（科学技术哲学专业论文）科学哲学视域中的科学教育探究.pdf

p o s t g r a d u a t eo f2 0 1 1 m a s t e rd i s s e n a t i o n 嬲缈 u n i v e r s i t yc o d e ： 1 0 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 1 0 8 2 9 0 3 0 5 4 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y s c i e n c ee d u c a t i o ni n q u i 吖i nt h ep e r s p e c t i v eo fp h i l o s o p h yo fs c i e n c e d e p a r h t m e n t ：q 皇巳曼丛幽呈凸! q fe b i ! q 苎q e b y m a j o r ：巳b i ! q 三q 乜b yq ! 墨i 皇凸皇墨d 垡! 皇b 0 q ! q g y 一一 r e s e a r c hf e l d ： 乜b l l q 墨q e b yq ! 墨l 皇旦垦曼皇鱼垡墨! l q 凸 一 s u p e r v i s o r ：l iq 垡坌d 幽i 凸 q ! 金墨q c a n d i d a t e ： l i 垡鱼些坌n g ! 些d a p r i2 0 1 1 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文科学哲学视域中的科学教育探究，是在华东师范大 学攻读颧生博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期：知l ，年多月 日 ， 华东师范大学学位论文著作权使用声明 科学哲学视域中的科学教育探究系本人在华东师范大学攻读学位期间在导师指导下 完成的硬博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。本人 同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如国 家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东 师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位 论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或 者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文木， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名 本人签名玉圭垒匕 本人签名 幽盘垒乙 节f ，年名月z 日 宰“涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审 定过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表 方为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的， 默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 割光俭硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 王顺义教授华东师范大学主席 安维复教授华东师范大学 徐毅毅副教授华东师范大学 论文摘要 自从近代科学诞生以来，科学以及基于科学的技术已经成为推进人类社会发展的最 重要的力量。于是，作为人类知识传播和传承基本方式的教育中，科学教育也就成为不 可或缺和极为重要的组成部分，这尤其体现在以传授知识和培养人为宗旨的学校教育 中。 如何实施或更好地进行科学教育便成为从事科学教育的教师和研究者所面临的基 本问题。事实上，采用什么样的科学观和如何理解科学的本质对于科学教育来说是很重 要的，因为这会直接影响到科学教育的目标、内容和方法的选取。由于科学观和对于科 学本质的认识是科学哲学的基本内容，因此，在探求科学教育的哲学基础时，一个自然 而又合理的着眼点是运用科学哲学的理论成果。另一方面，由于科学教育离不开对教与 学的过程中的认知过程的研究，而当代科学哲学对科学认知的特征和过程已经作了不少 研究，因此，可以将科学哲学以及认知科学的相关成果用于理解和分析科学教学的认知 活动。 