教育轉(zhuǎn)型與思維變革下的科普教育創(chuàng)新

摘 要 我國正處于新一輪技術(shù)革命和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的歷史交匯期，在大數(shù)據(jù)人工智能時(shí)代，人們的思維方式發(fā)生了巨大變革，科普創(chuàng)新教育應(yīng)緊扣時(shí)代背景，關(guān)注世界科普教育趨勢并及時(shí)消化吸收，推進(jìn)在先進(jìn)理念指導(dǎo)下的創(chuàng)新實(shí)踐，從而達(dá)到一個(gè)新的高度。

關(guān)鍵詞 反思教育 思維變革 創(chuàng)新發(fā)展

1 反思教育：向全球共同利益的理念轉(zhuǎn)變

繼1972年的《學(xué)會(huì)生存：教育世界的今天和明天》、1976年的《教育：財(cái)富蘊(yùn)藏其中》之后，2015年聯(lián)合國教科文組織發(fā)布了《反思教育：向全球共同利益的理念轉(zhuǎn)變》。這篇引領(lǐng)未來教育發(fā)展的戰(zhàn)略報(bào)告，重新定義了知識(shí)、學(xué)習(xí)、教育的概念，顛覆了許多傳統(tǒng)的教育觀念，對(duì)21世紀(jì)世界各國教育改革的進(jìn)行和教育治理體系的建立具有重要意義。

報(bào)告將知識(shí)定義為“個(gè)人和社會(huì)解讀經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)知和方法”，不僅從外延上強(qiáng)調(diào)了知識(shí)的廣泛性，也從內(nèi)涵上強(qiáng)調(diào)了知識(shí)的多樣性，尊重每一個(gè)群體和個(gè)體的認(rèn)知。同時(shí)，報(bào)告將學(xué)習(xí)看作“由情境決定的多元化的過程和結(jié)果”，即在主體方面，學(xué)習(xí)既是個(gè)體的行為，也是集體的智慧結(jié)晶，在教育形式上推進(jìn)正規(guī)教育、非正規(guī)教育以及非正式教育等多元教育方式的融合發(fā)展。

報(bào)告還特別指出，在21世紀(jì)的第二個(gè)10年，實(shí)現(xiàn)教育轉(zhuǎn)型將成為一個(gè)核心問題，對(duì)于“利益”的理解要從“公共利益”轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮餐妗薄＿@就意味著知識(shí)是人類的共同遺產(chǎn)，知識(shí)的創(chuàng)造、控制、獲得、認(rèn)證和運(yùn)用需要共享，教育則被視為一項(xiàng)共同利益事業(yè)。而建立這一新的原則，就必須解決創(chuàng)造知識(shí)和控制知識(shí)等根本性問題。教育要關(guān)注大科學(xué)、人與環(huán)境、國家創(chuàng)新、人類命運(yùn)等共同利益的問題，鼓勵(lì)人們從“消費(fèi)者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)造者”。近期備受關(guān)注的國產(chǎn)科幻片《流浪地球》，在一定意義上反映了人類命運(yùn)共同體的概念。當(dāng)太陽的能量逐漸消失的時(shí)候，接受著太陽恩惠的地球人，必然要另尋他們的共同家園。同時(shí)，影片也反映了在這一共同利益驅(qū)動(dòng)下，人們頑強(qiáng)不屈、拼搏奮斗的精神。

另外，報(bào)告還重新解讀了《教育：財(cái)富蘊(yùn)藏其中》中提出的“學(xué)會(huì)求知、學(xué)會(huì)做事、學(xué)會(huì)做人、學(xué)會(huì)共處”教育四大支柱，特別強(qiáng)調(diào)了當(dāng)今時(shí)代“學(xué)會(huì)做人”和“學(xué)會(huì)共處”的重要意義，并配以新的解讀，使得其更為全面、豐富。報(bào)告所提出的“人人都是創(chuàng)造者”的新內(nèi)涵，便是要求重視青少年的科普教育，更加關(guān)注對(duì)于好奇心的啟迪、想象力的培育和創(chuàng)造力的激發(fā)。

2 摒棄浮躁，抓住創(chuàng)新的本質(zhì)

近年來，科普教育創(chuàng)新活動(dòng)雖然顯得熱鬧非凡，卻往往“沒學(xué)到家”，存在“浮躁”的問題，并未從本質(zhì)上推動(dòng)創(chuàng)造力的開發(fā)。如圖1所示，創(chuàng)新的方法和路徑在于學(xué)習(xí)者的自主性、開放性、靈活性和創(chuàng)新性。在這一總目標(biāo)下，創(chuàng)新教育主要通過三種活動(dòng)方式進(jìn)行核心能力的培養(yǎng)：

