依托科技馆培养中小学科技创新后备人才的国际经验

摘   要：科学教育是国家科技竞争力的根基，科技创新后备人才培养是科技自立自强的关键，科技馆是实施科学教育的重要校外基地。文章通过系统梳理国际中小学科技创新后备人才培养机制，选择美国、英国、瑞士、日本等国多所优秀科技场馆，对多重案例进行比较研究，从政策体系、组织生态、教学培养三个维度考察国外科技馆教育活动的人才培养模式。从政策、理念、组织、体系四个方面为我国依托科技馆开展中小学科技创新后备人才培养提供参考。

关键词：科技馆 科创人才培养 国际经验 科学教育

国际格局变迁重塑了全球科技格局，使创新人才培养成为科学教育的重中之重。2018年5月28日，习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会上指出“要努力成为世界的主要科学中心和创新高地”，但“形势逼人，挑战逼人，使命逼人”[1]。我国创新型人才培养的进展滞后于世界总体进展，因此大力培养科技创新后备人才是我国在未来竞争中博得先机的重要保障。作为实施科学教育、启迪科学观念的首要阵地，科技馆在促进校内外教育协同与育人模式融合、培养学生创新实践能力方面起到关键作用。因此，依托科技馆开展中小学科技创新后备人才培养有着积极意义。

一、 使然与必然：依托科技馆

培养科技创新后备人才的必要性

我国重视科技创新人才的选拔和培养，颁布多部政策文件，指导推动相关工作。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》[2]提出，支持有条件的高中与大学、科研院所合作开展创新人才培养研究和试验，建立培养基地。2013年，教育部与中国科学技术协会启动“中学生科技创新后备人才培养计划”[3]。2021年，国务院印发的《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》[4]指出，青少年科学素质提升指向激发青少年好奇心和想象力，增强科学兴趣、创新意识和创新能力。2022年，教育部发布《义务教育科学课程标准》[5]，进一步强调了对科学教育的新要求。可见，科技创新后备人才的培养已不仅是特殊人才教育的试点环节，而且是全民科学素养培育的重要组成部分。

（一）科技创新后备人才培养的内涵与理论

美国心理学家斯滕伯格（Sternberg）提出的五角内隐理论（Pentagonal Implicit Theory）为定义拔尖人才提供了结构[6]，对于理解科技创新后备人才的内涵具有参考意义。综合来看，科技创新后备人才指具有学科特长与创新潜质，未来可能从事科学和技术工作，具有较高创造力，可能对科技和人类进步作出较大贡献的优秀后备力量。

从人才成长和贯通培养的连续性上来看，基础教育阶段与高等教育阶段担负着科技创新后备人才培养的重任[7]。科技创新后备人才的培养理念经历了由精英教育到差异化教育、由补齐短板到突出长板、由关注个人到强调合作、由研究个体到理解文化的演进，既体现出科技创新后备人才培养的实践变迁，也反映了人们对科技创新后备人才发展的基本认知。国际上关于科技创新人才培养的研究主要关注人才选拔机制和培养模式，国际众多知名学者提出的多元智力理论（Theory of Multiple Intelligences）、三环资优理论（Three-Ring Conception of Giftedness）、生态模型理论（Ecological Systems Theory）、天才活动理论（The Actiotope Model of Giftedness）等为科技创新后备人才培养提供了理论依据，并逐渐形成慕尼黑天才模式（The Munich Model of Giftedness）、全校范围丰富教学模式（The Schoolwide Enrichment Model）和创造力4C模型（The Four C Model of Creativity）等丰富的培养模式。

（二）科技创新后备人才培养的反思与出路

科技创新后备人才的培养过程中，学校教育与校外教育均扮演着至关重要的角色。各发达国家逐渐形成了以人为中心和以创新精神为核心的教育观，打造出“政府—学校—社会”三方参与、协调统筹的创新人才培养体系，建立起创新人才鉴培一体、终身教育的培养模式。各国经过研究和实践形成诸如美国STEM教育理念与育人模式、英国鉴培一体的英才教育模式、日本产学政一体化模式、德国双元制职业教育模式、韩国订单式终身教育模式等科技创新后备人才培养模式。

