后疫情时代走向科学、环境与健康相融合的科学教育-与国际著名科学与环境教育专家Justin Dillon教授的对话

/后疫情时代走向科学、环境与健康相融合的科学教育——与国际著名科学与环境教育专家JustinDillon教授的对话【摘要】文章就后疫情时代对科学教育的反思和英国科学与环境教育专家贾斯汀·狄龙教授进行了对话。狄龙教授曾任欧洲科学教育研究协会主席，现任英国国家环境教育协会主席。狄龙教授针对疫情中的社会现象和隔离措施中的科学教育实践，提出了目前国际科学教育体系中的7个问题与挑战，包含学校课程设置、教育研究与资助体系、产业与社会参与等多方面。对此，狄龙教授提出科学课程应朝着科学、环境与健康的融合方向发展。针对目前学校科学教育的不足，狄龙教授从多个角度揭示“科学、环境与健康”（S｜E｜H）教学理念的意义：“科学、环境与健康”作为一种教学理念，以帮助学生理解并感受科学的真正意义为目标，聚焦科学知识的学习，提倡基于真实问题情境的教学，培养学生使用跨领域知识解决复杂问题的能力，提供融合同理心、价值判断等非认知因素融入科学教育中的机会。结合英国的实践经验，狄龙教授建议在校内应将S｜E｜H融入学校管理、教育与建设的方方面面，科学设计评价方式；同时，加强校外科学教育，采用科学与艺术相融合的创新方式，全面提升学生的科学、环境与健康素养。最后，狄龙教授从国际科学教育学术期刊主编的角度为我国科学教育研究发展提出建议。【关键词】新冠疫情；科学素养；校外科学教育

回顾2020年席卷全球的新冠疫情，世界各国的公民健康、社会安全和经济发展都受到了严重的影响。病毒、传播、潜伏和疫苗接种等概念以及各种信息蜂拥而至。公民能否作出理性的决策，关系到每个人的健康和整个社会的安全。科学教育再次受到社会各界的关注，面临时代的追问“我们的科学教育是否为公民面对此类疫情考验时提供了充足的支持”？以中、美、法、日为代表的各国，在疫情较为严重的时期都采取了远程教学的方式。为此，“科学教育界应该如何应对在线的教育方式”？带着这些问题，我们采访了英国科学与环境教育专家贾斯汀·狄龙（JustinDillon）教授，以期为我国青少年科学教育发展提供建议。2021年是我国“十四五”的开局之年，也是《全民科学素质行动计划纲要（2021-2025-2035年）》起始之年，承担着培育公民基本科学素养重任的科学教育也面临时代的新挑战。 贾斯汀·狄龙是英国埃克塞特大学教育学院科学与环境教育首席教授，英国国家环境教育协会主席，英国国家科学课程标准专家组成员。曾担任欧洲科学教育研究协会主席，英国布里斯托大学教育学院院长。狄龙教授的主要研究领域是校外科学教育，多年来基于博物馆、科学中心和植物园等场景开展诸多有效的科学教育理论和实践探索，主编了全球第一本《国际环境教育研究手册》。狄龙教授目前是国际科学教育研究顶尖期刊《科学教育研究》（StudiesinScienceEducation）的主编，同时还是《国际科学教育期刊》（InternationalJournalofScienceEducation）、《科学教学研究期刊》（JournalofResearchrnScienceTeaching）和《环境教育研究》（EnvironmentalEducationResearch）等期刊的编委。 一、后疫情时期，对科学教育现状的反思 笔者：狄龙教授，您好！非常感谢您接受我们的访谈。新冠疫情发生以来，公民科学素养水平与在线科学教育的挑战成为社会各界争议的热点之一。您曾在文章中①提到，“对科学教育来说，这场疫情创造了新的情况，提出了以前无法想象的挑战”。具体来说，您是如何看待这场疫情对科学教育的挑战？ 狄龙教授：是的，我认为这场疫情将许许多多的科学概念，特别是不确定的科学概念都暴露在每个人面前；将政治家的决策、记者的报道、科学家的科研过程都联系在一起，并将这些复杂的关系呈现在每个公众面前。对科学的信任危机成了性命攸关的问题。这在一年前是不可想象的。尽管研究表明，公众对科学具有高度的信任和信心，并相信科学为世界带来了巨大的好处，但在进化论、气候变化和疫苗接种等领域，许多人仍然否认科学的结论。比如，近来新冠疫苗纷纷上市，围绕疫苗的各种谣言也开始占据网络和自媒体。