总的说来，本文中主要做了以下工作：( 1 ) 以美国和中国的科学教育为例，简要 地梳理和阐述了科学教育的历史和现状，指出科学哲学的已有成果可用于科学教育的研 究和实践。( 2 ) 阐述科学哲学中的一些主要的科学观，并以此为基础分析科学观对科 学教育的影响。( 3 ) 阐述科学哲学中关于科学认知特征和过程的认识，并以此为基础 论证在科学教学中如何和应该如何体现科学认识的特征和规律。( 4 ) 以中学物理中的 概念教学为例，具体阐述和分析了对科学观和科学认知特征及过程的认识可以体现在概 念教学中，从而提高科学教学的效果和质量。 从科学观和科学认知的特征两个方面来阐述科学哲学与科学教育( 特别是科学教 学) 之间的关系，并且主要是关注前者对后者的作用或影响，目前还是一种较新的尝试， 这就意味着本文的探索具有一定的创新性和理论及实际价值。笔者只是力所能及地做了 一些阐述和分析的工作，许多方面还不成熟和深入，期待日后能有机会继续探究。 关键词：科学教育，科学观，科学认知，概念教学 a b s t r a c t s i n c et h ei n c e p t i o no fm o d e ms c i e n c e ，s c i e n c e 锄ds c i e n c e b a s e dt e c h n o l o g i e sh a s b e c o m et h em o s ti m p o r t a n tf o r c et op r o m o t ed e v e l o p m e n to fh u m a ns o c i e t ) ，t h u s ， d i s s e m i n a t i o na n dt m n s m i s s i o no fh u m 粕k n o w l e d g ea st h eb a s i cf o n n so fe d u c a t i o n ，s c i e n c e e d u c a t i o nw i l lb e c o m ea ni n d i s p e n s a b l ea n de x t r e m e l yi m p o r t a n tp a 吒w h i c hi se s p e c i a l l y r e n e c t e di nt h es c h o o le d u c a t i o nf o ri m p a r t i n gk n o w l e d g ea n dc u l t i v a t i n gp e o p l e h o wt 0i m p l e m e n tt h et e a c h i n go fs c i e n c ew e l lb e c o m e sab a s i cp r o b l e mo ft e a c h e r sa n d r e s e a r c h e r se n g a g i n gi ns c i e n c ee d u c a t i o n i nf a c t ，h o i d i n gw h a t sv i e wo fs c i e n c ea n dh o wt o u n d e r s 协dt h en a t u r eo fs c i e n c ei sv e 巧i m p o r t a n tf o rs c i e n c ee d u c a t i o n b e c a u s ei tw i n d i r e c t l ya 任e c tt h es e l e c t i o no fo b j e c t i v e 、c o n t e n ta n dm e t h o do f s c i e n c ee d u c a t i o n t h ev i e w o fs c i e n c ea n du n d e r s t a n d i n gt h en a _ t i 】r eo fs c i e n c ei st h eb a s i cc o n t e n to f t h ep h i l o s o p h yo f s c i e n c e s o ，i t san a t u r a la n dr e a s o n a b l ef o c u st ou s et h et h e o r e t i c a lr e s u l t so fp h