【内容提要】

新冠疫情揭示了一个令人震惊的事实：相当一部分公众愿意忽视科学界对疫苗接种和佩戴口罩等问题的判断。对太多人而言，科学发现被视为科学家个人的信念，而非一个复杂社会过程的产物，这一过程旨在产生可靠的知识。这种普遍的误解应成为科学家的警钟，明确表明我们教授科学的传统方式——将科学视为科学家对世界发现的一系列“事实”——亟需重大变革。本文概述了在各级科学教育中设定的三个更为雄心勃勃且重要的目标。按难度递增顺序，这些目标包括：（1）赋予所有成年人像科学家一样调查科学问题的能力，运用逻辑、实验和证据；（2）使所有成年人理解科学事业的工作原理——以及为何他们应当因此信任科学共识，如对吸烟、疫苗接种和气候变化等问题的判断；（3）培养所有成年人像科学家一样解决日常问题的习惯，使用逻辑、实验和证据。尽管已存在实现这些目标的实例，但要发现如何最好地教授后两个目标，还需要进行广泛的教育研究。我认为，这样的努力迫在眉睫，并且最好从大学层面的生物学和其他科学学科的入门课程开始。

1 导言

布鲁斯·阿尔伯茨（Bruce Alberts）院士通过自身在教育、科研、出版和非营利组织的丰富经历，强调了科学及其价值观对社会的重要性，并回顾了杜威关于科学思维在教育中重要性的观点。作者提出，科学思维的普及对人类文明至关重要，并计划探讨自1910年以来教育领域的进步以及当前最有前景的教育方法。

大幅扩展科学、科学教育以及全球科学界的影响，对于世界的未来至关重要。正如在开创性出版物《面向所有美国人的科学》中有力阐述的那样，“科学在许多方面是高度评价的人类价值观——诚信、勤奋、公正、好奇心、对新思想的开放性、怀疑精神和想象力——的系统应用。科学家并未发明这些价值观，他们也不是唯一持有这些价值观的人。但是，科学这一广泛的领域确实融入并强调了这些价值观，并且显著展示了它们对于推进人类知识和福祉的重要性。”今天，除非我们能够更广泛地在社会中传播科学思维和这些关键的科学价值观，否则我担心人类的生存。

美国著名教育学者约翰·杜威于1910年得出了相同的结论。他在《科学》杂志上撰文主张，相较于教授“作为学科的科学”（即科学家发现的“事实”），更应强调“作为方法的科学”的教学。杜威写道：“在我的生活信条中，唯一保留的两个信条之一是，我们文明的未来取决于科学思维习惯的广泛传播和深入人心；因此，我们教育中的首要问题是如何培养并有效实施这种科学思维习惯。”（Dewey, 1910）

在本篇简短的论文中，阿尔伯茨院士将尝试探讨杜威在教育领域提出的“核心问题”：自1910年以来，我们在教育进步方面取得了多少成就，以及在解决这一问题上，我们今天有哪些最有前景的方法。

2 “学科内容”作为科学在科学教学中依旧占据主导地位

杜威曾声称：“自然界的事实是繁多的、无穷尽的，它们既无明确的起点，也无特定的终点，因此，这些事实本身，并非最适合教育那些生活局限于特定环境的人们。”这一观点在当今时代显得尤为深刻，因为自杜威时代以来，重要的“自然事实”的数量已呈指数级增长。然而，以我最熟悉的例子来说，一个典型的大学基础生物学课程仍然试图涵盖生物学的所有领域。这导致学生没有足够的时间去深入理解生物学的任何一个方面，也没有时间去领会杜威所倡导的“科学作为方法”的理念。

导致教学方向出现偏差的关键因素之一是多项选择测试方法，这种可由机器进行评分的测试，使忙碌的大学教授无需再审阅学生答案的形成逻辑。若杜威目睹当前科学教育的普遍浅薄化，想必会深感失望。现今的学校教育已蜕变为一种游戏，学生在其中定期记忆那些最有可能在下一次课程考试中被评估的科学知识——这一过程难以称之为“教育”，因为它几乎无法在学生大脑中留下持久的印记。在我们现行的以考试为中心的教育体系中，测试科学术语和定义远比测试科学理解和能力来得容易，这一现实助长了科学教育的浅薄化，并可能导致包括许多潜在科学家在内的大多数学生对科学失去兴趣。

