2023年科技教育与科技人才的培养.doc

科技教育与科技人才的培养 华东师范大学 王顺义 一、杰出科技人才在科技研发中表现出的科学素质特征 1、科技人才队伍的“金字塔〞结构。 科技人才队伍是众多的科学家的集合，但是在学科共同体内科学家们并不是平起平坐而处在同一个层次上。事实上，学科共同体是一个金字塔结构，处在塔的顶端是科学权威，其下的层次分别是杰出、高级、中级科技人才，塔的底部层次是一般科技人才。 科学权威 杰出科技人才 高级科技人才 …… 中级科技人才 一般科技工作者 图 科技人才队伍的金字塔结构 图中金字塔每一层几何图形的外表积代表这一层科学家的人数，底层一般科学工作者人数最多，越往上层人数越少，顶端科学权威层人数最少。学科共同体的金字塔结构是客观存在的，其原因是科学家们所取得的科学成果在数量上和质量上是开展不平衡的。据统计，在科学家中一生发表100篇论文的比例是1∶1000，此外论文还有一个质量上下的问题。因此，那些科学论文发表得多的、质量高的科学家就处在金字塔的上层，地位不同一般。象爱因斯坦这样的科学家就属于科学权威层次，象玻尔、薛定锷、海森堡、狄拉克等科学家就属于杰出科技人才，……。 增强我国自主创新能力，建设创新型国家，其关键在于拥有一批杰出科技人才。胡锦涛主席指出，“建设创新型国家，核心就是把增强自主创新能力作为开展科学技术的战略基点。……科技创新，关键是人才〞。所谓“杰出科技人才〞是指“国际一流〞的科技尖子人才、“国际级〞科学大师和科技领军人物。国家中长期科学和技术开展规划纲要〔2023━2023年〕中制定的目标之一，是经过15年的努力，要在我国“涌现出一批具有世界水平的科学家和研究团队〞，从而在科学开展的主流方向上取得一批具有重大影响的创新成果。 自1949年新中国成立以来，我国高等教育开展很快，为国家培养了大批高级和中级科技人才，有效地支撑我国五十多年来经济开展和科技事业自身的开展，取得了令人瞩目的成就。但是，在我们培养的人才中，涌现出的“杰出科技人才〞却为数不多。这说明我们国家在杰出科技人才培养方面不是非常理想的。这与我国当前建设创新型国家的战略目标是极不适应的。这是我国教育界和科技界必须共同关注的一个迫切问题。 2、杰出科技人才的素质特征 具有完善的科技知识结构，掌握最前沿的科技知识，仍然是作为杰出科技人才素质的第一特征。 案例分析： “为什么名不见经传的沃森和克里克能率先提出DNA的双螺旋结构模型〞？ 具有较高科学思想的造诣，是杰出科技人才素质的第二特征。科学思想这个素质与科学研究的许多环节，如科学问题的提出、提供理论建构的蓝图、导致新理论的产生、奠定科学解释的本体论根底、对科学方法的辩护等，的有效开展有较大的关联性。 案例分析：“〞 1、诺贝尔化学奖获得者普里高津建立“耗散结构理论〞 2、前苏联生物化学家奥巴林建立关于地球上生命起源的“团聚体学说〞 3、普朗克在20世纪初提“能量子〞概念 具有科学精神，是杰出科技人才素质的第三特征。 案例分析： 诺贝尔化学奖两次获得者英国化学家桑格〔F.Sanger〕 讲究科学方法，是杰出科技人才素质的第四特征。 案例分析： 杰出科技人才都是很讲究科学方法的，像亚里士多德、伽利略、波义耳、牛顿和爱因斯坦等科学大师，都在科学方法论上有精辟的见解，甚至可以说他们是科学方法的创始人和实践者。 高级科技人才与杰出人才的主要差异在哪里？从国际上科学技术史的案例分析和统计结果来看，其差异主要不在于科技知识方面，因为他们在此方面的水平相差不大；而在于他们在科学思想、科学方法、科学精神素质的上下。