i l o s o p h yo f s c i e n c ew h e ne x p l o r i n gt h ep h i l o s o p h i c a lf o u n d a t i o ni ns c i e n c ee d u c a t i o n o nt h eo t h e rh a n d ， f o rs c i e n c ee d u c a t i o nc a nn o tb es e p a r a t e d 舶mt h ep r o c e s so ft e a c h i n g 锄dl e a m i n go f c o g n i t i v ep r o c e s s e s t h ec o n t e m p o r a 叮p h i l o s o p h yo f s c i e n c eh a ss t u d i e dm u c hd b o u tt h e f e a t u r e s 锄dp r o c e s so fs c i e n t i f i cc o g n i t i o n s ot h er e l a t i n gr e s u l t so fp h i l o s o p h yo fs c i e n c e a n dc o 趴i t i v es c i e n c ec a nb eu s e dt ou n d e r s t a n da n da n a l y s i st h ec o 印i t i v ea c t i v i t i e so f s c i e n t i f i ce d u c a t i o n o v e r a l l ，t h em a i n l yw o r ko f t h i sp a p e ri s ：( 1 ) t a k i n gs c i e n c ee d u c a t i o ni nt h eu n i t e d s t a t e sa n dc h i n aa sa ne x a m p l e ，c o m b sa n db r i e f l yd e s c r i b e st h eh i s t o 叮a n dc u r r e n ts t a t u so f s c i e n c ee d u c a t i o n ，p o i n t so u tt h a ts o m er e s u l t so fp h i l o s o p h yo fs c i e n c ec a nb eu s e df b r s c i e n c ee d u c a t i o nr e s e a r c ha n dp r a c t i c e ( 2 ) d e s c r i b e ss o m eo ft h em 旬o rs c i e n t 讯cp h i i o s o p h y o fs c i e n c e ，a 1 f t e rt h i sia n a l y s i st h ei m p a c to ft h ev i e w so fs c i e n c et os c i e n c ee d u c a t i o n ( 3 ) d e s c r i b e sh o wt h ep h i l o s o p h yo fs c i e n c ed e a l sw i t hs c i e n t i 矗cc o g n i t i v ec h a r a c t e r i s t i c sa n d p r o c e s s e s ，a n da sab a s i sf o r a na r g u m e n t a t i o no fh o wt oa n dh o wi ts h o u l dr e f l e c tt h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dl a w so fs c i e n t i f i cc o g n i t i v ei ns c i e n c et e a c h i n g ( 4 ) t a k i n gt h ec o n c e p t i o n t e a c h i n gi nh i g hs c h o o lp h y s i c sa sa ne x a m p l e ，d e s c r i b e da n da n