七年“做中学”科学教育实验给我们的启示

七年“做中学”科学教育实验给我们的启示
(发言稿)
教育部儿童发展与学习科学重点实验室
中国工程院院士  韦钰
20071119全国政协论坛
     

中国政府一向十分重视教育的发展。最近,在中国共产党第十七次代表大会通过的决议中,再次强调提出优先发展教育,建设人力资源强国的任务;在各级各类教育发展中,指出要重视早期教育;在医疗卫生方面,提出要发展妇幼卫生事业。
 

中国在各级各类教育发展中取得了令人瞩目的进步,九年义务教育已经普及到98% 以上的人口地区,高中阶段普及率59.8%,大学入学率达到适龄人口的22%,青壮年的文盲率降到了3.8%以下。如何提高教育质量,让我们的孩子健康、愉快地成长为既有道德,又有创新能力的新一代,是政府和社会各界共同的愿望,其中早期教育起着十分重要的和关键性的作用。
 

2001年开始,由中国教育部和中国科协共同发起,在中国实施了一项名为“做中学”的科学教育实验项目,即在5-12岁儿童中进行基于动手的探究式科学教育,至今已经七年多了。从一开始,我们就为这个项目的执行明确了九条原则,强调不是为了培养科学家,而是希望能平等地面向每一个儿童,把他们培养成21世纪合格的公民。项目从最初四个城市中的几十所幼儿园和小学开始,经过七年的艰苦探索,依靠大家的努力,目前已经扩大到17个省市及农村近两千所小学和幼儿园,覆盖了20多万学生。
 

在进行这项教育改革的实验中,我们需要依靠实践经验,需要国际合作,但是我们最重要的体会是需要依靠教育的科学研究。我们尝试运用心智、脑与教育研究中的一些有用的知识,使对儿童的教育尽可能在实证科学的指导下进行。通过七年多来的研究和实践,取得了明显的成效。同时也凸显了需要在实证性科学研究支持下,建立国家层面的政策支持,以开展早期儿童发展与学习国家行动的急迫性。

     

                              (上图编译自  R. D. Fields “Making Memories Stick Scientific American Feb. 2005)

       神经元是我们脑中的基本工作单元,它们有各种形状,在我们的脑中有数千亿个神经元。 
       我们可以用我们的手来比喻一个神经元:手掌就像神经元的胞体,我们称它为神经元的核。和其他的细胞相似,在神经元的核中包含着可以制造蛋白质的基因。手指像接受送入这个神经元信号的天线,而传出神经元的信号则经过粗壮的手臂送出。一个神经元可以有上百条,上千条接受信号的“手指,我们称它为树突。但是,送出信号的通路,一个神经元只有一条,我们称它为轴突。一个神经元的树突和其他神经元的轴突之间会形成接触点,我们称它为突触。一个神经元可以具有数千个突触。真实地讲,突触处形成的不是直接的连接,而是一个个十分微小的间隙,间隙之中充满着不同的化学分子,我们称它们为神经递质,这类化学物质在脑中有数百种之多。它们就像不同的控制开关,各自起着不同的控制突触处信号传递的作用。所以,依靠进化,我们脑中神经元形成的是一个最复杂的、不连续的、具有高度可塑性的生化网络。
      当我们人的感官,如视觉和听觉,重复地受到外部的刺激,或是受到强的刺激时,突触会产生一个信号,激活含在神经元胞体中CERB蛋白。CERB蛋白是一种转录因子,它被激活,就会启动基因开始表达,以产生新的蛋白。这些新产生的加固突触的蛋白,会从包围神经元细胞核的细胞膜中溢出,弥散在神经元内,自动寻找到应该加固的突触。由于突触处的蛋白结构变化了,就形成了长期记忆,形成了我们学习的基础。  
      科学家发现了长期记忆形成的分子机理,用实证告诉我们,在我们脑中记忆的知识是建构的和重构的。这个建构过程和外界的刺激,即我们的经验有关,也和我们的基因有关,因此学习过程是应人而异的。儿童生而具有强大的学习能力和好奇心,特别是对他们周围的人、事和环境。家庭、学校、同伴、社区和文化都是儿童学习环境的组成部分。儿童有效地进行学习应该在教师的指导下,在有利的环境和学习共同体中主动地进行。儿童是学习活动的中心。 
      这个建构过程又是连续的,我们学习新的知识,是在原有的记忆基础上进行的,这就是我们常常在儿童科学教育中,强调学习过程要从儿童原有的、初始概念出发的原因。人在出生以前,神经元突触之间的联系就开始建构了,而在出生以后的最初几年里,脑的发育很快,对突触连接的建构过程十分重要。儿童早期的建构过程是从低级功能到高级功能的连续过程,在这个过程中,对不同的功能会呈现一些不同的建构敏感期,即在这个特定的时期里,儿童某种功能的建构比较有效。所以,早期这种神经元突触的建构是我们一生认知、情感、健康和社会适应能力发展的基础。 
      依靠对脑长期记忆形成分子机理的了解,可以帮助我们了解和计划如何能让儿童更有效地学习。
      脑是高度特定化的器官。人的学习不是只有一种形式。认知科学家对正常人的认知过程进行研究,把学习分成两类:明晰性学习和不明晰的内隐学习。神经科学家通过对部分脑区被切除病人的研究;对动物活体脑的研究;以及运用先进的脑功能成像技术对正常人认知过程的研究,进一步确认了脑中存在着两类不同的记忆系统。    

