科技教育與科技人才的培養(yǎng)

1、科技教育與科技人才的培養(yǎng)華東師范大學 王順義一、杰出科技人才在科技研發(fā)中表現(xiàn)出的科學素質特征1、科技人才隊伍的“金字塔”結構?？萍既瞬抨犖槭潜姸嗟目茖W家的集合，但是在學科共同體內(nèi)科學家們并不是平起平坐而處在同一個層次上。事實上，學科共同體是一個金字塔結構，處在塔的頂端是科學權威，其下的層次分別是杰出、高級、中級科技人才，塔的底部層次是一般科技人才。 科學權威 杰出科技人才 高級科技人才 中級科技人才 一般科技工作者 圖 科技人才隊伍的金字塔結構圖中金字塔每一層幾何圖形的表面積代表這一層科學家的人數(shù)，底層一般科學工作者人數(shù)最多，越往上層人數(shù)越少，頂端科學權威層人數(shù)最少。學科共同體的金字塔結構是客

2、觀存在的，其原因是科學家們所取得的科學成果在數(shù)量上和質量上是發(fā)展不平衡的。據(jù)統(tǒng)計，在科學家中一生發(fā)表100篇論文的比例是11000，此外論文還有一個質量高低的問題。因此，那些科學論文發(fā)表得多的、質量高的科學家就處在金字塔的上層，地位不同一般。象愛因斯坦這樣的科學家就屬于科學權威層次，象玻爾、薛定鍔、海森堡、狄拉克等科學家就屬于杰出科技人才，。增強我國自主創(chuàng)新能力，建設創(chuàng)新型國家，其關鍵在于擁有一批杰出科技人才。胡錦濤主席指出，“建設創(chuàng)新型國家，核心就是把增強自主創(chuàng)新能力作為發(fā)展科學技術的戰(zhàn)略基點?？萍紕?chuàng)新，關鍵是人才”。所謂“杰出科技人才”是指“國際一流”的科技尖子人才、“國際級”科學大師和科

3、技領軍人物。國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年）中制定的目標之一，是經(jīng)過15年的努力，要在我國“涌現(xiàn)出一批具有世界水平的科學家和研究團隊”，從而在科學發(fā)展的主流方向上取得一批具有重大影響的創(chuàng)新成果。自1949年新中國成立以來，我國高等教育發(fā)展很快，為國家培養(yǎng)了大批高級和中級科技人才，有效地支撐我國五十多年來經(jīng)濟發(fā)展和科技事業(yè)自身的發(fā)展，取得了令人矚目的成就。但是，在我們培養(yǎng)的人才中，涌現(xiàn)出的“杰出科技人才”卻為數(shù)不多。這說明我們國家在杰出科技人才培養(yǎng)方面不是非常理想的。這與我國當前建設創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略目標是極不適應的。這是我國教育界和科技界必須共同關注的一個迫切問題。2、杰出

4、科技人才的素質特征具有完善的科技知識結構，掌握最前沿的科技知識，仍然是作為杰出科技人才素質的第一特征。案例分析：“為什么名不見經(jīng)傳的沃森和克里克能率先提出DNA的雙螺旋結構模型”？具有較高科學思想的造詣，是杰出科技人才素質的第二特征。科學思想這個素質與科學研究的許多環(huán)節(jié)，如科學問題的提出、提供理論建構的藍圖、導致新理論的產(chǎn)生、奠定科學解釋的本體論基礎、對科學方法的辯護等，的有效開展有較大的關聯(lián)性。案例分析：“”1、諾貝爾化學獎獲得者普里高津建立“耗散結構理論”2、前蘇聯(lián)生物化學家奧巴林建立關于地球上生命起源的“團聚體學說”3、普朗克在20世紀初提“能量子”概念具有科學精神，是杰出科技人才素質的

5、第三特征。案例分析：諾貝爾化學獎兩次獲得者英國化學家桑格（F.Sanger）講究科學方法，是杰出科技人才素質的第四特征。案例分析：杰出科技人才都是很講究科學方法的，像亞里士多德、伽利略、波義耳、牛頓和愛因斯坦等科學大師，都在科學方法論上有精辟的見解，甚至可以說他們是科學方法的創(chuàng)始人和實踐者。高級科技人才與杰出人才的主要差別在哪里？從國際上科學技術史的案例分析和統(tǒng)計結果來看，其差別主要不在于科技知識方面，因為他們在此方面的水平相差不大；而在于他們在科學思想、科學方法、科學精神素質的高低。例如愛因斯坦比別人更強調科學方法，霍金比別人更關注科學思想，桑格比別人更具有科學精神，這是他們成為國際級科學大

6、師的重要原因之一。大凡杰出科技人才，在科學素質方面都是全面的。二、科技人才培養(yǎng)的若干特點 “科技教育”是為學科共同體培養(yǎng)后續(xù)新生力量的唯一途徑。當然，我們這里所說的科技教育，是指與科學發(fā)展有關的高等教育，即“本科生教育”和“研究生教育”。下面我來介紹一下西方發(fā)達國家科技教育建設的特征。 科技教育的第一重要特征是：老一輩科學家總是嚴格地按照“學科范式”對后學者進行教育。其理由是，科學家在科學研究中需要徹底依附于一種研究傳統(tǒng)即范式。T. 庫恩指出，作為一個富有創(chuàng)造性的科學家總是清醒地意識到，必須把現(xiàn)有范式及其理論作為研究的起點；他們相信現(xiàn)有范式及其理論能為自己常規(guī)性研究問題提供工具，使他們在解決問