反疫苗者是否会抱持坚决的拒绝态度，还有待观察。由于显而易见的原因，大多数人在小时候接种疫苗时，对疫苗背后的科学知识并不了解。现在，当面临选择注射一种可能挽救自己与家人生命的疫苗时，人们会如何选择？这本是体现科学教育巨大价值的契机，但我们的科学教育准备好了吗？ 近期我与同事合作发表了一篇题为《科学教育界对新冠疫情的可行性回应》（TowardsaViableResponsetoCOVID-19fromtheScienceEducationCommunity）的文章，希望和学界同仁一起反思科学教育所面临的挑战。我们在文中提出了以下7个问题：（1）目前学校的科学课程在多大程度上为公众应对新冠疫情作好了准备？尽管几十年来国际社会都大力倡导科学素养的发展，但很明显，无论你如何理解这个词的概念，大部分公众并不具备科学素养。（2）从现在开始，科学教育应该有多少是在线的？目前，我们似乎还没有系统地了解什么是在线科学教育的有效方法。（3）科学教育研究是否能产生保护社会免受灾难性事件影响的知识？当前的很多科学教育研究项目似乎并不足以为解决社会现实问题提供建设性的支持。（4）我们应该如何改变工作方式，以使科学教育更多样、更有用、更透明？也许我们并不需要那么多昂贵的线下会议？（5）社交隔离带来的伦理风险将如何影响科学教育的公平发展？（6）如何让所有青少年都能积极参与科学学习？如何使科学教育更具情感和文化相关性，从而变得更加公平？（7）科研经费与各界资助对科学教育研究和发展应该发挥什么作用？哪些项目是值得更多经费投入，具有实际意义，能对社会和个人发展起到积极作用的？ 我们提出以上的问题与思考，只是抛砖引玉，为大家提供一个反思与合作的出发点，试图邀请社会各界参与解决科学教育领域在疫情中反映出来的紧迫问题：共同探讨科学教育界是否准备好应对一场全球疫情？哪些是可以做的，哪些是可以改变的？ 二、科学、环境与健康导向的科学教育 笔者：狄龙教授，非常感谢您与我们分享这些启发性的问题，这些问题从科学教育的学校课程、研究与资助体系到产业与社会的参与，涉及教育体系的各个方面。那么，您认为科学教育应该从哪里开始改变呢？ 狄龙教授：我认为当今社会与环境所面临的严峻挑战促使我们反思科学教育的真正意义是什么？为了回答这个问题，我们要先回答科学教育的范畴是什么？我认为科学教育是在推广一种科学思想的文化。基于此，科学教育应该培养公众在作决策的时候能进行基于证据的理性思考；提高公民的分析和反思能力，保证公民积极、自信地参与解决越来越复杂的科技社会问题；提升公民解决问题的能力和创新的素养，保证公民能满足个人需要、履行社会职责和保障其职业生涯的可持续发展。例如，来自瑞典哥德堡大学科学学院的研究者②提出可持续发展能力的概念以帮助青少年应对未来社会的复杂挑战，包含可持续发展素养，系统化、整体性思维，质疑和反思能力，改变和创新能力，延续和发展能力等。简单来说科学教育有责任培养具备迎接时代挑战和有社会责任感的公民。在本次疫情中反映出来，部分政治家、政策制定者和商业领袖也非常欠缺基本的科学素养，他们的决策为社会和民众都带来巨大的损失。我们认为目前很多国家的科学教育受到国际测试的影响，未能关注全面的科学素养培养，反而迫使许多学校系统采用简化的、范围狭窄的课程，教学理念则仍然局限于知识习得。因此培养这些能力，对我们当下的基础教育是巨大的挑战，需要我们改变现行的教育系统。 笔者：您刚才提到目前我们的科学教育，特别是学校的科学课程不足以发展公民所需要的科学素养。您认为我们科学教育应该如何改变，才能实现将目标转向培养学生全面的科学素养？ 我们注意到近年来，您多次提到科学、环境与健康导向的科学教育。比如，2014年在欧洲科学教育双年会（ESERA）上您曾组织了围绕“科学、环境与健康”（Science｜Environment｜Health，S｜E｜H）教育的专题研讨（SpecialInterestGroup，SIG）。您是否认为S｜E｜H教育是学校科学教育转型的方向呢？能为我们进一步阐释一下S｜E｜H与科学素养培养的关系吗？ 狄龙教授：“科学、环境与健康”教育这个理念早在2012年就提出了。