科學教育要從使命中培養(yǎng)興趣

■聚焦中小學科學教育系列報道（一）

今年9月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于新時代進一步加強科學技術(shù)普及工作的意見》提出，將激發(fā)青少年好奇心、想象力，增強科學興趣和創(chuàng)新意識作為素質(zhì)教育重要內(nèi)容，把弘揚科學精神貫穿于教育全過程。中小學的科學教育該如何做？如何培養(yǎng)學生的科學精神和科學興趣？中小學科學教師隊伍如何進一步加強？為此，本刊推出“聚焦中小學科學教育系列報道”，邀請部分科學家、中小學校長來解答中小學科學教育中的關(guān)鍵問題，分享實踐經(jīng)驗。今天刊發(fā)的是第一篇。

——編者

我大學畢業(yè)60多年，對科學以及科學素質(zhì)培養(yǎng)有所體會。我們不單要講科學，還要講創(chuàng)新，科學素質(zhì)教育的核心是創(chuàng)新?？茖W教育要從使命中培養(yǎng)出興趣，進而發(fā)展為熱愛，形成個人的追求，才能形成真正的創(chuàng)新。

創(chuàng)意產(chǎn)生效益 才是真正的創(chuàng)新

創(chuàng)新和科學創(chuàng)意有何區(qū)別？科技工作者有了一個新的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明，發(fā)表了高水平的論文，甚至可能得了獎，但這并不一定是一個創(chuàng)新，可能只是一個創(chuàng)意。我國的一些企業(yè)引進、仿制的產(chǎn)品，雖然有一些改進，也產(chǎn)生了很大的社會、經(jīng)濟效益，但并不是自己原創(chuàng)的，因此也不能叫作創(chuàng)新。

創(chuàng)新跟發(fā)明、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)意是兩回事。什么叫創(chuàng)新？創(chuàng)新不僅需要有一個好創(chuàng)意，更要經(jīng)過不斷的努力和實踐工作，使創(chuàng)意通過轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生經(jīng)濟效益或社會效益。創(chuàng)意與效益兩者相加起來，才叫作創(chuàng)新。我們搞科學研究一定要立足于解決問題。

20世紀60年代，日本科學家下村脩發(fā)現(xiàn)水母里有一種熒光蛋白，在《Science》（《科學》）上面發(fā)表文章。后經(jīng)幾代科學家的努力，包括錢學森的侄子錢永健，他們將熒光蛋白標記在某些物質(zhì)上（如一種藥物或診斷試劑），進入身體后到了什么地方、代謝物質(zhì)去了哪里等，從而提高診治水平。這樣就能在醫(yī)學、化學上產(chǎn)生大量效益，他們也在2008年獲得了諾貝爾化學獎。

科學創(chuàng)新應(yīng)培養(yǎng)學生的四個素質(zhì)

創(chuàng)新素質(zhì)體現(xiàn)為開拓、求實、追求、協(xié)作，要著重培養(yǎng)學生這四方面的能力，打好文化素養(yǎng)、語文等基本功。

第一是開拓精神。胸肺科最常見的是慢性阻塞性肺疾?。璺危＿@個病有四期，第一、二期患者無癥狀、輕癥狀，可以到處跑，第三期患者出現(xiàn)癥狀，第四期患者走不動路。中國差不多有一億人得這個疾病，超過90%的都是一期和二期，沒人管?，F(xiàn)在醫(yī)院管的是第三、第四期。今年世界衛(wèi)生組織慢性阻塞性肺疾病診治指南，也是不管不治療。90%的病人都被忽視，只治療那些晚期的。

我們團隊進行開拓性研究，在社區(qū)里找到肺功能已經(jīng)降低與慢阻肺一期、二期的患者，分成兩組。一組給簡單的一種藥，另一組是用安慰劑。經(jīng)過兩年的治療，我們發(fā)現(xiàn)第一組患者肺的通氣功能增加了170毫升。但停藥一年后，又下降到和用安慰劑那一組同樣的水平。

實驗結(jié)果說明早期治療能夠改善慢阻肺病，而且少量用藥就行，不會發(fā)展到出現(xiàn)走路時氣促、呼吸衰竭等三期、四期常見的慢阻肺癥狀。慢阻肺病等到這個階段再治療就晚了。相關(guān)成果在《新英格蘭醫(yī)學期刊》發(fā)表，我們正安排在全國進行推廣試驗，希望將來治療慢阻肺能夠有中國的模式。我想，這個例子充分體現(xiàn)了開拓精神的重要性。

第二是求實。堅持、尊重事實，是進行科學研究非常重要的素質(zhì)。權(quán)威的意見不一定總是對的。親身實踐、親眼所見才是最可信的，不唯上、不唯書、只唯實。

19年前，我接收了一個病人，病人情況惡化得非?？?。通過病理觀察發(fā)現(xiàn)，病人不像普通的肺炎，一定是某些病毒的感染，而且這個病有傳染性。當時在北京有關(guān)部門一些專家根據(jù)尸檢結(jié)果，認定是衣原體引起的肺炎。作為第一線的醫(yī)生，我認為這不是致病的原因，而可能是致死的病原。在這樣的情況下，我們堅持用自己的辦法治療，后來發(fā)現(xiàn)這實際上就是非典（SARS）冠狀病毒，由于堅持了正確的治療，結(jié)果廣東的死亡率是最低的。

