新世纪美国一流高校科学通识教育的改革特征和启示

摘  要：进入新世纪以来，美国一流高校对其科学通识教育体系进行了巨大改革。主要特征是：其科学通识课程模式不断多元化，从重视知识传授向能力培养转型，不断推进教改以提升通识教育品质，并尝试以并行列式设计以协调科学教育与人文教育的冲突。为此，国内高校进行科学通识教育改革时，应丰富课程模式，鼓励差异性发展;面向未来，培养学生的实际能力;进一步推进教学变革;并谨慎对待科学通识教育内部不同理念的冲突。

关键词：美国;一流高校;科学通识教育;改革;特征;启示

中图分类号：G640 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）26-0037-04

Abstract： Since the beginning of the new century， the scientific general education system of the first-class universities in the United States have undergone tremendous reforms. The main features are： its scientific generalization curriculum model is continuously diversified， emphasizing shifting from knowledge imparting to ability training， promoting teaching reforms to improve the quality of general education， and trying to use parallel design to coordinate the conflict between science education and humanities education. To this end， when carrying out scientific general education reform in domestic colleges and universities， the curriculum model should be enriched and diversified， and the characteristics of the university should be developed; for the future， the practical ability of students should be cultivated; teaching reform should be promoted; and the different ideas inside the scientific general education should be treated with caution.

Keywords： America; first-class universities; scientific general education; reform; characteristics; enlightenment

科学教育是通识教育的重要组成，在培养学生科学素养、通用能力、科学意识和精神方面发挥着不可替代的作用。进入新世纪以来，美国一流高校掀起了新一轮通识教育改革的热潮，以期革新通识教育模式，创新课程模式和教学方法，培养更具有实际能力和行动力的高素质人才。在这一背景下，美国一流高校通识教育的科学教育体系也发生了不少变革。

一、新世纪美国一流高校科学通识教育的改革特征

（一）丰富科学通识课程模式，发挥和打造院校特色

在美国，由于高校历史传统、办学定位、资源禀赋方面的差异，很少有两个学校有完全一样的通识教育模式。进入新世纪以来，结合各校的校情，对教育理念的认知以及对社会发展趋势的判断，美国一流高校实践科学通识教育的模式进一步趋向多元化，为科学通识教育不断注入新的活力。近年来美国一流高校的科学通识教育在改革中形成了如下模式：1. 并行式方案，旨在兼顾彼此冲突且不兼容的通识教育理念。例如哈佛大学把该校的通识教育拆分为“为明智生活做准备”和培养“有教养的人”这两种不同的理念，并设计“通识”和“分布式”两类课程以对应两种理念[1]。在这一框架下，科学通识课被分为两种不同类型，一是“通识”类别下的“社会中的科学与技术”模块，关注科学的人文性和社会性，要求在课程中体现科学在伦理和道德方面的思考和价值;二是“分布式”类别下的“自然科学”模块，偏向于专业性和学术性，意在让学生对某一科学领域进行深入探究，掌握该领域的基本知识和思维方法。近年来，采用此模式的高校越来越多，除哈佛外，还包括杜克大学、宾夕法尼亚大学和威斯康辛大学等校。2. 分布必修式，该模式较为传统，形式上主要是校方把通识课程分为几类，并规定学生修读的最低数量要求。在分布必修模式中，不同模块虽然学科领域不同，但基本上坚持相同的教育理念。如麻省理工学院把科学通识教育分为科学、科技类限定选修、实验三个模块，秉承相似的育人理念，强调基础性的科学概念和方法，扩展和深化科学教育，并为理解科学研究或开展未来的探索或选择奠定基础。采用这种模式的还包括普林斯顿大学、斯坦福大学、康奈尔大学等校。3. 自由选修式。持这一理念的高校以布朗大学最为典型。该模式认为学生已经成人，具有独立的思考能力，能自我决策并为自己负责;把教育视为个体发展和理智建构的过程，而非信息的传授;鼓励个体性的发展、实验和不同学科知识的融合。提出科学教育的目标是掌握科学方法的知识和量化推理的能力以便想象和解决复雜问题，在选课方面，校方给予学生充分自主权，不对学生做过多干预。4. 限制绑定式。以芝加哥大学最为典型，对学生在科学通识课方面的修读做出了结构化规定：学生不能修读单门次的科学通识课，而必须修读“科学通识课程组”，学校会事先对课程的修读次序进行详细规范。以物理通识课为例，学生只能在三个课程组合中选择其一，分别是：“现代物理学1：日常生活中的现代物理学”+“现代物理学2：现代物理学的悖论”，“现代物理学1：日常生活中的现代物理学”+“日常的物理学”，以及“地球上的生命进展”+“外星生命”。在不同领域中，课程组数量有所差异。例如在化学领域，只有一个课程组;而在地理科学中，课程组多达14个[2]。

