在山东省邹平市妇女儿童活动中心的科学实验室，一名学生通过模型了解石油开采的原理。董乃德 摄
在安徽省安庆市迎江区依泽小学，学生们在科学实验室里体验科技的神奇。黄有安 摄
■聚焦中小学科学教育系列报道（三）
在孩子心中播下科学的种子非常重要。在孩子很小的时候，如果能通过科学教育，激发他们的科学热情和社会责任感，那么在未来，就可能培养出科研队伍的接班人或者使其养成对待人生的科学态度。科学教育的内容不能仅仅局限于自然科学，学校对青少年的培养还应重视对人格的全面培养，因此，人文科学、社会科学也应当纳入科学教育的体系中去，尤其要注重不同学科之间的融合。
在孩子还是“白纸”时就培养科研兴趣
在孩子还是一张“白纸”的时候，就开始普及科学知识、提升科学素养和培养科学兴趣，是非常重要的。打个比方，我喜欢打乒乓球，主要是为了缓解工作压力，锻炼身体。但我学得晚，30多岁时才开始与单位里的职工一起打。我当时没有找专门的乒乓球教练，就是自己琢磨、模仿。二十五六年之后，虽然有了一定的水平和经验，但感觉难以突破。后来，一些高水平的运动员、教练跟我说，你的站位错了，握拍方法不对，击球动作也不规范……显然，到了我这个年纪，要想再去纠正长期养成的一些习惯和动作已经很难了。在打球时有时碰到一些多年没打乒乓球的人，可是他们的动作依然非常标准，因为他们小时候或多或少接受了规范的训练，基础扎得牢，到现在都留有肌肉记忆。经常看到一些奥运会冠军、世界冠军感谢他们的启蒙教练，大概也是同一个道理。从这个事例中我深刻感受到，专业的启蒙教育在成长过程中是多么重要，我想这同样适用于科学教育。从小就培养孩子的科学素养与科学态度，给孩子播下科学的种子，对孩子建立一生的科学追求至关重要。
科学启蒙教育涉及两个方面。
一是通过专业、规范的科学教育，激发孩子的科学兴趣。大多数小孩子对新鲜事物有天然的好奇心。这份好奇心既是一种禀赋，也是探索未知以及创新的内在驱动力。科学教育就是要正确地利用好孩子的好奇心，在孩子还是“白纸”时就播下科学的种子。真正的好奇心不是“猎奇”，而是通过观察和思考来认识大自然的奥秘、体会科学技术的价值。有了这样的好奇心，困难得以排解，社会得以进步，人类得以更好生存。相反，如果缺乏一个完整的科学启蒙教育体系和有效的教育方式，孩子的好奇心就会被滥用，成为追逐利益的对象，致使如沉迷网络游戏等新的社会问题的出现。尤其当下是一个高度信息化的社会，网络等媒介上的东西良莠不齐，正确引导和科学启蒙孩子的好奇心成为新的时代需求。
二是通过多种形式的教学，培养孩子的逻辑能力和科学素养。也许你会说，我将来又不想当科学家，似乎没有必要在科学教育上花大力气。其实这种想法是狭隘、片面的。科学素养教育的实质就是培养一个人的逻辑思维能力，也就是帮助孩子形成对事物进行观察、比较、分析、综合、概括、判断、推理的能力，以及采用科学的逻辑方法，准确而有条理地表达自己思维过程的能力。我的经验告诉我，无论从事何种职业，良好的逻辑思维和分析能力都会让你在处理和解决问题时有条不紊，在职业发展中脱颖而出。我所认识的一些科学大家、成功企业家和优秀的管理者无不具备这种能力。即使对于一个普通人，拥有较好的科学素养也会让人终身受益。从长远的角度看，养成科学的态度，树立正确、健康的人生观和世界观，可以让人少走弯路，早日成为对国家和社会有用的人；从短期来讲，这种能力的获取也有助于孩子在课程的学习中更加得心应手。
如何启发中小学生的科学兴趣
中小学科学教师如何开展好科学教育？
第一，要从身边和正在发生的事入手。在十多次科普讲座当中，我发现小学生的精力往往不够集中，比较好动，想要激发他们的兴趣，科普报告或教学的选题很重要，可以从身边的人和正在发生的事入手，比如我国深地深空深海探测工程、空间站的建设、北斗通信系统等。从身边触手可及的事情出发，往往能够抓住青少年的兴趣点。
