科技人文融合创新教育实践路径探析

陈郑伟 何善亮

摘要：采用案例分析法，以创新大赛十佳优秀科技实践活动为案例，探析走进自然环境、依托传统文化、立足现实生活、引入现代科技的科技人文融合创新教育的实践路径。

关键词：科技人文融合创新教育 全国青少年科技创新大赛 科技实践活动 案例分析法

科技一般泛指科学和技术，人文更是内涵丰富：认为人是具有首要价值和意义的；秉持人道主义，关心人类福利；对广泛事物持有博爱主义[1]。从20 世纪50 年代以来，科学与人文逐渐从对立走向融合，对科学教育与人文教育提出了新的要求[2]。STEM+ 的教育范式也不断地将科学因素与人文因素结合起来，试图在教育领域融合科技与人文，并逐渐走向国际化[3]。科技教育與人文教育的融合成为了科技知识与人文知识的融合、科学精神与人文精神的融合之间的纽带[4]。如何实现科技与人文的融合创新教育？已有学者指出实现科学教育与人文教育的一体化，要在人文教育中注重求真和批判性思维的培养，要在科学教育中增加科学史、科学哲学与科学社会学内容和讨论，并在教学中进行跨文化比较和讨论[5]。那么科技与人文融合教育的实践路径是否还能进一步创新和落地？我们把目光投向全国青少年科技创新大赛。

全国青少年科技创新大赛是一项面向全国中小学生及科技辅导员的科技竞赛活动，在全国范围内具有广泛动员和影响。大赛每年都会评出“十佳优秀科技实践活动”，这些科技实践活动将科学技术与社会紧密联系起来，是科技人文融合创新教育的优秀实践成果。本文尝试采用案例分析法以创新大赛第32—34 届的十佳优秀科技实践活动为例，探析科技人文融合创新教育的实践路径。

一、走进自然环境，思考人与自然和谐共生

卢梭认为，每个人都受到自然教育、事物教育、人为教育的影响，其中自然教育受之于自然，遵循自然，它不断锻炼孩子，用各种各样的考验磨砺他们[6]。

在这种自然教育模式中，学生可以深入自然环境，以发现有趣的自然现象。自然笔记是自然教育模式中的常用方法，即学生用笔记的形式，有规律地对身边的大自然进行记录和感知。学生采取自然笔记的方法，或调查动植物现状，或寻找地理、地质特征，既有知识的获得、体质的锻炼，更能深刻体会自然环境的重要性，以树立保护环境的理念，这是科技人文融合创新教育的实践路径之一。

一方面，我国地大物博，拥有非常丰富的物种资源，展现出生物多样性。教师可在保证安全的前提下，以当地特色物种或濒危物种为对象，带领学生调查该物种的生活习性、种群分布及环境影响。第33 届大赛“多旋翼无人机探究乌鲁木齐后峡高山兀鹫繁殖奥秘实践活动”[7] 以当地生态指标物种高山兀鹫为对象，指导学生使用无人机和探测相机研究高山兀鹫种群分布和数量、生活习性、繁殖行为等生物学现象，既为学生观察高山兀鹫提供了新的方法，又让学生在野外实践中提升了体质、磨炼了意志。该科技活动不仅局限于加深学生对高山兀鹫的了解，提升学生对家乡和地域的认同，更为重要的是，依托特色物种帮助学生形成保护动物和环境的意识，这体现出对生命和环境极高的负责任的态度，彰显出博爱的人文主义精神。

另一方面，我国幅员辽阔，还拥有特色鲜明的地质资源，地貌山川、河湖海洋、湿地保护区等都具有自然教育的价值。地层是大自然的天然史书，其中的化石是记录地球历史的文字。第32 届大赛“石头上游动的鱼——湘乡鱼化石考察”科技实践活动[8] 以化石为载体，通过一系列活动帮助学生了解湘乡鱼化石的形成过程、种类及分布情况，学会化石标本的采集、辨认、制作方法，知道化石的科学价值和意义。学生在探索湘潭古生态环境的同时，也做到了宣传和保护家乡宝贵资源。这样一来，学生会对化石群保护现状极其关注和担忧，并热忱于改善现状，表现出对地质资源和福利的关心，这培养了学生强烈的责任意识，也是人文教育所期望的。