目前奇怪现象是，高等教育机构对“科学教育”的定义似乎为初级科学教育设定了标准，从而引发了在大学预科阶段类似的问题。这种情况也出现在低龄科学教育阶段，例如为12岁儿童编写的生物学教辅材料，常常模仿大学教科书风格，但这些材料试图用比高年级教科书更少的文字来覆盖广泛的生物学主题，剥夺了学生深入理解任何内容的可能性。这挫伤了任何对生物世界充满兴趣者，面对这样的教科书无疑是令人沮丧的，这样的教材将生物学转变成了一种令人畏惧的、几乎毫无意义的死记硬背的练习。

以细胞生物学领域为例，在美国，12岁的学生通常需要“学习”细胞的各类细胞器，例如细胞核、线粒体、高尔基体以及内质网。为了凸显这些专业术语的重要性，教科书中的每个术语均以黑体字突出，并附以一至两句话的定义。例如，贯穿细胞的是一系列扁平的通道网络，被称为内质网（以粗体字标示）。该细胞器负责制造、储存及运输物质。为了明确学生的学习目标，教科书在每章节的末尾都设有“自我测试”，关于内质网的测试要求学生“写出一个正确使用内质网一词的句子”。鉴于学生仅接触到一个此类句子——而这个句子显然不足以让学生深入理解细胞这一部分的具体功能——可以预见，这种教学方式可能会导致大多数学生对科学失去兴趣，将其视为枯燥且无实际应用价值的学科。

我曾多次见证我的七位孙辈对科学的抵触情绪。当我请求一位正在接受初中生物教育的孙子描述细胞时，他回答道：“细胞是一个乏味的容器，其中充斥着难以命名的元素。”当另一位正在接受高中生物教育的孙子表示这是他最不喜欢的课程时，我询问了他当天课程的内容。他回答说，他们正在学习花的各个部分。我追问，你们是在观察真实的花朵吗？不，我们是在记忆课本插图中花各个部分的名称。

然而，迄今为止，我印象最为深刻的一个例子发生在一次科学教育主题的演讲之后。一位母亲向我反映，她的孩子在学校科学学习方面获得了突破性的启示：“现在我理解了，”孩子放学回家时告诉她，“科学就像学习拼写；你只需将其熟记于心，而它本身并不具备实际意义。”

作为一名为本科生和研究生编写及修订细胞生物学教材超过四十年的科学家，我对前述案例感到极度震惊与失望。在我看来，活细胞——作为自我复制催化网络构成的化学系统——堪称宇宙间最为奇妙的存在。教育学生记忆细胞各组成部分的名称，例如内质网，实无必要。实际上，直到研究生阶段我才掌握了现在要求12岁学生记忆的大部分名称，因为我那时已经积累了足够的化学知识，从而能够真正理解它们的价值。相反，我们在讲解细胞时，应当引导学生认识到构建一个自我复制系统是何等艰难。举例来说，我们可以让学生在工程学的挑战中探索，尝试制造一个比细胞简单得多的自我复制机器人。这样的机器人是人类迄今为止尚未实现的发明，它需要哪些输入和输出呢？

在解决该问题之后，学生可进一步探究烘焙所用的酵母细胞。此类细胞可在各食品店购得。酵母细胞如何处理机器人亦需的三种输入（材料、能量、指令）呢？

成立于2003年，从美国国家科学院独立出来的美国非营利组织“战略教育研究伙伴关系”（SERP），正是通过这种方式，对初中生物教育进行了重塑，并将其转化为免费的开放源码教材。