2020年9月11日，习近平总书记在科学家座谈会上指出“对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体”[8]。如何从青少年群体中有效选拔具有培养潜力的“苗子”，是科技教育实践中需要解决的重要问题。当前我国传统应试教育依然盛行，学生创新精神和实践能力的培养被忽视，不足以应对新时代对科技创新人才的更大需求。另外，我国校内外教育在科技创新人才培养的教育公平和教育资源支持方面有显著不足，这也成为推动科技创新后备人才培养的现实阻碍。调查显示，虽然学校是个人成长发展、人际互动的主要环境，但厚植校外科学教育的文化土壤，鼓励更多学生参与科技创新活动，更有利于早期科技创新人才的培养与选拔。[9]

我国当前应试教育与创新人才培养之间的矛盾呼唤新式多元科创人才培养理念与形式的注入，而依托科技馆开展的科技创新教育以学习者为中心，培养学生的科技素养和创新能力，强调基于真实情境的科学问题解决，鼓励学习者亲身参与其中去探究和解决问题，倡导学习者直接学习经验的获得与认知转化，具有区别于学校科学教育的鲜明特征，和满足科技创新人才培养的目标和需求的潜力。根据学习情境理论，真实多变的学习情境可以影响学习者的知识迁移能力，使学习者更可能抽象出新的概念特征[10]，为科技创新能力的发展提供更多元、包容的氛围。因此，探索依托科技馆平台开展科技创新后备人才培养的形式正是纾解应试教育与创新人才培养矛盾、开发科技创新教育新理念和新形式的重要尝试，对于促进科技创新人才教育公平实现和调整科技创新人才培养体系具有积极意义。

二、路径与策略：依托科技馆

开展科技创新后备人才培养的国际经验

近年来，随着世界科技竞争的升级与全球科学探索的深入，科技馆已成为实施科学教育、发扬科学精神的重要非正式教育场所。本文选取纽约科学中心、瑞士科学中心、日本国立科学博物馆、芝加哥科学与工业博物馆与伦敦科学博物馆数所世界闻名的高质量科技场馆，从政策体系、组织生态、教学培养三个维度剖析其经验，以期为我国科技馆教育提供参考。

（一）政策体系

理念化的科技馆品牌。作为公众科普媒介，科技场馆类型多样，其运营发展需突出特色以扩大影响。以瑞士科学中心（Swiss Science Center）为例，其前身传统工业展览馆由于缺乏特色，于1990年不幸破产，在管理者将其改建为以“互动展示”为核心理念的现代科学中心的模式后，它便摇身一变成为世界知名的互动体验型科技场馆。[11]其他著名场馆也具有自身独特理念，如纽约科学中心贯彻“Design-Make- Play”理念[12];伦敦科学博物馆旨在将历史与创新完美结合[13];日本未来科学馆致力于与公众分享尖端新知[14]。

可持续的运营模式。因为展品维护与更新、课程开发和人才队伍建设等工作皆需要大量资金，科技场馆如何实现公益运转面临挑战。以伦敦科学博物馆为例，由于政府拨款减少、社会经济衰退，该馆曾经历较大冲击，但管理人员借机进行财政收入调整并取得斐然成效，如今该馆已成为一个免税慈善机构，不收取入馆费用，依靠企业或个人赞助来建设公共项目与展览[15]。此举大大提高了参观者的数量，也使参观人群更多样化，残障人士、低收入者等弱势群体都获得参馆机会，实现博物馆参观的全纳属性。

联动化的科技馆体系。伦敦科学博物馆、约克国家铁路博物馆、曼彻斯特科学与工业博物馆、布拉德福德国家科学与传媒博物馆和希尔登机动铁路博物馆组成科技博物馆联盟，隶属于英国科学博物馆集团（Science Museum Group）。[16]该联盟实行集团化管理模式，扩大受众群体，加强与访客联系;发展科学资本，提高科学包容性与多样性;拓展展品收藏，赋予受众多元体验。

公益性的科技馆服务。科技场馆可通过举办公益性科普活动增加受众，服务社会。纽约科学中心与当地学校、家庭和社区合作，共同创造学习机会，从而使包括特殊教育人群等在内的所有公民都能参与到科学、技术、工程和数学（STEM）教育活动中。疫情期间，纽约科学中心通过举办艺术和STEM活动、向家庭分发STEM工具包等公益举措发挥场馆的社会化属性。[17]

