当地时间10月4日至11日,2021年诺贝尔奖在瑞典首都斯德哥尔摩陆续公布。每年一次的聚焦,我们会不由得敬畏科学和专业的极致,学习科学家创新和探索精神,从教育方面获得重要的启示。2021年诺贝尔化学奖授予德国科学家本亚明·利斯特(Benjamin List)和美国科学家戴维·麦克米伦(David W.C. MacMillan),总奖金为 1000 万瑞典克朗(约合 736万元人民币),以表彰他们“在发展不对称有机催化中的贡献”。如今得益于有机催化剂,化学变得更加绿色,并且在生产新药、制造太阳能电池等领域,有机催化剂正让越来越多的人享受其带来的红利。诺贝尔奖委员会宣布将2021年生理学或医学奖颁发给美国生理学家David Julius与亚美尼亚裔美国神经科学家Ardem Patapoutian,以表彰他们发现了温度觉和触觉的受体。当我们用手摸冷水或热油时,人体的一个感受器通道就会被打开。科学来讲,这种通道是一种离子通道,被称作TRPV。此外,让手触摸一个物体时,人们就会感受到触觉。这是因为感受到了压力的变化,同样,这时人们身体的另一个离子通道Piez就被打开了。这两个离子通道的发现是基础性研究的重大突破,有着非常高的理论价值和研究价值。临床上,它可以帮助病患减少疼痛,还可以应用在元宇宙和智能机器人领域。坦桑尼亚后殖民主义作家、文学评论家阿卜杜勒-拉扎克·古尔纳(Abdulrazak Gurnah)被授予2021年诺贝尔文学奖,颁奖词是:“毫不妥协并充满同理心地深入探索着殖民主义的影响,关切着那些夹杂在文化和地缘裂隙间难民的命运。”在古尔纳的文学世界里,一切都在变化——记忆、名字、身份。这可能是因为他的项目无法在任何确定的意义上完成。在他的所有作品中,都有一种受知识热情驱使的无休止的探索。(诺贝尔委员会主席安德斯·奥尔森 评)诺贝尔物理学奖因「复杂系统」的研究成果而共同授予日本气象学家真锅淑郎(Syukuro Manabe)、德国气象学家克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)和意大利物理学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)。地球气候是一个对人类至关重要的复杂系统。Syukuro Manabe 展示了大气中二氧化碳含量的增加如何导致地球表面温度升高。在1960 年代,他领导了地球气候物理模型的开发,并且是第一个探索辐射平衡与气团垂直输送之间相互作用的人。他的工作为当前气候模型的发展奠定了基础。
大约十年后,Klaus Hasselmann 创建了一个将天气和气候联系在一起的模型,从而回答了为什么气候模型在天气多变且混乱的情况下仍然可靠的问题。
1980 年左右,Giorgio Parisi 在无序的复杂材料中发现了隐藏的模式,他的发现是对复杂系统理论最重要的贡献之一。2021 年诺贝尔和平奖授予玛丽亚·雷沙(Maria Ressa)和德米特里·穆拉托夫 (Dmitry Muratov),以表彰他们为捍卫民主主义和持久和平的前提——言论自由所做出的努力。同时,他们是在民主和新闻自由面临日益不利条件的世界中为这一理想挺身而出的所有记者的代表。虽然获奖的科学家们研究领域有所不同,但无疑为人类的发展提供一种新思路、新方法和新途径,要求人们打破传统学科界限,寻找各学科之间的相互联系。注重跨学科、创新性、实践性、辩证思维的STEM教育成为当代人才培养的关键路径。从教育目标来看,STEM教育是学生在科学、技术、工程和数学领域以及相关交叉领域中运用个人关于现实世界运行方式的知识的能力。
在认知层面,支持可持续发展与学术能力。打破学科壁垒,助力学生实现不同领域的知识整合,在情境中获得新知识,掌握新技能。
在行为层面,增强创造性思维与理解能力。在交互运用中,在相互的碰撞中,实现深层次的学习、理解性学习,真正培养儿童各个方面的技能和认识。
在态度层面,提升主动性与创新人格。跨学科学习是一个不断探索的过程,学生在探索过程中,体验自主、自省、自知、自信这一成长历程,塑造更加健全的人格。
据相关数据统计显示,在20世纪获得诺贝尔自然科学奖的466位顶尖科学家中,具有学科交叉背景的人数占总获奖人数的41.63%。从1901年到2000年间,诺贝尔奖在物理、化学、医学与生理学领域共产生334项成果,其中有137项成果来自多学科交叉融合领域。1901-2016年,具有不同学科背景的诺贝尔奖合作获奖人数从35%增长至87.6%。
▲2020美国门户开放报告:约52%的国际学生攻读STEM阿斯顿课程秉承STEM理念,鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高。学生的综合素质培养脱离了科学、技术、工程和数学的简单拼接,升华到对学科的灵活运用能力,把所学零碎知识与机械过程转变成探究真实世界相互联系的不同侧面的综合能力,从而提升其全球竞争力。强调跨学科学习,融合多学科知识去解决现实问题,提倡培养探索精神、动手能力,科学思维,创新能力。通过对全球化的话题探索和世界观的学习,有效的练习听说读写全技能。21世纪核心素养训练和跨学科知识浸泡,拓展批判性思维和创新思维,将世界带进课堂,让课堂充满生机。
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