                                       

       一类对应于明晰性学习的记忆,称为陈述性记忆(或明晰性记忆)。在这一类里又可以分成情景记忆和语义记忆。情景记忆指我们记忆中保存的亲身经历的事件,如难忘的分离、喜庆的过程;而语义记忆是指我们获得的有关个人和周围世界的知识,它并不一定是我们亲身经历的,如我们日常习惯强调的认字、学计算规则、学外语生字等都属于这一类。进行明晰性学习时,我们是在有意识的情况下获得知识,获得的知识是可以用语言表达的、可陈述的;再提取的时候,也是有意识进行的。

      认知心理科学家经过研究还确认了另一种学习方式,即不明晰的内隐学习。这种学习往往是在不知不觉,潜移默化中无意识地进行的,像我们学习骑自行车、学习母语的文法、习得的讲话的自然姿势、感觉、触发、情绪反应等都属于这一类。神经科学家确认和扩展了认知心理学家对内隐学习方式的研究,认为内隐学习的内容会在脑中形成非陈述性记忆,包括情感记忆和动作记忆(认知心理学家往往注重研究认知,而往往忽略了情感记忆)。陈述性记忆重现时是有意识的提取;而非陈述性记忆的提取往往是无意识进行的,例如我们说母语时,并不需要去刻意考虑按文法来组织语句,就是属于提取非陈述性记忆。

      神经科学家的研究不仅证实了不同记忆系统的存在,并给出了它们在脑中的大致部位,图中给出示意框图。 

      陈述性的长时记忆在海马处生成,而逐渐储存在新皮层区域。动作方面的记忆在基底节中的纹状体以及位于脑后部的小脑部位。基底节对运动控制是很重要的,基底节的体积随年龄增大而减少,特别是右脑的尾核。正常儿童尾核的体积和年龄的增长呈显负相关,而患多动症的儿童不存在这种关系。小脑对时间上需要精确控制的动作记忆是关键部位。情绪记忆主要的部位是位于颞叶内侧靠近海马的杏仁体处。这些结构的部位如下图所示:

                                       

