战争雷霆海战怎么玩:科学实证精神是教育研究和教育实践前进的动力

科学实证精神是教育研究和教育实践前进的动力
　　　　　　　　　　　　　　　-----访中国工程院院士韦钰
　　　　　　　　　　　　　　　　文／本刊记者 周一 邓明茜

　　编者按：韦钰是我国“70后”及之前一两代人的偶像。在她的个人经历中，开创了许多领域的“第一”。她是中国改革开放后第一批派往国外学习的访问学者，她第一个建立我国的生物电子学学科，她第一批入选中国工程院院士，她还是中国部长博客第一人，在网络上拥有众多的“粉丝”。从2001年开始，她致力于建立新的交叉学科研究领域_学习科学。作为走在前面的人，风光众人瞻仰，孤独和艰辛少人分担。在采访韦钰的过程中，我们深深感受到，韦钰在用自己的生活践行“实事求是，追求真理”的人生信条，她无愧于科学家这一称号。我们也了解到，韦钰同志即将出版一本十几万字的著作，讲述她“做中学”科学教育改革的十年。我们期待韦钰同志在教育领域所做的努力能够为我国的教育改革提供更多启示和依据。

　　一、我的个人经历促成了“做中学"科学改革项目和学习科学的结合
　　《世界教育信息》：作为新中国第一位电子学女博士，您在电子学领域工作了40多年，在发展我国生物电子学和建立分子电子学科方面做出了开创性的工作，近年来您特别关注学习科学，并倡导了中国的“做中学”科学教育改革，您为什么会选择将主要精力投入到这一领域?
　　韦钰：其实我现在做的是两件事，一是“做中学”科学教育改革，一是学习科学的研究，这是我研究的兴趣所在，同时也是“做中学”科学教育改革所依赖的理论基础。
　　我骨子里是做研究的。1981年从德国留学回来后，我提出要发展生物电子学，用生物分子来做计算机，也就是做生物芯片、生物计算机。当时国内还没有专门的学科，学术圈反对的声音也很多，钱学森当时给了我很大的支持。现在东南大学的生物分子电子学已经是国家重点实验室，这也是一段艰难的创业经历。我在主持生物分子计算机研究的时候，成立了三个研究小组，第一组研究怎么把分子组装起来，第二组研究组装起来的器件怎么工作，第三组研究脑，因为有了脑的研究基础，才能按照脑的原理来做计算机。这是我后来进入脑和教育科学研究领域的基础。
　　后来我进入教育部担任副部长，主管科技工作，那时正是脑科学与教育的话题兴起的时候。当时脑科学在各种新的研究技术的推动下取得了快速发展。时任国务院副总理李岚清同志非常敏锐，他提出让我来抓脑科学和教育的工作。我组织了一批科学家，在香山召开了我国第一次关于脑科学与教育的会议，这是十二年前的事情。当时会议希望能够引起脑科学家、心理学家、教育学家、医学家的关注，对脑科学与素质教育进行跨学科的探讨，探索适合我国国情的跨学科研究的新思路和新方法。遗憾的是，当时未能达成共识。但是脑科学和教育的问题引起了我的兴趣。
　　从教育部副部长的职务卸任以后，我刚好碰到一个机遇，了解到世界上出现了一个新的学科，研究脑的机制和学习机理，研究人是怎么学习的。我有科学研究的基础，有这方面的研究兴趣，又有对教育的积累，所以我就想重回科学研究领域，成立一个学习科学中心，专门研究脑和教育。于是，2002年在东南大学成立了学习科学研究中心，研究科学教育、脑还有儿童发展。
　　我最早接触儿童科学教育是在1994年，那时国际科学联盟新成立了科学能力建设委员会，我作为科学家被邀请参加他们举办的国际会议，研究儿童早期科学教育。最开始我并不理解他们为什么会邀请我，对这个问题也不是很感兴趣。那时我并不了解科学家参与科学教育的重要性，而且当时我认为我们国家的基础教育不存在学生不喜欢数学和科学的问题。但是经过多次国际上的接触，我发现很多国家在这方面做得非常好，也开始认识到儿童早期科学教育非常重要，它会影响我们国家未来的文化和创新能力。国民素质的基础应该说是在基础教育阶段打下来的，在这个阶段我们教给孩子们什么，他们将来基本上就是按照这套方法来生活和思维。科学教育培养孩子们敢于并且擅于提问、质疑，用事实来说话，在这个基础上再进行专业教育，才能培养出我们国家最需要的创新型人才。