a i y z e d t h ec o n c e p to fs c i e n c e a n ds c i e n t m cc o g n i t i v ec h a r a c t e r i s t i c sa n dp r o c e s s e sc a nb er e n e c t e di nt h ec o n c e p t i o n t e a c h i n g ，t h e r e b ye n h a n c i n gt h ee f f e c t i v e n e s sa n dq u a i i t ) ，o fs c i e n c et e a c h i n g i v d e s c r i b et h er e i a t i o n s h i pb e t 、v e e np h i i o s o p h yo fs c i e n c e 锄ds c i e n c ee d u c a t i o n ( e s p e c i a i l ys c i e n c et e a c h i n g ) f 硒mt h ev i e wo fs c i e n c ea n dt h ef e a t u r e so fc o g n i t h es c i e n c e m a i n l yc o n c e m e da b o u tt h er o l eo f t h ef o 硼e ro rt h el a t t e re f f e c t n i si sar e l a t i v e l yn e w a t t e m p t ，a n dt h i sm e a n st h a te x p l o r a t i o nh a sac e r t a i nn o v e l 够a n dr i s k i mj u s tw h a t e v e rt od o s o m eo ft h ew o r kd e s c m e d 锄da n a l y z e di nm a n ya l s p e c t so fi m m a t u r ea n di n d 印t h ，l o o k i n g f o n ，a r dt ot h eo p p o r t u n i 够t 0c o n t i n u et 0e x p l o r e k e yw o r d s ： s c i e n c ee d u c a t i o n ，v i e wo fs c i e n c e ，s c i e n t i f i cc o g n i t i v e ，c o n c e p t i o nt e a c h i n g v 目录 第一章科学教育的历史和现状概述2 第一节科学教育的起源3 第二节科学教育在美国的发展4 第三节中国的科学教育一6 第四节科学教育的科学哲学基础8 第二章科学观与科学教育9 第一节科学观的历史演变9 第二节科学素养的当代理解1 3 第三章科学认知与科学教育1 7 第一节科学教育的认知基础1 7 第二节科学认知的特征和过程1 9 第三节科学认知与教学活动2 2 第四章以物理概念教学为例2 2 第一节在概念教学中体现科学观2 3 第二节在概念教学中体现科学认知的特征2 8 第三节概念的脉系3 1 总结3 7 参考文献：3 8 后i 己3 7 科学哲学视域中的科学教育探究 自从近代科学诞生以来，科学以及基于科学的技术已经成为推进人类社会发展的最 重要的力量。与此相应，在人类文化和知识体系中，科学也成为其中最为强势的一部分。 于是，作为人类知识传播和传承基本方式的教育中，科学教育也就成为不可或缺和极为 重要的组成部分，这尤其体现在以传授知识和培养人为宗旨的学校教育中。 如今，无论在世界何处，科学教育就开始从中学甚至小学阶段展开。于是，如何实 施或更好地进行科学教育便成为从事科学教育的教师和研究者所面临的基本问题。在教 育科学的领域中，对于这一基本问题已经作了大量研究，有关科学教育的理论或教学方 法的书籍和论文可以说是汗牛充栋，而这种研究和科学教学的实践结合在一起推动着科 学教育的发展和科学知识的传播。 不过，笔者注意到，在关于科学教育的理论和教学方法的研究中，人们侧重于探究 科学教育的指导原则、内容和具体的教学方法，而较少关注形成这些指导原则、内容和 方法的哲学基础。就目前可掌握的文献来看，西方的一些学者比较重视对科学教育的科 学观和哲学基础的分析( 这方面的一些主张和成果将在本文后面的章节中作较详细的阐 述) ，而国内有关的研究较少。