7、題時所向披糜；他們相信只要有充分的時間，現(xiàn)行范式及其理論就可以解決那些他們所遇到的反常問題，沒有這種信仰，他們的工作就會是白白消耗時間和才能。鑒于科技教育的這一特征，在科技教育建設中應注意：（1）、科技教育的功能，在于傳承和發(fā)展學科范式，因為學科的常規(guī)科學研究時期是一個相當長的時期，它可能歷經(jīng)幾代人甚至幾十代人。（2）、科技教育的最根本的目標，是要培養(yǎng)一大批能理解和掌握學科范式，并且能應用學科范式去有效地解決學科中難題的人才。這樣就為學科或科學的發(fā)展奠定了人力資源的基礎。 這說明了在常規(guī)科學時期內(nèi)，學科范式的連續(xù)性和繼承性。 科技教育的第二重要特征是：通過“教科書式”的課程教學方式，傳授學科范

8、式。T. 庫恩指出，“自然科學科技教育的一個最顯著的特點是：它全部都是通過教科書進行的，特別是化學、物理、地質或生物專業(yè)的大學生和研究生們，都從專門為他們寫的書本中獲得這個學科的主旨?！薄敖炭茣皇翘岢鰧I(yè)人員作為范式而接受的具體題解，然后要求學生自己用筆紙或在實驗室中解題，這些問題無論在方法上還是在實質上都十分接近于教科書或相應的講課給以引導的題目。”“在貫徹這種教育的學徒期中，單獨服從于一種嚴格傳統(tǒng)（范式）的方法最能產(chǎn)生革新成果?！薄俺墒炜茖W研究者從博士研究開始，就連續(xù)工作于一個從他的教育及其同時代人的研究中導出的范式所適應的領域。就是說，他力圖闡明地圖的地形細節(jié)，而事先已知地圖的主要輪廓

9、；他希望-如果他明智得足以了解這個領域的性質-有一天他可以研究那種預期現(xiàn)象沒有發(fā)生的問題，這個問題是由于范式本身的根本弱點而出現(xiàn)了差錯。在成熟科學中，許多發(fā)現(xiàn)和所有新理論的預兆并不是無知，而是發(fā)覺現(xiàn)有的知識和信念出現(xiàn)了什么差錯?！?T庫恩，必要的張力，1981年，福建人民出版社，p.225-232 鑒于科技教育的這一特征，在科技教育建設中應注意：（1）、學科課程門類的設置要齊全，特別是專業(yè)基礎課程和專業(yè)必修課程的設置要齊全，要能復蓋學科范式的內(nèi)容，否則會造成學生范式結構的不完備，因而造成其科研知識背景和能力上的瓶頸。（2）、應注重課程的教材的建設和改革，教材不僅要準確地反映學科范式的內(nèi)容，而且

10、還應隨范式的進化而不斷改進和發(fā)展，同時教材在呈現(xiàn)方式上也應有利于學生有效地掌握學科范式。 這說明課程及其教材與學科范式的關聯(lián)性。明確這一點，對課程標準的研制及其教材的編寫都有指導意義。 科技教育的第三重要特征是：研究生培養(yǎng)制度是為學科隊伍輸送“高級人才”的主要通道?，F(xiàn)在，大學本科教育已逐步削弱了以前的精英教育的性質，它主要培養(yǎng)的是學科研究的一般人才。學科研究的高級人才，得靠研究生（碩士、博士）培養(yǎng)制度來造就。所以，一個國家或地區(qū)大力培養(yǎng)研究生就成了其加強學科隊伍建設的重要一環(huán)。現(xiàn)在世界上科學強國大學和研究機構具有每年培養(yǎng)大量高學位人才的能力，這為科學技術界輸送高水平人才奠定了基礎。下面是美國在

11、19932000年的培養(yǎng)人數(shù)。 科學技術領域 / 年 1993 1994 1995 1996 1997 1998 19992000 培養(yǎng)研究生435703431114422438415148407597404809411257414570 接受博士后 24605 25709 26094 26518 26889 27401 28531 28953因此,美國科學家和工程師擁有所屬專業(yè)最高學位的比例很高。例如在1982年，在就業(yè)的150萬科學家中，大約90在某一科學專業(yè)擁有他們的最高學位。200萬工程師中，將近70在某個工程專業(yè)擁有他們的最高學位。此外，用較為優(yōu)裕的生活和工作條件吸引國外優(yōu)秀研究生和

12、人才，是美國科技人力資源建設的高明而有效的一招。到1985年，在美國外國出生的科學家和工程師占美國科學家和工程師總數(shù)的17。目前已達到37。鑒于科技教育的這一特征，在科技教育建設中應注意：（1）、科學家隊伍中的學位結構，高學歷特別是學科中最高學位人數(shù)所占的比例。 （2）、碩士、博士研究生培養(yǎng)點的建設，包括學位授予的情況，培養(yǎng)點的數(shù)量，每年培養(yǎng)的人數(shù)，導師力量，課題建設，硬件條件等等。 由此可見研究生培養(yǎng)制度與高級科技人才造就之間的關系。 科技教育的第四重要特征是：“名師出高徒”是為學科隊伍輸送“杰出人才”的重要途徑。所謂名師，是指導師權威。杰出人才，是指一、二流的科學家?？茖W知識我們往往可以通

