美国高中生物学教学中的“开门”_科学论文

美国高中生物学教学中的“开门”_科学论文

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“水浴的温度别忘了设定!”

“把抽提器递过来!”“等等,我在调试震荡仪呢,别急!”

“用哪一种酶来切这段基因?”

“Kelly,你们组用的是p23i吗?怎么我在数据库里面查不到?”

“特力博士,我们怎么知道这段基因的切口一定是正确的?”

……

一群穿着白色实验室大褂,戴着护目镜和口罩的人,在实验台前忙碌地工作着。在实验室的另一端,几个人在电脑前一边操作,一边跟实验台前面的人交换着意见。

这忙碌的景象,不是一个什么研究机关的研究人员在进行科学攻关,而是我的生物班的学生,在圣荷西的科技创新博物馆做一个基因工程的实验:学生要把一段会发光的海蜇的基因切下来,然后接到大肠杆菌的基因上,然后进行菌落培养。学生每人可以在电脑数据库上拿到一个识别标签,一天后,就可以上网去看自己做出来的转基因细菌的菌落,看看是不是在紫外灯下会发光。

这只是美国高中生物教学“开门办学”中一角。

在美国高中的科学教学中,生物学是最受重视的一门课。究其原因,固然是因为高中生物学不需要具备像高中物理和化学那么高程度的数学知识(美国公立学校高中生的数学程度普遍低下),也因为美国的教育界和工商、科技界对生物科学的高度重视,导致政府教育部门也相应重视起来。在高中的科学课中,与生物有关的课程,除了生物学以外,还有生理学、海洋生物学、生物工程技术和大学预科生物学等,有些地方还开设农业生物学和园艺学,是占比重最大的学科。加州的单科教师执照没有“化学”,却有“农业”和“农业生物学”,这就充分说明了政府对生物科学的极大重视。

美国的工商、科技界对公立学校生物课程的影响不限于课程的设置方面,因为他们通常是代表“财大气粗”的医药界。所以,干脆就直接投资进公立学校,让学生在就学期间就能参加各种实践活动。从游泳中学会游泳,这就是美国高中生物教学“开门办学”的由来了。

美国的药物研制是一个暴利行业。虽然他们每年投入非常多的研究经费,可是一旦研制出一种新药,就可以卖天价。由于研究经费充足,所以,所有的药物实验室都配备了当今最好的研究设备和条件。既然有那么多实验室,就得有那么多的人在里面工作,而且,总不能让生化博士洗试管吧?可是,因为美国长期进行“素质教育”,学生的数学和科学素质差得要命,具有天方夜谭式的“创造力”的学生不少,他们中乘数表背得上来的也不多。所以,从公立学校出来的学生能读理工科的寥寥无几,药物研究实验室和药厂的中低层工人,也就是那些应该高中毕业,受过生物实验室操作训练,或者拿了生物或者生化学位,有资格洗试管、配试剂、协助实验的人才奇缺。医药界不同电脑界,可以轻易把工作外包到劳动力价格低的国家,让别的国家培养的人才给你干活。美国的生物医药界执世界牛耳,有能力承接美国公司外包的国家凤毛麟角,原因是美国以外的国家的生物相关课程难度较小,实验室的设备也无法跟美国相比。在前不久的美国医药工程协会年会中,就只批准了印度和新加坡这两个国家的生物工程外包申请,再次否决外包到中国的申请,因为虽然中国的劳动力惊人的便宜,但中国人的英语不行,很多生化的英语名词不懂;另外,不要说中学了,就算大学,很多生物专业的毕业生连在美国普通实验室常用的器具都没有见过,更别说用了。所以,生物医药界只好咬咬牙,希望通过“开门办学”培养本国的人才了。

“开门办学”的第一种方式,是通过各地的科学博物馆来进行的。美国的生物医药界认为,类似于生化实验室技术员那样的工作,不一定非得大学生来做,熟悉各种实验器材使用的高中毕业生也能做,问题是大部分公立高中都买不起那样昂贵的实验设备,因此,高中生没有接触的机会。假如通过能拥有这些设备的科学博物馆来组织高中生来接触这些昂贵的实验设备,不就提供了一条培养人才的路子了吗?何况,美国的科学博物馆都有驻馆的科学家和专门为中小学生安排活动的驻馆半脱产教师(大、中、小学教师都有)。因此,生物医药界就向各地的科学博物馆拨款,而科学博物馆拿到生物医药界的经费以后,就联络各地的公立学校,提供相关的训练和实验器材、材料和场地、指导老师等,让就读于条件不足的学校的学生也能接受最现代化的生化器材和实验的训练。这就是文章的开头我们看到的情形。虽然我就职的高中有设备和材料,也能让我的学生做同样的实验,但是,我们的设备是属于“业余”级的,跟博物馆的基因工程实验室的现代化仪器根本就不在一个等级上;而且,假如我们在学校做的话,我一个人要做各种实验材料的准备(美国的公立高中基本没有配实验员),还得在实验中指导学生,维持课堂纪律等,实在应付不过来。可是,在博物馆就不同了,驻馆专家就有好几个,不但把实验需要的东西全准备好了,而且,专家在现场指导,还可以在现场回答学生的问题。有的专家更是诺贝尔奖得主,精通某一方面的理论研究,这样学生在博物馆可以学到在课堂上学不到的知识。