（1）探究。學(xué)習(xí)者在教育活動(dòng)中積極探索和尋找出現(xiàn)各種情況的可能性，在活動(dòng)中合作、共享，使好奇心得到啟迪。

（2）搗鼓。學(xué)習(xí)者對(duì)材料、工具和方法等進(jìn)行有目的的擺弄、測試和評(píng)估。

（3）改造。學(xué)習(xí)者利用或改造各種材料、工具，來改進(jìn)或創(chuàng)造一種新產(chǎn)品、新方法。

然而，在我國的科普教育中，不少是利用現(xiàn)成的教材，采用按部就班的方式開展活動(dòng)，這一做法不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。相反，美國哈佛大學(xué)教育學(xué)院開展的“ABD項(xiàng)目”（Agency by Design）則將“仔細(xì)觀察”“探索復(fù)雜性”“發(fā)現(xiàn)（改進(jìn)的）機(jī)會(huì)”作為創(chuàng)客教育的三種核心能力，在創(chuàng)客活動(dòng)過程中開展形成性評(píng)價(jià)。

青少年創(chuàng)客教育與科技創(chuàng)新教育存在顯著的差別。例如，中小學(xué)機(jī)器人科技創(chuàng)新比賽上要求做一個(gè)“爬坡機(jī)器人”，由教師設(shè)定題目，而教師對(duì)最終的結(jié)果早已了然，實(shí)質(zhì)是“從已知到已知”;而創(chuàng)客教育的目標(biāo)是強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造力培養(yǎng)，核心理念是讓學(xué)習(xí)者從一個(gè)知識(shí)的消費(fèi)者變?yōu)橹R(shí)的創(chuàng)造者，在過程中強(qiáng)調(diào)開源、開放、合作、共享。美國《創(chuàng)客雜志》（Make Magazine）的創(chuàng)始人戴爾·多爾蒂認(rèn)為，創(chuàng)客教育是一種創(chuàng)新的學(xué)習(xí)方法，是經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)而不是知識(shí)學(xué)習(xí)，關(guān)鍵在于學(xué)習(xí)如何創(chuàng)造的過程。

我們要按照創(chuàng)新的方法和路徑來進(jìn)行探索和實(shí)踐，真正立足于青少年創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法的培養(yǎng)與創(chuàng)造力的開發(fā)。

（1）創(chuàng)新理念。主要通過探究、搗鼓、改造三種活動(dòng)方式進(jìn)行核心能力的培養(yǎng)，作為創(chuàng)造力培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。

（2）案例集聚。按照社會(huì)化的機(jī)制，邀請(qǐng)熟悉創(chuàng)造力開發(fā)的專家、學(xué)者和社會(huì)力量，進(jìn)行多元案例的收集，以形成創(chuàng)新教育的課題立意和主題選擇。

（3）導(dǎo)師培訓(xùn)。創(chuàng)新教育不是在學(xué)校里做實(shí)驗(yàn)，而是要培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和探究能力。

（4）編寫手冊(cè)。在輔導(dǎo)教師的幫助下，學(xué)習(xí)者自選題目，開展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

（5）做出成果。創(chuàng)新教育最終要將學(xué)習(xí)者培養(yǎng)成知識(shí)的“創(chuàng)造者”，使學(xué)習(xí)者能夠形成富有創(chuàng)新思維與創(chuàng)造力的成果。

在上述過程中，“手把手教學(xué)生”的模式必須改變。創(chuàng)新教育是一個(gè)實(shí)踐的過程，并非一蹴而就，要根據(jù)學(xué)習(xí)者的年齡、經(jīng)歷和認(rèn)知程度，分級(jí)、逐步地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

3 大數(shù)據(jù)人工智能時(shí)代下的思維變革

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步，然而，它的負(fù)面效應(yīng)也危害著地球，人類面臨著新的挑戰(zhàn)，只有從全球共同利益出發(fā)，才能引導(dǎo)多元文化的沖突轉(zhuǎn)變?yōu)槿诤希瑧?yīng)對(duì)人類面臨的可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)。在大數(shù)據(jù)人工智能時(shí)代，人們的思維方式發(fā)生了巨大的變革。因此，為了適應(yīng)時(shí)代的需求，就需要用新的思維方式實(shí)現(xiàn)科普教育的創(chuàng)新。