13、過學術論文或學術專著的學習獲得；但作出這些科學知識的科學方法，一般是沒有辦法從學術論文和學術專著中獲得的，因為其中反映不出這一點來。要學習科學研究的方法，特別是科學發(fā)現(xiàn)的方法，往往只能師從導師權威，在其身邊工作，參與其科學研究活動的全過程，揣摩他如何提出問題、如何組織觀察實驗、如何處理數(shù)據(jù)資料、如何建立假說、如何檢驗假說、如何修改假說，從而取得提高科學研究能力的“真經(jīng)”。 美國科學社會學家朱克曼和默頓發(fā)現(xiàn)，在諾貝爾自然科學獎獲得者中往往有師生關系，如諾貝爾獎獲得者能斯特和米立根，米立根和安德森，安德森和格拉塞，費米和楊振寧、李政道，等等都是師生關系，這種案例有二十多對。據(jù)統(tǒng)計，美國有44位諾貝

14、爾獎獲得者在他們年青時曾在63位老的諾貝爾獎獲得者手下工作過。鑒于科技教育的這一特征，在科技教育建設中應注意：（1）、提倡讓學生走近學科大師，如有可能，最好能師從學科大師，做其研究生；或者做其博士后，在大師手下從事研究；或者邀請學科大師來校、來研究所講學，為學生走近學科大師創(chuàng)造條件。（2）、在教學過程中，提倡學生研讀學科大師的論文、專著和回憶錄，等等。 西方發(fā)達國家的這種經(jīng)驗，尤其應引起我們注意，因為我國當前最為缺乏的就是杰出科技人才。 科技教育的第五重要特征是：“科研-教學-學習三結合（洪堡原則）”是現(xiàn)代研究生科技教育方式的發(fā)展趨勢。美國教育學家B. 克拉克說，洪堡原則告訴我們“應該通過使學

15、生參與科研來訓練他們從事科研。學生在實驗室和研討班，當他們對教授指定的科研問題或者他們自己提出的科研問題尋找答案時，他們就成為科研工作者，結果教授和學生成為搞科研的同事，在共同尋求以新知識的形式出現(xiàn)的真理的過程中攜起手來。以科研作為首要的成分，教授的作用在于把科研和教學結合起來科研活動十分恰當?shù)爻蔀橐环N教學的模式。學生的作用就是把科研和學習結合起來科研活動轉變?yōu)橐环N學習的模式。因此，科研使教授和學生定向，把教學和學習合攏來成為促進知識的一個無縫的承諾之網(wǎng)，鑄成了一個緊密的科研一教學一學習連結體?！?B. 克拉克，探究的場所，浙江教育出版社，2001年，p.1 鑒于科技教育的這一特征，在科技教育

16、建設中應注意：（1）、提倡研究生參加導師的課題研究，通過參加課題研究來培養(yǎng)研究生的獨立研究能力。（2）、現(xiàn)在國內(nèi)大學本科生教育有弱化科研活動的趨勢，本科生很少參加課題研究活動，畢業(yè)論文也有走走形式的趨勢，這對培養(yǎng)和提高本科生獨立研究能力的效果甚少。應改變這種狀況。 ： 這種現(xiàn)代研究生科技教育方式，目前在我國高校和獨立研究機構均有實踐，但還有進一步提高的余地。 ： 科技教育的第六重要特征是：全面提高科學人員的科學素養(yǎng)，才能為學科共同體提供合格人才。從學科發(fā)展史來看，一個經(jīng)常有原創(chuàng)性學科理論發(fā)現(xiàn)的科學家，往往具有如下較為全面的科學素養(yǎng)：l 掌握前沿科學理論（科學知識）;l 講究科學探究的路線與方法

17、（科學方法）;l 遵循正確的行為規(guī)范(科學精神);l 了解時代的自然觀思想（科學思想）。鑒于科技教育的這一特征，在科技教育建設中應注意：（1）、全面提高研究生的科學素養(yǎng)，要改變目前研究生僅只重視科學知識和外語的片面做法。根據(jù)科學哲學與科學社會學的研究，對科學家科學素養(yǎng)的幾個要素，它們的功能，培養(yǎng)目標，以及增強手段與機制，列表簡述如下：科學原創(chuàng)活動所涉及的認知要素和活動過程科學家的原創(chuàng)能力增強目標增強手段與機制知識平臺：科學理論（科學知識）自然觀（科學思想）方法論（科學方法）價值觀（科學精神）科學探究：科學問題的提出和篩選搜集資料形成理論模型檢驗、評價和修改模型交流知識平臺的建構能力科學探究能力

18、全面性前沿性實踐性有效性個人努力激勵機制職前教育共同體內(nèi)的交流合作個人努力激勵機制職前教育共同體內(nèi)的熏陶 （2）、在學科共同體內(nèi)，也要形成一個講究全面提高科學工作者科學素養(yǎng)的文化氛圍。 ： 通過您上面的介紹，我們對西方發(fā)達國家科技教育的特征在總體上有所了解，這也是他們?yōu)槭裁纯茖W人才輩出的原因所在?？茖W工作者從事的科學學科研究活動，主要是在“國家科學院”、“大學”和大型企業(yè)的“研究、開發(fā)中心”三大社會圈子內(nèi)進行的。其組織形式主要是“研究所”，它是學科研究成果的生產(chǎn)基地，因而也稱之為學科基地。人們發(fā)現(xiàn)，一些國際上著名的研究所往往是人才輩出，如英國劍橋大學的卡文迪許實驗室，從它出身的以及與三、科技探