　　1998年，法国教育部对法国基于探究的“动手做”科学教育项目LAMPA进行了评估，我看到了这份报告。1999年，法国在全国推广这个项目的时候，我认为可以把这个项目介绍到我们国家来。2000年11月，在教育部的支持下，20多个国家的科学家、教育家、政府官员和教师在国际科学联盟组织下汇聚北京，对小学科学与数学教育进行研讨，提出通过国际合作来加强和推动小学的科学教育。李岚清同志接见了参会代表，并且在会后对我说：“韦钰，这个就是我要的素质教育，你找几个地方去试，找条件好的。”在2001年3月实地考察法国项目后，2001年8月，中国教育部和中国科协正式发起“做中学”科学教育项目，在幼儿园和小学开始进行探究式科学教育改革的尝试。
　　我们最早从南京、上海、北京几个大城市最发达的城区中选择几所学校开始试点，这个时候我国新一轮的基础教育改革也在进行之中，改革所倡导的探究式科学教育和项目实验可以说在出发点上是相通的。因此，“做中学”项目第一期发展十分顺利，我们确定了“做中学”项目的九个原则，建立了网站，翻译了很多资料，并且送教师去法国培训，项目得到很多地区的响应。当时我认为我工作做到这个程度可以了，就把项目工作转给基础教育司，我自己的精力再投入到脑科学研究领域。
　　到2003年，我感觉基础教育改革中的科学教育改革存在明显的问题。科学教师国家培训居然没有教材，负责培训的人只是讲讲理念就完了。但我那个时候不懂，只是觉得和我们在科学研究领域工作的方式很不相同。2004年的时候，我们脑科学网上资源库的项目刚刚通过教育部的鉴定，接着到杭州开中法科学教育方面的研讨会，开会的时候我法国的老朋友、法国教育部科学教育总督学直接给我指出，说我们国家公布的科学教育标准有错误。后来我认识的帕特里夏?罗厄尔(Patricia Rowell)也对我说，那些观点起码是西方上世纪70年代走过的弯路。听了他们的说法，我很震惊，我们的科学教育改革怎么可以用一个有原则错误的标准，而且在科学教育这个领域，影响的是全国的孩子。
　　科学教育改革实践出现问题和争议很正常，但我觉得我已经放不下来了。于是，2004、2005两年间，我用我过去的关系和过去的基础，出了十几次国，重新做了一次留学生。2005年，我写出《探究式科学教育教学指导》一书，这本书主要是作为一线教师的指导用书，但其实也针对科学教育改革中“什么是探究式科学教育”，“学生在课堂中是应该主动探究还是自发探究”，“教师在探究活动中的作用是什么”等原则问题提出了我的看法。这些看法现在已经得到了很大范围的认同。但在当时，因为我的观点和原来的科学教育改革已经有很大的分歧，为了用研究和实践说明问题，我向GE公司还有李嘉诚先生筹款成立了非营利机构——汉博中心，组建了一个梯队，从2005年开始到第一线去培训老师、做实验，然后写出了做中学科学教育实验项目内容标准。这又是一段艰难的创业经历，我在东南大学开始第一次培训，一个人讲了三天，一天要讲9到10个小时，下来就躺了三天。把标准做出来以后，我又想回到我的脑科学研究领域。为了辩论教育问题，我必须做研究，而给我最大支持的研究就来自脑科学。我并不是非要做科学教育改革实验不可，我并没有那么高的觉悟，只是做着做着就觉得放不下来，后来又不容我放下来。这样就使得我把“做中学”科学教育改革和脑科学研究原来以为没有很大联系的两个领域拧在了一起。

　　二、科学教育是思维和生活方式的教育
　　《世界教育信息》：在我国的教育体系中，学生往往进入大学才开始学习科学研究方法，您为什么选择首先在学前和基础教育阶段开展科学教育探索?