通过这种安排，芝加哥大学希望学生不是泛泛学习科学类知识，而是能在某一方面有更为精深的拓展。科学通识教育模式多元化发展的好处在于，一方面有助于各校实行因地制宜的发展策略，人才培养不会千面一律，使各校培养出的人才更能适合社会的不同需求，另一方面，不同院校的特色定位能形成多元化、差异化的发展格局，从而形成更有活力和竞争性的科学通识教育生态。

（二）从知识传授向能力发展转型

传统上，科学教育与通识教育中的其它部分一样，偏重“共同知识”的传授和“共同价值观”的培育。但进入新世纪以来，社会发展出现巨大变化：知识更新换代极为频繁，新经济形态不断涌现，社会生活流动日益加快，社会问题空前复杂，不确定性成为常态。在这一背景下，通识教育的使命相应发生变化。美国大学与学院联合会（AACU）提出，与20世纪相比，21世纪的通识教育更要帮助学生应对全球化时代中的复杂现实[3]。同时，公众也认为教育应培养更多高素质劳动力和具有实用价值的人才[4]。为此AACU启动了LEAP（Liberal Education and America's Promise）项目，把培养学生的实际能力作为通识教育设计和发展的重中之重，并把学生的能力提升融入对通识教育质量的评估中。在这一背景之下，美国高校科学通识教育改革逐步由知识传授向能力培养转型，重视学生实际能力的培养以及行动力的提升，包括探究能力，获取知识的能力，量化推理和科学分析的能力，操作和解决实际问题的能力;等等。例如：哈佛大学的自然科学模块要求学生对某一领域进行深入探究，掌握该领域的基本知识和思维方法并学会在实际中应用它力。麻省理工学院的科学模块要求更为严格，旨在让学生开展专业化的深度学习，培养学生理解、掌握并娴熟地应用科技基本概念和方法的能力，并成功学习科学或工程领域中的一门分支专业。宾夕法尼亚大学的量化数据分析模块旨在通过严格的学业训练，培养学生对定量数据的批判性思考能力，学会从数据中进行推论、解释并进行假设检验。该校的物理科学模块则要求学生具备良好的数学基础，理解物理概念及其数学表达形式，并在实践中应用之。斯坦福大学的科学方法和分析模块旨在通过采用科学的分析方法，帮助学生分析现有科学理论的优势和不足，进而提高他们理解和分析自然世界的能力。此外值得提出的是，量化推理几乎在所有一流高校都得到了普遍重视，高校都设置了专门课程培养学生对数据、模型、软件以及其他量化经验进行操作的能力，让学生学会在不确定的环境中，用科学的推论和归纳方法对复杂现象进行推理分析，帮助他们更好地去预测、把握和改变复杂系统下自己所做出的行为。

（三）推进教学改革，把科学通识教育改革引向深入

教学在通识教育发展中扮演重要角色，对通识教育目标的达成具有决定性作用。然而长期以来，教学却是通识教育理论上重视但实践中却又屡屡忽视的领域。近年来，随着通识教育由知识传授向能力培养转型，教学在通识教育中的地位引起前所未有的重视。AACU提出了推进大学教学卓越的几项标准：制定高远的目标，给予学生学习的“指南针”（compass），教会学生探究和创新的艺术，参与大问题（big questions），把知识和选择、行动结合起来，培养公民、跨文化和伦理学习，评价学生解决复杂问题的能力[6]，同时呼吁高校围绕这些标准进行教学变革。在此影响下，教学变革得到了高校的集体重视，科学通识教育也不例外。如麻省理工学院对其科学实验通识课进行了巨大改革，强调实验的全真实践，而不是模拟或操练，要求学生在导师指导下，完成实验设计、测量技术选择、实验过程、结果汇报等各方面。普林斯顿大学把教学改革从第一课堂拓展到实习和社区参与，强调实际情形下的问题解决和创新。哥伦比亚大学则强调对科学领域前沿问题如大脑与行为、全球气候变化、相对论、物种多元性等的探究，以训练学生的头脑，培养科学的思维能力[6]。各校的具体做法虽有不同，但总体来看，其改革方案中均不同程度提到了推进教学方法改革，提升教学专业化程度，改进学生的学业指导和咨询工作，改革教学评估方式，提升师生互动，在教学中融入实践性和探究性元素，鼓励教学创新如开展问题式学习，跨学科学习，慕课，翻转课堂等措施，并为此提供相应的资源支持。通过推进教学改革，有助于改变传统的教师中心的讲授方法，扭转长期以来通识教育只重“教”而不重“学”的弊端，培育新的教学文化，形成学生中心式的教学氛围，提升学生学习的自主性和参与性，激发学习兴趣，让学生学有所获，并有效提升其科学素养和行动力。