19、究活動在人才科學素質培養(yǎng)中的作用1、科技活動要突出科學探究的理念科技活動之所以要突出科學探究的理念，其原因在于“學習科學是種能動的過程”。美國國家科學教育標準指出：“學習科學是學生們要親自動手做而不是要別人做給他們看的事情。在學習科學的過程中，學生們需要描述物體和作用過程，提出問題，獲取知識，對自然現(xiàn)象作出解釋，以多種不同方式對所作解釋進行檢驗，最后是把自己的看法傳遞給別的人。在國家科學教育標準中，“能動的過程”一語指的是體與腦的共同活動。光是動手活動還不夠學生們還必須有動腦的活動?？茖W教學必須讓學生們參與以探究為目的的研究活動，使他們同老師和同學一起相互啟發(fā)相互促進。學生們需要將他們目前所掌

20、握的科學知識同他們從多種渠道獲得的科學知識聯(lián)系起來；他們要把科學內(nèi)容應用于新的問題里去；他們要參與解決問題，參與做計劃，參與決策，參與小組討論；他們還要參與跟能動的學習方法在原則上是完全一致的評價活動。”“學校的科學要反映作為當代科學實踐之特點的理性傳統(tǒng)與文化傳統(tǒng)。學生們要獲得有關科學與自然界的豐富知識，就必須熟悉科學探究的手段、使用證據(jù)的規(guī)則、形成問題的方式和提出解釋的方法。使學生了解科學與數(shù)學的關系以及科學與技術的關系、認清科學的性質也應是對學生進行科學教育的一個組成部分?！薄翱茖W是格物致知的一種路徑，其基本特點是以實證為判別尺度、以邏輯作論辯的武器、以懷疑作審視的出發(fā)點。學生們應該加深對

21、什么樣的東西是科學、什么樣的東西不是科學、科學能夠做什么、科學不能做什么以及科學如何在文化中起作用這一系列問題的認識?！保╬.26-27）在科技活動中突出科學探究，對青少年有如下作用：（1）體驗科學探究的歷程，也就是說學生通過親身進行“科學探究”活動，能對科學探究需要經(jīng)歷那些過程，有一個直接的感受，這對于他們今后的學習、工作都是長期起作用的。（2）發(fā)展科學探究能力，也就是說對一個自然現(xiàn)象或者一個實際問題的探究與解決，以什么思路，如何動腦去思考，如何動手去做，要采用怎樣的步驟和方法，這些能力都要求在科學探究活動的實踐中逐步得到培養(yǎng)。（3）增進對科學及科學探究的理解，由于科學就一定意義上說，它的本

22、質就是科學探究，通過長期、持續(xù)不同科學探究的實踐，自然會對科學探究究竟是怎么一回事，科學又是怎么一回事會加深理解。（4）初步養(yǎng)成通過科學探究進行學習和解決問題的習慣，為終身學習與發(fā)展奠定基礎。因為科技活動中，學生通過科學探究的學習方式來學習科學，并嘗試通過科學探究去解決簡單問題的，天長日久，自然會逐步形成習慣，而這種習慣也必然會遷移到其他方面的學習與解決問題的過程中去，從小就養(yǎng)成的這種習慣必然會對他們的終身學習與發(fā)展發(fā)揮奠基性的作用，而這樣的習慣對于每個現(xiàn)代公民適應迅速變化、發(fā)展著的新社會、新時代是極為重要的。2、什么是“科學探究式教學”？為了回答這個問題，下面我們先舉一個案例，它是按照“教師

23、傳授式”的教學模式撰寫的。案例1 制作小型地球儀目標： 通過制作小型地球儀，能理解和演示地球自轉和公轉運動能認 識地軸和赤道平面的夾角（66.5）以及經(jīng)緯線的特點和經(jīng)緯 線的劃分。材料：乒乓球或其他球體，小木板或泡沫塑料，鉛絲，卡尺，量角器等。要求：1. 能制作出一臺小型地球儀 2. 能較正確地做成地軸與赤道平面為66.5的夾角，所畫的南 北回歸線和南北極圈位置基本正確。 3. 轉動靈活，置放穩(wěn)定，經(jīng)緯線平直。 擴展要求：畫上七大洲的輪廓。制作過程說明：制作過程中有三個關鍵：一是如何確定兩極的位置，二 是如何確定地軸和赤道平面的夾角，三是如何確定南北回歸線和 南北極圈的正確位置。 這個案例并不

24、是一個真正的關于科學探究活動的教學，因為它沒有體現(xiàn)和包括科學探究活動活動的五個環(huán)節(jié)，制作的程序是事先提示給學生的，制作的材料和工具也是事先交給學生的，學生只需要按圖索驥，機械地操作一下就行了，學生通過這種活動并不能夠全面地提高自己的科學探究活動能力。為了體現(xiàn)科學探究活動的要求，我們將上面這個案例作若干修改和重組，就形成了下面的案例2。案例2 制作小型地球儀讓學生制作小型地球儀，主要是提高學生進行技術設計和動手實踐能力，學會運用各種工具和材料，按照合理的流程完成制作過程。同時也讓學生學會制定評價方案，對小型地球儀進行自評和互評。老師在上課時，出示預先制作的小型地球儀，以引起學生的興趣。并把學生分

25、組，討論如何制作一個精巧的小型地球儀。學生們的討論要解決以下問題：1用什么材料：如乒乓球或其他球狀體等。2用什么工具：如要比較精確地做成地軸與公轉平面為66.5的夾角，則要用量角器；如用泡沫塑料或者木板做底座則要用切割工具。3達到什么目標：如要能轉動，要畫上經(jīng)緯線等，由學生自己制定。4確定工作計劃：可以要求學生用框圖來表示制作流程，明確分工和完成日期。師生共同討論制作過程中幾個關鍵的技術問題：如何確定兩極的位置？如何確定地軸和公轉平面的夾角？如何確定南北回歸線和南北極圈的正確位置？雖然學生尚未學過平面幾何，但還是會用量角器等工具達到目的的。在這些技術性問題上，學生可以有很大的創(chuàng)造空間。在制作完