　　韦钰：这不是我个人的选择，这是世界范围内的选择。中国的“做中学”科学教育改革是世界“做中学”幼儿和小学科学教育改革的一部分。
　　和以往的教育改革通常由政府发起不一样，这次教育改革是由科学家发起的。20世纪90年代，美国诺贝尔物理奖获得者利昂?莱德曼(Leon Lederman)提出了“动手做”(Hands 0n)的学习模式。随后，法国的诺贝尔物理奖获得者乔治?沙帕克(Georges CharPak)将其引入法国，称为“动手和面团”(La Main a La Pate)，也是动手做的意思。2002年，智利科学院院士罗莎?德韦斯与智利科学院院长乔治?阿莲达合作在智利创立ECBI探究式科学教育项目。这些教学改革已经取得了公认的成功，被有关国家列为教育改革的主要内容。
　　为什么这么多科学家都选择幼儿和小学科学教育领域进行改革?这和人类最近的科学认识有关。近几十年来，发展心理学、认知科学、神经科学、人类学和经济学的研究结果汇集在一起，得出了十分一致和重要的结论：儿童早期的经历对人的认知能力、社会情绪能力、健康，以及脑的组织结构和神经生化递质具有独特而强大的影响；而且，无论是人的能力还是脑的发展都是一个逐级发展的过程，较高级的发展取决于和需要建筑在较低级发展的基础上；早期儿童脑的可塑性最好，存在某些功能发展的最佳发展期，同时也是容易受到伤害的敏感时期，特别是对一些因遗传而具有某种不利倾向的儿童来说，早期的帮助和保护更为关键。
　　比如，三十多年来关于儿童认知和概念发展的研究以清晰的、基于实证的论据表明，所有年幼的儿童都具有学习语言、数学和科学的智力。在他们进入学校之前，年幼的儿童已经具有对自然界的丰富的知识，具有因果的推理能力，并且可以在真实和不真实的知识之间进行分辨。换句话说，儿童进入学校时，已经具有以认真的方式学习科学的认知能力。所以，在儿童早期开展科学教育是具备生理基础的，而且有助于孩子的发展，而取消小学一二年级的自然科学课程，代之以品德与生活课程是不科学的。除了对儿童认知和概念发展的研究，对各个年龄阶段大脑的发育情况及其可塑性的研究、基因研究的迅速发展等，都为教育的早期介入提供了重要参考。
　　世纪之交的时候，很多国家都在根据科学研究的成果紧急调整早期教育政策，加大对早期教育的财政投入，加强早期儿童的养育和教育工作，对处于不利状况的儿童及早提供支持和帮助。遗憾的是，我国当时未能充分重视这些研究成果，甚至一度把幼儿园阶段的早期教育从义务教育中分离出去，把责任抛给社会。好在新出台的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》重新重视这一问题，但这样的曲折其实不必要也不应该。教育改革涉及几代人，我们需要多一些理性，需要科学的教育研究来支撑，不能凭热情和拍脑袋行事，更不能急功近利。
　　《世界教育信息》：您认为儿童的科学教育应该如何做?我国要让更多的孩子从科学教育中受益，目前面临的最大问题是什么?
　　韦钰：最近我们新出版了一本书《科学教育的原则和大概念》，这是包括我在内来自世界上8个国家的10个专家，根据世界范围内先进的科学教育研究成果和实践，从2009年开始，讨论了两年写出来的。2009年的会议由温?哈伦(Wynne Harlen)组织，她和我一样，也获得了国际儿童科学普及奖(PuRkWa)。她拿出一半的奖金开了这个会。这本书就是那次会议后续的成果，它对现在的科学教育及其应该遵循原则和包括的大概念提出了看法。这本书的法文、西班牙文版本都已出版，最近塞尔维亚文也翻译出来了。周光召为这本书的中文版写了序言，我们国家的几位院士对这本书做了推荐。这本书不是十全十美，但是它代表了科学教育新的起点。
　　我觉得这本书提出了非常重要的教育改革的方向。书中提出了科学教育的十项原则和科学中的十四个大概念。比如，在科学教育的十项原则中，提出了科学教育的目的、目标，科学教育应该如何进行等等。包括科学教育具有多方面的目标，科学教育应该致力于帮助学生“理解一些科学上有关的大概念，包括科学概念以及科学本身和科学在社会中所起作用的概念”，发展他们“收集和运用实证的科学能力”和“科学态度”：还提出应该从学生感兴趣并与他们生活相关的课题开始，逐步进展到掌握大概念。
　　书中提出的这些东西和目前国内的科学教育实践在很多地方还存在分歧。比如，国内一些人质疑，为什么教给孩子的是这十四个大概念，为什么不是科学原理?其实原理就是由概念组成的。但是人类已经走过了多少年的历程，我们要让孩子通过周围熟悉的事物开始学习科学，又要让他们在这个基础上去理解迅速发展着的科学前沿，将来还要去创新，必须围绕重要科学概念开始建构。我们不能给孩子们一堆事实和理论知识，因为这样做很容易使得学生的学习变成对一系列没有关联的事实的学习、对零散的抽象概念的学习。如果我们把这些事实和原理知识灌输给他们，他们只是背会了，不会用这些知识去解决生活中的实际问题。在大量研究的基础上，我们认为，必须要集中一些大概念，让孩子从小学一直学到中学，围绕这些大概念，学深学透，养成收集和运用实证的科学能力以及科学的态度，变成骨子里知道碰到事情可以怎么样做。
　　要让更多的孩子受益，我们确实需要在科学教育领域做出大的改革，来应对社会在三个方面所发生的重大变化：第一，知识更新快，不改革无法应对知识爆炸；第二，对创新的需求，创新建立在综合的基础上，科学教育需要教给孩子们人类如何在综合思维中解决问题。第三，对合作的需求，孩子们必须学会在这个社会上如何与人交往、合作，不断地获得信息，得到帮助。

　　三，科学实证精神推动教育研究和实践的进步
　　《世界教育信息》：一些人不赞成将脑神经科学的研究成果应用于教育实践，认为过于实用主义，很可能使教育陷入教条，因为毕竟学习的社会性影响因素太多，您怎么看待这个问题?
