“失败”，但爱迪生本人却以积极的态度回应：“我没有失败，我只是发现了一万种行不通的方法。”在他眼中，每排除一种材料，就是对答案的一次逼近。结论是未知的，路径要靠自己摸索出来，这才是科学研究应有的样子——从提出问题开始，通过分析问题厘清思路、反复实验排除错误，一步一步逼近真相或解决方法，其间充满了反复、试错和不确定性。
反观现实中一些科学课，结论早已写在课本上，实验步骤早已写在单子上，学生做的不过是对已知结果的验证。我不禁想到，不少高校教授抱怨博士生总是等着导师下指令，本科课堂教学提问环节教室一片寂静。某种程度上，这是基础教育留下的隐患——传统的科学教育不是按照科研的方式教学生，目的不是让学生学会研究，只是传授原理而已。学生不了解这个知识点在整个知识体系中的位置和作用，学起来没兴趣，满足于听懂了，只关心考试出什么题目。他们的思维习惯在长期的“照方抓药”中被塑造成了执行者，而非探索者。
其实，教育界对科学教育应该回归科研本真的探讨由来已久。20世纪五六十年代流行结构主义，美国教育家布鲁纳主张把知识的结构教给学生，提倡发现法，其核心就是让学生像科学家一样思考，在教师的引导下自己发现问题、提出假设、设计实验、验证结论。20世纪90年代流行皮亚杰建构主义理论，主张由学生在以往经验的基础上构建新知识。21世纪以来提倡研究性学习、项目式学习、跨学科学习，鼓励学生自己探索、自己研究，因为无论知识教得多深、多超前，如果缺少了寻寻觅觅的科研思维和过程，缺少了对知识产生背景和应用场景的探索，学生依然难以将知识内化为真正的创新能力。
令人欣慰的是，这些理念正在从学术探讨走向制度设计。不久前教育部印发的《义务教育阶段科学教育“做中学”领航行动指南》，恰恰指向上述痛点。文件明确要求，科学探究实践应让学生经历“提出问题—作出假设—设计方案—搜集证据—得出结论—制作改进—交流反思”的完整过程，聚焦真实问题开展跨学科项目式学习。这意味着，政策层面已经不再满足于让学生验证一个结论，而是要求他们完整地走一遍科研流程。
当然，这个过程可能漫长而曲折，远不如直接告诉学生答案来得高效，但它对学生批判性思维、解决问题能力的培养是任何灌输式教学都无法比拟的。所以，学校教育不应再满足于把课标要求的知识教给学生，还要将碎片化的知识点融入学科知识的体系，促进不同学科知识融会贯通。
当前讨论最热的话题是人是否会被人工智能取代，我始终认为这是一个逻辑上的悖论，归根到底，人类的命运只能掌握在自己手里，而掌握命运的关键就是终身学习，不断创新。创新源头来自哪里？来自问题。科学研究就是一个发现问题和解决问题的过程，那么我们在教学中为什么不能让学生采用这样的方式学习呢？
西方有一句谚语“Don't reinvent the wheel”，字面意思是不要重新发明轮子，引申义是不要耗费时间、精力去从零复刻别人早已完善、现成可用的成熟成果。然而在教育领域，尤其是在科学教育中，让学生用科研的方式方法重新发明一个“轮子”，不仅不是浪费时间，反而是开发创新思维、培养科学素养的有效途径。当学生习惯于用科研的方法去学习，他们就不再满足于“是什么”，而会不断追问“为什么”和“还能怎样”。他们会尝试用不同的方法解决问题，敢于挑战权威，也乐于将自己的想法付诸实践。这种主动探索、敢于试错、不断迭代的精神，正是创新能力的核心。
如果我们的科学教育能够从“照方抓药”走向“寻寻觅觅”，让每一个孩子在真实的探究中体验科学发现的甘苦，那么他们带走的将不仅是课本上的知识，更是一生受用的科学精神和创新能力。
（作者系明远未来教育研究院副院长）
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