例如爱因斯坦比别人更强调科学方法，霍金比别人更关注科学思想，桑格比别人更具有科学精神，这是他们成为国际级科学大师的重要原因之一。大凡杰出科技人才，在科学素质方面都是全面的。 二、科技人才培养的假设干特点 “科技教育〞是为学科共同体培养后续新生力量的唯一途径。当然，我们这里所说的科技教育，是指与科学开展有关的高等教育，即“本科生教育〞和“研究生教育〞。下面我来介绍一下西方兴旺国家科技教育建设的特征。 科技教育的第一重要特征是：老一辈科学家总是严格地按照“学科范式〞对后学者进行教育。其理由是，科学家在科学研究中需要彻底依附于一种研究传统即范式。T. 库恩指出，作为一个富有创造性的科学家总是清醒地意识到，必须把现有范式及其理论作为研究的起点；他们相信现有范式及其理论能为自己常规性研究问题提供工具，使他们在解决问题时所向披糜；他们相信只要有充分的时间，现行范式及其理论就可以解决那些他们所遇到的反常问题，没有这种信仰，他们的工作就会是白白消耗时间和才能。 鉴于科技教育的这一特征，在科技教育建设中应注意： 〔1〕、科技教育的功能，在于传承和开展学科范式，因为学科的常规科学研究时期是一个相当长的时期，它可能历经几代人甚至几十代人。 〔2〕、科技教育的最根本的目标，是要培养一大批能理解和掌握学科范式，并且能应用学科范式去有效地解决学科中难题的人才。这样就为学科或科学的开展奠定了人力资源的根底。 这说明了在常规科学时期内，学科范式的连续性和继承性。 科技教育的第二重要特征是：通过“教科书式〞的课程教学方式，传授学科范式。T. 库恩指出，“自然科学科技教育的一个最显著的特点是：它全部都是通过教科书进行的，特别是化学、物理、地质或生物专业的大学生和研究生们，都从专门为他们写的书本中获得这个学科的主旨。〞“教科书只是提出专业人员作为范式而接受的具体题解，然后要求学生自己用笔纸或在实验室中解题，这些问题无论在方法上还是在实质上都十分接近于教科书或相应的讲课给以引导的题目。〞“在贯彻这种教育的学徒期中，单独服从于一种严格传统〔范式〕的方法最能产生革新成果。〞“成熟科学研究者从博士研究开始，就连续工作于一个从他的教育及其同时代人的研究中导出的范式所适应的领域。就是说，他力图说明地图的地形细节，而事先地图的主要轮廓；他希望----如果他明智得足以了解这个领域的性质----有一天他可以研究那种预期现象没有发生的问题，这个问题是由于范式本身的根本弱点而出现了过失。在成熟科学中，许多发现和所有新理论的预兆并不是无知，而是觉察现有的知识和信念出现了什么过失。〞 T·库恩，必要的张力，1981年，福建人民出版社，p.225-232 鉴于科技教育的这一特征，在科技教育建设中应注意： 〔1〕、学科课程门类的设置要齐全，特别是专业根底课程和专业必修课程的设置要齐全，要能复盖学科范式的内容，否那么会造成学生范式结构的不完备，因而造成其科研知识背景和能力上的瓶颈。 〔2〕、应注重课程的教材的建设和改革，教材不仅要准确地反映学科范式的内容，而且还应随范式的进化而不断改良和开展，同时教材在呈现方式上也应有利于学生有效地掌握学科范式。 这说明课程及其教材与学科范式的关联性。明确这一点，对课程标准的研制及其教材的编写都有指导意义。 科技教育的第三重要特征是：研究生培养制度是为学科队伍输送“高级人才〞的主要通道。现在，大学本科教育已逐步削弱了以前的精英教育的性质，它主要培养的是学科研究的一般人才。学科研究的高级人才，得靠研究生〔硕士、博士〕培养制度来造就。所以，一个国家或地区大力培养研究生就成了其加强学科队伍建设的重要一环。现在世界上科学强国大学和研究机构具有每年培养大量高学位人才的能力，这为科学技术界输送高水平人才奠定了根底。