职业本科院校实施科学教育的时代价值及路径探寻

［摘要］科学教育是提高全民科学素质的基础工作。对职业本科院校而言，实施科学教育既是科学教育与技术教育辩证关系的使然，也是职业教育高质量发展的必然诉求和培养学生家国情怀的重要渠道。职业本科院校实施科学教育，应系统化设计“科学教育+课程”体系，打造专业化的科学教育师资队伍，营造自由、宽松的科学教育氛围。

［关键词］职业本科院校；科学教育；内涵特征；时代价值

［作者简介］连晓庆（1986- ），女，河南林州人，天津中德应用技术大学，副研究员，博士；董杰（1971- ），男，天津人，天津中德应用技术大学党委副书记，研究员；徐宝玺（1982- ），男，天津人，天津中德应用技术大学，高级政工师，硕士。（天津" 300350）

［基金项目］本文系2022年天津市教育科学规划重点课题“新时代劳动综合育人功能研究”的阶段性研究成果。（项目编号：BAE220008，项目主持人：董杰）

［中图分类号］G715 ［文献标识码］A" " ［文章编号］1004-3985（2024）20-0102-06

科学教育是提高全民科学素质最关键、最基础的工作［1］；全面提高科学素质，是实现高水平科技自立自强的奠基工程。2021年，国务院印发《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》（以下简称《纲要》），详细阐述了科学素质的重要性，并明确指出“科学素质是国民素质的重要组成部分”。实践中，既有的与科学教育相关的政策规定主要体现在义务教育阶段，与科学教育相关的研究也主要集中在基础教育领域和对科学教育本体的概念阐释等方面，对职业教育如何开展科学教育的研究相对不足。2022年8月，首届世界职业技术教育大会召开，平行论坛“职业院校科学教育发展论坛”受到国内外专家、学者的高度关注。职业本科院校在科技强国建设中担负着培养高素质技术技能人才的重要使命，科学教育的融入能够有效赋能职业本科院校人才培养。有鉴于此，职业本科院校要厘清科学教育的概念、特征，明晰开展科学教育的时代价值，进而构建适应高素质技术技能人才培养规律的路径。

一、科学教育的概念及特征

（一）科学教育的内涵

概念的内涵指事物所具备的特有属性。经过对大量科学教育文献的阅读和整理以及对部分科学教育实践活动的调研分析，本文基于学校教育视角，将科学教育界定为“学校以提升个体科学素质为目标，通过讲授科学知识、传授科学方法、培养科学思维、培育科学精神的一种教育活动”。具体而言，科学素质是个体知识技能、思维态度和行为表现的综合体现［2］；科学知识是开展科学教育的载体，包括事实、概念、原理和理论［3］；科学方法指科学研究的系统方法，包括如何发现科学问题、通过各种手段进行研究并获得科学结论的系列方法［4］；科学思维体现为一种解决问题的方式，包括如何建构合适的模型、运用何种方法进行推理和论证、如何创新性思考等［5］；科学精神的核心是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现［6］，具有创新、实事求是、社会责任、科技伦理等特征。需要明确的是，学校实施的科学教育，因教育层次、教育对象的不同，呈现差异化的科学教育活动内容［7］。

（二）科学教育的外延

概念的外延指所概括事物的数量或范围。当前看，科学教育的外延主要指科学教育在具体场域中的实践活动。一方面，科学教育是普通高等学校开设的一个本科专业，学科门类隶属于教育学，旨在培养思想道德品质良好、自然科学知识扎实、科学教育能力较好，能够在基础教育领域开展科学教学、研究、科学普及或管理的人才［8］。2001年，重庆师范大学设立全国第一个科学教育本科专业，聚焦于培养基础教育阶段的科学教育教师。另一方面，根据《中华人民共和国科学技术普及法》，科学教育属于科学普及的上位概念，科学普及是实施科学教育的一种方式，但两者在活动对象、形式及内容等方面存在显著差异。

（三）科学教育的特征

其一，时代性。时代性指科学教育的内容与时代的发展同频。大学中的科学教育，伴随着科学技术的发展而产生，并随着历次科学革命的发展而呈现不同的教育内容。中世纪时期的科学教育与古典人文教育相对，主要指向纯粹的自然科学。第一次工业革命之后，科学教育的内容呈现工商业特征，大学通过开设一些工业类和商业类课程培养实用人才。科学教育内容不仅关注知识，也开始强调技能、方法与过程。发展到当代，科学教育的内容已经超越传统学科范畴，内涵进一步丰富，尤其注重科学、技术、工程与社会的关系，更加强调科学的本质。科学教育必须跟上时代的步伐，在时代发展中体现价值。