③如今，在疫情期间，强调科学、环境与健康的融合，似乎更有现实意义。我们认为科学教育、环境教育和健康教育不是分离的三个教育内容，而是有着非常大共性领域的三个方面。但目前，我们很少涉及三者重合的领域。相比科学，健康与环境是在真实世界中离我们更近的内容。 我们认为“科学、环境与健康”教育是一种科学教育策略，延续了科学教育领域自二战以来提倡的“科学、技术与社会”（STS）的教育思想，并且与近年兴起的“社会性科学议题”（SSI）也息息相关。例如一些与健康相关的S｜E｜H教学活动就是非常好的SSI案例，符合SSI的特征。④在这些活动中，医生和病人往往面临社会性的两难问题，这些问题是开放的，非良构的且有争议的问题，可以让学习者从不同的角度寻求多种解决方案。但是与SSI不同，S｜E｜H教学中涉及的健康与环境问题并不都是开放的和定义不清的，例如一些医药相关的问题是系统性的科学问题，遵循严谨的科学探究过程，可量化分析的，并且有最优解。但这些问题在实际情境中涉及复杂的社会环境和不同价值取向等各方面的影响，又存在社会性的争议。故而，我们认为S｜E｜H教学理念融合了传统的科学知识学习与SSI特点。 S｜E｜H教育作为一种科学教育理念，从提出伊始就聚焦科学知识的学习。环境和健康问题为推进科学教育提供有效的学习背景，而科学知识则是解决环境与健康问题的基础，也是环境与健康教育中的关键。比如，加强健康教育中科学知识的学习是应对日益严重的伪科学影响的重要手段。目前，在关于药品、疾病等关系每个公民健康的重要问题中都充斥了大量不科学的“民间传说”，在社交网络的推波助澜下，传播日广。例如，公众对病毒、疫苗、抗生素等往往有诸多误解。研究发现学生往往不能很好地使用科学知识来解决这些问题，而是常常融合了科学知识与常识或谣言得出错误的结论。⑤为此，研究者建议加强健康教育、医药教育中科学知识的学习，让科学充分发挥黏合剂的作用，促使公众关注科学，依赖科技，也反思科技发展对社会的影响。这正是公民科学素养的要义。研究者发现，围绕健康问题，相关科学知识的学习可以帮助更多学习者在例如疫苗等问题的决策中作出理性选择。 S｜E｜H教育作为一种科学教育理念，为学生在科学教育中进行“复杂科学”的学习、提升学生系统性思维提供了机会。近年来，环境问题与可持续发展之间的矛盾日趋严重与复杂。2019年5月，英国成为第一个宣布进入气候紧急状况（DeclareonClimateEmergency）的国家。2019年11月，近千名科学家共同发布的研究报告则指出，近年来我们没有能积极采取有效的措施遏止或缓解环境问题，以至于地球将比科学家们所预测的时间更早到达环境问题爆发的临界点。⑥因而，关注环境问题，并采取积极有效的行动，是刻不容缓的时代使命。人们发现环境问题具有复杂性和全球性的特征，且往往是两难问题，没有清晰和确定的定义。这些问题可能会由于我们采取的措施而得到缓解和改善，但也可能产生出新的问题。这些问题的解决也不能依靠某一个国家和地区，而需要多边协同合作，并且需要科学家、政府、工业和社会各界相互信任与合作，多方共同投入。环境问题的复杂性与研究者所倡导的在科学教育中开展复杂性科学学习的建议不谋而合。⑦从科学课程的角度来看，健康和环境的问题的复杂性为学生们认识科学的价值与局限性提供了重要的背景。例如，很多人因为不健康的生活习惯而导致了疾病，但并非所有人都会如此。这类健康方面的复杂问题，能向学生们直观地呈现科学方法和解释的局限性，帮助学生更全面地理解科学对社会的价值。 S｜E｜H教育作为一种科学教育理念，有助于将同理心等非认知因素融入科学教育之中。研究表明，缺乏“移情认知”的科学课堂会降低学生对科学的学习兴趣和动机，对女生的影响尤为显著。⑧S｜E｜H教育内容中包含人与社会的因素，为科学教育系统性、严肃地引入同理心等非形式逻辑内容带来宝贵的机会。例如，我依然记得在我10岁时，公众对海上油轮石油泄露造成的环境问题的热议，以及之后出现的南极上空臭氧空洞的问题。这些问题引发了我对科学的最初的兴趣，也让我感受到科学对我和社会的意义。同理心等内容的引入不仅是为了吸引学生的学习兴趣，它们也是决策能力发展中的重要因素。