到科学博物馆去做实验,算是比较被动的“开门办学”方式。学生到那里,不过是按照课本的指引,把课本要求的实验在条件好点的实验室做一次而已。但是,大学跟高中的合作,就是比较主动的“开门办学”了。每年开学的时候,加州大学旧金山分校都会发信给旧金山校区高中教生物科学的所有教师,邀请他们参加大学的“社区开放日”。加州大学旧金山分校是一间医学院和生物研究中心,只招收博士和博士后研究生,而他们的社区研究联络中心,则是负责协调大学和高中的联系,包括派出正在就读的研究生去校区主办生物科学实验方面的培训,让教生物的高中教师可以经常得到更新知识的机会;开放中心的实验室,让中学教师能在研究生的指导下学习使用最新的实验器材,甚至免费得到大学实验室淘汰的旧仪器;开办讲座,让高中教师了解课本里面收进的最新的生物科学知识的背景;另外,就是让高中教师们知道参加“高中大学生物联络计划”的博士或者博士后研究生们目前在从事什么研究,有什么地方可以让高中的学生参加,能在什么方向指导高中生的课后生物科学研究;同时,提供让高中生能参与的假期或者课后助理实习机会,让高中生可以到大学最尖端的实验室帮忙洗试管,记录数据,倒培养基,给电脑输入数据,等等,让高中生不但能赚到零用钱,还可以亲身参加科学家们的创造活动。(事实上,这种假期实习,不但请高中生参加,也请大学本科生参加,已经是美国学校的一个传统。据说,盘尼西林的发现,就是归功于一个大学实习生假期在实验室当助手的时候,偶然发现污染了正在培养的菌落的面包霉菌竟然可以杀死细菌。后来,这位实习生还因此而荣获了诺贝尔奖)前几年,我的一组学生,就在课后到大学做一个课题,研究中药麻黄素对脑神经细胞的影响。去年暑假,我也有一个学生参加了大学的假期实验室实习计划,到一个研究基因图谱的实验室当电脑数据员。这个学生是一个电脑编程爱好者,在工作期间,发现了实验室使用的电脑程序不够优化,于是他自己动手,改进了程序,让电脑可以不经过人工转录而直接分析基因测定的实验结果,得到了主持实验的教授和博士后研究生们的高度评价。而这个学生,也在这个假期的工作实践中爱上了生物科技,决心将来到大学攻读生物。

美国每年的“英特尔科学奖”,是专门奖励高中生科学研究的奖项,被称为“小诺贝尔奖”,这是因为历年得奖的学生,后来很多人都获得了诺贝尔奖。而有机会参加的学生,无一不是在跟大学的合作研究中做出各种成果的。而将大学大门打开,让高中的教师和学生有“开门办学”的机会,则是这些成果得以产生的必要条件。

“开门办学”的第三种方式,中国以前也实行过,叫“企业代培”。不过,美国生化医药公司的“代培”,跟中国可有天壤之别。美国的企业界发现,假如在招收了员工以后才出钱培训他们的话,实在是双重亏本:一方面要给这些员工工资和福利,同时又要出钱培训员工。假如在高中、大学阶段,企业就出钱培训对某一个领域的工作感兴趣的学生,等这些学生毕业以后优先录用,不就等于节约了一笔工资和福利的费用吗?因此,很多企业,如生化医药公司、银行、修车公司、办公室机器维修公司、电子公司等,都出资给当地的学校,建立制度化的实习、培训课程。校区的“职业桥梁”办公室就是这样建立起来的。这个办公室负责协调愿意为高中学生提供实习和训练机会的公司安排实习和在学校开办训练课程,有专人负责管理参加这一计划的学生,从学生的基本劳工权力,到实习和训练的具体内容,都在校区的严格管理下。专门的顾问定期巡视学生工作的场所,了解实习和学习的状况;而联邦、州政府和各种基金会,都对这种代培的形式提供很多资金上的支持。以我教的高中为例,就有一家世界著名的基因工程公司为上“生物工程课”的学生提供实习机会,并为“生物工程”这一课程提供资金、设备和实验材料。

美国高中生物教学中的“开门办学”,其实反映了高等教育机构、社区和工商业界与高中生物科学教育的密切合作关系。这种关系创造了一个双赢的局面:在高中的科学课程中,学生得到很多有意义的实际经验,加深了他们对知识和技能的掌握;对于高校和企业来说,开门办学不仅激发了更多学生对这一领域的兴趣,而且训练了很多未来的熟练工人,节约了商业成本。在美国的教育制度中,对于开门办学,也是鼓励的:大学在审查高中毕业生申请的时候,假如学生有“开门办学”的经历,是会被优先录取的。因为,大学都愿意录取具有实际工作经验,而不是从课本到课本,只会死读书的学生。

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