在国内，可以找到在这方面作过一些探索的学者主要有： 首都师范大学丁邦平教授和南京大学郑毓信教授。丁邦平教授的国际科学教育导论 一书是一部典式的著作。书中详细梳理了中西方科学教育起源与发展，科学观的转变与 科学教育的改革。从比较中反思我国的科学教育现状并提出了有建设性的建议。郑毓信 教授的科学教育哲学主要论述三个问题：科学是什么；科学教育的意义；如何开展 科学教育。该书的特色在于从哲学高度去分析问题，进而为科学教育提供哲学理论基础。 还有一些学者在科学教育的哲学基础方面做了一些有益的探讨，但大都从宏观角度给教 学以支持。同时，有关教学实践细节分析是国内教育教学论著的主流。然而，从哲学高 度去分析具体教学细节问题的论著在笔者所涉图书资源中少有发现。 从总的目标上说，本文旨在对科学教育的科学哲学基础进行探索，并尝试在从哲学 高度去分析、指导具体教学细节。但鉴于本文是一篇硕士学位论文，个人能力和时间都 不允许就这样一个大课题展开系统、深入的研究，故需要对论文的视角和研究内容作必 要的限制。我们知道，科学教育包括学校的科学教育和非学校的科学教育，笔者将注重 探讨前者。在学校的科学教育中，教学是体现教育目标、实施教育内容和方法的基本环 节，所以在本文中将着重分析与科学教学相关的哲学基础。事实上，采用什么样的科学 观和如何理解科学的本质对于科学教育来说是很重要的，因为这会直接影响到科学教育 的目标和内容、方法的选取。由于科学观和对于科学本质的认识是科学哲学的基本内容， 因此，在探求科学教育的哲学基础时，一个自然而又合理的着眼点是运用科学哲学的理 论成果。另一方面，由于科学教育离不开对教与学的过程中的认知过程的研究，而当代 科学哲学对科学认知的特征和过程已经作了不少研究，因此，可以将科学哲学以及认知 科学的相关成果用于理解和分析科学教学的认知活动。 基于上述考虑，本文将着重在当代科学哲学的视域中，就科学观和科学认知的特征 如何规范或影响科学教育( 特别是科学教学) 进行探究。具体安排如下：第一章对科学 教育的历史和现状进行概述，其中着重对美国和中国的科学教育叙述、分析和比较；第 二章对科学哲学中的各种科学观和对科学素养的理解进行梳理，阐述和分析它们对科学 教育和教学的影响；第三章介绍与科学教育相关的认知理论，并分析科学认识的特征与 科学教学的关系；第四章主要以中学物理中的概念教学为例，分析科学观和科学认知的 理论在教学过程中的体现和作用。 笔者认为，在深层次上，科学教育受到科学观的深刻影响，而对科学认知特征和过 程的认识也在科学教学中起着重要的作用，因此，在当代科学哲学的视域中，就科学教 育与教学的科学哲学基础进行较系统地探究，对于更好地理解科学和发展科学教育都是 很有意义的。 第一章科学教育的历史和现状概述 从宽泛的意义上说，教育是与人类社会一起产生的，但有组织的学校教育则大概 可以追溯到二千多年前，如我国的孔子和古希腊的柏拉图可以说是第一代教师。就科学 教育而言，它的出现则是伴随着科学的产生，并反过来又促进科学的发展。在西方，虽 然数学( 尤其是几何学) 早在古希腊时期就成为学校教育的内容，但我们通常所说的科 学教育是指自然科学的教育，所以真正意义上的科学教育只有到了近代科学的诞生后才 开始系统地形成和展开。 第节科学教育的起源 在人类文明的发展史，近代科学的诞生和发展可以说是最具有革命性意义的事件。 自从哥白尼提出日心说从而拉开了近代科学诞生的序幕后，这场发端于西方的革命彻底 地改变了人类对于世界的看法和自身进化的轨迹。随着伽利略将数学方法与受控实验方 法相结合以认识自然，随着牛顿创立经典力学从而实现近代科学的第一次大的综合，自 然科学便进入了长足发展的时期。与此相应，开展科学教育的条件也开始形成。但真正 系统有组织的科学教育一般认为是始于1 9 世纪中叶，正如贝尔纳在其科学的社会功 能中说：“在1 9 世纪中叶以前，所有的伟大的科学家就其科学知识而言，都是自学 出来的。”1 较早展开科学教育的是英国。大约自1 9 世纪中期开始，科学开始较普遍地进入大 学课堂，在一些中学课堂上也出现了“科学”的身影1 8 6 7 年，英国的“科学教育特别 委员会”( t h es p e c i a lc o 姗i t t e eo ns c i e n t i f i ce d u c a t i o n ) 成立，委员会主要职 责是完善初等和中等教育。1 8 7 1 年成立了皇家技术学校调查委员会，加大了对从小学到 大学各阶段的科学课程改革与资助。其科学课程包括物理学、化学、植物学、动物学等。 德国、美国等也相继在学校开设如上学科。 