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    中国科学院分子细胞科学研究员吴家睿:大学生的科研能力为何不足

    发布日期:2023-12-28 10:14阅读:2409人

    知识带给我们的不是迷信和盲从,而是相对的自由。有了自由的精神,才有了人的价值。

    ——摘自第六届IEIC大会 吴家睿分享

    IEIC

    中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员、国家蛋白质科学研究(上海)设施主任、原中科院上海高等研究院副院长吴家睿 | 第六届IEIC大会学校发展论坛专题报告

    从“中国航天之父”钱学森放弃美国的优厚条件毅然回国,到北斗三号卫星导航系统建成时孙家栋先生感慨落泪,从袁隆平院士立下誓言不让中国人挨饿,到屠呦呦经历近200次实验失败后终获成功……多年来,科学精神推动着我国科研事业不断发展。

    如何让科学精神为青少年赋能,已经成为越来越火热的教育议题。

    在第六届IEIC国际教育创新大会上,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员、国家蛋白质科学研究(上海)设施主任、原中科院上海高等研究院副院长吴家睿先生做了主题为《科学精神在基础教育阶段中的地位》的专题报告,解析了科学精神产生的必要条件,以及为什么在基础教育中,要重点培养“科学精神”。

    *以下内容摘自吴家睿先生第六届IEIC大会分享,为方便阅读,以第一人称视角陈述。

    科学精神的两个特征

    科学教育是基础教育阶段的重要内容,在科学教育中我们需要关注科学精神的重要特征。

    科学精神的第一个特征,是具备批判能力。

    科学精神像一个“问号”一样,但这个“问号”不是代表可以随意的发表言论。

    从问号的形状来看:它是一种开放的形态,永远也不会封闭起来。

    从问号传递的含义来看:谦虚。我们需要意识到自身的不足,不停地学习、再学习。

    从问号代表的精神来看:不迷信、不盲从,不把自己变成一个没有独立思考的人。

    ChatGPT横空出世以后,未来的世界会不会成为一个算法统治的世界?事实上,随着现代科技的发展,每个人在某种程度上早已被算法决定。

    比如,我们在开车的时候会看导航,几乎完全听凭导航的提示向前行驶,不会调动自己的能力。再如,我们选择某个餐馆,或在一家餐厅点菜,通常也依赖某个点评软件,也在大数据和算法控制之下。

    而科学教育在基础教育的过程中,要教会大家什么?很简单,自由的精神。

    知识带给我们的不是迷信和盲从,而是相对的自由。有了自由的精神,才有了人的价值。

    而批判能力带给我们的,就是不盲从。所以科学精神必须具备批判能力。

    科学精神的第二个重要特征,是具备好奇心

    法国著名思想家米歇尔·福柯把好奇心分成两类:一类是沿着明确“赛道”的活动;另一类是从零到一的原创。显然后者才是真正的科学精神。我们要勇于踏入可能会导致我们迷失的小路,而不是在康庄大道上跟着别人在走。

    因此,我们不仅需要告诉孩子拥有好奇心,还需要告诉他们具备什么样的好奇心。

    孩子们在经过小学、中学、大学、研究生阶段的培养后,应该是充满好奇心的,但事实上,很多时候他们都是为了完成一项任务、为了发表一篇文章,而开展研究工作。

    在人类从无到有的探索过程中,支撑他们的是勇敢的向未知领域前进的勇气。所以好奇心是科学精神里最重要的部分。

    科学精神和创新之间的关系

    科学精神与创新能力高度相关。

    根据发表在《自然》子刊《自然 人类行为》的研究,有一个名为SuperTest的测试,由斯坦福大学、莫斯科国立高等经济学院、教育考试服务中心(ETS)以及国内北京大学、清华大学和印度的合作大学共同发起,对俄罗斯、中国、印度和美国共3万多计算机科学和电子工程专业学生做跟踪研究。

    它从学生们进入大学一年级就开始做统计调查,一直到大学四年级毕业,反映出一个很有趣的问题:

    在入学时,中国学生的批判性思维能力与美国学生差距不大,明显高于印度和俄罗斯学生。但在大学毕业时中国学生的批判性思维能力显著下降,能力水平被俄罗斯学生反超。

    而美国学生则在毕业时,批判性思维能力有了显著提高。

    图 | 吴家睿先生 第六届IEIC大会PPT分享

    显然,在基础教育阶段,中国学生的基础知识非常扎实。但是进入大学后,由于教育模式没有转变,导致大家的创新能力要逊色于美国大学生。

    大学生的科研能力不足,实际上跟他的批判精神有关。

    我再举一个生命科学的例子。DNA双螺旋是生命中非常重要的物质形式,它是由四种碱基组成的长链状分子,即ATCG。地球上所有的生命就是靠ATCG这四个碱基字母“写”出来的。