其二，综合性。综合性指科学教育是科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的融合体，是一种综合性的教育活动。知识、方法、思维和精神是个体发展过程中能力、素养提升的重要内容表征，其中，知识是基础、方法是途径、思维是方式、精神是导向，任何一方面都不可或缺。传授学生科学知识、教会学生科学方法、培养学生科学思维、培育学生科学精神，不仅有助于提升学生的学习成效，更重要的是教会学生发现问题、分析问题、解决问题的方法，培养学生的逻辑思辨能力，使学生所学能够转化为未来职业发展的一种可持续能力。

其三，科学性。正确认识科学的本质是开展科学教育的前提，科学教育的科学性建立在对科学本质认识的基础上。科学的本质体现为通过运用数学、逻辑和实验的手段，对自然现象进行合理解释，并进行反复验证，直至形成规范化、系统性的知识体系［9］。科学性不仅指科学教育内容具有正确的价值导向，且包括科学知识形成过程中产生可行性的方法论、精准的科学思维以及生成的正确世界观、人生观和价值观。例如，麻省理工学院不仅能够创造新的科学和革新技术，而且能够把它们与人的价值观念和人类希望联系起来，能够预见科技发展对社会的影响，并且学会如何以人道的方式处理新的技术问题［10］。

二、职业本科院校实施科学教育的时代价值

（一）科学教育与技术教育辩证关系的使然

18世纪之前，科学和技术处于分离或者混沌状态，各自独立发挥作用［11］。19世纪中叶开始，科学对技术的作用日益显现，尤其是第二次技术革命的发生，科学引导技术的发展成为一个显著特点。如今，科学与技术的关系越来越密切，科学能够为技术的发展提供理论储备和支撑，技术的革新又能为科学的发展提供现实基础依据。与此相应，在教育领域中出现了科学教育和技术教育两种教育方式，科学教育重在强调理论性和思辨性，技术教育侧重于培养学生实践领域操作性的技术技能以及技术发明、技术革新、技术改造的意识和能力［12］。技术教育目标和科学教育目标是一种相互迁移的关系，学生从科学教育中习得的科学知识能够促进其在技术教育中的学习，而技术教育的训练又能加深学生对科学知识的进一步记忆、理解和应用。具体到职业本科院校，则是侧重培养学生的知识、能力和素质，但由于技术更新速度加快、技术蕴含知识体系的复杂以及技术发展环境的不确定性，将科学教育融入技术教育，既能强化学生的技术技能实践能力，又能帮助学生养成正确的价值理念和勇于创新、精益求精的工匠精神。

（二）职业教育高质量发展的必然诉求

推动职业教育高质量发展是我国深化教育领域综合改革、建设教育强国的必然路径。职业教育高质量发展体现为职业教育培养的高素质技术技能人才适应、契合产业转型升级对人才规格的需求。当前，数字化、网络化、智能化、绿色化已成为全球产业发展的新趋势，意味着技术的发展呈现越来越复杂的特征。技术具有“工程”的属性，所包括的知识体系更为系统、涵盖的技术技能更为多元、技术伦理的价值选择更为审慎。面对这一客观环境，职业本科院校的人才培养势必做出适切调整，在既有以专业知识教育为主的基础上注入科学教育的内容，让学生及时掌握和了解所学专业领域之外的技术前沿、技术未来发展趋势以及产出的最新成果，学会用逻辑化的思维方式解决问题，具备及时遏制技术应用所带来的负面效应，在实践锻炼中培养开拓、创新和求真的精神，使培养的高素质技术技能人才成为推动职业教育高质量发展的重要基石。

（三）培养学生家国情怀的重要渠道

面对建设科技强国的重要使命，培养有家国情怀的大学生具有重要的现实意义。中国工程院院士韦钰认为，作为21世纪的合格公民，具有良好的科学素质是非常必要的，因为只有具有良好科学素质的人，才能参与社会的发展，才能在涉及自身和国家发展的重要问题时做出正确的抉择［13］，成为具有家国情怀的新一代社会主义建设者和接班人。对于职业本科院校，一方面，担负着为“高端产业”和“产业高端”培养高素质技术技能人才、开展技术创新的使命，这些产业旨在解决核心领域的技术难题，具有较强的涉密性特征；另一方面，通过产学合作、校企合作开展的人才培养活动，学生工作的部分岗位会涉及企业的知识产权成果，尤其是一些军工类企业，很多技术也具有高度保密性。为此，增强学生在技术方面的价值观，是培养学生家国情怀的重要体现。科学教育是落实立德树人根本任务的重要渠道之一，在教会学生掌握丰富的前沿科技知识、科技发展历程、人文社会科学文化知识的同时，最终目标是要让学生具有正确的信仰、形成严谨求实的科学精神和科技报国的家国情怀。