与科学教育的展开相呼应，对科学的认识和科学教育的研究也开始了，如著名科学 家赫胥黎就做过这方面的工作。在赫胥黎看来，“科学只不过是经过整理和系统化的常 识。科学与常识的区别，可能仅仅如老手与未经过训练的新手的区别一样；科学与常识 在方法上的区别，也仅仅如士兵的砍刺方法与原始人挥动棍棒的方法的区别一样。”2 而 在其后面的章节里写到：“所有真正的科学都是从经验开始的，但是，所有的科学恰恰 都力求超越这个经验阶段，进入从经验中演绎出更普遍的真理的阶段。3 这种将科学等 同于经验同时又是对经验的抽象的观点，从现在看来是错误的，但我们应把这种观点放 在当时的背景下去考察。在此之前，中世纪的研究方式是继承了亚里士多德的传统一一 演绎逻辑体系4 ，而到了培根，提出了新的科学方法一归纳的方法。培根对亚里士多德的 演绎逻辑方法提出了质疑。“这种方法所推出来的结论只不过使已经包含在前提之中的 1 贝尔纳著，陈体芬译科学的社会功能 m 北京：商务印书馆，1 9 8 6 1 2 0 2 托亨赫胥黎著，单中惠，平波译科学与教育 m 北京：人民教育出版社， 1 9 9 0 3 4 3 托亨赫胥黎著，单中惠，平波译科学与教育 m 北京：人民教育出版社， 1 9 9 0 2 2 6 4 撤穆尔伊诺尔斯通普夫，詹姆斯菲泽著，丁三东等译西方哲学史( 第七版) m 北京：中华书局，2 0 0 4 3 0 7 3 错误永久化了而已。”5 培根也知道简单的枚举不可能得到可靠的结论。解决的办法是 “寻找作为基础的本质或形式，在我们所观察的特殊物中发现这些东西的体现。”6 培根 并把其方法条理化7 ：第一、观察；第二、找差异；第三、表分析；第四、排除。培根科 学方法的弱点源于他的设想“只要我们观察了足够多的事实，一个假说就会展现出 来。”8 由于在赫胥黎所处的时代，科学的长足进步正是有赖于实验方法的普遍运用，因 此，经验在科学中的地位得到了强化。 不过，随着科学的不断发展，人们对科学本身的认识也开始深化。2 0 世纪初发生的 物理学革命促成了科学哲学的正式诞生。从此，人们对科学的理解达到了新的高度：科 学不是或不仅仅是对经验的概括和总结，而是一个以问题为中心的特殊的认识活动，其 中假说和理论居于十分重要的地位，而它们并不是能从经验中概括或归纳出来的。 对科学认识的深化自然会影响到科学教育。由于到了2 0 世纪科学教育已经成为教 育中的基本和极其重要的部分，对科学教育的研究也相应地成为教育科学的重要方面。 考虑到本文的目的主要不是探讨科学教育本身，而是侧重于它的科学哲学基础。在这方 面，美国的科学教育的发展是比较典型的，而从研究的实际价值看，对我国的科学教育 进行梳理和分析也是很需要的。所以，笔者以下将主要对美国和中国的科学教育作一概 述和比较。 第二节科学教育在美国的发展 从十九世纪下半叶起，美国的科学教育就出现了自身的模式，而倡导者是曾任哈佛 大学校长达二十六年之久的艾洛特。他认为科学教育的目的是学生作为主体的发展，即 学生个人发展。首先他特别强调观察的重要性，与现在我们所熟知的传统说教授课方式 不同的是，他希望儿童通过观察了解他们生活的世界，从而产生兴趣，培养观察事物、 归纳能力及判断能力。在教改时期，科学教育先后出现了三种不同的教学方式：事物教 5 撒穆尔伊诺尔斯通普夫，詹姆斯菲泽著，丁三东等译西方哲学史( 第七版) m 北京：中华书局，2 0 0 4 3 1 5 6 撒穆尔伊诺尔斯通普夫，詹姆斯菲泽著，丁三东等译西方哲学史( 第七版) m 北京：中华书 局，2 0 0 4 3 1 5 3 1 6 7 祥见西方哲学史( 第七版) 【美】撒穆尔伊诺尔斯通普夫詹姆斯菲泽著丁三东等译p 3 1 6 8 撒穆尔伊诺尔斯通普夫，詹姆斯菲泽著，丁三东等译西方哲学史( 第七版) m 北京：中华书局，2 0 0 4 3 1 6 4 学、小学科学和自然学习。与此相适宜的是，出现了科学教育的三大目标：1 、理解和 掌握科学知识：2 、理解和运用科学方法；3 、促进个体社会性发展。9 二十世纪前期，美国的科学教育目标受到“十人委员会”1 0 的影响。而他们的教育 目的可以用赫德教授的话来表述：“科学教育的目的被认为是传授知识、训练学生准确 的观察力、记忆力和交流能力，发展他们的逻辑推理能力。实验工作的目的在于发现事 实与规律间的关系。委员会强调，不论学生是否上大学或继续进入其他学校学习科学， 中学在开设物理、化学和天文课程上没有差别。”1 1 可以说对学生个性发展的具体目标 更为具体、明确。同时还涉及到各学科教学的目的。 在这里不得不提及两位对科学教育理论研究影响较大的两个人：克雷格和杜威。