26、成小型地球儀后，在年級里舉行一次展覽，讓學生自行編制評價方案。以小組為單位設計評價表，各組經(jīng)過討論要確定一份統(tǒng)一的評價表，評價表中的項目可以有：是否穩(wěn)定牢固，是否轉動靈活，夾角（665）是否正確，線條是否美觀，等等，每項內(nèi)容均有不同的得分。然后讓學生作評委，評選出最佳的作品。優(yōu)秀作品在下一屆的教學中可以成為范例進行展示。 （引自科學課程標準第72頁）本案例就屬于一種較為典型的科學探究活動活動的案例，它基本上包括了科學探究活動的主要環(huán)節(jié)；制作的材料和工具以及制作的流程均不作統(tǒng)一的規(guī)定；鼓勵學生創(chuàng)新，因地制宜、就地取材地制作小型地球儀；鼓勵學生利用各種教育資源，包括請教有經(jīng)驗的家長給以幫助；要求學

27、生有團隊合作精神和科學的態(tài)度；同時也注重培養(yǎng)學生自我評價的能力，初步掌握評價的科學方法，包括分解評價項目，確定評價等級，用比較精確的語言評述作品的優(yōu)缺點，這也是培養(yǎng)學生科學探究能力的一個重要方面。四、注重技術素質的培養(yǎng) 公民的文化素養(yǎng)包括許多方面，主要有政治素養(yǎng)、思想素養(yǎng)、道德素養(yǎng)、科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。不同社會各種文化中的有文化素養(yǎng)的人所擁有的知識體系是相同的，這使他們能夠相互交流并感知周圍的世界。隨著社會和時代的變化，有文化素養(yǎng)的人所掌握的文化內(nèi)容和知識量也會隨之改變。自近代以來，科學素養(yǎng)在公民素養(yǎng)中占有的比重，逐漸增大。人們約定俗成地認為，科學素養(yǎng)等同于科學技術素養(yǎng)。到了21世紀，由于經(jīng)濟

28、發(fā)展愈來愈依靠技術特別是高技術，于是人們預言技術素養(yǎng)在科學素養(yǎng)乃至文化素養(yǎng)中一定會占有很大比重，強調必須注重科學素養(yǎng)中技術素養(yǎng)的普及和提高。從全球的范圍來看，得風起之先的是美國。在本講，我們將介紹美國關于技術素質教育的理念及實踐。一、美國對提高青少年技術素養(yǎng)必要性的認識早在20世紀80年代，美國國家科學委員會（NSB）的顧問們就呼吁提高公眾的技術素養(yǎng)：“我們必須回到基礎的東西，但基礎的東西在21世紀并不僅是讀、寫及算術。它們包括溝通及更高的問題解決能力，以及科學和技術素養(yǎng)可使我們理解周圍技術世界的思維工具?！?994年時任美國總統(tǒng)的克林頓，在其制定的國家科技政策科學與國家利益一書中明確指出：“

29、技術是經(jīng)濟增長的發(fā)動機，它創(chuàng)造出新的工作，建造起新的產(chǎn)業(yè)，提高著我們的生活標準。科學給技術發(fā)動機提供燃料。我們對基礎研究進行持續(xù)的投資，這對于我們孩子的未來是根本性的。同樣重要的是：要為孩子們做好準備，以從事未來的高技術工作、成為科學研究中的領袖人物、承擔起21世紀公民的責任，科學和數(shù)學教育必須向他們提供所需要的知識和技能?！彼@里所說的“知識和技能”就包括“技術素養(yǎng)”所涵蓋的知識和技能。（一）提高公眾技術素養(yǎng)的必要性強調提高公眾技術素養(yǎng)的必要性的歷史文獻，在美國自 20世紀80年代以來就很多，在這里就不再作歷史的述評，僅挑選其中有代表性的一文作點介紹，這就是2000年美國技術素養(yǎng)委員會受美國

30、國家工程院、美國國家研究理事會的資助，經(jīng)過歷時兩年的調查研究，于2002年完成了從技術角度講，為什么美國人需要對技術有更深入的了解的研究報告。該報告從下列四個方面指出了提高公眾技術素養(yǎng)的必要性。1、人類與技術的關聯(lián)愈來愈密切 該報告認為：500年前，當歐洲人首次探索新大陸時，他們乘坐帆船飄洋過海，乘坐馬車馳騁陸地，并用火槍防身和打獵。從我們的觀點看，這些技術很簡單，而且易于領會。盡管只有經(jīng)過專門訓練的人知道如何造船或駕船，但幾乎每個人都能理解船的用途、駕船的方法和原理。三個世紀之后，當新成立的合眾國向西眺望路易斯安娜和太平洋之際，它所使用的技術與500年前大致一樣。盡管1800年的裝備和工具比

31、以前有了改進，但一個從1500年走來的時間旅行者可以毫無困難地適應1800年的裝備和工具。但到了1900年，情況就不同了。19世紀末，一大批新技術業(yè)已出現(xiàn)。它們與先前的技術相比有天壤之別：蒸汽機船和鐵皮船、電報和電話、橫跨大陸的鐵路、留聲機、內(nèi)燃機、汽油及其他石化產(chǎn)品、阿司匹林和一大批其他藥物、汽車、機關槍。1900年的世界更加依賴于這些機器和工具，而這帶來了全新的挑戰(zhàn)。每一個有能力的、愿為社會做貢獻的人都應通曉和使用越來越多的技術裝備。在整個20世紀，技術一直處在持續(xù)和加速的發(fā)展過程中。今天，技術和技術系統(tǒng)與我們所做的和能做的任何事物都分不開。我們依賴于技術，技術使我們的家庭、食物、水、工作