　　韦钰：医学曾经也面临这样的问题。我们现在正在经历从中医到现代医学(也即西医)的变化。医学从最早“治疗的艺术”发展到今天的现代医学，在于它充分利用了各领域科学研究的成果，统一了科学概念和知识体系，引进了科学研究方法。在过去的二百多年里，婴儿的死亡率降低了一百倍，人的平均寿命延长了一倍多，靠的是西医。我们的中医综合能力很好，很多西医看不好的疑难杂症还要求助于中医，但是如果中医的发展不引进西医的科学研究方法，补上科学研究这一课，中医发展和走向世界会很困难。必须先要有科学基础，然后再讲艺术。
　　教育和医学有很多相似之处，但教育问题可能还要更复杂，它涉及人的精神过程，最终塑造人的灵魂。从古至今围绕教育一直在讨论的基本问题是：我们的心智和身体是什么关系，我们的思想、意识、情绪和自由意志的源头在哪里?因为只有回答了这个问题，教育才能找到介入的基础和依据。
　　早期的教育学往往以思辨的方式研究问题，对人的心智做出先设性的哲学论断，比如性善说、性恶说、白纸说等等，但这些理论并不广泛适用于现实情况。研究认知的心理学发展起来以后，教育领域开始出现实证研究。瑞士心理学家皮亚杰是第一个把教育视为科学，并进行实证研究的科学家。他对儿童进行了基于经验的系统观察，总结了儿童认知的发展规律。皮亚杰的研究工作具有开创性，对教育的影响也很大，不过他的“自发论”(认为儿童生而具有某种认知结构，它们在儿童发展的过程中依次出现，儿童的认知能力的发展和环境刺激的关系不大，在预定的时间以前不会出现)忽视了环境和教育的作用，让很多国家的教育改革也走了一段弯路。
　　皮亚杰做的是个案观察，而在过去的几十年里，科学技术的发展提供了新的研究方法和手段，特别是脑成像技术和分子生物学的发展，使得这方面的研究前进了一大步。比如，核磁共振成像技术和正电子成像技术可以让我们观看活体人脑中发生的某些过程，包括认知、情感、决策等高级思维过程。这些新的科学研究发现：我们的心智和我们的身体(包括脑)是紧密相关的，可以从基因、分子、组织、回路、直到系统层次来分析它们之间的关系。有的功能已经证明和脑之间存在着因果关系。我们的每一个行为都有发生在脑中的生物过程相伴，这个生物过程取决于先天的基因和后天环境的相互作用。我们的心智受到脑中发生的生物过程的限制。这就说明，人的心智是基因和后天环境互相作用的结果。孩子生下来是有先天基因的，先天基因和后天的环境，特别是教育共同决定他的发展。基于这样的认识，我们可以发现现在不少教育观念是错误的，比如认为只要孩子用功，就一定能怎么样。脑神经科学的研究成果能够对教育工作者非常感兴趣的问题提出一些解释，也许不是最终答案，但能给我们以深刻的启迪。我们应该认真研究这些知识，努力与神经科学和认知心理学专家合作，把教学建立在坚实的基础研究之上，而不是不做了解就一味拒绝。
　　现在有很多研究致力于在脑科学和学习科学研究者之间搭建桥梁，促进科学家、教育实践者和政策制定者之间的合作和对话。这种对话和合作是十分重要的，因为现代科学，尤其是脑神经科学的进展，可以促进对学习过程新的理解，改善教育决策与实践者的知识背景。现在，这一研究方向已经成为新的热点。美、英、日、德、西班牙、荷兰等国都在开展这方面的研究。哈佛、牛津、剑桥等国际一流大学都设有有关研究所。当然，我国也有脑科学方面的研究，但是教育领域的研究还很少借鉴这方面的研究成果。但我们应该关注这样的前沿。我们的研究方向和研究路线目前还不被国内的一些专家接受，这和20年前我们建立分子和生物分子实验室时的情形十分相似。但我希望我们能鼓励更多的跨学科研究，这些跨学科研究其实在国际上已经不是什么创新，只不过是比较新颖一点的研究方向。教育的研究应该是开放的、活跃的、勇于变革的，而不是在固定的圈子里、以固定的做法来进行。

　　四、科学精神是文化的重要内容
　　《世界教育信息》：教育改革承载了国人的许多梦想，因此，对于教育应该教什么，社会上有许多不同的意见，针对目前社会上功利思想比较流行的情况，一些人主张从古人圣贤处获得精神力量，再造价值观，一些人则认为科学教育可以形成社会价值观的基础，对此您怎么看?
