美国科学教育研究资助体系分析及其启示

加强科学教育是推进教育、科技、人才“三位一体”的统筹部署和实现科技创新自立自强的基础性工程。虽然科学教育已经在政策和实践层面备受关注,且已取得明显进展,我国科学教育依然面临着诸多的挑战与不足,其关键原因之一是支撑科学教育高质量发展的科学教育研究资助体系的缺乏。鉴于美国在科学教育研究领域的引领地位及其形成的完善的研究资助格局,本文全面介绍了美国科学教育研究资助体系的概况,深入分析了以美国国家科学基金会为代表的联邦政府机构对于科学教育的资助布局及其对K-12教育阶段的资助计划,形成了对于建立我国科学教育研究资助体系的建议。

开放科学背景下科学数据开放共享安全挑战及我国对策思考

科学数据是战略性、基础性科技资源,深刻影响着各国的国家安全、经济发展和科技进步综合竞争力。在开放科学背景下,科学数据作为数据密集型科学研究范式的成果及重要支撑的同时,也面临着安全合规、可信可靠共享方面严峻的安全挑战。笔者从我国科学数据共享面临的安全挑战出发,以促进科学数据开放共享为目标,以构建动态、细粒度、领域适用的数据分类分级制度为核心,从政策、管理、技术、评估和监管等方面,提出科学数据安全战略,促进科学数据安全开发利用,实现科技强国的目标。

大食物观指导下的农业科学创新

探讨了大食物观对农业科学创新的指导意义,分析了当前农业科学创新面临的困境和机遇,提出了以大食物观为引领的农业科学创新的思路和策略。论文认为,大食物观是国家粮食安全的战略方向,希望农业科学创新从更好满足人民美好生活需要出发,全方位多途径开发食物资源,丰富食物品种,保障各类食物有效供给。论文在大食物观的指导下,分析了当前农业科学创新所面临的困境,包括基础数据少、农业生产与科技脱节、农业人才层次不均衡、农业物流体系革新慢、学科间科研水平不一等问题,并针对存在的问题,设计了加强基因与表型研究、建立智慧农业平台、培养复合型人才、优化农产品流通渠道、促进跨学科交流合作等对策。进而根据把握粮食安全的主动权的需要,提出了鼓励农业种质原始创新、发展设施农业和智慧农业、发展生物科技和生物产业、促进农业供给体系结构优化、高质高效发展等农业科学创新的具体举措。大食物观指导下的农业科学创新,将成为未来农业发展的重要推动力量,为粮食安全和国民健康做出贡献。

科学治理视域下的我国开放科学实践:现状、动力与对策

信息化、数字化、网络化背景下的开放科学运动正不断重构当代科学知识的生产方式。世界范围内开放科学的快速发展对我国来说既是重要的战略机遇,又是前所未有的巨大挑战。开放科学是一个包含政府、科研资助与管理机构、高新企业、出版商、科学共同体、科学组织、社会公众等众多行动者的复杂网络系统,其推进过程伴随着异质性行动者间利益关系的不断调适和重建。研究认为,我国的开放科学实践需解决好强化国家层面的战略规划、调整科研评价指标体系、完善开放科学基础设施、重构科研资助模式、提升开放科学的参与技能等几个方面的关键问题。

松辽盆地国际大陆科学钻探:白垩纪恐龙时代陆相地质记录

过去一百年地球的气候持续变暖,未来地球可能进入两极无冰的温室气候状态。白垩纪是深时典型的温室气候时期,认识白垩纪气候对于理解过去和预测未来气候变化均有重要意义。松辽盆地国际大陆科学钻探以研究白垩纪陆地气候与环境演变、探索大规模陆相有机质富集机理为科学目标,在国际大陆科学钻探计划ICDP框架下,成为全球第一口钻穿白垩纪陆相地层的大陆科学钻探井。项目历时16年,以超97%的取心率获得连续完整的8187 m岩心,建立了松辽盆地陆相白垩系高精度年代地层框架,重建了松辽盆地白垩纪多时间尺度陆地气候旋回与气候事件,揭示了白垩纪湖海平面波动机理,确认了松辽盆地发生过海侵事件。松辽盆地国际大陆科学钻探推动了全球地质学家合作研究白垩纪温室气候,带动了一系列高水平学术成果的产出,为松辽盆地油气勘探可持续发展提供了重要科学支撑,产生了显著的社会效益和重大的国际与国内影响。松辽盆地国际大陆科学钻探代表了探索深时的一个具有里程碑意义的阶段。可以预见,未来借助科学钻探,人类会不断增强对深时气候环境演化等方面的认识。

