江苏省海安市城南实验小学东校区科技兴趣小组的学生在科技科普平台参观了解固定翼飞机模型。 翟慧勇 摄
河北省秦皇岛市海港区白塔岭街道燕大西苑社区的小朋友体验与机器人互动。曹建雄 摄
■聚焦中小学科学教育系列报道（一）
今年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》提出，将激发青少年好奇心、想象力，增强科学兴趣和创新意识作为素质教育重要内容，把弘扬科学精神贯穿于教育全过程。中小学的科学教育该如何做？如何培养学生的科学精神和科学兴趣？中小学科学教师队伍如何进一步加强？为此，本刊推出“聚焦中小学科学教育系列报道”，邀请部分科学家、中小学校长来解答中小学科学教育中的关键问题，分享实践经验。今天刊发的是第一篇。
——编者
我大学毕业60多年，对科学以及科学素质培养有所体会。我们不单要讲科学，还要讲创新，科学素质教育的核心是创新。科学教育要从使命中培养出兴趣，进而发展为热爱，形成个人的追求，才能形成真正的创新。
创意产生效益 才是真正的创新
创新和科学创意有何区别？科技工作者有了一个新的发现或发明，发表了高水平的论文，甚至可能得了奖，但这并不一定是一个创新，可能只是一个创意。我国的一些企业引进、仿制的产品，虽然有一些改进，也产生了很大的社会、经济效益，但并不是自己原创的，因此也不能叫作创新。
创新跟发明、发现、创意是两回事。什么叫创新？创新不仅需要有一个好创意，更要经过不断的努力和实践工作，使创意通过转化，产生经济效益或社会效益。创意与效益两者相加起来，才叫作创新。我们搞科学研究一定要立足于解决问题。
20世纪60年代，日本科学家下村脩发现水母里有一种荧光蛋白，在《Science》（《科学》）上面发表文章。后经几代科学家的努力，包括钱学森的侄子钱永健，他们将荧光蛋白标记在某些物质上（如一种药物或诊断试剂），进入身体后到了什么地方、代谢物质去了哪里等，从而提高诊治水平。这样就能在医学、化学上产生大量效益，他们也在2008年获得了诺贝尔化学奖。
科学创新应培养学生的四个素质
创新素质体现为开拓、求实、追求、协作，要着重培养学生这四方面的能力，打好文化素养、语文等基本功。
第一是开拓精神。胸肺科最常见的是慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）。这个病有四期，第一、二期患者无症状、轻症状，可以到处跑，第三期患者出现症状，第四期患者走不动路。中国差不多有一亿人得这个疾病，超过90%的都是一期和二期，没人管。现在医院管的是第三、第四期。今年世界卫生组织慢性阻塞性肺疾病诊治指南，也是不管不治疗。90%的病人都被忽视，只治疗那些晚期的。
我们团队进行开拓性研究，在社区里找到肺功能已经降低与慢阻肺一期、二期的患者，分成两组。一组给简单的一种药，另一组是用安慰剂。经过两年的治疗，我们发现第一组患者肺的通气功能增加了170毫升。但停药一年后，又下降到和用安慰剂那一组同样的水平。
实验结果说明早期治疗能够改善慢阻肺病，而且少量用药就行，不会发展到出现走路时气促、呼吸衰竭等三期、四期常见的慢阻肺症状。慢阻肺病等到这个阶段再治疗就晚了。相关成果在《新英格兰医学期刊》发表，我们正安排在全国进行推广试验，希望将来治疗慢阻肺能够有中国的模式。我想，这个例子充分体现了开拓精神的重要性。
第二是求实。坚持、尊重事实，是进行科学研究非常重要的素质。权威的意见不一定总是对的。亲身实践、亲眼所见才是最可信的，不唯上、不唯书、只唯实。
19年前，我接收了一个病人，病人情况恶化得非常快。通过病理观察发现，病人不像普通的肺炎，一定是某些病毒的感染，而且这个病有传染性。当时在北京有关部门一些专家根据尸检结果，认定是衣原体引起的肺炎。作为第一线的医生，我认为这不是致病的原因，而可能是致死的病原。在这样的情况下，我们坚持用自己的办法治疗，后来发现这实际上就是非典（SARS）冠状病毒，由于坚持了正确的治疗，结果广东的死亡率是最低的。