3.1 人工智能是怎樣識(shí)別事物的？

以識(shí)別國王、男人、女人、女王為例，人的認(rèn)知是當(dāng)知道國王時(shí)，很快就可以判定出誰是女王，而人工智能是用邏輯思維和相關(guān)思維來進(jìn)行判別。認(rèn)知過程為：判定“國王”是“正國級(jí)的男人”，減去一個(gè)“男人”是“正國級(jí)”，加上一個(gè)“女人”則是“正國級(jí)的女人”，因此“正國級(jí)的女人”就是“女王”。這就是人工智能認(rèn)識(shí)事物的一種新思維方式。

3.2 量子理論打破思維定式，引發(fā)新概念

以“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的“量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)”為例，當(dāng)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星飛臨我國上空時(shí)，成功地發(fā)射出糾纏光子對(duì)，這些糾纏的光子被分別發(fā)射到1 203 km外的青海德令哈地面站和云南麗江地面站。

當(dāng)?shù)铝罟孛嬲臼盏焦庾覣時(shí)，麗江地面站就收到與光子A糾纏的光子B。如果光子A發(fā)生變化，德令哈地面站將以現(xiàn)代通訊方式，比如電子郵件，告知麗江地面站光子A的變化，再快的傳遞速度也無法超過光速。然而，當(dāng)?shù)铝罟庾覣變化時(shí)，因?yàn)楣庾覣與光子B處于糾纏狀態(tài)，按照量子隱形傳態(tài)的概念，麗江地面站的光子B會(huì)立即發(fā)生相應(yīng)的變化，不需要傳遞時(shí)間。光子A變化傳輸要比現(xiàn)代通訊傳輸快許多倍。

這實(shí)際上是一個(gè)“糾纏態(tài)”的問題，即兩個(gè)粒子無論相距多遠(yuǎn)，從根本上它們是互相糾纏的，內(nèi)秉是互相聯(lián)系的，一個(gè)粒子的變化會(huì)影響另一個(gè)粒子，亦隨之而變化。糾纏態(tài)的內(nèi)秉糾纏變化，是一種非定域的概念，已經(jīng)超出了現(xiàn)代經(jīng)典物理學(xué)的范疇，而成為一種新的概念。

3.3 大數(shù)據(jù)的應(yīng)用——相關(guān)性與因果關(guān)系

沃爾瑪超市把啤酒和尿布擺在同一個(gè)貨架上，可以讓它們的銷量雙雙上漲，這是通過分析海量的銷售數(shù)據(jù)，挑出這兩件看似毫不相干的商品組合起來，從而提升銷售業(yè)績的真實(shí)案例。原因是，妻子常常讓丈夫下班時(shí)順便帶回尿布，然而丈夫關(guān)心的卻是啤酒，看到就要拿一些。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，不拘泥于因果關(guān)系而在于大趨勢，只要啤酒和尿布放在同一個(gè)貨架上，就會(huì)產(chǎn)生更好的銷售量，這便是商家追求的目標(biāo)。大數(shù)據(jù)所具有的大趨勢將對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)和預(yù)測未來有著重要意義，這就是一種新的思維方式。

科普教育的發(fā)展，應(yīng)該提高到思維方式的高度，來推進(jìn)科普的創(chuàng)新。在創(chuàng)新教育中運(yùn)用多種思維的方式進(jìn)行實(shí)踐，便是產(chǎn)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力的基礎(chǔ)。如：

（1）逆向思維。電被發(fā)明以后，法拉第認(rèn)為電和磁存在必然的聯(lián)系并且具有互相轉(zhuǎn)化的關(guān)系，他根據(jù)逆向思維，堅(jiān)信磁一定能生成電。經(jīng)過10年的艱苦試驗(yàn)，他把一根條形磁鐵插入一支纏著導(dǎo)線的空心圓筒里，在導(dǎo)線兩端連接的電流計(jì)上，指針果然發(fā)生了微弱的轉(zhuǎn)動(dòng)，電流產(chǎn)生了。由此可見，我們要善于運(yùn)用逆向思維，在實(shí)踐活動(dòng)中啟發(fā)學(xué)習(xí)者。

（2）聯(lián)想思維。聯(lián)想是從一種事物的表象推進(jìn)另一事物的過程，兩者以某種“相似性”為中介溝通聯(lián)系，有助于我們挖掘出記憶深處的有用信息，在頭腦中顯現(xiàn)相關(guān)聯(lián)系。比如“雞蛋殼”與“殼體結(jié)構(gòu)”“青蛙的眼睛”與“電子眼”，就是富有創(chuàng)造性的、深層次的聯(lián)想思維。