三、职业本科院校实施科学教育的路径

基于上述对科学教育内涵的界定和阐释，职业本科院校在开展科学教育时既要符合科学教育的内涵，遵从其发展规律，也要考虑职业教育的特有属性以及本科层次职业教育的特征，并在此基础上构建合适的科学教育路径，为制造强国、科技强国和教育强国建设储能蓄势。

（一）系统化设计“科学教育+课程”体系

科学教育作为一种理论与实践相结合的教育活动，与职业本科院校人才培养模式相契合。课程作为人才培养的核心载体，是职业本科院校开展科学教育的路径之源。

其一，打造科学教育与专业教育相融合的课程体系。专业性是现代高等教育的基本属性，培养专业人才是现代高等教育的基本功能，由此产生的专业教育成为各级各类高校组织教学的主要模式。当前，职业本科院校的专业教育主要为传授成熟的知识和方法，即使涉及知识产生的过程，也较为浅显；科学教育则注重探究和实践的教育方法，可以弥补专业教育的缺陷。长期以来，职业本科院校并未认识到科学教育的重要性，致使科学教育与专业教育呈现“两张皮”的现象。而以课程为载体，可以有效实现科学教育与专业教育的深度融合。基于此，专业理论课需要瞄准课程内容之外的科学知识、技术和方法，让课程内容更加丰富、生动、具体和符合实际。以飞行器制造专业为例，该专业在课程内容设计上不能局限在对既有基本原理、飞行器零部件的认识、制造上，要以专业课程为核心拓展内容，关注飞行器制造的历史、不同类型飞行器的差异，以及最前沿的飞行器知识，形成系统的飞行器科学知识体系。专业实践课层面，职业本科院校要充分利用企业的技术创新主体和科研主体优势，在现有校企合作形式基础上利用企业研发中心、技术转化平台等与科技发展密切相关的活动，提炼技术研发、技术转化活动中的科学教育元素，创设为科学教育实践课程。比如，可以在企业开设科技实验课，利用丰富先进的实验条件，将实验教学与研究紧密结合起来，培养学生的科学思维和科学精神。

其二，一体化设计专业课程和公共基础课程。职业本科院校开设的公共基础课程，旨在为学生专业课程的学习夯实基础。但长期以来，公共基础课的教材较为固定，内容长期不更新，较少根据专业实际合理设计内容，导致教育的科学性特征不明显，对学生科学方法、科学思维的养成产生一定阻碍。针对此症结，职业本科院校在开展科学教育的过程中，可根据专业类别，一体化设计专业课程内容和公共基础课程内容。为此，需要专业课教师和公共基础课教师在开课之前，聚焦专业教学涉及的公共基础课知识，分别设计课程内容，让公共基础课能够更直接、具体地为专业课程教学服务，让学生的学习内容、学习方法更为科学有效。以天津中德应用技术大学为例，该校通过“案例+专业”相融合的形式，让公共基础课的教学内容紧密贴合专业核心课程内容。比如，在为车辆专业的学生讲授左右导数的概念时，将“汽车经过减速带颠簸的原因”作为剖析案例；在为自动化专业的学生讲授曲率概念时，将“机械臂的精准工作过程”作为剖析案例，便于学生深入理解。

（二）打造专业化的科学教育师资队伍

不同于中小学科学教育注重科学兴趣引导和对某一个具体科学问题“是什么”的解释，职业本科院校的科学研究体现为知识应用、技术实践的特点，更多表征为“为什么”，这也意味着专业化的科学教育师资队伍是关键。我国目前没有专门针对高校的科学教育师资队伍培养计划，为此，职业本科院校需要根据自身特色，培育一支符合新时代职业教育特征的科学教育师资队伍。

