本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
華盛頓—一個“神秘管”是提高美國科學教育水平的關鍵嗎？這個道具，一個圓筒，裡面穿過兩根繩子，在美國科學促進會（AAAS）年會期間，在關於科學、技術、工程和數學（STEM）教育的擁擠研討會上短暫地成為了焦點。
來自加利福尼亞州聖拉斐爾馬林學院的高中生物老師馬克·斯特凡斯基從觀眾中叫了兩名志願者，讓他們弄清楚這個不透明管的內部結構，這個管子大約由10英寸的PVC管組成。他們開始搖晃管子並拉扯繩子，就像斯特凡斯基的高中生在課堂上做的那樣。
“他們是在做科學嗎？”他問觀眾。
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觀眾絕大多數投了“是”。
他的觀點，也得到了許多其他小組成員的贊同，即高中和大學本科階段的教師沒有給學生們足夠廣泛的理解，讓他們瞭解科學家是如何進行研究的。雖然美國的科學素養正在提高，這要歸功於大學要求學生至少修讀一年的科學課程，但公眾對科學探究的過程和科學的本質相對無知。在政策制定者就應對氣候變化進行辯論，以及教育工作者就教授進化論進行辯論，模糊了公眾對科學和意識形態之間區別的理解之際，明確定義該領域並解釋其背後的方法論至關重要，在題為“透過教授科學的過程、本質和侷限性來爭取科學素養”的談話中，小組成員們說道。
許多小組成員表示，學校教師常常將科學過程描述為線性的、結論性的，而事實上，科學探究是開放式的。在典型的高中課程中，教師將科學方法呈現為一系列步驟。例如：步驟 1，提出假設；步驟 2，檢驗假設；步驟 3，得出結論。在神秘管練習結束時，教師不應該透露裡面的東西。這一課的重點是向學生展示，結果很少是決定性的。
“我們把科學方法教得太簡單了，”加州大學伯克利分校古生物學博物館的朱迪·斯科奇莫爾說，她在那裡開發培訓 STEM 教師的工具。過分強調死記硬背，而對批判性思維的強調不足，導致學生對科學缺乏興趣。她引用了令人驚訝的統計資料，表明學生學習科學的時間越長，他們對科學的看法就越消極。
為了取代教授科學方法的線性方法，斯科奇莫爾設計了一個流程圖，斯特凡斯基在他的課堂上實施了這個流程圖，該流程圖顯示了科學探究的混亂性，箭頭在幾個步驟之間向多個方向執行：探索和發現、檢驗想法、益處和結果、社群分析和反饋。她讓許多在職科學家在她的流程圖上繪製他們自己的發現，並將它們釋出到網上作為例子。她的目標是表明“科學是動態的、創造性的，而且遠非線性的”。
白宮最近也採納了一種更廣泛的方法來提高中學生的 STEM 表現，作為其“教育創新”計劃的一部分。9 月，總統科技顧問委員會建議，任何新的教育標準都應“超越當今許多科學課程中發現的對低層次事實回憶的強調，而應包括解決複雜問題、團隊合作以及解釋和交流科學資訊所需的技能。”
白宮科技政策辦公室主任約翰·霍爾德倫在週五於 AAAS 發表的演講中，強調了政府的許多教育目標，包括在未來十年內招聘 10 萬名新的科學和數學教師，併為教育建立一個新的高階研究專案局 ARPA-ED。 在此基礎上，奧巴馬總統在十月份主辦了白宮科學展覽會，慶祝眾多中學和高中競賽的獲勝者。霍爾德倫說，奧巴馬的工作人員只為他預留了 15 分鐘與孩子們在一起的時間，但總統最終停留了近一個小時。“他喜歡這些東西，”霍爾德倫說，他展示了一張奧巴馬與兩位年輕發明家的合影，他們發明了一種可以檢測司機是否醉酒的方向盤。
在“神秘管”談話的小組成員質疑科學展覽會在總體上的有效性。“它們的效果相對較小，”密歇根州立大學的科學素養和教育專家喬恩·D·米勒說。“它們對對科學有濃厚興趣的人有幫助，所以它們不是一個轉變過程，而是一個強化過程。” 儘管如此，這是一個良好的開端。
照片：奧巴馬和來自賓夕法尼亞州藍鈴的學生在白宮科學展覽會上，圖片來自皮特·蘇扎白宮部落格