3 关于人们学习方式的新发现正在改变教育的教学法

正如刚刚引用的例子所示，我相信在各个层次上，教师都应让学生在被告知答案之前，先自行努力解决问题。但如何实现这一点呢？借助于数十年基于科学的教育研究得出的一系列强有力的普遍原则，我们可以超越杜威所预见的。通过从基础教育到大学的数百个课堂研究，我们现在对人类学习的方式有了深入的理解，这些理解可以用来设计有效的教学方法。

为了阐释我们大多数人接受的科学教育与当今专家认为更为有效的科学教育之间的差异，我经常引用一个面向五岁儿童的科学课程示例，该示例展示了即使是这些学生也能通过证据和逻辑来获得解决科学问题的经验。在此，一位幼儿园教师为班上每个孩子提供一双白色袜子，并要求孩子们在一年中种子遍布地面的时节，在校园或邻近地区走动。孩子们回到教室后，教师指示他们用镊子从袜子上取下所有的深色斑点，将每个斑点放置在一张纸上编号的方格中。接着，每个学生使用一个价值三美元的塑料“显微镜”观察每个方格，然后在另一张纸上绘制每个斑点的外观。通过参考他们的绘图，教师引导学生讨论，让他们提出哪些斑点可能是种子，哪些是泥土。（需要注意的是，许多种子已经进化出附着在动物皮毛上的特性，因此它们往往容易粘在袜子上。）最终，会有学生提出那些形状规则的物体最有可能是种子。教师不会直接说“对”，而是引导全班讨论，使全班同学达成共识，认为这位学生的观点可能是正确的。或许在第二天，教师会向学生提出一个新的问题：“我们如何检验昨天的想法？”同样，教师等待学生提出建议，比如将所有形状规则的物体种植在一个花盆中，其余的种植在另一个花盆中，以观察是否只有第一个花盆能长出植物。一旦全班同意这个“实验”值得进行，学生们就会执行建议的种植。重要的是，如果这些课程教得好，学生们会感觉到他们是在遵循自己的想法，而不仅仅是遵循教师的指示。在现代教育术语中，五岁的孩子们意识到他们拥有“自主性”。

设想一种教育模式，贯穿于13年的学校教育过程中，直至高中毕业，期间学生将面临一系列挑战。这些挑战随着孩子们的成长，难度自然递增。例如，10岁的学生可以利用绳索、胶带和金属重物制作简单的摆锤，以此来探究摆动频率与绳长之间的关系，作为一系列课程的一部分。这些课程旨在通过逐步改变单一变量来解决问题。我相信，通过这种方式为生活做好充分准备的孩子们，将在职场上成为出色的问题解决者，具备高度的抽象思维和概念化能力，以及将这种抽象思维能力应用于复杂现实世界问题的能力——这些问题包括涉及科学和技术知识的非标准化问题，它们充满歧义，并且不止一个正确答案。更为重要的是，他们将成为更加理性的个体——那些坚持使用逻辑和证据为家庭、社区和国家做出明智判断的人。

4 为了使重大变革在早期学校教育中广泛传播，必须对大学科学教育进行改革

在美国，最新的自愿性国家教育标准在阅读、数学和科学领域均提出了对K-12教育（即大学预科教育）的重大变革。然而，那些在小学、初中和高中教授科学的教师们，都是在大学阶段学习科学知识的。这些教师往往倾向于以他们曾经接受的方式进行教学。此外，那些声望卓著的大学教学方式，往往定义了“科学教育”这一术语的含义。因此，如果大学入门级生物学课程试图在一年内涵盖所有生物学内容，并通过肤浅的多项选择考试来评估学生，那么基础教育阶段的教育质量将继续受到影响，培养出的学生只能机械记忆教科书中的无意义科学术语和事实。我们还知道，如果教授们继续采用单一的讲授方式，让学生被动地观看幻灯片，而避免那些研究已证明对科学学习至关重要的主动参与，许多受过大学教育的成年人将会对科学产生敌意。