      依据长期记忆具有两种不同类型:陈述性记忆和非陈述性记忆的科学研究发现,我们强调了需要保护儿童学习的好奇心和主动性,强调儿童社会情绪能力、语言、表达能力培养的重要性。也让我们理解为什么缺乏睡眠、饥饿、恐惧和长期的精神压力会通过HPA轴,导致海马萎缩,减低儿童学习的效率。 
      基于上述认识,我们在制定“做中学”科学教育实验项目的内容标准时,落实到标准的制定中,不仅包含了概念的知识部分,还包括了探究能力、语言表达能力和社会情绪能力的培养要求。我们认为在社会情绪能力培养方面,要更注意同感能力(Empathy)和自尊自强性格(Self-Esteem)的培养。我们还针对某些儿童由于学业压力过大、早期教养忽视和先天基因倾向等原因,造成的性格内向倾向,强调了在成长过程中,教师和家长应对这些儿童加强帮助和支持。 
      七年的时间给我们的最重要的启示是:教育正面对着严峻的挑战和可能的机遇,我们必须在科学发展观的指导下发展教育。要能在科学发展观的指导下科学发展,首先需要把教育看成是科学,开展与时俱进的科学研究,沿袭文字注释式的教育研究是很难面对挑战的。 
      我们在实践中还发现幼儿园实验班的儿童在5岁时,已经形成明显不同的认知和情感类型,不同的发展轨迹。儿童5岁时已经表现出很好的观察力,表达能力、创造能力和良好的综合素质,有良好的合作行为、好奇心和自信心。但是也存在一些值得重视的认知和情感倾向:如:不愿合作;不能有效的交流;较困难参与活动和接受帮助;缺乏自信;较困难完成活动任务等;特别是有的孩子有较明显的内向心理倾向。在地区之间、城乡之间、不同人群之间也存在明显差别和发展不平衡。经济社会发展的状况差异,造成的发展不平衡已经十分突出。中国有句老话:三岁看大;七岁看老,是有道理的。
      因而,我们认为应该十分关注5岁前儿童的早期发展和学习。儿童在0-6岁期间脑发展十分迅速,也是许多功能可塑性最好的时期。我们需要研究是什么因素造成了他们在5岁时的差别,我们在早期发展中可以给他们什么样的支持和帮助。
      近几十年来,有关早期儿童发展的研究获得了很大的进展,特别是来自神经科学、发育心理学、分子生物学、人类学、教育和经济学的研究成果,揭示了早期儿童认知技能、健康、愉快的情绪,社会能力、健壮的身体和精神健康的发展奠定了人一生成功的基础。它不仅影响儿童后继的学业,而且是他们一生事业上成功,成为负责的合格公民,具有良好行为习惯的先决条件。成年以后的发展、合作和守法行为都是建筑在儿童发展期形成的能力基础之上的。儿童早期发展能否得到重视和关注,能否实现公平、健康和有效地发展,直接关系到国家和民族未来的实力与安全。对儿童早期发展的忽视和措施不当,即使有的方面以后可能能够弥补,也会付出大得多的代价。这方面的研究进展十分迅速,如一些儿童发育学家和神经科学家提出的基因和气质的关系;镜像神经元和儿童模仿的学习机理;儿童早期对周围世界的学习能力;针对不同气质类型对2—4岁儿童主动控制能力的培养等等。对这些迅速出现的有关儿童发展和教育的新知识,我们都需要认真地研究,并结合中国的实际来进行发展和运用。 
       参加我们“做中学实验的幼儿园还是极少的一部分,即使是能够进入幼儿园学习的孩子还不到适龄儿童的一半。有些幼教机构并没有采用基于科学依据的教育方法。有些政府机构认为早期发展不是政府的职责,把教育投资的关注重点放在高学历段等等。因此全国政协教科文卫体委员会和有关部委,共同召开一次高层专家论坛,明确儿童早期发展的重要性,对国家的早期儿童发展战略和政策制定提出建议,是十分及时和重要的举措。总之,我们应该认识到:教育是个人、家庭、民族和国家对未来最重要的投资,教育在为明天国家的安全、繁荣和昌盛奠定着最重要的基础!

发布于11月21日 12:12 | 评论数(30) 阅读数(7896) | 儿童早期发展

会议已成功召开

 

“儿童早期发展高层论坛”已经于19-20日成功举行。

   

   会议的情况在19日中央电视台晚上十点的综合新闻里报导了。会议论文摘要可以在20日的中国政协报上看到,中国政协报作了四版的专题报道。        
    20日国务委员陈至立同志接见了两位外国专家,听取了他们的意见。

    相信我国早期儿童发展的工作会有新的进步。

    我的讲稿全文会发在下一篇博客上。

 