（四）以并行式设计协调科学教育与人文教育的冲突

统整性是通识教育的重要特征，与人的整全性发展存在紧密关联，意味着通识教育要对学科、知识、文化等各个层面进行整合[7]。通识教育的统整性意味着通识教育内部要有统一、连贯、和谐的教育理念，不同的知识内容理应在逻辑上存在某种关联;通识教育体系内部理念的不一致和冲突，内容上缺乏关联所引发的“碎片化”往往是通识教育设计时要尽力避免的。也正因为这一原因，传统上提升通识教育的统整性一直是美国通识教育改革的重要目标，统整性的好坏在实践中往往是判断通识教育体系质量高低的重要指标。

在科学教育领域，统整性主要指的是科学教育与人文教育的整合。长期以来，二者的整合一直是通识教育中的一大难点。一种意见强调科学教育的专业性，认为现代社会成员不分专业和职业，除人文素养外，都要具备一定的科学素养以及建立在此基础之上的专业技能，因此科学教育因适度追求专业性和学术性。而反对意见认为，由于科学发展并非价值无涉，而有深刻的人文和社会影响[8]，因此需要把科学教育整合到人文教育的思维框架中来，帮助学生理解科学与自然、与社会、与自我的关系，并培养他们对科学发展的反思性和人文关怀精神[9]。二者各有其合理性，因而如何调和二者的关系也成为长期以来科学通识教育实践的一大重点。

近年来美国一流高校科学通识教育改革出现的新趋势是：虽然不少高校依然强调通识教育的统整性，但越来越多高校如哈佛大学、杜克大学、宾夕法尼亚大学和威斯康辛大学等校却在宏观层面弱化了对“统整性”的追求，认为通识教育具有多重理念，每一种教育理念都应在制度上得到尊重和体现。在这一背景下，通识教育设计者不再尝試整合科学教育的科学性和人文性，而是把这二种价值进行分割，并分别交由两部分课程负责：一部分课程专门关照科学教育的专业性，而另外一部分课程关照科学教育的人文性。这一弱化“统整性”的设计思路反映了在通识教育理念不断趋于多元化的时代，课程改革者在处理互相冲突且不兼容的教育理念时所采取的妥协选择。然而这种设计理念面临诸多挑战：一是理论层面上淡化了对通识教育的统整性的美好追求，二是在操作层面，有限空间内同时实践两种理念必然会挤压每一种理念的实施空间，因而各自的育人目标能否实现将会面临不小挑战。而如何处理科学通识教育内部的理念冲突问题，如何实现科学通识教育内部的统整性，这种并行式的课程设计思路能否实现预期的育人效果，尚值得继续关注和讨论。

二、对国内的启示

（一）形成多元化的科学通识教育模式，鼓励差异性发展

美国一流高校科学通识教育的理念和课程设计主要由各高校自行决定，并无全国性的统一制度安排。在国内，受历史传统和现实条件所限，高校开展科学通识教育的形式比较雷同，目前多数高校尚处于因师设课的局面，整体上对科学通识教育的理念缺乏自觉的反思和谨慎的规划。而科学通识教育在高校教育體系地位的边缘化更加剧了这一问题。这不仅影响了科学通识教育发展的活力，也最终影响人才培养的质量。为此，在推进科学通识教育改革时，高校应重视科学通识教育的发展，在系统层面上对其进行定位和规划。在具体设计时，要避免盲目移植国外或其它高校的既定模式，鼓励高校结合自我定位、办学特色、学科布局和现实资源，实行差异化发展，建构有校本特色的科学通识教育方案，最终在此基础上形成多样化的科学通识教育模式和发展格局。例如：在办学历史悠久，学科结构齐全、师资实力强大的精英高校，可以形成门类多样，覆盖不同价值观念，更符合学校定位和价值的科学通识教育体系。而在学科结构有限、师资力量也比较单薄的学校，则不应片面追求课程门类和数量，而应致力于建成小而精的科学通识教育体系。