    我们的身高、胖瘦、对疾病是否易感……都跟ATCG碱基顺序有关系。

    二十世纪,生命科学最重要的研究成果之一就是DNA双螺旋的发现。

    将其研究出来的是两个年轻人,沃森和克里克。沃森当时是一名博士后,而克里克还只是博士研究生。

    1953年,沃森和克里克在《Nature》周刊发表了DNA双螺旋的研究成果。1964年,两人同时拿到了诺贝尔奖。

    有人问:为什么两个“毛头小伙子”能攻克世界著名科学家都攻克不了的难题?

    沃森写了一本书叫做《双螺旋——发现DNA结构的故事》,书中描述了他在英国时的求学经历,从美国转进英国的剑桥大学,进入卡文迪许实验室。克里克也写了一本书,叫《狂热的追求》,我摘录了书中的一段话:

    “我才意识到资历浅可能也有好处。许多科学家年届三十之后就陷在自己的专业里了。他们在某个专门领域里付出了许多努力,以至于很难再做出重大改变。我恰恰相反。我知道的很少。”

    言下之意是,太熟悉某个专业的人,容易被限定在固有的思维里。而对于一个新人,一头“扎”进不熟悉的领域,更容易进行批判性思维。

    由此我们可以思考,如果只是一味给孩子们灌输知识,会不会影响他们的批判能力?

    我刚刚还提到,科学精神的另一个特征,就是具备好奇心。

    克里克和沃森的老师,给他们的任务都不是做DNA双螺旋的研究,他们也没有非常成熟的研究条件。驱动他们的是什么?是想要探索遗传的奥秘,正如克里克的回忆:

    “整个故事中最奇怪的一点是,无论是吉姆还是我,研究DNA都不是我们的正式工作。……人们经常问吉姆和我花了多少时间研究DNA。这取决于你怎么定义‘研究’。

    在差不多两年的时间里,我们经常讨论这个问题,无论是在实验室,还是在午餐时间沿着河畔的校区花园散步,或是在家里。”

    克里克在书中提到,他时时刻刻都想着研究,吃饭、聊天、散步……这说明驱动他的不是功利心,而是好奇心

    今天,我们的很多研究在一定程度上都被功利性的“KPI”影响了,而好奇心则是超越功利的,可以让人真正展现科学精神。

    为什么基础教育要注重“科学精神”?

    今天在我的发言里,为什么要把科学精神放到基础教育的话题里探讨?借此来谈谈我的理解。

    提高全民科学素质是新时期的国家战略目标之一。

    习近平总书记曾指出:科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以实现科技成果快速转化。

    以前在创新发展上,我们主要强调科学创新,科普只是一个科学家的业余活动,是一种从上而下的简单知识的传递。

    现在国家把科学创新和科普教育提升到了同等重要的地位,给我们的基础教育提出了一个新命题。

    根据国务院发布的《全民科学素质行动规划纲要(2021—2035年)》:公民具备科学素质是指崇尚科学精神,树立科学思想,掌握基本科学方法,了解必要科技知识,并具有应用其分析判断事物和解决实际问题的能力。

    图 | 吴家睿先生 第六届IEIC大会PPT分享

    简言之,科学精神是公民科学素质的基础。

    由此可以总结——

    首先,我们要提倡科学精神,这是科学教育的重要内容。

    其次,如何在基础教育阶段普及科学知识,靠什么来作为“抓手”去引导孩子学习?答案是依靠科学精神。这样一来,我们无论是教授科学方法还是教授科学知识,都找到了一个指南针。

    我们提升青少年科学素质的过程中,要将弘扬科学精神贯穿于育人全链条。坚持立德树人,实施科学家精神进校园行动,将科学精神融入课堂教学和课外实践活动,激励青少年树立投身建设世界科技强国的远大志向,培养学生爱国情怀、社会责任感、创新精神和实践能力。

    最后,无论是从做科学研究的角度理解,还是从国家的创新战略上理解,科学精神始终需要科学家、从事基础教育的老师、学校管理者高度重视。

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