下面是美国在1993~2023年的培养人数。 科学技术领域 / 年 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2023 培养研究生 435703 431114 422438 415148 407597 404809 411257 414570 接受博士后 24605 25709 26094 26518 26889 27401 28531 28953 因此,美国科学家和工程师拥有所属专业最高学位的比例很高。例如在1982年，在就业的150万科学家中，大约90％在某一科学专业拥有他们的最高学位。200万工程师中，将近70％在某个工程专业拥有他们的最高学位。 此外，用较为优裕的生活和工作条件吸引国外优秀研究生和人才，是美国科技人力资源建设的高明而有效的一招。到1985年，在美国外国出生的科学家和工程师占美国科学家和工程师总数的17％。目前已到达37％。 鉴于科技教育的这一特征，在科技教育建设中应注意： 〔1〕、科学家队伍中的学位结构，高学历特别是学科中最高学位人数所占的比例。 〔2〕、硕士、博士研究生培养点的建设，包括学位授予的情况，培养点的数量，每年培养的人数，导师力量，课题建设，硬件条件等等。 由此可见研究生培养制度与高级科技人才造就之间的关系。 科技教育的第四重要特征是：“名师出高徒〞是为学科队伍输送“杰出人才〞的重要途径。所谓名师，是指导师权威。杰出人才，是指一、二流的科学家。科学知识我们往往可以通过学术论文或学术专著的学习获得；但作出这些科学知识的科学方法，一般是没有方法从学术论文和学术专著中获得的，因为其中反映不出这一点来。要学习科学研究的方法，特别是科学发现的方法，往往只能师从导师权威，在其身边工作，参与其科学研究活动的全过程，揣摩他如何提出问题、如何组织观察实验、如何处理数据资料、如何建立假说、如何检验假说、如何修改假说，从而取得提高科学研究能力的“真经〞。 美国科学社会学家朱克曼和默顿发现，在诺贝尔自然科学奖获得者中往往有师生关系，如诺贝尔奖获得者能斯特和米立根，米立根和安德森，安德森和格拉塞，费米和杨振宁、李政道，等等都是师生关系，这种案例有二十多对。据统计，美国有44位诺贝尔奖获得者在他们年青时曾在63位老的诺贝尔奖获得者手下工作过。 鉴于科技教育的这一特征，在科技教育建设中应注意： 〔1〕、提倡让学生走近学科大师，如有可能，最好能师从学科大师，做其研究生；或者做其博士后，在大师手下从事研究；或者邀请学科大师来校、来研究所讲学，为学生走近学科大师创造条件。 〔2〕、在教学过程中，提倡学生研读学科大师的论文、专著和回忆录，等等。 西方兴旺国家的这种经验，尤其应引起我们注意，因为我国当前最为缺乏的就是杰出科技人才。 科技教育的第五重要特征是：“科研-教学-学习三结合〔洪堡原那么〕〞是现代研究生科技教育方式的开展趋势。美国教育学家B. 克拉克说，洪堡原那么告诉我们“应该通过使学生参与科研来训练他们从事科研。学生在实验室和研讨班，当他们对教授指定的科研问题或者他们自己提出的科研问题寻找答案时，他们就成为科研工作者，结果教授和学生成为搞科研的同事，在共同寻求以新知识的形式出现的真理的过程中携起手来。以科研作为首要的成分，教授的作用在于把科研和教学结合起来——科研活动十分恰当地成为一种教学的模式。学生的作用就是把科研和学习结合起来——科研活动转变为一种学习的模式。因此，科研使教授和学生定向，把教学和学习合拢来成为促进知识的一个无缝的承诺之网，铸成了一个紧密的科研一教学一学习连结体。〞 B. 克拉克，探究的场所，浙江教育出版社，2023年，p.