32、、交通、通訊、娛樂、國家安全的保障成為可能。2、技術素養(yǎng)為現(xiàn)代勞動大軍提供支持 該報告認為：技術素養(yǎng)帶來的一個顯著益處是在經(jīng)濟領域。技術，尤其是高技術，已成為美國及世界其他地區(qū)經(jīng)濟增長的主要驅動力，而且越來越多的工作機會對技術技能提出了要求。盡管技術素養(yǎng)和技術能力不是一回事，但它們是相互關聯(lián)的。技術素養(yǎng)整體水平的提高，促進了由技術帶動的經(jīng)濟增長趨勢。擁有技術素養(yǎng)的人了解經(jīng)濟實力的基礎是科學技術，他們更有可能支持支撐這一基礎的研究、教育和經(jīng)濟政策。有技術素養(yǎng)的工人比缺乏技術素養(yǎng)的工人更有可能擁有廣泛知識和能力，更有可能鎮(zhèn)定自如地面對技術系統(tǒng)中復雜的相互關系。而且在必要時，他們能夠檢修設備故障。技

33、術在第三產(chǎn)業(yè)的活動中無所不在。在工作中，擁有技術素養(yǎng)的人對技術的應用將更加自如，并會發(fā)現(xiàn)對新技術的掌握變得更容易了。3、美國學生的技術素養(yǎng)狀況令人擔擾 該報告認為：1988年，弗吉尼亞理工學院和州立大學對7個州的10000余名初、高中學生進行了百題問卷調查。其中，超過3/4的被調查學生正在或已經(jīng)學習了技術教育課程或工藝課程。問卷中有2/3的問題旨在評估學生對技術的態(tài)度，有1/3的問題是評估對技術概念知識的掌握。調查結果表明：美國學生對技術的性質和歷史的了解，要少于他們對數(shù)學、科學等其他標準科目的了解。例如，男孩比女孩對技術更感興趣，隨著年齡的增長學生對技術的理解會更加準確，但總體上學生對技術概

34、念的理解相當狹窄。某些問答尤為發(fā)人深省。如當面對“我認為技術的歷史并不悠久”的表述時，35%的學生表示同意，而27%的學生不知道這句話是對還是錯。當被要求判斷“技術一直與大規(guī)模生產(chǎn)有關”這句話的正確性時，30%的學生表示同意，而35%的學生表示不能確定。當面對“當我想到技術時我考慮最多的是電腦”這一表述時，54%的學生表示同意，而30%的學生表示不同意。這些回答表明學生對技術概念的理解很狹隘，認為技術主要是指電腦，并對技術對人類歷史影響的了解非常有限。考慮到大部分被調查者已經(jīng)學習過正規(guī)技術教育課程，這一結果尤其令人擔憂。 4、美國成年人的技術素養(yǎng)也不高 該報告認為：2000年，國際技術教育協(xié)會

35、委托蓋洛普機構在美國首次進行了關于技術素養(yǎng)的民意調查。該調查將檢測公眾對技術的概念性理解及實際理解，以及公眾對學習技術的重要性所持有的觀點。這次的調查結果表明，大部分美國人對技術的認識很有限。當被要求說出聯(lián)想到的與技術有關的第一件物品時，絕大多數(shù)（約68%）美國人回答的是電腦。當被要求說出聯(lián)想到的第二件物品時，只有4%的人回答是電子產(chǎn)品。當讓被調查者選擇技術的定義（“電腦及互聯(lián)網(wǎng)”或是“改變自然世界以滿足我們的需要”）時，有近2/3的人選擇了前者。美國人還對科學、工程及技術之間的關系感到迷惑。有大約60%的人認為工程/技術與科學/技術“基本上是一回事”。有約3/4的美國人表示自己能“在某種程度

36、上”或“在很大程度上”了解并使用技術，但只有少數(shù)美國人能正確回答有關技術工作原理的問題。 基于上述四方面的理由，鑒于技術素養(yǎng)這個問題實際上至今還沒有排上美國國家的議程，該報告認為：在技術已成為社會主導力量的今天，這個情況就尤為令人不安，本委員會希望公布研究報告，以直抒心聲和使人信服的方式，促使人人都來關注此事，并為美國國民技術素養(yǎng)的充分提高掃清道路。（二）美國在提高青少年技術素養(yǎng)的措施1、將技術素養(yǎng)納入學校科學技術教育的發(fā)展概況 在美國將技術素養(yǎng)的學習引入初、高中課程的最早嘗試之一，是紐約州立大學石溪分校編寫的系列教科書人造世界，該教材的編寫是工程概念課程項目（1971年）的一部分。 20世紀

37、80年代美國中小學開始強調STS（科學、技術與社會）的教育，認為科學技術與社會的關系應該是科學課程的重要內(nèi)容，這就涉及技術素養(yǎng)的一部分。 1989年美國科學促進協(xié)會出版了面向全體美國人的科學，這是一部有關科學素養(yǎng)重要性精彩詳盡的論著。這篇報告以及美國科學促進協(xié)會 4年后發(fā)布的標準科學素養(yǎng)的基準（1993年）強調了技術對于科學的重要性，以及科學、技術與社會的相互關系。國家研究理事會（NRC）幾年后頒布了另一套全面的科學標準國家科學教育標準（1996年），它強化了科學與技術之間的課程聯(lián)系。2000年國際技術教育協(xié)會研制美國國家技術教育標準：技術學習的內(nèi)容。它們對學生技術素養(yǎng)作了最詳盡的描述。 緊接