第二，逻辑是培养科学素质的基石。做科研的人都知道逻辑思维和分析能力的重要性。在指导研究生时，我发现有部分学生认为自己写不出高水平的论文是因为外语不好，其实他们欠缺的是逻辑思维，因为即使用自己的母语来写，缺少了逻辑同样也写不出好文章。因此，逻辑能力的培养应是科学教师授课当中的一个重要内容。科学教育课程或科普报告均需要遵循一个完整的逻辑链条，这样受众更容易把握重点。
第三，要注重互动。只有不断通过互动吸引学生的注意力，才能提高学生活跃度，增强接受度。在科学教育课程中应避免单纯的知识灌输，因为知识是教不完的，所谓“授之以鱼不如授之以渔”就是这个道理。在科学教育中增加提问等互动环节，教师们踊跃回应、即兴解答，可以提高课堂的活跃度，取得较好的教学效果。
第四，科学教育的内容不能仅仅是自然科学。自然科学与人文科学、社会科学甚至是艺术都是相通的。在多年的科研工作中，我深切感受到，如果我们取得的科学发现能够与现实中的艺术、人文科学有所交融，那么就更能体会到科学之美。对青少年的培养其实是人格的全面培养，这些方面都应该纳入科学教育的内容中。因此开展科学教育时，要适当融合艺术、人文、社会科学的内容。
谈及科学、艺术、人文、社会科学的交融，让我想到王国维的《人间词话》，他用三首词概括出治学三境界，让我十分佩服。王国维的治学第一境界是“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”，即如果找到一个合适的选题，就成功了第一步。第二境界是“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，即当选择了人生的奋斗目标后，就要为之付出艰苦的努力，持之以恒。第三个境界是“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处”，即经过努力后，功到自然成。王国维的治学三境界让我感到，科学研究跟人文或者艺术作品之间有着非常相似的哲理。科学教育也不例外，需要追求多学科交融。
做好科普选题，在实践中培养学生的社会责任感
在开展科普的时候，选题很重要。目前，国家“双碳”战略就是一个很好的科普选题，既具有科学性，又具有实用性，还体现了国家意志。在推进中小学科普教育中，我觉得可以从三个方面考虑选题。
第一，教师要在课程教学中，让孩子们知道“双碳”战略的内涵和内容，这是比较容易的，比如初步了解“碳达峰”“碳中和”等内容。
第二，学校要跟高等院校、科研院所、省实验室、国家重点实验室、大科学中心等合作，因为这些单位有很多大型的科学教育场景，通过交流可以让孩子们走进国家级科研平台，亲身体会科学实践的无穷魅力。我曾经参与过普及垃圾分类焚烧的“云端看城‘馆’”系列活动，不仅学习到普通人在“双碳”行动计划中也可以作出一份贡献，还深切感受到贴近生活、贴近实际的科学教育活动的重要性。
第三，要鼓励孩子们通过科学教育，从自身做起、从身边事情做起。从短期来看，可以鼓励孩子们参与到像垃圾分类等日常生活小事中，其实垃圾分类也是“双碳”行动计划中非常重要的一环，让孩子了解如何变废为宝，减少能源的消耗。从中长远的教育体系来看，要帮助孩子们培养科研兴趣。
“双碳”行动计划涉及方方面面，包括能源结构调整、新型能源资源的寻找、传统能源的替代以及对自然和人为碳排放的比例确定等。通过推动孩子们对这些科学前沿和国家战略的不断了解，在他们小的时候就激发他们的科研热情和社会责任感，有助于科学启蒙并培养出未来各个领域的接班人。
（作者系中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员）