（二）组织生态

科技馆为学生学习提供多方面支持。芝加哥科学与工业博物馆建立虚拟数字实验室，鼓励学生产生新想法，探索 STEM 的奥妙。[18]日本未来科学馆为学习者提供丰富的学习材料、影像材料和在线资源，学习材料指在场馆内开展的所有讲座及实验所需的科普资料及教材，影像材料则是未来馆与其他研究机构或电影制作公司等合作制作的一系列原创科普动画电影，在馆内公开免费发行。[19]

科技馆为教师专业发展开辟路径。纽约科学中心对科技教师开放各类教学资源以支持教师教学[20];芝加哥科学与工业博物馆通过开展教师课程和科学教育网络研讨会赋能教师专业发展[21];瑞士科学中心则为教师提供了丰富的教育课程，重视建构主义教学课程培训[22]。

各国科技馆积极联合学校、家庭、社会力量，开展“馆—校—家—社”合作交流。纽约科学中心对学校的课程支持包括入校参观定制课程和课程外包送课入校。[23]伦敦科学博物馆借助馆内的布景和活动开设专门与学校接轨的实操课程。[24]芝加哥科学与工业博物馆自1998年来与芝加哥公园合作，将文化机构带进芝加哥社区，开启参与者的发现之旅。[25]日本未来科学馆则开创联合培养体系，联合研究人员、技术人员、媒体、志愿者、行政机关、学校、世界其他科学馆和企业等，打造人才培养路径，构筑社会关系网络。[26]

（三）教学培养

1. 纵向延伸和横向拓展的展品交互活动

科技馆的展品交互活动若想吸引访客兴趣，便不能平铺直叙，可在纵向上深度挖掘展品的背景文化或在横向上广泛设置多元的主题探究。

展品文化的纵向延伸，需深挖每件展品背后的文化，设计活动鼓励访客积极互动与合作探究，以此引导访客更深入地观展。[27]例如，芝加哥工业与科学博物馆的特色展品U505潜艇，是二战时期美军捕获的德国潜艇，具有特殊历史意义，该馆在设计观展活动时采用“观前—观中—观后”的模式纵向延伸了展品文化。参观前，学生了解了U505潜艇背后的历史故事，以及关于潜艇结构的基本知识。参观时，展区利用声音、影像等媒介模拟二战时期的情境，让学生更真切地体验在U505潜艇上发生过的历史风云。展区还设置了需要参观者细致观察展品细节、合作模拟潜艇作战才能成功闯关的探究任务，吸引了学生兴趣，引发了深度参与。[28]参观后，学生可以通过多样化的实验课程理解潜艇的科学原理，如潜艇如何漂浮在水中、潜艇中的船员如何制造淡水等，获得有意义的学习体验。总之，U505潜艇展区将科技原理与历史文化相互交织，设置体系化的观展流程，采用多样化的媒体呈现，帮助访客全面理解U505潜艇的历史文化和科学知识。[29]

展品主题的横向拓展需在同一展区内定期调整常设展品的呈现形式，设置多样化的主题探究。对于常设展区来说，展品是固定不变的，但调查显示，58%的学生认为展品一成不变会导致参观疲劳[30]，因此科技馆可以针对参观者对展品的不同需求广泛设置多元的主题探究活动并定期调整，充分挖掘同一展品的不同主题，使受众常看常新，对同一展品的不同方面有更多了解。例如，伦敦科学博物馆的“航班”展区内，悬挂着喷火式战斗机、跳跃式喷气飞机、波音747客机等各式各样的飞机。展区会根据力与运动、材料物理和工程设计与技术等多种主题，在不同时段呈现不同的探究课程。例如，可以将探究飞机使用的材料作为一次参观的主题，观察探究飞行器及其组件的形状如何影响飞行能力可作为另一次活动的主题，探索服饰和鞋类如何适应飞机更高、更快的飞行又可成为一次活动的主题，等等。[31]通过有限的展品，横向广泛挖掘各领域的科学技术知识，开设丰富的课程，可以有效提升学习效果。[32]