38、著，美國的技術教育專家開始根據(jù)技術教育標準編寫出許多相應的教材，如中學科技、兒童科學與技術、中學科學與技術概念等。 2、增加技術素養(yǎng)育在正規(guī)教育及非正式教育中的比重美國許多著名的科學技術協(xié)會紛紛向政府主管部建言獻策，呼吁政府應把提高青少年技術素養(yǎng)的工作放在議事日程上來。下面僅以美國技術素養(yǎng)委員會為例略加說明。該委員會在從技術角度講，為什么美國人需要對技術有更深入的了解的研究報告提出的建議側重在以下四個方面：正規(guī)及非正式教育；研究；決策；教育革新。其中，關于“增加技術在正規(guī)教育及非正式教育中的比重”就提出如下四條建議： 建議1 制定教育政策的聯(lián)邦政府及州立機構應鼓勵在幼兒園到高中12年級教育標準

39、、課程、教材和對學生非技術科目的評估中加入技術內(nèi)容。 建議2 各州應調整其幼兒園到高中12年級的教育標準和課程結構，調整對科學、數(shù)學、歷史、社會學科、公民學、藝術及語文課程的學生評估，以便與強調這些課程與技術之間聯(lián)系的國家教育標準相適應。由美國國家科學基金會（NSF）及美國教育部贊助的教材及非正式教育活動也應強調這種聯(lián)系。 建議3 美國國家科學基金會（NSF）、教育部、州教育局及參與幼兒園到高中12年級科學教育的其他單位，在科學標準、課程及教材的名稱及內(nèi)容中的適當?shù)胤綉尤搿凹夹g”這個詞匯。 建議4 美國國家科學基金會（NSF）、教育部及師范教育認證機構應鼓勵高等教育院校改革對全體教師的培養(yǎng)，

40、以使他們在教學全過程中能更好地教授技術知識。二、美國對技術素養(yǎng)內(nèi)涵的界定那么，技術素養(yǎng)又是什么呢？要界定技術素養(yǎng)的內(nèi)涵，必須先界定“技術”。下面讓我們先來看看美國的幾個重要文獻是如何界定技術的內(nèi)涵的。（一）技術是什么？ 1、對技術含義的種種理解技術（technology）這個詞來源于希臘，意指技能和技藝。在最簡單的情況下，它指的是可以研習的技能和工藝方法，如駕車的技術，縫制衣服的技術等等。關于技術的定義，人們常常是從揭示它的內(nèi)涵來定義它。人們注意到技術常常與人們的物質生產(chǎn)有關，于是有人將技術定義為“是由物質生產(chǎn)手段組成的東西”。這個定義雖然正確地設計到技術與勞動（人的一種活動）和人工制品（即勞

41、動產(chǎn)品）的關系，可是稍加思索，人們就會意識到這種定義必然要得出令人懷疑的結論。按照這種說法，甚至連石器時代最原始的石錘都成了技術，而電話、電視和火箭由于不是物質生產(chǎn)手段，卻不能屬于技術之列。另有一些人，由于他們看到理論知識在技術中的作用，于是便用“應用科學”來定義技術，把技術和應用科學當作同義詞來使用。他們認為，技術一般總是在手藝之后出現(xiàn)的，人們通過自然科學理論去探究手藝當中的一些問題，于是才出現(xiàn)了技術。這種定義方法雖然正確地論及到技術與工藝知識，特別是與工藝知識有關的科學理論的關系，但這種定義也是不完全的。按照這種定義，工匠技術是以經(jīng)驗為基礎的，它并不是以科學理論為基礎的，因此也不能屬于技術

42、之列。還有一些人，由于他們看到由人所執(zhí)行的技術活動往往有其目的性，于是便人為技術是“通過智慧對自然的改造，按照人自己的目的，根據(jù)對自然規(guī)律的理解，改造和變革無機界、有機界和人本身的心理和智慧的特性的過程”?；蛘甙鸭夹g定義為“是賦予人的意志以物質形式的一切東西”。即“技術是通過對自然資源的有目的的造型和處理而從思想中引出的現(xiàn)實”。還有一些人，由于他們看到技術具有方法論的特定，于是便把技術定義為“在主觀上是達到目的的正確途徑的藝術，在客觀上是人類活動的特定領域中所用方法和手段之總和”。他們認為這種途徑總是最合理的，按成功率來計算只需要最少的耗資，從邏輯上說是按耗資計算提供最大成功的途徑。以上我們列

43、舉了一些人們已對技術作出的定義，顯然它們都各自論及到技術的某些方面，但不完備。而且從其中任何一種定義來看，都有其模糊性，這說明了技術這個概念本身具有一定的模糊性，事實上技術與科學或其他文化子系統(tǒng)的邊界是模糊的。2、美國科學促進協(xié)會的界定美國科學促進協(xié)會在其科學素養(yǎng)的基準中指出：“技術是一個承載著過多內(nèi)容的術語。它一度指知道如何制作物品，即實用藝術，或者是對實用藝術的研究。但是，技術也用來指發(fā)明創(chuàng)造，如鉛筆、電視機、阿斯匹林、顯微鏡等人們用于特殊目的的發(fā)明。技術涉及某些人類活動，如農(nóng)業(yè)、制造業(yè)，甚至涉及動物飼養(yǎng)、選舉或戰(zhàn)爭，這些進程都會改變世界的某些方面。此外，技術有時還指那些產(chǎn)生和使用發(fā)明創(chuàng)造