在1993年，我接受了担任美国国家科学院（NAS）全职院长的职位，迁往华盛顿特区工作12年，并关闭了我在加州大学旧金山分校的研究实验室。我之所以这样做，是因为我对改善美国公立学校系统中的科学教育充满热情——我被选中担任这一职位的科学院成员委员会说服，相信我接受这一职位能够对美国的科学教育产生重大影响。当时，科学院正深入参与制定有史以来首个美国国家科学教育标准，这是一项庞大的任务，我们最终在3年后成功完成。在我担任NAS院长期间，国家科学院还将发布超过一百份其他教育报告，但许多科学院成员感到我如此专注于教育问题是一个错误。据那些科学家所言，他们中的大多数是杰出的大学教授，虽然大学预科的科学教育很重要，但这与大学教师无关。他们声称，美国所称的‘K-12级别’（从幼儿园到12年级）的教育是由学校董事会、教师工会和教科书公司决定的，完全超出了我们的控制范围。

显然，根据我之前所阐述的内容，我对此观点持有强烈的异议。实际上，在我于科学院任职的12年期间，我逐渐相信，我们这些教授大学科学课程的教师——尤其是那些享有盛誉的院士成员——可能是构建一个高效科学教育生态系统的关键制约因素，这一系统应广泛传播至各个层面，甚至包括那些5岁儿童学习如何像小小科学家一样探究种子的课堂。

国家科学院出版了众多支持此观点的报告，其中包括一份为大学教授提供的有效的“如何及为何实施”的指南，该指南可免费作为PDF文件获取：《触及学生：关于科学与工程有效本科教学的研究》。

5 高质量的教育研究，其中许多研究在真实的教室环境中进行，对于指导各级有效教学至关重要

为国家的青年提供优质的教育，无疑是社会面临的最重要任务之一，然而，要做得好是一项极其复杂的任务。幸运的是，我们现在可以利用基于科学证据获得的知识，来创建各级教育系统，使其持续改进。教育研究是一个高度发展的领域，需要特殊的深入专业知识，但长期以来其重要性在学术界一直没有得到足够的重视，教育学院常常被其他学科的学者所轻视。

本人对这一问题的理解，很大程度上得益于在担任华盛顿特区国家科学院院长期间（1993-2005年）以及之后，国家科学院所进行的研究。特别是，先前引用的开创性报告《人们如何学习》（How People Learn）之后，又有两项连续的研究，其委员会针对以下问题进行了探讨：“为何研究支持了医学、农业和交通领域的创新与持续改进，而在教育领域却未能如此——我们又能做些什么？”在最基本的层面上，答案在于教育领域缺少医学领域教学医院的相当场所，即实践场所——研究者、教师和设计者在实际环境中共同工作的地方，用以：(a) 观察、解释、记录、复制和评估实践，作为新知识的来源；(b) 在具体情境中定义问题和测试解决方案；以及 (c) 培养新的研究者和从业者，进行 “启发应用” 的研究与开发。

建议成立一个新的非政府组织——战略教育研究伙伴关系（SERP），其使命特别设计以填补已识别的空白。该组织已成立，尽管规模比最初提议的要小，但SERP在过去18年中一直致力于大幅扩展以应用为导向的研究目标。SERP的第一个实地考察地点是波士顿公立学校，应该学区的要求，它专注于提高‘青少年读写能力’——即11至14岁青少年的阅读、写作和口语能力。这导致了一系列主要的免费、开放获取资源的制作，这些资源促进了此类读写能力的提升，包括教师们广受欢迎的“单词生成”（Word Generation）材料系列，以及针对需要加速学习以达到年级水平的学生的STARI干预措施。

一款显著体现SERP研究以应用为导向的产品是其“5 × 8 卡片”。在与旧金山湾区两所学区的校长和研究人员紧密互动中发现的需求基础上，制定了一套简明的指导方针，旨在协助校长进行课堂观察。考虑到校长通常并非学科专家，且没有时间浏览冗长的材料，该卡片明确指出，在观察教师授课时，校长应关注7项“关键行为”的出现频率。这些行为包括：学生在扩展思维时，多久会说出第二句话；学生多久会讨论彼此的想法并修正自己的思考；以及是否所有学生都参与了课堂活动，而不仅仅是举手的学生。对这些教学方面的强调反映了研究发现，即在各个层次的学生学习效果最佳时，是当他们被要求解释或证明自己的思考，并且积极参与课堂活动。那些促进深入学习的活动要求学生将所学信息与已有知识整合，推导出推论并探索其含义，而当学生相互交流想法时，这种效果最为显著。