当学生沉浸于大自然时，可以借助学生的直观感受或亲身体验，融入大自然所蕴含的基本科学知识，以此引导学生在自然旅行中深度思考自己（人类）与自然环境的关系。在创新大赛这3 届的十佳优秀科技实践活动中，有近一半采用了自然教育模式，这是科技人文融合创新教育的主要实践路径。

二、依托传统文化，再现科技文明

在我国源远流长的历史长河中，有着丰富多彩的优秀传统文化，如传统建筑、民间工艺、四大发明、琴棋书画、古玩器物、医药医学等，这些传统文化无不蕴含科学知识和故事，闪烁着科技文明的光辉。依托这些传统文化，我们可以创设相应情境，再现中国古代科技文明，帮助学生学习科学知识并养成良好品质，以达到科技人文融合创新教育的目的。

中草药是我国中医药文化的重要组成部分，每一粒中药丸都经过一道道严格的制造工艺和流程生产出来，展现出中药“来自自然，取自人心”的匠心精神。第34 届大赛“追寻中药文化匠心精神——闵行区中小学生本草之旅系列活动”[9] 依托当地传统的中医药文化，设计了野外药用植物识别、药文化园参观、中草药科普讲座、草药园夏令营、优质中草药材及其制作展示等实践活动。学生在活动中能识别常见的野生中药草，认识到合适的采药时间对其品质和药效都具有重要的影响。更重要的是，学生能认识到中药制作是非常精细且精心的，中药文化匠心精神不是因循守旧、墨守成规，而是传承与创新的有机融合，是科技与人文的有机融合。

造纸术是我国古代的四大发明之一，且在不同历史时期涌现出了不同的造纸技术。第32 届大赛“传承宣纸文化，玩转纸类科技”活动[8] 依托当地具有悠久文化历史底蕴的宣纸、徽墨、歙砚等文房器宝，开展了了解宣纸历史、我来做张宣纸、走进纸类世界、变废为宝、玩转纸类科技等活动。一方面，这些活动锻炼了学生运用调查、访谈等方法获取信息的科学过程技能，培养学生变废为宝的动手能力及创造能力；另一方面，这些活动也让学生在科技实践中增强团队合作能力和人际交往能力，养成节约用纸、珍惜资源的环保意识，从而将“纸科技”与“纸文化”进行融合。

由以上案例可知，学生在传统文化的熏陶下加深了对历史、政治等人文学科的认识与热爱，增强了民族自信心和自豪感，激发了爱国热情，同时在科技史中深刻体会前人的科学哲学精神和科学思维方法。即在传统文化大背景下，优选地方特色文化，引入我国古代相关科技成就或科技史亦可以实现科技与人文的融合创新教育。

三、立足现实生活，享受生活乐趣

现代学生的生活是舒适的、具有人性关怀的、凸显人的价值的，且处处蕴含科学道理，学生能切实感知到生活的人文性与科学性并存。立足学生现实生活中喜闻乐见的现象或可能遇到的问题，引导学生对现象或问题进行深入细致的探究，亦可进行科技与人文的融合创新教育。

“颜色”在學生生活中可谓随处可见，那么在这些绚丽多彩的颜色中具有什么样的教育价值呢？第34 届大赛“从色彩中探寻科学的影子”科技实践活动[9]用生活中通常认为毫不相关的各种物质材料开展一场大胆且奇妙的色彩之旅，从色彩中发现科学。该活动为学生提供颜料、画笔、粉笔、酒精、肥皂、小苏打等生活中常见的物质材料，让学生根据自己的兴趣观察、发现和寻找颜色。