发布于11月21日 5:40 | 评论数(0) 阅读数(7960) | 儿童早期发展

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七年“做中学”科学教育实验给我们的启示
(摘要)
教育部儿童发展与学习科学研究中心
国工程院院士
 韦钰20071119全国政协论坛

    

       中国政府一向十分重视教育的发展。最近,在中国共产党第十七次代表大会通过的决议中,再次强调提出优先发展教育,建设人力资源强国的任务;在各级各类教育发展中指出要重视早期教育;在医疗卫生方面提出要发展妇幼卫生事业。

       中国在各级各类教育发展中取得了令人瞩目的进步,九年义务教育已经普及到98% 以上的人口地区,高中阶段普及率59.8%,大学入学率达到适龄人口的22%,青壮年的文盲率降到了3.8%以下。如何提高教育质量,让我们的孩子健康、愉快地成长为既有道德,又有创新能力的新一  代。
    
       2001年开始中国教育部和中国科协共同发起了"做中学"科学教育实验项目,即在5-12岁儿童中进行基于动手的探究式科学教育,至今已经七年多了。项目从最初四个城市中的几十所幼儿园和小学,目前扩大到17个城市和农村近两千所学校和幼儿园。在进行这项教育改革的实验中,我们依靠了教育的科学研究,依靠了运用心智、脑与教育研究中的一些有用的知识,使对儿童的教育尽可能在实证科学的指导下进行。通过七年多来的研究和实践,取得了明显的成效。同时也凸现了需要在实证性科学研究支持下,建立国家层面的政策支持,以开展早期儿童发展与学习项目的急迫性。

   
       例如:对人脑长期记忆形成的分子机理的揭示,使我们了解到脑是建构和重构的。这种建构的过程是基因和后天环境(家庭、学校、同伴、社区和文化)相互作用的结果,是一个从受孕就开始的,从初级功能到高级功能的连续过程。对5-12岁的儿童,只要依据儿童脑发展的规律,在教师指导下儿童进行主动的学习,会比儿童自发地探究更为有效。从儿童的初始概念引入探究,从儿童身边的熟悉的事件出发进行探究,引入模型和概念框架进行探究,都是有效地促进儿童发展的途径。

      依据长期记忆具有两种不同类型:陈述性记忆和非陈述性记忆的科学研究发现,我们强调了需要保护儿童学习的好奇心和主动性,强调儿童社会情绪能力、语言、表达能力培养的重要性。并把它们具体化到“做中学”科学教育实验项目的内容标准里去,落实在具体的案例设计中。根据中国儿童目前生长环境的特点,我们认为在社会情绪能力培养方面,要更注意同感能力(Empathy)和自尊自强性格(Self-Esteem)的培养。

      我们还针对某些儿童由于学业压力过大、早期教养忽视和先天基因倾向等原因,造成的性格内向倾向,强调了在成长过程中教师和家长应对这些儿童加强帮助和支持。我们发现幼儿园实验班的儿童在5岁时,已经形成明显不同的认知和情感类型,不同的发展轨迹。经济社会发展的状况差异,造成的发展不平衡已经十分突出。中国有句老话:三岁看大;七岁看老,是有道理的。

       近几十年来,有关早期儿童发展的研究获得了很大的进展,特别是来自神经科学、发育心理学、分子生物学、人类学、教育和经济学的研究成果,揭示了早期儿童认知技能、健康、愉快的情绪,社会能力、健壮的身体和精神健康的发展奠定了人一生成功的基础。 它不仅影响儿童后继的学业,而且是他们一生事业上成功,成为负责的合格公民,具有良好行为习惯的先决条件。成年以后的发展、合作和守法行为都是建筑在儿童发展期形成的能力基础上的。儿童早期发展能否得到重视和关注,能否实现公平、健康和有效地发展,直接关系到国家和民族未来的实力与安全。对儿童早期发展的忽视和措施不当,即使有的方面以后可能能够弥补,也会付出大得多的代价。