　　韦钰：我认为科学教育能够抵制功利思想，保证个人、社会以及环境的协调发展，帮助人们形成一些基本的价值聊。
　　科学的精神首先是实事求是、追求真理，这就和功利思想完全不同，本着这样的精神做事就很好。
　　一代人有—代人的生活环境。我们这—代人对科学的追求可以说是堵都堵不住，我就是这样一次次做出“身不由己”的决定，有时候想想都后悔，但是做的时候好像不顾一切。这样做需要付出很多代价，现在很多年轻^可能不理解。
　　科学教育不是知识教育，是对孩子全面素质的培养，是他们将来生活、思维的基础。这其中还包括对孩子社会情绪能力的培养，而社会情绪能力正是一个人道德的重要基础。社会情绪能力可以分成两类：一是应对压力的能力，也叫内部的自知智力，即个人在变化、挑战和失败的压力下，是否能正确和全面地了解自己，协调地构造适合自己的有效生活和工作模式，反映到价值观上就是乐观、自信、进取、负责任等品质。二是社会交往的能力，也叫人际智力，即了解他人的能力，比如合作和团队精神、有效表达和交往的能力、善于协调和处理人际关系等。“做中学”科学教育实验在世界上第一个把培养社会情绪能力写进科学教育标准，并且在培养孩子的社会情绪能力方面探索出一些具体的做法。
　　我举两个例子。一些跨国研究已经表明，我们中国的孩子相对缺乏自尊自强精神，不坚强。这其实和我们小时候所接受的教育很有关系。比如孩子在家里搭积木，垮了，父母说别哭别哭，我再给你搭。在“做中学”的科学教育课程中，我们要求孩子们小组合作搭积木，对搭出来的积木的高度和牢固的程度提出要求，最后检验成果的时候，我们还会在搭好的积木上放本书，看看是否会压垮，如果积木还能不倒，我们还要用电风扇吹一吹。这样设计，一方面是因为我们发现，孩子们很难“自发”探究，如果让孩子白发去玩，他们很可能就是瞎玩，把积木乱扔、乱踢。但我们提出玩的目的之后，他们的玩就富有了教育意义，而且通过人为设计一些可能导致挫折的环节，就能从小培养他们的性格。另外，除了自尊自强，同感也非常重要。一个人道德的基础是对别人的痛苦和思想有感觉。就像我，如果我知道教育存在问题却不去理会，我觉得心里放不下，良心过不去。因为我到了这个层次，有机会、有基础去做一些事情。做不做需要考虑以后作出决策，但是首先要有感觉，感觉都没有是不行的。因此，同感非常重要。我们的实践已经证明，探究式科学教育可以增进孩子的同感。所以，在“做中学”的科学课程中，合作学习任务的设计使得孩子们必须合作，不合作无法完成。完成学习任务或作品，最后表述学习成果时，孩子们也必须一起表述。在这个过程中，我们发现很多孩子性格的问题，有的孩子三四年级就会把别人的成果当成自己的，而不知道应该对此加以说明，有的孩子不敢表达、不敢与人合作。在这样的实践活动中，孩子们有丰富的社会行为。在这个过程中，我们就可以帮助孩子发展社会情绪能力。这样就可以避免一些问题积累到成年后难以控制，甚至以极端的形式爆发。   
　　新出版的《科学教育的原则和大概念》提出了孩子们需要掌握的十四个大概念，其中包括从人类现有的科学研究成果精炼出来的十个大概念，比如“宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的”，“生物体的遗传信息会一代代地传递下去”等；考虑到科学在不断发展，以及科学应该服务于人类的基本价值观，还提出了四个关于科学本身的概念，包括“科学认为每一种现象都具有一个或多个原因”，“科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期内与事实最为吻合的”，“科学发现的知识可以用于开发技术和产品，为人类服务”，“科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响”。这些都是科学教育的内容，其中就蕴涵了科学的价值观以及应用科学规律服务人类生活的价值取向。