第三是追求。执着追求是成功的关键。我们花了30年开展一项针对肺癌的注射药物研究，尽管药物有效及安全，但缺点是缺乏理论及机制的支撑，所以不能说服很多专家，总觉得我们没根据，机制不清不足以信，每次都不同意。但我们一直坚信治疗的效果，并开展了相应的发病机制研究。终于到今年，相关成果获批。
最后是协作。我们用基础研究支持临床实践研究。做新冠肺炎诊断时，我们与从事信息专业的专家合作，用人工智能技术处理99万张CT片，采用深度学习技术，能够很好地预测病人是不是符合诊断标准，对他愈后、将来的转归（恶化还是好转）起着很大作用。很多年轻的医生、放射科医生经过学习后，就降低了错误率。所以AI、大数据、医学要结合起来。
引导孩子从小学会问问题
小学生不需要也不可能有很多发现或发明，但教师要从小学开始，引导他们善于发现问题，善于设计解决问题的方法，利用数学、科学、技术乃至历史去解决问题。这就是我们需要的素质——创新精神。
小学生做东西，他们问老师：“你看我对不对？”教师要问问他为什么，可能他有一些新的发现。教师要特别重视启发孩子自我思考的能力，鼓励孩子自己动手实践。这是科学研究非常重要的方面。
从小就培养学生多问“为什么”，如果不符合事实，就要不断去探索、解惑。很多学校将很棒的“背书匠”当作好学生，但我这数十年带了很多学生，那些成长为骨干的优秀学生，往往不是考试第一名的。他们都善于问问题、善于问“为什么”、善于问这个东西能不能解释客观现象，不能解释的话应该怎么做。
一方面，老师要让学生学会多问为什么；另一方面，若条件允许，让孩子在课余时间做一点简单的实验，引导他思考用什么方法解决问题。孩子受到训练后，将来就会明白，自己需要有创造力，而不是简单的背书。
中国的科学素质教育应重视“IMH”
STEM教育（Science科学、Technology技术、Engineering工程、Mathematics数学）偏重于理工，我不认为这个可以完全适用于中国。我们的社会科学、人文科学都要科学，科学素质培养不能光是理工方面。STS教育（Science科学、Technology技术、Society社会）扩展了科学的目标，突出个人的贡献，强调科学的文化解读、社会价值、人生意义，但比较空泛。
中国的科学素质教育应重视“IMH”，I是指Innovation（创新）， M是指Sense of Mission（使命感）， H是指Humanity（人文）。
第一，创新是科学素质的核心，小学、中学、大学应该进行创新，不只是单纯的发现和发明，这个是核心。
第二，科学素质教育的动力是使命感跟兴趣的结合。创新要靠兴趣，重要的是培养孩子的兴趣。爱因斯坦曾说：“热爱，是最好的老师。”诺贝尔奖获得者表示，最重要的是培养兴趣。孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”
有了兴趣才会热爱，有了热爱才学会追求，是“我要做”，而不是“要我做”，这样才有可能出现创新。创新固然需要兴趣、好奇心，但在我国更需要使命感。1967年左右，当时正值抗美援越，我国的部队战士疟疾很严重，当时毛主席提出，要发动我们的科学家解决这个问题，于是许多人就开始投入基础临床研究。屠呦呦从北京医学院（今北京大学医学部）毕业后，做了很多研究，采用乙醚从中药青蒿中分离出青蒿素应用于疟疾治疗。屠呦呦和团队花了40多年，开创了疟疾治疗新方法，她2015年获得诺贝尔生理学或医学奖，她现在还去实验室开展一些工作。这说明做科学研究要有一种使命感——“我要做”。
在抗击新冠肺炎疫情期间，为什么许多科学家动力很大，疫苗能在8个月左右就赶出来？这就是使命感的力量。所以要培养学生的使命感，从小了解国家发展大势。通过这些教育，让孩子有比较宽阔的视野，可以更好地适应时代需要。
第三，人文精神的重点是协作精神。不管是原子弹、氢弹，还是现在的神舟十四号、发射的卫星，都是多少万人、几千个单位联合的结果。我们需要有这样的精神，从小就要培育学生协作的精神，协作精神寓于宽容和公正。
（作者系“共和国勋章”获得者、中国工程院院士、广州医科大学教授）