（二）面向未来，培养学生的实际能力

国内的通识教育具有明显的知识中心倾向。不少高校在设计通识教育时，主要关注课程框架的确立，知识内容的选择、安排和优化上。其最大弊端在于过分偏重“知识”而忽视了学生能力的培养和行为的改进。从社会发展看，未来社会的知识更替会更为频繁、新产业和经济形态会不断涌现，职业变动和社会流动会进一步加剧，社会的复杂性、多变性和不确定性会日益增强，要有效应对未来社会发展的挑战，国内的科学通识教育改革，必须要把改革重点从建立课程框架和选择知识内容转到重视学生能力的培养上来。这里的能力既包括对某一科学知识领域的概念和技术工具的娴熟应用能力，也包括对数据、模型、软件进行操作的一般性思维能力（量化思维和分析能力在当下尤为重要），同时还囊括更为基础乃至可迁移的技能，如表达、批判性思维、问题分析和解决能力、跨学科能力;等等。为此，科学通识教育的整体设计、目标制定、内容安排、教学进程都应从强调知识灌输转向以学生能力提升为导向。同时，应把对能力的考核融入到科学通识课的学业评价之中，以评促学。

（三）进一步推进教学变革

通识教育效果实现除了依赖宏观层面的课程规划外，更离不开教学层面的变革。只有通过具体的教学行为，通识教育的目标才能真正落地。受文化传统影响，国内高校教育中的学科中心和教师中心特征非常明显。科学通识课程的课堂上依然是以讲授法为主体，学生在教学过程中处于被动地位。这不仅大大降低了学生对科学通识课程的学习兴趣和积极性，更影响着学生的学业收获和能力提升。因此，对教学领域的改革十分迫切。从改变学生学习模式，培养学生能力入手，在进行科学通识课的教学改革时，国内高校应摆脱教师全程讲授、学生被动听讲的教学形式，一方面，教师应不断革新教法，结合科学课程的知识特征，在教学设计中融入实践性、探究性、跨学科、互动性等元素，并积极利用新的技术成果，创新自己的教学形式（如开展慕课）;另一方面，教师应把积极鼓励和引导学生开展问题式、项目式、探究式的学习，转变学生的学习模式，培育新的以学生为中心的教学文化，实实在在提升学生的科学素养和动手能力。除此以外，校方在教学改革中也发挥着重要作用，高校应为教师进行课程和教学改革提供相应的政策和资源支持，建立相关平台和社区，研发教师发展项目，鼓励先进教学经验的共享和交流，以提升科学通识课教师的专业能力，使教学改革向更深层次推进。

（四）谨慎处理科学通识教育内部理念的冲突

当前国内通识教育由于受到不同思潮、话语体系[10]、以及模式建构[11]的影响，其统整性面临着消解的威胁。这意味着我们必须对科学通识教育的理念及其统整性问题予以关切。在社会复杂多变，各种价值观念趋向多元化的时代，科学通识教育的统整性应当如何维护？是坚持科学通识教育的专业性，不断拓展其学习深度？还是强化其人文性，尽量对科学通识课去专业化？如前所述，一方面必须承认，科学有其人文和社会维度，将科学课程予以“人文性”处理，有助于学生从一个更深的层面对科学自身的本体性特征，价值和后果进行理解和分析;但另一方面，也必须看到，科学素养是成就现代公民的基本前提，对国家发展和社会进步有着重要意义[12]，国内很多大学生在科学素养方面相当匮乏，因而对学生开展一定程度的专业性质的科学教育，提升其科学素养，也非常有必要，单纯强调以人文统率科学的观念似乎并不合时宜。从美国一流高校改革经验来看，各校在应对科学通识教育的统整性这一问题时举措不一，尽管多数高校依然在尝试维护通识教育的统整性，但部分名校采用的弱化“统整性”，兼顾科学性和人文性的“并行式”设计方针确实值得我们重视。由于通识教育统整性这一议题往往关乎人的整全性发展，因此国内科学通识课的设计者需要认真反思科学通识教育理念的统整性问题，并谨慎处理科学通识教育内部不同理念的冲突，以保持二者之间的适度平衡。

参考文献：

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[4]Rosenberg，John. General Education under the Microscope[EB/OL]. http：//www.harvardmagazine.com/2015/05/harvard-college-general-education-criticized  （2015-5-6） [2017-10-10].

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[12]张喆，韩斌，徐畅.大学生科学素养与通识教育关系的实证分析[J].复旦学报（自然科学版），2012（4）：464-471，479.