那些不能将能源理解为科学概念的学生，将更不愿意领导技术和政策变革，而这些变革是为一个不断发展的世界提供动力所必需的。

对具有科学素养的人口的需求从未像现在这样迫切。幸运的是，我们知道很多关于如何让学生掌握这些技能的知识。

科学，能量被宽泛地定义为工作的能力。它以多种形式存在——化学、机械、热学——是一个重要的科学概念，因为它在包括生物学、化学和物理学在内的所有科学分支中发挥着作用。这一科学概念包括从幼儿园到12年级的科学课程，以及学生必须掌握的理解这一概念的技能，在我们努力建设具有科学素养的能源劳动力方面也发挥着重要作用。

将能源理解为一个科学概念，是理解从自动驾驶汽车到微型电网和零排放燃料等创新所需的需求的先决条件。

我们还没到那一步。许多孩子对能量有误解。例如，孩子们经常认为能量是“用完的”，一旦它被使用，它就消失了。另一种误解是，静止的物体没有能量或不受任何力的作用。研究还表明，年龄较大的学生往往难以深入理解基本的能量概念，并将这些概念应用到日常生活中。此前的一项研究显示，超过半数的高中生对能源的基本概念存在误解。

造成这一现象的原因有几个:学生对主题的概念理解不够深刻，部分原因是科学课程往往侧重于已有的知识，课堂活动强调学生对这些知识的确认。对标准化考试的重视，很大程度上强调科学事实，而不是参与科学过程，迫使教师为学生准备以事实为中心的评估。这可能导致更多的以教师为导向的教学，而这与要求为学生提供时间进行实验和参与真正的科学过程的研究相反，这种科学过程导致发现科学事实和科学经验。

虽然强调科学事实可能导致学生对离散信息的知识，但也会导致对科学现象的理解减少。例如，学生可能知道牛顿运动定律，但他们可能不明白这些定律是如何或为什么起作用的。

所有这些与今天的能源需求和能够引领我们走向未来的熟练劳动力的需求有什么关系?归根结底是批判性思维。不能将能源理解为科学概念的学生，将不太可能领导推动一个不断增长的世界所需的技术和政策变革。

该行业已经在努力应对为这个能源匮乏的世界生产更多能源的需求，同时也在寻找新的、更好的方法来减少这种燃料的有害排放。政策制定者和金融家们正在考虑权衡核能(零排放，但成本高昂，存在安全隐患，而且乏燃料棒无法永久储存)和其他为现代生活提供动力的潜在方式。

即使不从事这一行业的人也需要了解这些概念，以便对自己驾驶的汽车、购买的电器以及在能源市场放松管制的州选择为家庭供电的电力供应商做出明智的选择。

现在比以往任何时候都更需要有科学素养的人口。幸运的是，我们知道很多关于如何让学生掌握这些技能的知识。

为学生提供以探究为基础的、培养批判性思维的体验会有所帮助。这种主动学习让学生提问、计划和实施调查、分析数据，并用批判性思维得出结论。科学探究使学生有机会像科学家一样思考和行动，将证据与解释联系起来，形成科学论据，捍卫科学结论。

如果我们要让学生成为未来的能源创新者，批判性思维是至关重要的。批判性思维基金会已故研究主管理查德•保罗表示，批判性思维包括从多个角度考虑问题，仔细研究其中的含义，用证据和推理论证论点，以及在新数据出现时重新审视发现或结论。

为了培养未来的能源创新者，并在科学课堂上培养批判性思维，斯坦福大学的乔纳森•奥斯本建议:

●学生通过提问、分析和批判来发展他们的科学理解和推理能力。

●空间和时间被用来挑战或评估科学知识。

●学生通过论点，批判性地比较证据与预测和观察，以保持尽可能客观。

●教师和同行揭示并回应学生对科学主题的先入之见和误解。

学生还应该参与科学论证，这一过程有助于科学家通过辩论培养对现象更好的解释，并在证据的基础上形成科学观点的共识。其中一种方法是让学生参与声明、证据、推理和反驳(CERR)。学生提出的主张，是回答科学问题或问题的陈述，有证据和足够的科学数据来支持这一主张。这都与推理有关，推理是将证据与主张联系起来的正当理由。推理还必须通过使用科学的思想和原则来支持数据和证据之间的联系，从而说明为什么数据适合支持这一主张。此外，学生可以包括反驳。波士顿学院的凯瑟琳l麦克尼尔认为，反驳是学生提出另一种主张，并提供反证据和理由，说明最初的主张为何不恰当或不准确。反驳需要批判性思维，从不同的角度和思维框架来考虑证据，以便形成最适合证据与推理的主张。

这不仅是教育理论，也是教师和其他教育者感兴趣的。它对未来有重大影响。

为了培养未来的能源创新者，我们必须让学生对能源和能源工业的概念有越来越深入的了解。让学生参与真正的科学体验是至关重要的，这种体验能培养学生的批判性思维能力和思维习惯，从而创造、分析、审视问题，并为我们这个世界的能源需求提出解决方案