欧盟社会性科学议题开放教学资源的设计与应用——以ENGAGE科学教育项目为例

创新驱动发展是21世纪科学教育面临的重要挑战之一。欧洲教育委员会在“负责任的研究与创新”的价值引领下,开展了一系列基于社会性科学议题教学的相关项目研究,其中ENGAGE项目的影响力最为深远,该项目聚焦6-8年级阶段学生认知,开发了覆盖物理、化学、地理和生物等领域的30个教学案例,结合5E教学模式,关注多维目标整合;重视负责任的科学研究与创新,基于探究实践、论证推理等科学实践活动组织教学内容;在评价上注重学生学习过程的评价。针对我国科学教育义务教育阶段课程标准的要求,在开发社会性科学议题教学资源时需锚定新兴领域,主题筛选聚焦社会性科学议题内涵特征;围绕课程需要制定教学目标,关注大概念和多维探究技能融合;要基于学生认知规律和科学探究组织灵活性、可行性的教学内容;实时做好追踪记录,侧重学生的学习过程评价。同时在借鉴国外开放教学资源时,要根据本土实际作出适合与我国社会主义核心价值体系相一致的调整,有选择性地筛选并能结合本土案例的适宜主题,围绕课程和教学要求制定教学目标和教学策略,合理规划教学实践活动并及时反思改进教学案例。

科学高阶思维的本质探寻与分层解构

科学高阶思维作为科学素养的核心要素,是科学教育与科技创新人才培养的重要内容。基于此,研究通过探寻科学高阶思维的本质,论证了思维结构的系统性、思维发展的层次性、思维表征的间接性、思维方式的学科取向性,进而演绎出基础思维方式,经由学科通达至高阶思维的发展路径,构建了思维发展的BDH层级框架。科学高阶思维可解构为科学推理、科学论证、科学建模三项关键维度,其所蕴含的各项基础思维方式需在科学探究实践中逐步达成。在深入理解三种科学高阶思维的内涵后,研究提取出24种基础思维方式,其中通用类10种、推理类5种、论证类5种、建模类4种。最后,研究构建了科学高阶思维实践发展模型,并以学科内容“水循环”为例,展示了基于“5E”教学模式,将学科内容与基础思维方式有效融合的具体实践探究过程,阐释了以基础思维方式作为基本单元的科学高阶思维培养过程和设计范式。

荷兰应用科学大学专业博士学位项目改革及启示

为加快高层次职业人才培养,提升应用科学大学战略地位,荷兰政府积极推进应用科学大学学位体制改革,授权在应用科学大学设立专业博士学位项目。荷兰专业博士学位项目以欧洲博士学位通用能力标准为依据,明确规定了不同于专业硕士和工程博士的专业博士能力标准,注重通过产科教协同机制和实践研究反哺机制培养博士生解决复杂实践问题的能力,强化教授团队对博士生的专业指导,以三级质量保障机制监测博士生学习质量。荷兰应用科学大学专业博士学位项目具有较强的赋能社会增值和职教高质量发展的价值,对我国加快推进高层次现代职业教育体系建设具有重要借鉴价值。

我国中小学科学课程改革的脉络爬梳、发展逻辑与未来展望

新中国成立至今,我国中小学科学课程改革大体经历了“模仿与尝试”“恢复与澄清”“探索与推进”“发展与积渐”“深化与创新”五个阶段。此过程遵循课程发展逻辑,统整了课程变革的多股力量,课程目标由“社会本位”转向“分类并举”;课程内容由“分散、割裂”转向“连贯、深度”;课程实施由“知识讲授”转向“探究实践”;课程评价由“考试筛选”转向“育人为本”;课程场域由“学校本位”扩大至“社会参与”。展望未来,我国中小学科学课程应加强多方协同,构建高质量科学课程体系;强化课程综合,设置连贯进阶科学课程;培育参与文化,着力发展探究实践能力;发挥学校主导,保障教育资源要素供给。

SOAP方法在儿科学专业学位研究生临床思维培养中的作用

目的探讨SOAP(Subjective-Objective-Assessment-Plan)方法对儿科学专业学位研究生临床思维的作用以及学生满意度状况。方法选取南京医科大学73名儿科学专业学位研究生为研究对象,随机分为SOAP组(n=36)与传统组(n=37),分别给予SOAP方法和传统方法培训后,比较两组学生的考核成绩。最后通过问卷调查了解学生的满意度状况。结果培训后学生的病历书写成绩,SOAP组与传统组相比,主观资料(完整性和条理性)、客观资料(完整性)、评估(完整性和条理性)、计划(完整性和条理性),以及反思方面均有统计学差异(t=7.71、4.75、4.07、7.71、5.56、7.72、5.14、2.02,P<0.05);病例汇报成绩,SOAP组在多个方面(主观资料、客观资料、评估、计划、反思、面谈技巧、专业素养,以及整体能力)的成绩均明显高于传统组,均具有统计学意义(t=4.08、2.34、5.93、6.54、3.78、5.16、4.93、6.19,P<0.05);SOAP组学生对教学效果的满意度更高。对于教学过程中的教师态度、教学水平、教学针对性、教学方法,以及自我满意方面的满意度,SOAP组亦更胜一筹(χ^(2)=4.13、6.82、9.97、8.13、5.68,P<0.05);在学习时长、实践机会和临床适应情况方面,两组学生的满意度无明显差异。结论SOAP方法为医学生提供更规范的临床思维模式,可提升学生临床思维的深度、广度和规范性。在儿科临床教学上的应用必然会迎来新的曙光。