　　文化的内涵很丰富，人文文化和科学文化应该是它的主要部分。在我国的文化里，科学的内容还不够。国务际总理温家宝同志在科协最近的一次会议上提出，“科技不仅是知识和技能，更是一种文化、一种精神。一个具有科学精神的民族，才是真正有生机、有希望的民族。”现在不少人重提古人圣贤，让孩子从小背古文，学国学等等。但我认为，脱离现实基础、脱离事实，从理念出发谈价值观是空谈。科学教育教孩子怎么去思维，怎么对待科学，实际上就是实事求是，追求真理，敢于提问题，敢于质疑，敢于以事实来说话，这就是先进文化，实际上这也是从五四开始我们追求的东西。在这个文化的基础上谈继承传统文化才有意义。
　　《世界教育信息》：现在社会上对许多大学生的评价是缺乏自主性和创新性，这可能和我们基础教育阶段科学教育的不足有关，您认为大学应该如何补救?
　　韦钰：我曾经在博客上写过，如果我们从小不让孩子们思考，不让他们问问题，到大学最糟糕的事情是，他们对学习已经没有兴趣了。一些学生进了大学把书都撕了，想的只是找工作，现在很多研究生的问题就是这样，他们对研究其实已经不感兴趣了。如果学生本来就没有这方面的基础，再想让大学去培养是很困难的。
　　大学能做的就是把想要学习的人、有兴趣进一步学习的人集中起来，给他们提供最好的环境、最好的条件，让他们发展。大学在挑选人才时，除了看学生的学习兴趣，还要看他们是否有很好的社会情绪能力，比如能不能坚持，能不能合作。如果具备这样的条件，国家应该不管他们的贫富，给他们提供最好的条件，让他们有最好的发展。大学的教师也应该全心全意把培养下一代人作为自己的职责。
　　《世界教育信息》：在当前教育国际合作与交流日益频繁的情况下，您认为《世界教育信息》可以做点什么?
　　韦钰：《世界教育信息》可以多关注世界范围内教育研究和教育实践的前沿，帮助教育界人士了解教育科学的新发展，以及新的发现如何促进教育实践的进展，比如，神经教育学如何促进探究式教育的发展，教育改革必须基于实证研究如何写进包括美国在内的许多国家的法令，等等。
   
编辑：熊建辉

封面人物简介
　　韦钰于1965年研究生毕业于南京工学院(现东南大学前身)。1979年，作为中国改革开放后第一批派往国外学习的访问学者，她到德国学习并获得亚琛工业大学电子工程学博-k-。回国以后，她在东南大学创立了生物医学工程系和分子与生物分子电子学国家重点实验室(LMBE)。1984年-1993年，她担任LMBE重点实验室主任和东南大学校长。1994年，她入选中国工程院院士。她是中国大陆以外9所大学的荣誉博士。
　　她在电子学领域里进行了长期的教学和研究工作，成绩显著，包括发展了生物电子学和建立了分子和生物分子电子学的学科。1993年～2002年，她任中国教育部副部长，对中国的高等教育改革和远程教育的发展作出了重要的贡献。1994年～2002年，她是国际科学联盟科学能力建设委员会(ICSU—CCBS)的成员。
　　从2001年开始，她致力于建立新的交叉学科研究领域——学习科学。这是一个涉及脑、心智和教育的前沿领域，在中国教育和神经科学之间建立了桥梁。与此同时，她在中国启动并致力于推动基于探究的科学教育项目----“做中学”科学教育实验项目，建立了汉博网(Www.Handsbrain.corn)。基于她对“做中学”科学教育项目的贡献，2006年她获得了国际儿童科学普及PuRkwa奖。2007年～2008年，她担任中国义务教育阶段小学科学教育标准修订组的组长，修订后的标准已于2009年底正式提交教育部。