在环境与健康和其他社会性科学议题的决策中，往往不仅依靠科学推理和逻辑论证，还需要不同形式的非形式逻辑，如情绪性的，合理化的和直觉性的。⑨这些内容在传统科学课堂中很少被提及，但环境与健康问题恰恰可以为此提供丰富的学习资源与机会。学生不仅需要理解这些复杂问题中的科学过程，还需要理解他们个人和作为社会公民的责任，以及政策因素影响下的社会集体决策与责任，从而做出理智和明智的决定。 三、深度融合S｜E｜H理念的学校科学教育 笔者：您非常系统地阐述了S｜E｜H教育理念对科学教育的意义。那么，这种转变对于我们科学教育的重要阵地——学校科学教育，又提出了哪些具体的要求呢？ 狄龙教授：健康与环境的可持续发展议题是近年来在科技发展推动下出现的新兴的问题，在大多数国家的学校教育体系中都没有设置专门的课程来讨论这些问题。而科学教育在学校教育中有着悠久的历史，为这些议题提供了基本的学科教学基础。但目前我们学校的科学教育所讨论的问题大多数是非复杂的简单问题，无法帮助学生应对时代挑战的复杂性。在学校科学教育课程中开展围绕环境与健康议题的教学，有利于帮助学生意识到科学知识的意义和价值，为科学教育提供融合不同学科的综合性议题。我在《科学》杂志2014年的一期文章中提到过一个案例⑩，传统的科学教育往往会教授学生如何监测水质、寻找污染物、理解减少污染的科学技术。而环境议题的加入则会让师生讨论、分析一种引起污染的情况和行为，并且寻找方法来汇聚当地社区、政策制定者、产业界等不同方面的资源来共同清理一条河流。因此，S｜E｜H教学理念指导下的科学教育，更注重引入复杂系统与问题，关注发展学生的科学素养以应对时代的挑战。我认为S｜E｜H作为一种教育理念应融入我们的学校科学教育，推动科学教育在教学设计和教学内容上的改变。 需要注意的是，在S｜E｜H教学活动中常常会使用主观的评价方式，但这并不意味着随意性。例如，有团队在学校中组织“探秘”活动，让学生们根据事实卡片的信息，描绘出概念图，找出影响系统发展的因素。(11)教师们通过询问领域专家关于信息卡之间的多边关系，进行关联性判断，从而对学生的概念图作出评价。虽然学生的图表非常不同，但是信息卡的信息和信息卡之间的关系，都是科学而准确的。 我认为将融合式的“科学、环境和健康教育”理念渗透在学校管理、教学和建设的方方面面是比争论是否要将相关内容写入国家课程标准更有意义的。在英国，我们建立了绿色学校联盟和生态学校联盟的组织，帮助中小学建成可持续发展学校，建设绿色校园，开展环境教育的课程。我听说在中国，你们的可持续发展教育联盟已经成立20多年了，有很多可持续发展教育基地和学校，这些都是重要的实践与尝试。而我们都需要更系统性地将环境、健康与科学教育相融合，不仅是将其议题引入科学教育，更要推行S｜E｜H教学理念，改变科学教育的现状。 四、校外科学教育发展推动科学教育转型 笔者：狄龙教授，除了学校的科学教育，您也特别提到校外教育甚至企业与产业都应该承担起科学教育的责任。在英国的校外教育，特别是场馆教育，近年来以“科学资本”为理论指引，汇聚社会与企业的资源，创新教学法与实践，来提升学生的科学参与和期望。(12)请您为我们具体阐述一下校外科学教育在科学教育转型中应该扮演什么样的角色呢，社会与企业在其中又可以发挥什么样的作用呢？ 狄龙教授：“科学资本”是从Bourdieu的文化资本论发展起来的，它作为理论框架和哲学基础，对于揭示社会公平，特别是科学教育资源的供给有很大意义。但我认为讨论校外教育的角色和意义还应当从反思学校科学教育的不足开始。当今时代，我们的学校教育系统对科技人才的培养遇到了巨大的挑战。正如美国对科技人才培养规律的研究中指出，我们学校科学教育系统如一条漏管（LeakingPipeline），从小学到大学的过程中，学生们对科学的兴趣不断降低，从事科学相关工作的意愿也不断降低。(13)英国的研究也显示，中学生认为学校的科学课很有意思，科学工作很有价值，科学家也很受人尊敬，但是他们依然不认为科学工作与自己相关(14)，学生从事科学相关职业的期待比较低。(15)研究进一步指出英国学生从事科学相关职业的原因并不是学生缺乏对科学的兴趣，而是学生对科学工作和科学工作者的认识。