（3）相關(guān)性思維。人工智能是這樣識(shí)別語言的：兩個(gè)人以做核磁共振的方法，聽同一個(gè)故事，一個(gè)用英語講，一個(gè)用俄語講，盡管他們聽到的詞匯不同，但大腦電磁波的走向是一致的，根據(jù)人工智能的深度算法，兩個(gè)人就可以聽明白同一個(gè)故事。說明人工智能識(shí)別語言與詞匯無關(guān)，與語義有關(guān)。在深度學(xué)習(xí)中，我們要發(fā)現(xiàn)相關(guān)性的本質(zhì)。

（4）發(fā)散思維與聚合。在創(chuàng)新實(shí)踐過程中，需要先發(fā)散后聚合，組成一個(gè)創(chuàng)新活動(dòng)的循環(huán)，以此優(yōu)化項(xiàng)目，獲得解決問題的最佳方案，這就是人們常用的創(chuàng)新思維模型。

不僅如此，靈感思維、有序思維、類比思維、跨界思維、邏輯思維、迭代思維、串接思維、群體思維等多元思維方式都可以應(yīng)用于創(chuàng)新教育實(shí)踐。無論在STEM教育、STEAM教育或創(chuàng)客教育等多項(xiàng)創(chuàng)新活動(dòng)中，都十分關(guān)注運(yùn)用這些思維方式進(jìn)行融合創(chuàng)新。

同時(shí)，在展品創(chuàng)新方面，已出現(xiàn)不少反映科學(xué)思想、科學(xué)方法以及思維變革的展品，尤其是在場館設(shè)計(jì)中的支撐性展品，更注重表達(dá)現(xiàn)代科普教育理念的內(nèi)涵。

4 結(jié)語

回顧20世紀(jì)，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，引起了世界教育界的震驚，從而掀起了一場教育改革的浪潮。當(dāng)時(shí)的美國教育界，尚處于批判杜威的實(shí)用主義而推崇布魯納的發(fā)現(xiàn)法的階段。美國物理學(xué)家弗蘭克·奧本海默在舊金山的一個(gè)馬棚里，制作了500件以物理學(xué)為基礎(chǔ)的匠心可貴的展品，得到了全世界的公認(rèn)。他提出，要改變教育的方式，培養(yǎng)符合時(shí)代要求且具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的一代新人。可見，奧本海默也是當(dāng)今創(chuàng)客教育的鼻祖。

科普教育的創(chuàng)新是一個(gè)復(fù)雜的、綜合的問題。在我國這塊沃土上，在結(jié)出絢麗花朵的同時(shí)，也存在諸多的泥濘和困境。比如，有利于創(chuàng)新的環(huán)境尚不夠完善，專利保護(hù)問題也有待解決，這些直接影響了部分企業(yè)的積極性。從我國的實(shí)際出發(fā)，建設(shè)科技強(qiáng)國，實(shí)施“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”戰(zhàn)略，科普工作者擔(dān)負(fù)著神圣的歷史責(zé)任。展望未來的科普，不搞創(chuàng)新是沒有出路的。在大數(shù)據(jù)人工智能的時(shí)代，公眾對(duì)科普的訴求，不僅是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，而且是運(yùn)用科學(xué)的思維、科學(xué)的思想與科學(xué)的方法去生活與工作。

創(chuàng)新必須堅(jiān)持科普教育的開放性，向世界各國學(xué)習(xí)，關(guān)注全球科普教育的發(fā)展走向，及時(shí)地消化吸收，推進(jìn)在先進(jìn)理念指導(dǎo)下的創(chuàng)新實(shí)踐。從普及的意義上說，要重視提高全民科學(xué)素質(zhì)的綜合目標(biāo);在提高的層面上說，要關(guān)注創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，以適應(yīng)時(shí)代的需求。從思維變革方式提升科普創(chuàng)新教育的水平是對(duì)科普教育深化發(fā)展的有益探索，問題的關(guān)鍵是在創(chuàng)新理念指導(dǎo)下落實(shí)創(chuàng)新要素。科普事業(yè)是一個(gè)永遠(yuǎn)創(chuàng)新、永無止境的事業(yè)，我國科普創(chuàng)新教育的發(fā)展即將踏上新的征程，創(chuàng)造更美好的未來。

作者簡介：李象益（1938—），男，教授，聯(lián)合國教科文組織“卡林加科普獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)撸袊匀豢茖W(xué)博物館學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長，前國際博物館協(xié)會(huì)執(zhí)行委員會(huì)委員，國際博物館協(xié)會(huì)科技博物館委員會(huì)原副主席，中國科學(xué)技術(shù)館原館長，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)科普工作部原部長，中國自然科學(xué)博物館學(xué)會(huì)原理事長，E-mail： lxy381030@126.com。