【专家观点】瑞典皇家科学院物理学家谈教育：地球的未来掌握在理科生手中
思万隆洛夫•霍姆格伦
思万隆洛夫•霍姆格伦最开始是瑞典皇家科学院的粒子物理学家，他在1970年得到博士学位并成为了斯德哥尔摩大学的教授，在1992年成为该校物理系的主任。在他的科研生涯中，他的团队做了大量大型物理实验，其中一些在日内瓦的欧洲粒子物理研究所（CERN）完成。他的团队最近的研究项目是大型强子对撞机（LHC）的超环面仪器（ATLAS）检测仪的研发和数据搜集。从1997年开始，霍姆格伦的重心就由科研转向科学教育。他参与了一项由瑞典皇家科学院发起的科学教育开发项目。这个项目旨在鼓励学生进行探索式的学习。霍姆格伦除了要研发教学方法外，还要对教育方法的成效进行测评。
瑞典NTA计划
1997年，瑞典皇家科学院和瑞典皇家工程科学院开始策划一个为小学和初高中服务的，基于探索式教学法的科学教育计划，这就是NTA（Naturalscience and Technology for All）计划的由来。作为瑞典皇家科学院的学者，霍姆格伦在项目早期参加了这个计划，目前是教学研发组的主任。
NTA计划包括一系列为小学和初中科学教育设计的主题单元，涵盖了生物、化学、物理和技术领域的不同主题（比如，“下沉或上浮”，“植物生长与发展”），还有所有为教师准备的教材和训练。最初的成功让NTA计划稳步前进，并且被越来越多的瑞典学校和市政府所采纳。2010年春季为止，采用NTA教学法的学生达9.6万人，教师达7千名。此外，瑞典皇家科学院还组织“教师启示日”活动，让皇家科学院的院士们向教师介绍他们的科学研究，还每年为杰出的科学教师颁发奖项。
瑞典某小学一角
自从进入教育学领域，霍姆格伦就感受到了在瑞典发生的对于科学教育的态度的转变。“过去，瑞典的初等教育水平是非常参差不齐的。但是慢慢地，特别是1994年的瑞典教育系统大改革以来，初等教育有了新的标准。”这种新标准规定了小学5年级学生和初中3年级学生一定要完成特定的教学目标和任务。但是新标准没有规定这些教学目标应该如何被完成。最后还是由当地政府、学校和教师来决定教学法。同时，学校对财政和教育政策的控制权为瑞典构造了一个自下而上的教育系统。
瑞典的义务教育年限是9年，此后有3年自愿的高中学习。在小学5年级（11岁）时有一些教学目标必须要完成，因此学校和老师必须在小学1年级（7岁）时就要制定教学方案。瑞典教育改革的新标准借鉴了其他国家的经验，比如美国国家科学院。
新的科学教学目标需要新的科学教育策略。而霍姆格伦就参与了这个叫做NTA（Natural science and Technology for ALL）的新科学教育计划。
霍姆格伦认为对孩子进行科学启蒙的最佳时机是在小学，此时孩子们自己正处于理解世界的阶段。“当孩子们5、6岁的时候，他们已经根据直觉形成了一套关于世界如何运行的基本模型。但是，这个模型十分有限，因为他们的官能还很有限。”科学会挑战他们的模型，当你用科学的方法来测量世界时，你会发现你的直觉经验不再有效。所以你必须不断地改正并改善你的模型。接着你可以做一些更细致的实验来挑战你的新模型，这样一步步地，你的模型就发展起来了。没有什么比错误更能帮助学习了，因为当发现你的模型有错误时，你就必须纠正它。
“对我来说，有科学素养意味着摆脱我们基于感官而形成的模型，挑战我们的直觉，接受反直觉的概念。”霍姆格伦认为，对于未来的几代人而言，对于科学素养的需求会越来越高。“我们现在遇到一个大问题，你去问问现在那些15岁的孩子，他们更喜欢讨论气候变化、可持续发展还有价值观转变一类的社会问题，但是他们并不具有理解和处理这些问题的基本科学素养。这并不是说这些问题只应由科学家来解决，这是所有人的科学问题。对我来说，这就是我们真正需要的东西——科学素养。科学素养对于理解备选项并进行决策来说至关重要。我认为，最终，这是个民主问题，甚至关系这个星球的未来。”
霍姆格伦说，参与科学教育开发项目的这十几年是他职业生涯最开心的一段时光。但是，这个过程“非常崎岖”。其中最大的挑战在于他必须由硬科学思维转换为社会科学和教育学的软科学思维。他现在也辅导科学教育领域的博士生。
“这种变化为我打开了新世界和新研究的大门。我的大半辈子都在做硬科学和基础物理研究。但是我觉得物理是最简单的科学，因为物理实验非常好控制。”他说道。拿钟摆来说吧，把一个重物挂在一根细线上让它左右摇摆，然后测量从左摇到右的时间，你会发现钟摆的周期是恒定的。接着你就可以形成一套关于钟摆周期的理论——影响因素包括钟摆的质量、大小、线的长短等等，还可以做控制严密的实验，比如每次只调整一个变量，让别的变量保持不变。最后你会发现，钟摆周期只和线的长度有关。长时间以来的观点总是认为，科学实验就应该是那样的，做一些可以严格控制的实验——在物理学中，这很容易做到，就算是像大型强子对撞机那样的复杂实验也不例外。“化学和生物实验的复杂性逐渐提高，最后到了社会科学这里，实验就变得极为复杂。”他评价道。“社会科学的研究是完全不同的事情，和基础科学完全不一样。必须把心理学考虑在内——你必须考虑人们是怎么思考的。当然，这就是为什么社会科学被称为社会科学的原因，因为我们试图用科学逻辑去理解社会现象。但是对我来说，许多社会科学理论，还有科学教育理论，更像是观点而非科学。你可以从这个角度去理解数据，也可以从那个角度去理解，还可以从某个角度去设计实验。但是，总会有人从另外一个角度发现同样的东西。”所以，你可以同时做好几个不同的实验但仍然一无所获。很难说某个理论比另外一个理论更好，因为所有理论都太复杂。“这就是自然科学家必须要习惯的事情，我觉得我们长久以来过于批判这点了。在教育科学领域，你不是一个人，你有一个30几个人的班级，还有一个老师，所有人之间都存在交互，这是个非常复杂的系统。”
有人试图去直接比较两种不同的教学方法在教授某个科学学科上的成效，一种方法是探索式的，另一种是传统的灌输式的，研究人员其实并没有发现它们的效果有什么差别。但是这些人考察的主要结果是有多少内容被学生接受了。但就对于科研很重要的，对科学的动机和兴趣而言，探索式和灌输式的教育法之间应该有差别。
“我个人认为，我们长久以来过于关注知识的传递这方面。我们不应该只是教授结果，而应该教授这些结果是怎么得到的。这点不仅仅在初、高中很缺乏，在大学阶段也很缺乏。我认为现在是转换教学模式的时候了。当然了，这只是我一家之言，可能很难被证明。”
作者 Lucy Patterson, Marlene Rau
编译 徐寒易
来源 Science in School Organization
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