第三是追求。執(zhí)著追求是成功的關(guān)鍵。我們花了30年開展一項針對肺癌的注射藥物研究，盡管藥物有效及安全，但缺點是缺乏理論及機制的支撐，所以不能說服很多專家，總覺得我們沒根據(jù)，機制不清不足以信，每次都不同意。但我們一直堅信治療的效果，并開展了相應(yīng)的發(fā)病機制研究。終于到今年，相關(guān)成果獲批。

最后是協(xié)作。我們用基礎(chǔ)研究支持臨床實踐研究。做新冠肺炎診斷時，我們與從事信息專業(yè)的專家合作，用人工智能技術(shù)處理99萬張CT片，采用深度學習技術(shù)，能夠很好地預(yù)測病人是不是符合診斷標準，對他愈后、將來的轉(zhuǎn)歸（惡化還是好轉(zhuǎn)）起著很大作用。很多年輕的醫(yī)生、放射科醫(yī)生經(jīng)過學習后，就降低了錯誤率。所以AI、大數(shù)據(jù)、醫(yī)學要結(jié)合起來。

引導(dǎo)孩子從小學會問問題

小學生不需要也不可能有很多發(fā)現(xiàn)或發(fā)明，但教師要從小學開始，引導(dǎo)他們善于發(fā)現(xiàn)問題，善于設(shè)計解決問題的方法，利用數(shù)學、科學、技術(shù)乃至歷史去解決問題。這就是我們需要的素質(zhì)——創(chuàng)新精神。

小學生做東西，他們問老師：“你看我對不對？”教師要問問他為什么，可能他有一些新的發(fā)現(xiàn)。教師要特別重視啟發(fā)孩子自我思考的能力，鼓勵孩子自己動手實踐。這是科學研究非常重要的方面。

從小就培養(yǎng)學生多問“為什么”，如果不符合事實，就要不斷去探索、解惑。很多學校將很棒的“背書匠”當作好學生，但我這數(shù)十年帶了很多學生，那些成長為骨干的優(yōu)秀學生，往往不是考試第一名的。他們都善于問問題、善于問“為什么”、善于問這個東西能不能解釋客觀現(xiàn)象，不能解釋的話應(yīng)該怎么做。

一方面，老師要讓學生學會多問為什么；另一方面，若條件允許，讓孩子在課余時間做一點簡單的實驗，引導(dǎo)他思考用什么方法解決問題。孩子受到訓(xùn)練后，將來就會明白，自己需要有創(chuàng)造力，而不是簡單的背書。

中國的科學素質(zhì)教育應(yīng)重視“IMH”

STEM教育（Science科學、Technology技術(shù)、Engineering工程、Mathematics數(shù)學）偏重于理工，我不認為這個可以完全適用于中國。我們的社會科學、人文科學都要科學，科學素質(zhì)培養(yǎng)不能光是理工方面。STS教育（Science科學、Technology技術(shù)、Society社會）擴展了科學的目標，突出個人的貢獻，強調(diào)科學的文化解讀、社會價值、人生意義，但比較空泛。

中國的科學素質(zhì)教育應(yīng)重視“IMH”，I是指Innovation（創(chuàng)新）， M是指Sense of Mission（使命感）， H是指Humanity（人文）。

第一，創(chuàng)新是科學素質(zhì)的核心，小學、中學、大學應(yīng)該進行創(chuàng)新，不只是單純的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，這個是核心。

第二，科學素質(zhì)教育的動力是使命感跟興趣的結(jié)合。創(chuàng)新要靠興趣，重要的是培養(yǎng)孩子的興趣。愛因斯坦曾說：“熱愛，是最好的老師。”諾貝爾獎獲得者表示，最重要的是培養(yǎng)興趣?？鬃釉唬骸爸卟蝗绾弥撸弥卟蝗鐦分?。”

有了興趣才會熱愛，有了熱愛才學會追求，是“我要做”，而不是“要我做”，這樣才有可能出現(xiàn)創(chuàng)新。創(chuàng)新固然需要興趣、好奇心，但在我國更需要使命感。1967年左右，當時正值抗美援越，我國的部隊戰(zhàn)士瘧疾很嚴重，當時毛主席提出，要發(fā)動我們的科學家解決這個問題，于是許多人就開始投入基礎(chǔ)臨床研究。屠呦呦從北京醫(yī)學院（今北京大學醫(yī)學部）畢業(yè)后，做了很多研究，采用乙醚從中藥青蒿中分離出青蒿素應(yīng)用于瘧疾治療。屠呦呦和團隊花了40多年，開創(chuàng)了瘧疾治療新方法，她2015年獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，她現(xiàn)在還去實驗室開展一些工作。這說明做科學研究要有一種使命感——“我要做”。

在抗擊新冠肺炎疫情期間，為什么許多科學家動力很大，疫苗能在8個月左右就趕出來？這就是使命感的力量。所以要培養(yǎng)學生的使命感，從小了解國家發(fā)展大勢。通過這些教育，讓孩子有比較寬闊的視野，可以更好地適應(yīng)時代需要。

第三，人文精神的重點是協(xié)作精神。不管是原子彈、氫彈，還是現(xiàn)在的神舟十四號、發(fā)射的衛(wèi)星，都是多少萬人、幾千個單位聯(lián)合的結(jié)果。我們需要有這樣的精神，從小就要培育學生協(xié)作的精神，協(xié)作精神寓于寬容和公正。

（作者系“共和國勛章”獲得者、中國工程院院士、廣州醫(yī)科大學教授）

《中國教育報》2022年11月02日第5版