(16)基于这些认识，我认为有效的校外科学教育应该具有以下7个特征：（1）提供超越概念理解的科学教育；（2）像科学家一样开展科学实践活动（而非成为科学家）；（3）兼顾独立与合作学习；（4）体验科学对社会和不同群体的影响；（5）从现象中学习科学；（6）与科学家共同讨论社会和科学议题；（7）帮助学生了解科学相关职业的科学实践活动。我想特别强调一下其中的几个方面。 第一，提供超越概念理解的科学教育。目前我们学校内的科学教育受到种种惯性思维影响，往往集中开展围绕科学知识的认知活动，这些活动局限了学生对科学的认识。比较而言，校外的学习则为科学教育提供了更丰富的形式，可以为学生提供动脑动手学习科学的机会，让学生们通过多感官接触科学，思考科学的真正意义。 第二，我在刚才的讨论中特别强调了要像科学家一样开展科学实践而非成为科学家（WorkLikeaScientistNotasaScientist）。这个问题很重要，因为公众包括青少年学生对科学家往往不了解。我们在研究中发现，公众最关心的科学问题里，大部分是关于科学家的问题。(17)传统意义上我们曾提出学校教育要训练学生成为科学家（WorkasaScientist），或者把他们称作小小科学家。但我认为这样的观念会过于简化科学家和科学工作的内涵，反而会给学生留下不正确的观念。有些孩子认为科学家就是做实验，或者认为做实验就是科学工作，这些观念都过于简单和片面化，不利于培养公众对科学和科学家的认识。(18)在英国，很多校外机构的科学教育服务正是满足了这样的需求。比如在很多科学中心或科技场馆中，学生们可以在模拟实验室的环境中，像科学家一样开展科学探究实践活动。这些场馆还定期举行科学讲座，邀请科学家与公众进行交流，让公众有机会了解科学家的真实工作情况与环境。 第三，我认为校外场所的科学教育能帮助学生深化对科学工作和科学家的理解。在英国社会文化中，科学历来占据着重要地位，如上一版的十英镑纸币就印着达尔文的头像。但是这种社会文化把科学工作塑造成了很特别的工作，从事科学工作的人也往往被认为是与众不同的人。因此，我们需要增加学生对科学工作和科学家的接触和理解，让学生们了解形式多样的科学工作，认识形形色色的科学家。让学生了解到科学的丰富内涵，可以帮助他们树立学习科学的自信心，使其意识到自己也可以在科学实践或相关工作中获得成就感，而非只有特定的“理科怪人”（Geek）才可以从科学活动中获得乐趣。(19) 第四，我认为有效的校外科学教育系统需要社会各界群策群力。欧盟在其发布的《面向培养有责任感的公民的科学教育》报告中倡导正式教育与非正式教育协调发展、企业和社会协同推动科学教育，促进社会各阶层对科学活动的积极参与，提升学生学习科学的积极性和投身科学相关工作的比例，保证国家的竞争力。英国的各种非政府组织（NGO）和慈善机构，例如环保组织、历史文化协会、植物协会和鸟类协会等都积极投身到全民科学教育的事业中，他们为公民提供全面参与科普活动的机会，为学校提供参观和学习活动的服务等。当前英国的校内和校外科学教育呈现出融合的趋势，学校围墙内外的界限正在被打破。 五、对我国科学教育发展的建议 笔者：在最后，我们想请您对我们国家科学教育的发展提出一些建议。我们知道近年来您曾多次走访东亚，并在中国连续三年开设了环境教育的短期课程。基于您的了解，您认为我们国家科学教育发展应该注意哪些关键问题？ 狄龙教授：是的，近年来我有幸被邀请在中国的北京和杭州等地开展短时期的学术课程，并且参观了一些中国的博物馆、植物园。例如，2017年5月，我参观了中科院西双版纳热带植物园，给我留下了非常深刻的印象。它不仅有非常优美的景色和丰富的植物资源，还因地制宜地向公众提供自然教育。2019年10月我在北京参观了海淀区第四实验小学，它是我见过的最特殊的学校，它以植物作为自己学校的特色文化，在学校中建设有自己的小温室，每个班级还有自己的“开心农场”。学校会组织每个学生都参与到农事活动中，体验中国传统春种和秋收的节日。学校在中科院植物所专家的指导下开发了极具特色的校本课程，帮助学生认识自然，了解生命。学生不仅学会了写观察笔记，还在校园中体会到什么是生物多样性。我想中国的中小学实践创新已经走在了世界的前沿。如果说还有什么值得进一步提升的，可能是应该加强高校与中小