       因而,我们认为应该十分关注5岁前儿童的早期发展和学习。儿童在0-6岁期间脑发展十分迅速,也是许多功能可塑性最好的时期。我们需要研究是什么因素造成了他们在5岁时的差别,我们在早期发展中可以给他们什么样的支持和帮助。例如,一些儿童发育和神经科学家提出的基因和气质的关系;、镜像神经元和儿童模仿的学习机理;儿童早期对周围世界的学习能力;对针对不同气质类型2—4岁儿童主动控制能力的培养等等。对这些迅速出现的有关儿童发展和教育的新知识,我们都需要认真地研究,并结合中国的实际来进行发展和运用。

       参加我们实验的幼儿园还是极少的一部分,即使是能够进入幼儿园学习的孩子还不到适龄儿童的一半。有些幼教机构并没有采用基于科学依据的教育方法。有些政府机构认为早期发展不是政府的职责,把教育投资的关注重点放在高学历段等等。因此全国政协量和有关部委,召开一次高层专家论坛,明确儿童早期发展的重要性,对国家的早期儿童发展战略和政策制定提出建议,是十分及时和重要的举措。

      
       总之,教育是个人、家庭、民族和国家对未来最重要的投资,教育在为明天国家的安全、繁荣和昌盛奠定着最重要的基础。

 

发布于11月8日 6:13 | 评论数(13) 阅读数(6621) | 儿童早期发展

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 早期儿童和脑的发展,以及终生健康(体格的和精神的)、学习和行为的发展轨迹 
加拿大J. Fraser Mustard博士 
 
      通过二十世纪,在世界的大部分,社会已经通过公共卫生和保健改善了婴儿、幼儿和儿童的生存状况,但是并没有改善早期儿童的发展。我们现在已经知道了:早期儿童的发展如何影响脑结构与功能的发展。它设置着人终生健康(体格上的和精神的)、学习和行为发展的轨迹。本世纪对所有社会的挑战是确保在生命的早期实现最佳的脑发展。在加拿大每年社会和个人用于对付刑事犯罪和暴力的费用已经超过1000亿加元,而用于精神健康、毒瘾和酒精成瘾方面的费用每年至少1000亿加元。这两方面的问题都是由于在幼年基于不良经历脑发育而导致的。我们现在也知道:幼年期脑的发展会影响以后的读写和认知。至少在儿童出生时就应该开始实施早期儿童发展和教养计划,这可以大大地降低由于不良早期儿童发展导致的个人和社会的上述耗费。 

 

发布于11月8日 6:08 | 评论数(7) 阅读数(6119) | 儿童早期发展

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 早期儿童发展(Early Child Development)的政策和计划:可持续经济增长和发展的第一步 
世界银行专家Mary E. Young医学博士
 在步入信息时代的时候,中国具有独特的机遇,为她所有的儿童提供健康发展的机会。在后工业经济中,劳动力市场所需要的人力资本的技能,将不只是阅读、书写和计算;其他一些能力,如批判性思维、有效的交往能力、团队工作能力和灵活性都是十分关键的特征。中国可以吸取以下两方面的知识和经验:过去十年中迅速兴起的有关儿童发展的科学实证,以及世界上各种成功和有效的政策和计划。一个国家如果希望能够充分地参与到快速呈现的全球市场中,现在就必须对它的儿童进行投资。像对其他国家一样,这也许对中国是一种机遇。 未来劳动力的质量取决于今天正在诞生的一代。在有效的早期儿童发展政策和计划方面的战略投资,对推进中国的经济持续增长和发展是十分关键的。对“投资”正确的理解应该包括:政府应该制定对儿童早期发展的政策上的承诺;制定早期儿童发展的政策;以及为早期儿童发展计划和服务提供资金和其他资源。政府、民族和人们将能够从这种经过证实的和有效的投资中,得到经济方面的效益、得益和回报。 如果有些人群健康状态不佳、有刑事方面的不良行为,或是只具有低的文化和教育水平,中国将很难承担这个负担。脑的发展途径会交互地对文化和健康产生作用。对于被不佳的健康状态拖累的人群来说(例如说精神疾病和慢性病),疾病会影响到他们的文化水平。因而,早期儿童发展服务的质量(或是失缺)将会影响到公共健康状况,同时也是一个民族人力资本的决定性因素。

 

发布于11月8日 6:07 | 评论数(2) 阅读数(5381) | 儿童早期发展

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