本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
华盛顿—一个“神秘管”是提高美国科学教育水平的关键吗？这个道具，一个圆筒，里面穿过两根绳子，在美国科学促进会（AAAS）年会期间，在关于科学、技术、工程和数学（STEM）教育的拥挤研讨会上短暂地成为了焦点。
来自加利福尼亚州圣拉斐尔马林学院的高中生物老师马克·斯特凡斯基从观众中叫了两名志愿者，让他们弄清楚这个不透明管的内部结构，这个管子大约由10英寸的PVC管组成。他们开始摇晃管子并拉扯绳子，就像斯特凡斯基的高中生在课堂上做的那样。
“他们是在做科学吗？”他问观众。
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观众绝大多数投了“是”。
他的观点，也得到了许多其他小组成员的赞同，即高中和大学本科阶段的教师没有给学生们足够广泛的理解，让他们了解科学家是如何进行研究的。虽然美国的科学素养正在提高，这要归功于大学要求学生至少修读一年的科学课程，但公众对科学探究的过程和科学的本质相对无知。在政策制定者就应对气候变化进行辩论，以及教育工作者就教授进化论进行辩论，模糊了公众对科学和意识形态之间区别的理解之际，明确定义该领域并解释其背后的方法论至关重要，在题为“通过教授科学的过程、本质和局限性来争取科学素养”的谈话中，小组成员们说道。
许多小组成员表示，学校教师常常将科学过程描述为线性的、结论性的，而事实上，科学探究是开放式的。在典型的高中课程中，教师将科学方法呈现为一系列步骤。例如：步骤 1，提出假设；步骤 2，检验假设；步骤 3，得出结论。在神秘管练习结束时，教师不应该透露里面的东西。这一课的重点是向学生展示，结果很少是决定性的。
“我们把科学方法教得太简单了，”加州大学伯克利分校古生物学博物馆的朱迪·斯科奇莫尔说，她在那里开发培训 STEM 教师的工具。过分强调死记硬背，而对批判性思维的强调不足，导致学生对科学缺乏兴趣。她引用了令人惊讶的统计数据，表明学生学习科学的时间越长，他们对科学的看法就越消极。
为了取代教授科学方法的线性方法，斯科奇莫尔设计了一个流程图，斯特凡斯基在他的课堂上实施了这个流程图，该流程图显示了科学探究的混乱性，箭头在几个步骤之间向多个方向运行：探索和发现、检验想法、益处和结果、社区分析和反馈。她让许多在职科学家在她的流程图上绘制他们自己的发现，并将它们发布到网上作为例子。她的目标是表明“科学是动态的、创造性的，而且远非线性的”。
白宫最近也采纳了一种更广泛的方法来提高中学生的 STEM 表现，作为其“教育创新”计划的一部分。9 月，总统科技顾问委员会建议，任何新的教育标准都应“超越当今许多科学课程中发现的对低层次事实回忆的强调，而应包括解决复杂问题、团队合作以及解释和交流科学信息所需的技能。”
白宫科技政策办公室主任约翰·霍尔德伦在周五于 AAAS 发表的演讲中，强调了政府的许多教育目标，包括在未来十年内招聘 10 万名新的科学和数学教师，并为教育创建一个新的高级研究项目局 ARPA-ED。 在此基础上，奥巴马总统在十月份主办了白宫科学展览会，庆祝众多中学和高中竞赛的获胜者。霍尔德伦说，奥巴马的工作人员只为他预留了 15 分钟与孩子们在一起的时间，但总统最终停留了近一个小时。“他喜欢这些东西，”霍尔德伦说，他展示了一张奥巴马与两位年轻发明家的合影，他们发明了一种可以检测司机是否醉酒的方向盘。
在“神秘管”谈话的小组成员质疑科学展览会在总体上的有效性。“它们的效果相对较小，”密歇根州立大学的科学素养和教育专家乔恩·D·米勒说。“它们对对科学有浓厚兴趣的人有帮助，所以它们不是一个转变过程，而是一个强化过程。” 尽管如此，这是一个良好的开端。
照片：奥巴马和来自宾夕法尼亚州蓝铃的学生在白宫科学展览会上，图片来自皮特·苏扎白宫博客