生物科学类拔尖创新人才培养多维度协同模式研究与实践

针对高校生物科学类拔尖创新人才培养存在的问题,积极探索生物科学专业知识教育与创新创业教育的深度融合,以及教学资源组织形式和育人模式的改革、融合与创新,构建优秀师资、优质课程体系和高端育人平台,创建以课程引领、科教融合、实践教学、科研训练、竞赛牵引、创新平台为核心的多维度拔尖创新人才培养模式,走出了“多维协同、追求卓越”的人才培养之路。通过推进实施该模式,湖南大学生物学院在拔尖创新人才培养方面取得了良好成效,可为国内外其他高校提供有益的启示和借鉴。

“天问二号”任务科学目标和有效载荷配置

回顾了近30年国际上小行星探测任务的科学目标和载荷配置。在总结小行星探测主要科学问题的基础上,对中国行星探测工程“天问二号”探测任务的对象选择、科学目标和有效载荷配置进行了论述。围绕实现科学目标探测,并提出了相应的科学研究内容和有效载荷技术指标。

指向高质量发展:科学教育评价的价值取向和路径优化

高质量的科学教育评价既是科学教育实现高质量发展的“指挥棒”,又内嵌在科学教育高质量发展的时代命题中。科学教育评价的价值取向以实现我国科学教育的理想样态为追求,要契合科学教育高质量发展进程中的质量生成逻辑、质量变革逻辑和质量治理逻辑。对此,科学教育评价应以育人为本的底层逻辑为坐标参照,回归育人本义;以“共性+个性”的逻辑为内核基础,契合全纳拔尖;以多方协同的共治逻辑为基本立场,实现价值共商;以动态生成的发展逻辑为动力引擎,助力增效提质。遵循上述应然价值取向的规定性,未来科学教育评价应做好评价内容的加减法、制定兼顾共性与个性的评价标准、打造多主体的评价生态、强化科学教育质量监测,以此优化科学教育评价路径,推动科学教育实现高质量发展。

基于科学知识图谱的弹药毁伤评估技术发展现状与趋势研究

为厘清弹药毁伤评估技术演进规律,展望未来发展趋势,基于中国知网(CNKI)数据库,以1993-2022年收录的911篇毁伤评估技术文献为研究样本,运用CiteSpace软件绘制弹药毁伤评估技术研究发文机构、发文作者、研究现状以及研究热点知识图谱并进行可视化计量分析.研究发现,毁伤评估技术对充分发挥武器装备的战斗性能、作战水平、火力打击方案、合理配置作战资源有着重要的支撑保障作用,通过关键词词频、聚类、时间线以及突现分析,提出弹药毁伤评估技术应在协同毁伤、毁伤评估实时性、计算机技术与毁伤评估技术融合等方面进一步研究,将更好地完善弹药毁伤评估技术的理论与实践发展体系.

数据科学的科学性与科学问题的分析

作为一门新兴的学科领域,数据科学的科学性受到了关注且其科学问题未明确提出。文中从科学研究范式及方法论、可证伪性和可再现性、科学精神及快速迭代以及科学研究纲领及理论体系4个方面探讨了数据科学的“科学性”,并解答了为什么数据科学是一门新兴科学的问题。在此基础上,结合DIKW模型(DIKW Pyramid or Hierarchy)、DMP(Data-Model-Problem)模型、数据科学的统计学和机器学习方法论以及数据科学的流程与活动,提出了数据科学的7个核心科学问题:解释在先还是在后或无、问题对齐数据还是数据对齐问题、更加相信数据还是模型、更加重视性能还是可解释性、如何划分数据、如何用已知数据解决未知数据的问题、人在环路还是人出环路。最后,提出了数据科学研究的4点建议:聚焦数据科学本身的理论研究,推动数据的科学、技术和工程需要进一步分离和专业化,加强人工智能赋能的数据科学的理论与实践以及数据科学学科(Data Science as A Discipline)与学科中的数据科学(Data Science Within A Discipline)的联动。