在好奇心的驱动下，学生既学会了色彩的种类、特点及其产生，还尝试用科学的眼光发现美，用自己的双手创造美，这样将科学与艺术很好地结合在一起。

不同物质材料的融合体现出化学学科与美术学科的融合，更体现了科学与人文的融合，以小见大，具有较高的教育价值。

学生每天都在一定的天气状况中度过，对天气有亲身感知但并未形成具体表象。生活中有哪些常见天气？天气有什么作用和危害？如何科学预测天气？这些都是学生在生活中可能会遇到的问题。

第32 届大赛“探知风云变幻，气象服务生活——校园气象观测与探究”科技实践活动[8] 便以气象为对象，一方面在全校范围内开展气象科普宣传活动，如组织学生参观气象科普展览、参与气象知识竞赛、编写气象观察日记等；另一方面通过开展研究性学习，引导学生观测校园气象、撰写气象科技小论文等。这一系列的科技实践活动让学生更好地了解到利用先进科技手段研究气象的积极意义，让气象更好地服务于大众的生活。

学生的衣食住行甚至学习与娱乐等方面都有值得深挖的科学知识，还表现出以人为中心的人文性。因此，以学生生活中的常见现象或问题为切入点，不仅能有效调动学生的直接经验，提高学生的学习积极性和学习兴趣，还能使得科技教育与人文教育有效融合。

四、引入现代科技，彰显人类智慧

随着现代科学技术的突飞猛进，一些高技术领域也不断取得新的突破，例如电子信息技术、新材料技术、新能源技术、生物技术、海洋技术、空间技术等都为我们带来了巨大的福祉。人类的智慧不仅在于发展科学技术，提升自己的物质和精神水平，更在于能够用发展与批判的眼光看待科学技术，比如科学行为规范和技术伦理的出现进一步规范了科学技术的发展。尤其是在科技进步引发道德伦理纠纷的时代，亦可引入科学、技术、社会与环境之间交互关系所引发的一些具有争议性的社会性科学议题，促进学生科技品德的养成。因此，向学生引入现代科学技术，不仅可以引导学生思考科学问题，也能引导学生思考社会问题。

通过航天人员的不懈奋斗，我国空间技术已走在世界前列，让我们的学习、工作和生活变得更加便利。第34 届大赛“北斗走天下”科技实践活动[9] 以空间技术最新成就“北斗”为对象，开展北斗科普课堂和讲座、北斗航天科普知识竞赛、“我身边的北斗”科学调查、“北斗”主题征文评选、“北斗+ 人工智能应用”创意设计比赛、“我的北斗梦”科幻画等活动，紧密联系前沿科技，在较高的起点上学习和使用我国最新的科技成果，既让学生走近航天、了解航天，启迪学生的航天梦想，又大大激发了学生的爱国主义热情，感受到祖国的强大，以及现代科技给人类社会带来的积极影响。

人工智能技术作为计算机技术和自动控制技术的核心，已渗透到我们生活的各个角落，加快推进我们迈入智能时代。第33 届大赛“共享智慧，共育梦想——我与智能机器人共成长”科技实践活动[7] 依托智能编程平台，通过兴趣课堂、主题讲座、专题学习等方式，帮助学生进行WER智能机器人程序编写、VJC 智能控制程序设计、计算机常识等学习；通过模拟训练和小组竞赛等方式，进行WER 智能机器人控制实践。此外，该活动还调查了人们无节制地滥用智能设备的现象：因沉迷手机、电脑和游戏机而造成的不思考、不运动、不劳动等不良习惯。这些活动都让学生在学习智能知识、感受智能科技强大的同时，也深度思考科学技术的不当使用为人们带来的弊端，从而逐步学会从正反两方面看待科学技术对社会影响。