6 科学教育的四个渐进式宏伟的目标

新冠疫情使我深刻认识到，良好的科学教育在各级教育体系中应占据更为重要的地位。实际上，关于疫苗、口罩等议题上充斥的大量无证据支持、不合逻辑的思考方式，不禁让人质疑在缺乏对科学判断及科学价值观——即真理与理性的广泛认识下，人类如何能够存续。我们这个拥挤且复杂的现代社会，因缺乏科学思维而变得极为危险。然而，近期的调查显示，美国小学平均每天仅分配约20分钟左右的时间用于科学教学，这与阅读、写作和数学所占的众多课时相比，显得微不足道。

本人认为，科学家们在很大程度上应对全球范围内科学教育被严重低估的现象负责。主要问题在于，我们这些在大学及高等院校从事科学教育的教师，仅关注了科学教育四个可能目标中的一个。无论是生物学、化学、物理学还是地球科学，我们的目标仅仅是让学生熟悉过去几个世纪科学家们发现的众多奇妙事实。这些发现如此之多——每年还在不断增加——以至于普遍认为没有时间去考虑科学的其他方面。正如我之前强调的，大学所做的事情定义了所有较低层级上“科学教育”的含义，因此，科学事实的教学（杜威所说的“科学学科内容”）甚至在许多小学中占据主导地位。回想杜威的观点，即“自然界的事实是众多的、无穷尽的，它们既无起点也无终点”，很难辩称这种类型的科学教育在学校中应占据更多时间。

为了使科学教育在社会中占据其应有的地位，我们必须拓展对科学教育可能实现目标的视野，强调包括传统目标1在内的几个额外的、日益雄心勃勃的目标。这些目标在表1中进行了总结，传统目标1是为所有成年人提供对科学家关于世界所发现知识的一般性理解。

表 1. 四个日益宏伟的科学教育目标 

科学教育的第二个目标是通过教育方式，帮助学生发展成为像科学家一样运用实验、逻辑和证据来探究世界的成年人。在先前的讨论中，我曾提及五岁儿童对种子进行探究的例子。这种被称作“基于探究的科学教育”（IBSE）的科学教育理念，在美国首部《国家科学教育标准》中得到了强烈推广，并且在其后续的替代版本中也得到了强调。IBSE同样也是法国科学院发起的主要科学教育计划以及国际科学研究院联合会（IAP）所倡导的核心内容。在法国集中的教育体系中，这种科学教学方式已成功地融入了超过半数的小学课堂。

目标3在过去往往被忽视，然而在疫情期间，其重要性已变得显而易见。该目标旨在确保所有成年人理解科学事业的工作原理——以及为何他们应当因此信任科学在诸如吸烟、疫苗接种和气候变化等问题上的共识判断。

遗憾的是，相当一部分公众似乎持有这样一种观点，认为科学不过是“科学家们的教条”——即我们科学家作为一个集体所持有的信念。其他许多群体也有自己的信仰体系，那么他们为何要听从我们的意见呢？人们普遍忽视了对科学这一概念的理解，正如皮埃尔·霍亨伯格所定义的那样，大写的“Science”（科学）是由小写的“science”（科学家的个人工作）发展而来的。科学当然是一种非常特殊的知识构建方式——它基于逻辑和证据，是一个庞大的群体努力的结果，拥有旨在使其发现自我修正和普遍适用的价值观和规则。

在担任大学科学教师期间，我忽视了目标3——大多数教授也是如此。这是否因为我们假定学生已经理解了科学事业？或者是因为我们不清楚如何有效地使学生理解科学是一种特殊的认识世界的方式——一种非凡的人类发明，它有一套特殊的传统和价值观，这些传统和价值观已经极大地造福了人类，远远超出了17世纪开始时任何人的预期？迫切需要的是积极的努力，以帮助教授们在所有基础科学课程中作为主要目标，培养出对科学共识判断生成过程有深刻理解的学生。这是否应该包括科学史的例子、阅读经过精心挑选的科学出版物样本，或是类似科学的游戏？目前存在哪些类型的课程作为开放教育资源，以及需要进行哪些研究来测试和改进它们？我将在本文末尾回应这个问题。