基于翻转课堂的混合式教学模式在骨科学本科教学中的应用效果分析

目的:分析基于翻转课堂的混合式教学模式在骨科学本科教学中的应用效果。方法:选取参加骨科学学习的24名八年制学生和25名临床医学专业“4+4”(以下简称“4+4”)学生作为研究对象,其中八年制学生接受传统授课学习(对照组),“4+4”学生接受基于翻转课堂的混合式教学模式学习(观察组)。比较2组学生的总成绩、理论考试成绩、见习成绩和对教学的满意率。结果:观察组学生的总成绩高于对照组学生,但差异没有统计学意义。2组学生理论考试成绩和见习成绩的差异也均没有统计学意义。2组学生对教学的总满意率相当,但观察组学生对教学的非常满意率显著高于对照组学生(P=0.03)。结论:在骨科学本科教学中应用基于翻转课堂的混合式教学模式可提高学生的学习效果,培养学生的自主学习能力,得到学生及教师的认可。

浅析羊肚菌稳产高产相关的科学技术问题

六妹羊肚菌(Morchella sextelata)、梯棱羊肚菌(M.importuna)和七妹羊肚菌(M.eximia)在我国已经实现商业化栽培,但依然无法稳产高产。笔者明确指出羊肚菌栽培面临的风险,剖析羊肚菌在遗传多样性、性亲和模式与生活史、菌核及菌霜生物学功能、营养吸收与转运机制、环境作用机制等方面需要研究的基本科学问题,明确羊肚菌在菌种质量管理、栽培场地适宜性评价、生长环境调控、田间精细管理等方面亟待突破的技术难题,阐述羊肚菌稳产高产栽培理论及关键技术的研究方向和目标。

畜禽种业振兴背景下动物科学创新创业人才培养

面对我国畜禽种业振兴的紧迫需求和高等农业教育改革的新动向,文章致力于解析农业院校畜牧学专业在创新创业人才培养方面的瓶颈和挑战,推动人才培养与产业发展的高效对接。通过深入分析当前农业院校动物科学专业与畜禽种业创新人才需求之间的匹配程度,阐述现有教育模式在育种人才创新创业能力培养方面的问题,研究进一步提出与畜牧产业高度融合的双创型人才培养模式,并构建了一套科学的评价指标体系,提出师资队伍结构多元化、专业化建设方案。研究结果旨在培养具备强大专业能力和创新创业能力的“双强人才”,为我国畜禽种业的持续发展和全球竞争力的提升提供有力的人才支持。

智能时代人因科学研究的新范式取向及重点

本文首先提出了“人因科学”这一创新的学科群概念来表征工程心理学、人因工程、工效学、人机交互等相近领域。尽管这些领域的研究角度不一样,但是它们分享共同的研究理念、对象以及目的。我们近期的研究表明,人工智能(AI)新技术带来了一系列新的人因问题,而作为人因科学研究对象的人机关系呈现出从“人机交互”向“人智组队式合作”的跨时代演进。这些变化对人因科学研究提出了新问题和新挑战,需要我们重新审视基于非智能技术的人因科学研究范式和重点。在此背景下,本文梳理人因科学研究范式取向跨时代的演进,总结我们近5年所提出的一系列用于丰富人因科学研究范式的新概念模型和框架,其中包括人智协同认知系统、人智协同认知生态系统以及智能社会技术系统的模型和框架。本文进一步从人因科学研究范式取向的角度进一步提升这些概念模型和框架,提出智能时代人因科学研究的三种新范式取向,分析相应的应用意义,并展望今后的研究方向。同时,针对智能时代人因科学研究重点的跨时代转移新特征,本文从“人智交互”“智能人机界面”“人智组队合作”三个方面展望了今后人因科学的研究重点,揭示出人因科学新研究范式取向对未来研究重点的作用。我们认为,人因科学的研究范式取向和研究重点互为影响,互为促进,智能时代的人因科学研究需要多样化、创新的研究范式取向,从而进一步推动人因科学的发展。

新时代中小学科学教育高质量发展的理论思考与实践路径

科学教育是提高国民科学素养、培养科技创新人才的关健基础,更是发展素质教育、实现科技强国建设的现实需要。2023年教育部等十八部门《关于加强新时代中小学科学教育工作指导意见》(以下简称《意见》)指出,着力在教育“双减”中做好科学教育加法,一体化推进教育、科技、人才高质量发展,为加强建设教育强国、科技强国、人才强国,全面建设社会主义现代化国家夯实基础。那么,科学教育高质量发展的本质内涵是什么?国家为何重提科学教育?制约科学教育发展深层次因素有哪些?新时代科学教育现代化路径如何优化?如何构建科学教育的评价体系?等等。这些问题既是落实《意见》精神的题中之意,也是推进科学教育高质量发展的时代使命。为此,2024年本刊特辟“科学教育”专栏,以飨读者,也希望引起更多的学者对于科学教育问题的关注,为新时代中小学科学教育高质量发展出谋献策。