克 雷格重视科学概念和原理，并确立了一些科学通则( g e n e r a l i z a t i o n s ) 原理和概念， 作为基本框架用于编写小学科学课程。他认为“科学知识是小学科学教育的重要目 标。 1 2 而不同于杜威的是其强调获取知识的手段的重要性，他说“我们可以放弃把 过去的知识作为目的，而只强调它作为手段的重要性。”在方法上杜威更注重学习主 体的经验，“教学必须从学习者已有的经验开始，这种经验和在学习过程中发展起来的 能力为进一步的学习提供起点不论对于学习者个人还是对于社会来说，教育为实现 其目的，必须从经验即始终是个人实际的生活经验出发。”从经验出发达到对科学概 念和原理的充分理解，就能体现学生作为主体自己建构知识的精神，当代建构主义者正 是接着杜威的起点，对科学教育理论做了有益的探索。1 5 杜威的“科学方法”既是手段 又是目的，既是逻辑的，又是心理的。他说“人们对儿童的期望是，从通常未分类的经 验材料出发，他将能够掌握观点、思想和方法，这些使其变成物理的、化学的或其他任 何科学的动态的观点是真正的科学观点，或者说，把过程理解为科学态度的核 心。”1 6 这种思想也是我在本文中重点想要表达的。科学认识、科学方法是发展的，体 9 丁邦平国际科学教育导论 m 太原：山西教育出版社，2 0 0 2 6 6 1 0 ”十人委员会”由哈佛大学校长艾略特为主席，成员有当时任美国教育署长的哈里斯，其余八人都是一些大学和 中学校长。 1 1 h u r d ，p a u ld e h a r t i n v e n t i n gs c i e n c ee d u c a t i o nf o rt h en e wm i l l e n n i 眦 m n e wy o r k ：t e a c h e r sc 0 1 1 e g e p r e s s 1 9 9 7 2 7 1 2 丁邦平国际科学教育导论 m 太原：山西教育出版社，2 0 0 2 8 4 1 3 d e w a y ，j e x p e r i e n c ea n de d u c a t i o n m n e wy o r k ：c 0 1 1 i e r ，1 9 3 8 2 3 h 赵祥麟，_ 干承绪编译杜威教育论著选 c 上海：华东师范大学出版社1 9 8 1 3 4 5 3 4 6 1 5 丁邦平国际科学教育导论 m 太原：山西教育出版社，2 0 0 2 8 7 8 8 1 6 d e w a y ，j d e m o c r a c ya n de d u c a t i o n j n e wy o r k ：f r e ep r e s s ，1 9 4 4 1 2 0 “ 5 现在科学概念与原理同样也是发展变化的。单纯的教授固化的科学知识已经不再适合时 代的发展，科学教育改革势在必行。 美国的科学教育改革发生在二次大战后。1 9 4 5 年，美国第一份改革宣言“红书，1 7 问 世。并对科学教育发展阐述了观点，“普通教育中的科学教育应当体现广泛而综合的因 素一科学思维方式与其他思维方式的比较，各门自然科学学科之间的比较和对比，科学 与科学史以及人类一般历史之间的关系，科学与人类社会问题的关系。在这些领域里， 科学对所有学生的普通教育科研产生深刻持久的影响。遗憾的是，在现代教学中，这些 领域经常被忽视。”1 8 科学教育注重科学思维方式的学习，而从科学史中去寻找、发现 科学方法、科学思维。我们所寻找的不是一种固化了的思维或方法。而这种教学的前提 假设是：科学在一定范围内有一定的基本方法可以遵循的。这种基本方法将在后面的篇 章中运用，我们称之为“元方法”。更甚，培养出学生具有提出某种“科学假设”的能 力，才是科学教育的目的所在。 到2 0 世纪前后，美国科学教育目标发生一些显著变化。如，更加注重科学学科结 构，在中学课堂成为科学教学的主要内容；“探究”、“发现 和“解决问题”等体现 科学方法的字眼时常出现在教科书中。著名心理学家布鲁纳( j b r u n e r ) 的教育过程 对学科结构做了解释，“所谓一门学科的结构乃是指该门学科的基本概念和原理。”1 9 布 鲁纳说“学科的基本原理赋予该门学科以结构，一门学科的课程应当由理解这些基本原 理来决定。”2 0 可以看出，在美国，随着科学和技术的发展以及人们对于科学技术的认 识的深化，科学教育的目的、内容和方式都在不断地变化。 第三节中国的科学教育 中国近代科学教育的开端发生在清朝末期。鸦片战争后南京条约的签订使得西 方科学进入到中国，由此鸦片战争也被看作是中国近代科学教育的开端。在此之前，中 国的教育形式主要体现在科举考试体制下的教育形式。