目标4无疑是其中最为雄心勃勃的：利用科学教育培养出能够像科学家一样，运用逻辑、实验和证据来解决日常问题的成年人。在此取得成功将需要将科学课堂上学到的知识转化为普遍的思维习惯。我们从教育研究中得知，这种“转移”是极其难以实现的。相反，学生们往往将他们的思维进行分隔——将科学课堂上学到的任何科学思维方式仅限于科学问题。

为了实现这一目标，我们必须尝试新的科学教育形式，这些形式应明确地将科学思维方式与学校之外的世界联系起来。接下来，我将简要描述两种在这方面具有前景的教育实例。

7 社区活动能够有效地融入学校教育体系中

自2017年起，我有幸担任Yidan教育奖的评委，该奖项每年颁发两项各四百万美元的奖金。迄今为止，已有10位获奖者，其中5位在教育研究领域，另外5位在教育发展领域。首个发展类奖项授予了Vicky Colbert女士，以表彰她在哥伦比亚数十年来对小型农村学校发展的贡献。这些学校的课程体系是在资源极度匮乏的条件下，通过反复试验逐步建立起来的。在她的学校里，孩子们而非教师成为了学习过程中的主要参与者。

替代传统教科书的是数百种名为“学习指南”的小型、经济实惠的小册子。这些小册子强调通过在学生自己的社区中进行有意义的活动来促进协作式学习。例如，在关于水的单元中，“我们制作地图以展示我们不同水源的位置。在绘制中，我们用一种颜色标记清洁水源，用另一种颜色标记污染水源”。之后，在研究饮用污染水的危害后，“我向家人解释：水是如何变得不干净的，以及为什么污染水可能危险”。最终，“我将我的工作展示给老师，老师在我的进度表上记录下我成功完成的任务”。重要的是，培训材料鼓励教师根据当地条件调整每本指南中的指导内容；此外，教师还应“鼓励学生发挥创造力，并建议对活动进行更改，如果他们认为这些更改更具相关性” 。

每一本学习指南都是教科书、练习册和教师指导手册的综合体，其可重复使用性旨在实现成本效益。这些指南主要为哥伦比亚制作，其中大部分仅提供西班牙语版本。相对而言，关注科学相关主题的指南数量较少，但已有计划推出一系列新的指南，这些指南将专注于支持联合国可持续发展目标（UNSDGs）的科学内容，其基础是下文描述的项目。

8 基于联合国可持续发展目标的社区科学教育 

数年前，位于华盛顿特区的史密森尼科学教育中心与全球科学学院（通过学院的国际学院合作组织）共同启动了一项雄心勃勃的新项目。该项目名为史密森尼-国际学院合作组织“科学助力全球目标”计划，由Carol O'Donnell领导，旨在动员各国的科学家和其他志愿者，教育并激励年轻人利用科学来增强可持续性。基于17个联合国可持续发展目标背后的科学原理，正在设计一系列广泛的免费材料，使学生能够首先审视一个全球性问题，然后积极利用他们的本地环境作为实验室来探索这个问题，并最终采取本地行动来解决社区中的特定问题。例如，在一个聚焦蚊子的单元中，学生首先学习关于蚊子和蚊子传播的疾病知识。随后，他们以研究小组的形式在社区中设置蚊子卵陷阱，观察蚊子生命周期，确定哪些本地动物可以作为蚊子传播疾病的宿主，调查社区对蚊子的认知和看法，并最终设计出一个社区行动计划，以减少由蚊子传播的疾病。

迄今为止，已有六部此类“社区研究指南”在网络上发布：蚊虫、食物、生物多样性、可持续社区、疫苗和新冠疫情——更多正在制作中。鉴于这些指南旨在翻译成多种语言，并在世界资源极为有限的地区使用，它们的使用无需任何特殊设备或昂贵的材料。