其一，整合师资队伍资源，打造学科交叉型科学教育师资队伍。学科交叉型师资队伍指在职业本科院校形成集公共基础课教师、新引进博士教师、思政课教师为一体的开展科学教育的师资队伍群体。公共基础课师资队伍是职业本科院校师资队伍群体的重要组成部分，担负着为全校学生讲授基础课程的重任。综观当下，基础课的种类既有数学、物理、化学等自然科学类学科，也有大学语文、英语等社会科学类学科。这两类学科性质不同，在人才培养中不可相互替代，且均为开展基本科学教育的主要组成内容。近年来，职业本科院校引入大量的应届博士毕业生。这类新引进的博士群体均在某一领域具有较为深厚的专业化知识体系，熟悉技术原理、技术发展逻辑，同时又具有严谨的科学思维、科学的问题解决方法以及专注、认真的科学精神。思政课教师队伍对于所讲授课程的时代背景、科学体系、理论创新具有全面系统的认识，并且善于运用马克思主义的立场、观点和方法来回应和解决各类现象和问题，本质上也体现为思政课领域的科学教育。有效整合这三类教师资源，能够实现自然科学知识、社会科学知识、人文社科知识的系统性整合。具体而言，这三类教师可以组成5人教师团队，除了必须具备的三类不同的教师外，另外2人可以由专业核心课教师组成，通过定期研讨、集体备课的形式，将科学教育的内容融入各自的课程体系。

其二，借助“外部智力”，提升科学教育成效。不同于职业本科院校“双师型”师资队伍的建设要求，实施科学教育的师资队伍既要具备系统的科学知识体系，又要具有“学识气和正气”，即从身上折射出来的道德观念、精神品质和责任意识。这些特质能够潜移默化地影响学生科学素质的养成。为此，职业本科院校可以通过引进“外力”开展科学教育。具体而言，一方面，兼职聘请一批从“双一流”高校退休的工科类博士生导师，采用线下形式定期为学生讲授科学教育课程。这类教师通常在自己的学科领域具有较深的造诣、看待问题的视角全面、解决问题的方式系统，并且具备实事求是、精益求精的科学精神，能够有效增长学生的科学知识、锻炼学生的科学思维以及潜移默化地影响学生的科学精神。另一方面，可以邀请中国工程院、中国科学院院士开设科学教育“空中课堂”，定期为师生讲授前沿性的科学、技术和工程知识。此外，职业本科院校要有效利用假期时间，分批次选派专业教师到科研院所、科技馆、科技类大学、科技型企业等单位进行学习，拓展、丰富科学知识体系。比如，中华人民共和国成立初期，中央大学、北京大学和北京师范大学等16所综合性大学利用暑期举办科学教师培训班，有效提升了教师科学教育的水平［14］。

（三）营造自由、宽松的科学教育氛围

斯坦福大学的创始人利兰·斯坦福（Leland Stanford）发表的一份有关自由教育的声明中提出：“要想把受过技术教育的年轻人培养为成功的企业家，想象力和创造力培养至关重要”［15］。我国教育学专家别敦荣教授认为，“大学的目的并不在于教给学生一些知识，而在于为其养成科学的精神，而这种科学精神无法靠强制，只能在自由中产生”［16］。因此，在以技术教育为主的职业本科院校，营造自由、浓厚的科学教育氛围至关重要。

其一，以工程项目为载体，搭建“科学教育兴趣”平台。科学探究精神是科学精神的重要体现，也是学生获取科学知识、掌握科学方法、培养科学思维的重要途径。《美国国家科学教育标准》将科学探究解释为“科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径；也指学生用以获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动”［17］。科学探究精神的养成必须基于科学的探究内容和探究性的学习方式。职业本科院校担负着培养现场工程师的重任，而现场工程师培养的主要载体为真实的“工程项目”。基于此，学校可以搭建一个“科学教育兴趣平台”，以第二课堂的形式，让学生根据自己的专业和兴趣选择适合的工程项目，主动开展学习。教师要引导学生以工程目标为导向，从实验阶段开始，鼓励学生自己查找相关资料、设计工程模型、开展推理论证、进行工程实践锻炼，为学生提供在真实情境中解决复杂问题的机会，切实有效提升学生的逻辑思维能力、思辨能力、计算能力以及对新技术的认知能力。

其二，有效利用实验实训室资源优势，为学生提供科学探究场域。实施科学教育需要具体的实践场域提供保障。与普通本科院校相比，职业本科院校拥有丰富的实验实训室资源。调研发现，这类资源在满足正常教学的情况下，能够有效利用的时间还很充足，尤其是周末和节假日经常处于闲置状态，降低了设备的使用效率。为此，职业本科院校可在正常教学情况之外，向教师和学生开放实验实训资源，既可以让参与各类技能大赛的学生有充足的场地进行学习，又便于部分老师带领学生团队在实验室进行项目研究，将学生的学习过程转变为其自我探究的过程，实现科学教育的功能。此外，职业本科院校可以把长时间闲置的实验实训室作为科研成果转化的“中试车间”，为有知识产权成果、有意愿将其转化为产品的老师提供试错空间，让参与这一过程的学生身临其境，在发现问题、分析问题和解决问题的过程中提升科学素质。

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