［STEM 教育与科技教育STEM教育的深度解读（七）

向世清，博士，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。长期从事激光物理与工程技术的前沿研发，是参与产业经济战略与决策咨询、基础教育改革咨询、科技创新中心发展战略设计等多领域战略专家，也是上海市最为活跃的科技创新教育专家之一。

前面几讲，我们针对当前科学教育中最基础层次上的一种“不完备”——“知识概念与现实实际或实践的分离”，给出了实际中在教学行为上如何解决这一“分离”的基本思维和原则方法，大家应该感受到了教育中的这样一些已被忽略许久的内涵性要求；也让大家看到，如果忽略了这样的要求，教育会趋向什么结果（也更为客观地说，许多人才刚刚认识到教育中还有这样的本质性理论规律的内涵要求）。延续这样的思路，这一讲，我们将沿袭“给出一种不完备然后随即给出相应解决方法”的叙述方法，开始对第二种“不完备”进行阐明和剖析，即在当前科学教育中广泛存在的“技能与知识的教学分离”。

技能，是常见的一种概念，泛指人们在生活或工作中用来做事或者干活儿的基本技术操作能力（英文中对应较准确的是skills 所表述的含义，尤其指通过手最终实施操作的做事技术技能，即包括手及如何控制运用手的技能）。它一般包括了各种动作（运动）技能和各种心智技能（如图1 示意）。从基本的意义上解释，它通常指的是一个人自身运用此前已经建立的知识经验，在一定的练习后形成的某些特定的动作方式；同时，也进一步拓展至所形成的智力活动方式。这些方式都是能够完成事情或者做好工作的技术、技巧、能力保证。从技能的水平或者层次来说，它可以分为初级技能和高级（技巧性）技能。前者是借助于有关的知识和过去的经验，经过练习和模仿而达到“会做”某事或“能够”完成某种工作的水平（不可否认，其中还有部分技能具有一定的天生禀赋）；后者则要经过反复练习，完成一套习得性操作系统以达到近乎自动化的程度。而在各种技能之中，心智技能有更为高级的性质和特点，当一个人进行较复杂的活动时，心智技能往往有更重要的作用（这也是人与动物可能存在的最大差别之一，即人可以更高水平地使用大脑智慧）。必然地，他们的训练也就往往需要更为复杂和高级的过程。

在现实中，人的技能一般具有与适用对象的针对性和专用匹配性，即往往因所做事情的种类（例如职业）而有不同，且在使用时往往有单独和复合使用的不同要求。对于不同的个人来说，每个人一般都会达成大家都差不多具备的多种技能，以及普众化的技能水平，但是也会因为经过长期的积累和练习之后，每个人还都会有不同的技能掌握情况，包括种类和水平，各自的侧重、比重、熟练、擅长等，均因人而异。如果能够实现某些方面技能的特别高水平，超越常人，则会成为技能专家，有更多的能力适用空间，还往往会很受人欢迎。当今社会，更是希望人们能够成为具备专业性技能的高技能专业人才（如图2 示意），要求是其具备高超的动手能力、极强的适应能力、规范的专业能力和突出的创造能力（按照我国当前的较明确定义，高技能人才是在生产和服务等领域岗位一线的从业者中，具备精湛专业技能，在关键环节发挥作用，能够解决生产操作难题的人员，包括技能劳动者中取得技师和高级技师职业资格及相应职级的人员，主要分布于第一、第二、第三产业中技能含量较高的岗位）。无论如何，随着人类社会的不断发展，今天的每一个人最起码都必须建立一定的技能综成，这是应对生活和工作的基本要求（例如，对于科技创新活动而言，高水平的创新技能是人们进行创造性活动的重要条件）。

科学技能（或更多称为科技技能，拓展一点说，在科技创新教育中它还可包含创新技能）一般特指与科学或科技行为相关的技术性和操作性技能，具有多方面的种类，也自然包括一般技能（例如科学观察技能、动手组装技能、数据计算技能等）和高级技能（例如深度分析技能等）。当然，现在更多的还有很多方面的专业科技技能，特别是许多以前从未有过、随着科技发展而不断涌现出的新型专业科技技能，例如当前风行的软件开发方法论、云端技术、主动安全、IT 自动化、AI 及机器学习、联网技术、自然语言处理、金融科技、并行计算、量子计算等，这些当然都需要更为专业和长期的深度学习与训练。