社区研究指南的格式及其对问题的深入关注，使得它们似乎更适合非正式的课后使用，而不是学校教育。然而，正如我将在本文末尾阐述的，它们的设计能够帮助我们重塑正规科学教育，以应对当今迫切的挑战。

9 重新设计科学教育以应对更高远的目标 

我认为，近年来科学教育的竞技场已经发生了显著的变化。首先，数十年来卓越的教育研究，通过揭示人们的学习方式，已经令人信服地表明，传统的“填鸭式”教学方法对于大多数学生而言效果不佳，同时揭示了更为有效的新学习模式。应鼓励学生积极运用课堂上呈现的信息来构建和捍卫论点，以及解决问题——这些问题往往没有所谓的“正确答案”。应鼓励团队合作，而不是将其视为作弊，教室里常常会充满活力。

其次，我们可以通过新的教育模式获得启发和指导，将科学学习明确地与改善学生及其社区的生活联系起来。这不仅有助于将科学的、基于证据的思维方式直接传递到儿童的日常生活中；它还应该使学校在互联网上无限的干扰中更具竞争力，以吸引学生的注意力。这里需要解决一个重要问题：如何让社区中的成年志愿者参与进来？例如，从长期使用这些志愿者作为童子军和女童军勋章教练的经验中，我们可以学到什么？我们如何利用对Zoom类型技术的新熟悉度，将学校教育扩展到教室的墙壁之外？

最终，疫情惊人地揭示了对民主制度的威胁，这种威胁来自于那些既不理解也不尊重科学判断的成年人——他们经常在决策时忽视证据。这意味着，在5至18岁儿童的学校教育中，必须大幅增加一种新型“科学教育”的时间，这种教育旨在实现表1中列出的全部四个目标，因此它理应与数学教育一样，在学校教育的每个年级都占据同等重要的地位。在中学教育中实现如此重大的变革，预计需要数年甚至数十年的时间。然而，大学可以更快地采取行动——无论如何，大学的科学教育必须起到引领作用。

10 当前大学基础科学课程变革的重要性

鉴于杜威所提出的“科学思维习惯的广泛传播与深入影响”的至关重要性，我们必须致力于将科学教育科学化。我所指的是，应当启动众多“实验”，在这些实验中，通过教育研究方法对实现科学教育宏伟目标的多种不同方法进行测试，并评估它们的相对有效性。为此，我们需要创造新的工具；例如，我了解到目前尚无公认的测量个体对科学家社群达成共识判断理解程度的方法（见表1中的目标3）。一旦确定了一种良好的方法，研究人员便可以评估实现这一目标的不同途径——例如，比较直接教授科学文化与基于阅读一系列真实科学论文的方法，或是基于科学史或个别科学家生平的分析方法。

大学科学入门课程，例如大一生物学课程，通常由对普及科学知识抱有浓厚兴趣的科学家讲授。与教授年幼学生的教师相比，这些教员通常享有更大的创新自由度以及更多的资源。那些来自在科学系投资于学科教育研究（DBER）的大学的教员，尤其处于推动所需创新的有利位置。DBER教员的评价基于他们在教育研究上的成果，而非其所在学科的研究，他们对于确保众多新的教育实验设计得当、控制措施充分具有无可估量的价值。在所有这些工作中，我们应密切关注最近的研究如何揭示扩大科学的吸引力以及科学参与度，以吸引更广泛的受众。

综上所述，全球的科学家们目前拥有了一个为公众服务的重大机遇：我们能够引领一场重大的变革，重新定义“科学教育”的含义——这场变革始于大学层面，但预期将会逐渐渗透至学生在校的最初几年。

延伸阅读：Alberts B （2022）Why science education is more important than most scientists think. FEBS Letters, 596 (2): 149-159

美国具有教育专长的理科教师现状 科学网—科学教育|美国具有教育专长的理科教师现状（2007年） - 廖景平的博文