44、的工業(yè)機構和軍事機構。從以上這些意義上講，技術具有經(jīng)濟、社會、道德和審美特性，這取決于技術被用于何處，以及人們對技術使用的態(tài)度?！保茖W素養(yǎng)的基準，p.31） 美國科學促進協(xié)會實際上是從“技術活動”所涉及到的“要素”的集合來界定技術的內(nèi)涵的。這是從“廣義”和“現(xiàn)代”的角度對技術內(nèi)涵的一種界定。3、美國國際技術教育協(xié)會的界定美國國際技術教育協(xié)會在其研制的美國國家技術教育標準中也是從“廣義”和“現(xiàn)代”的角度對技術內(nèi)涵作出了類似的界定：“技術這個詞包含有很多種意義和內(nèi)涵。它可以指人類發(fā)明的產(chǎn)品和人工制品盒式磁帶錄像機是一項技術，殺蟲劑也是一項技術。它可以表示創(chuàng)造這種產(chǎn)品所需的知識體系。它還可以表示技

45、術知識的產(chǎn)生過程以及技術產(chǎn)品的開發(fā)過程。有時，人們非常廣義地使用技術這個詞，表示的是包括產(chǎn)品、知識、人員、組織、規(guī)章制度和社會結構在內(nèi)的整個系統(tǒng)，比如，談到電力技術或因特網(wǎng)技術時便是這種廣義的含義。”（美國國家技術教育標準，p.21）4、美國技術素養(yǎng)委員會的界定美國技術素養(yǎng)委員會在其研究報告也是從“廣義”和“現(xiàn)代”的角度對技術內(nèi)涵作出了類似的界定，并進一步指出技術與科學、工程學和技術創(chuàng)新的關聯(lián)性：“從最廣義來說，技術是人們用以改造自然來滿足自身需求或愿望的方法與活動。技術首先是指技術活動的制造物：電腦和軟件、飛機、殺蟲藥、污水處理廠、避孕藥及微波爐等。但技術的范圍遠超過這些有形產(chǎn)品。技術的另一

46、同等重要的方面是生產(chǎn)及操作這些產(chǎn)品所需的知識和加工方法。這包括工程專業(yè)知識及設計、制造專長、各類技術技能等等。一個尤其重要的知識領域是工程設計流程，即先訂出一套標準及限制因素，然后努力找出可以達到這些條件的解決方案（如一個裝置或加工方法）。工程師會先進行設計，然后測試、優(yōu)化或放棄，直到找出令人滿意的解決方案。技術還包括技術制成品設計、制造、操作及維修所必需的基礎結構，即從公司總部、工程學院到制造工廠及維護設施。技術包括生產(chǎn)和操作技術制成品所需的人和組織、知識、加工方法及設備等完整的系統(tǒng)，還包括這些制成品本身?！泵绹夹g素養(yǎng)委員會的研究報告還強調，技術與科學、工程學和生產(chǎn)活動密切相關。自近代以來

47、，技術與科學知識是緊密相連的。對自然界的科學理解是當今多數(shù)技術開發(fā)的基礎。例如，電腦芯片的設計取決于對硅及其他材料的電特性的詳盡理解。當人們了解蛋白質及其他生物分子的構成和如何相互作用時，他們才能研制出專門治療某種疾病的藥物。技術還與工程學密切關聯(lián)。工程學由兩部分組成，一是知識體系，具體說就是設計及創(chuàng)造人造產(chǎn)品的知識；二是解決問題的方法。技術的發(fā)明與改進與這兩部分密切相關。技術是通過創(chuàng)新（將創(chuàng)意轉化為新的實用產(chǎn)品或工藝）與生產(chǎn)活動密切相關。技術創(chuàng)新不僅需要富于創(chuàng)造性的人和組織，同時也需要技術、科學及工程方面的才華。技術與創(chuàng)新是互相促進的。例如，基因排序儀器的研發(fā)，使得破譯人類基因組成為可能，而

48、這一知識又促進了診斷學、治療學及其他生物醫(yī)學方面的創(chuàng)新。（二）技術素養(yǎng)的內(nèi)涵 過去人們常常站在狹義的技術概念的基礎來界定技術素養(yǎng)，由于將技術等同于掌握一種技藝或技能，人們便將技術素養(yǎng)片面地等同于能熟練運用一種技藝或技能，既使到20世紀90年代，美國還有許多學者和組織持這種很常見的觀點，即將技術素養(yǎng)片面地等同于能熟練運用電腦。這一觀點曾在美國教育界一度占主導地位。但是，從1989年普及科學-美國2061計劃以來，美國主流科技協(xié)會開始站在廣義的技術觀上來界定技術素養(yǎng)的內(nèi)涵，其中最著名的就是美國技術素養(yǎng)委員會的“技術素養(yǎng)的三個維度”說。1、技術素養(yǎng)的三個維度2000年美國國際技術教育協(xié)會在其美國國家技術教育標準中指出：“技術素養(yǎng)指的是使用、管理、評價和理解技術的能力。一名具備技術素養(yǎng)的人以與時俱進、日益深入的方式理解技術是什么，它是如何創(chuàng)造的，它是如何塑造社會又轉而被社會所塑造?！保绹鴩壹夹g教育標準，p.9）2002年美國