在互联网+ 大背景下，现代科技离学生并不遥远，学生可以通过各种渠道获取科技热点。让学生接触和学习现代科学技术，有助于学生走进科学、热爱科学，在了解科技发展方向的同时理解科技发展引领社会进步，社会要求制约科技发展。我们可以看到，借助现代科技引导学生辩证地看待科学技术与社会的关系，既是科技人文融合创新教育的路径，也是科技人文融合创新教育的目的所在。

五、总结

在科技文化与人文文化逐渐走向深度融合的时代，在教育领域内进行科技与人文融合的尝试和创新势在必行。通过分析3 届创新大赛的十佳优秀科技实践活动典型案例，可探析实现科技人文融合创新教育的以上4 条路径。需要强调的是，这4 条路径并非并道而行，而是存在一定交集。如“探究‘武平客家百草’主题科技实践活动”（第34 届）既依托当地百草药传统文化，又带领学生走进自然研究和学习，将路径1 和路径2 相结合；“‘师生溯源，水韵姑苏’师生纸电路创意编程设计活动”（第34 届）采用“数字技术+ 传统工艺”的形式，将姑苏文化与智能编程技术结合，体现了路径2 和路径4 的结合；“珍爱生命，保护水源”科技实践活动（第32 届）既带领学生深入河流湖泊等自然环境调查水质量，又从现实生活角度探究水的用途和保护，体现了路径1 和路径3 的结合。因此，我们在开展科技人文融合创新教育时，可根据实际情况采取融合的多种路径。

邓波等学者认为，科技与人文融合的实现途径主要“以科技文化为主体，在其中融入人文因素；以人文文化为主体，让科技回归人文”[10]。具体到教育领域，路径1 和路径4 以科技文化（自然环境、现代科技）为切入点，凸显其人文价值，属于前者；路径2 和路径3以人文文化（传统文化、现实生活）为切入点，在其中渗透科技运用，属于后者。

不难看出，科技人文融合创新教育实际上是一种跨学科教育，整合了自然科学学科和人文社会学科的知识、过程、方法和精神。因此，不管是以科技文化为主体还是以人文文化为主体，不管是以上提到的哪一条路径还是哪几条路径的结合，其本质都是基于某个对象选取不同的视角挖掘其潜在的科技因素和人文因素，并将两种因素在实践活动中结合起来，以实现科技与人文的融合。

参考文献

[1] 胡显章，曾国屏．科学技术概论（第二版）[M]．北京：高等教育出版，2006：332．

[2] 李然．小学科学教育的人文视界[D]．东北师范大学，2014．

[3] de la Garza Armida. Internationalizing the Curriculum for STEAM （STEM + Arts and Humanities）： From Intercultural Competence to Cultural Humility[J]. Journal of Studies in International Education，2019，25（2）：123-135．

[4] 凌均卫，王莉芬．人文与科技融合内涵解读及融合契点的思考[J]．高等教育研究学报，2002（03）：5-7．

[5] 万东升，魏冰．科学教育与人文教育一体化的困境与应对策略——基于美国的经验[J]．教育探索，2017（01）：122-125．

[6] 卢梭·爱弥儿[M]．李平沤，译．北京：商务印书馆，2012：152．

[7] 中国科协青少年科技中心．第三十三届全国青少年科技创新大赛获奖作品集[M]．北京：科学普及出版社，2019：451-454，463-466．

[8] 中國科协青少年科技中心．第三十二届全国青少年科技创新大赛获奖作品集[M]．北京：科学普及出版社，2018：408-412，417-421，432-436．

[9] 中国科协青少年科技中心．第三十四届全国青少年科技创新大赛获奖作品集[M]．北京：科学普及出版社，2020：436-440，466-470，445-448．

[10] 邓波，徐惠茹．让科技与人文在工程中融合[J]．自然辩证法研究，2005（12）：48-52．

（本文系国家社会科学基金一般项目“中小学STEM教育理论与本土实践研究”（No.BHA180126）的研究成果）