从基础角度讲，科学技能从一开始就是科学教育中必不可少的基本内容之一。中小学生的科学技能主要是指为他们具备基本科學素养与能力所需要的多种技能，主要包括科学探究、动手实践、研究方法、实验方法、测试分析、创新方法等，以实际可操作性为主要核心。在这些基本技能中，有一些属于完成基本科学学习与实践所必需的通用性基本技能，例如包括但不限于为了科技活动而需要的动手实践或探索技能、动脑分析技能等，是从小应该确保学生掌握的基本教学任务。必须强调的是，掌握必备的科技技能对于科学教育是必须完成的任务，绝不是可有可无和可多可少。因为，这其中关联到了基本的科学素养，即便在未来不从事科技工作，通过所掌握的基本技能和素养，也可帮助每一个人在未来达成科学化的高水平生活奠定基础性能力。同时，技能的习得中也绝不是简单达成操作效能，它会极大地反向促进知识的认知和掌握，促进学习深度和能力提升。此外，研究已经确认，从小对基础科学技能的掌握情况也直接决定了学生今后学习科学可能达成的水平层次（很遗憾的是，随着应试教育逐步推进，我国中小学生的技能教学已经被挤压得相当薄弱，学生的技能水平实际上呈现出一种“历史低谷”。甚至可以说，在当前的学校教育和社会教育中，学生能够较为完备地掌握基本的科技技能客观事实上已经是一件显得较为奢侈的事情。与此相关的是，真正具有带教科技技能的科技教师现在也没有多少了。更有甚者，很多教师都认为学生掌握足够多的科技知识即可，有没有科学技能显得并不是很关键。这样的认识实在是不懂科技的表现！苦笑）。

按照科学界比较有共识性的说法， 现代科技社会中，作为合格公民的社会人，应该从小逐步建立一套基本的科学技能， 通用和主要包括以下13 种基本技能： 观察（Observation）、推理（Inferring）、预测（Predicting）、测量（Measuring）、分类（Classifying）、交流（Communication）、工程与过程工具技能（Making and Tooling）、形成假设（Constructing Hypotheses）、控制变量（ManipulatedVariables）、确定操作性定义（Forming OperationalDefinition）、完成实验（Finishing Experiment）、解释数据（Interpreting Data）、建立模型（MakingModels）。有了这样一套技能，生活于现代社会的科技背景下，一个人才能够较为正常地满足日常生活和工作的需要。所以，作为基本要求，中小学的科学教育中，理应在这些基本技能的教学上，建立完备和必需的教学要求（就算简化一些，也应该有一个基本的要求集合）。

然而，我国现实的科学技能教育的现状真的不容乐观，了解实际情况后有些还会让人感到触目惊心。经过广泛的观察和深入研究，我们发现，我国现有的科学技能教学缺失非常严重。形成这一结果的原因是多方面的，但主要原因很简单，那就是三方面的原因。一是针对中小学生的科学技能的教学要求并没有明确和具体化。当然，我们是有一些要求的，例如分布于自然课、劳技课或通用技术课之中，但均较为模糊，而且因为不够重视的原因，一般要求较低，甚至可有可无，所以更多是简单地达成低层次水平即可，例如简单的观察技能。二是科学技能本应该与科学内容一起完成教学，却因为教学分科的原因，仅仅变成了一种单独的教学。例如本应在物理课中最好地完成技能教学，但现在的物理课几乎只关注知识性掌握，技能只能单独体现在通用技术等课程中的简单训练。三是因应试教育最终考试时基本没有技能测试要求（客观上，技能也较难放到考卷纸面上进行有效考查），造成对技能教学的越来越轻视甚至忽视，压根儿就没有想到技能教学做到位会有什么好处和意义，甚至是使得学生都逐步以为，“学好知识就有了一切”。此外，还有一些原因也很关键，例如就连很多科技教师都不知道学生应该掌握哪些算是基本必备的科学技能（您觉得这样的科技教师算是合格的吗？还有，没有科技技能的教学会让学生变成什么样？）