教会的进入在一定意义上改变以 往单一的教育形式，教会学校迅速发展起来。科学成为教会教学中的一部分。另外还有 1 7 即由哈佛委员会提交的题为一个自由社会的普通教育的报告( 简称哈佛报告) 1 8 转弓i 自r w b y b e e a c h i e v i n gs c i e n t i f i cl i t e r a c y ：f r 伽p u r p o s e st op r a c t i c e s p o r t s m o u t h n h ：h e i n e m a n n 1 9 9 7 3 1 9 丁邦平国际科学教育导论 m 太原：山西教育出版社，2 0 0 2 9 5 2 0 b r u n e r ，j t h ep r o c e s so fe d u c a ti o n j n e wy o r k ：v i n t a g e ，1 9 6 0 3 1 6 一股不可忽视的力量，就是在清朝被派出国的留学生们，他们大都去日本、美国、英国 等国，切切实实的感受了西方科学的发展。2 1 也正是受日本教育的影响，清政府于1 9 0 2 年制定了中国教育史上第一个系统的学制壬寅学制。 pi t 在民国时期，中国的科学教育基本上是照搬西方国家，许多课程甚至直接是用原版 的英文教材授课。新中国成立后，则主要又是照搬前苏联的教育体系。因此，可以说在 改革开放之前，中国并没有形成相对独立、具有自身特色的科学教育体系，相关的科学 教育研究也很少。 近三十年来，随着中国社会进入改革开放的大发展时期，科学教育及其对它的理论 和实证研究也全面地铺开。在中国，科学教育得到前所未有的重视，也取得了可喜的成 绩。但于此同时，教育区域发展的不平衡制约了我国科学教育的实施。同时，我国的高 考制度给所有学生公平竞争的平台，但其教育资源的区域差别很难真正实现教育的公平 化。这些问题也是时下讨论最热的话题之一。本文讨论重点不是教育公平问题，而是如 何实现科学教育在资源配置不合理之现状下，如何实现科学教育课堂教学讲授过程的公 平化。先从高考说起，无论提出什么样的教育理念、科学观，其贯彻过程总受高考“指 一 挥棒”的影响。我们可以从高考政策的变化发现中国教育改革的路线。袁振国主编的中 。 国素质教育政策研究( 山东教育出版社) 把高考政策分为三个阶段2 2 ：建国初期的以 “接受和改造”为特征的“过渡性”政策2 3 ；以国家建设、社会发展为宗旨的高考统考 政策2 4 ；注重人的多元化发展以素质教育为导向的高考政策2 5 。高考政策的改变对教育 实践的影响是实实在在的。素质教育只有在相应的制度保证下才可能顺利开展，反映在 考试形式上，表现在四个方面2 6 ：第一，注重探究能力、动手能力和个性的表现；第二， 打破以往学文不学理，知识结构单一的窘境，文理融通；第三，对创新能力考察更为重 视；第四，从只读圣贤书到关心社会、关心环境、关心整个人类，也就是更加注重s t s 2 1 其中以留日学生最多，有资料显示，从1 9 0 8 年到1 9 1 1 年期间，留日学生数量从每年的7 7 名增长到1 9 1 1 年的 3 3 2 8 名，该段时间留日学生合计达4 5 0 4 6 名。( 资料来源：中国近现代科学教育史孙宏安著辽宁教育出版 社p 3 2 2 ) 2 2 袁振国主编中国素质教育政策研究 m 济南：山东教育出版社2 0 0 5 2 0 8 2 1 8 2 3 该阶段大约从新中国建立1 9 4 9 年，f 始到1 9 5 2 年。教育政策带有明显的过渡色彩，在借鉴已有制度合理因素的基 础上探寻适合新中国建设的教育政策。 2 4 时间大约从1 9 5 2 年到1 9 8 4 年，又可以分为两个阶段：文革前，特点是注重工科以及师范院校的发展。文革期间 高考一度停止，直到1 9 7 7 年恢复。以后为第二阶段，直到1 9 8 5 年。 2 5 1 9 8 5 年中共中央关于教育体制改革的决定发布，被看作足高考制度改革的重大举措。其中第四条规定：“改 革高等学校招生计划和毕业生分配制度，扩大高等学校办学自主权。”招生分国家计划；单位委培；计划外自 费生。 2 6 详见中国素质教育政策研究袁振国主编山东教育出版社p 2 3 0 7 教育。2 7 同美国科学教育的认知类似，我国的科学教育发展也是逐步认识并深入的。这 种深入同时也随着世界科学技术的发展而发展。然而，一个不争的事实的是，对科学技 术认识的深入并不代表科学技术一定可以发展的好。原因很简单，科学教育基于科学技 术的发展，但科学教育反思科学技术发展中的思想、方法。科学观和科学认知成为科学 技术与科学教育之间的交融的桥梁。 所以，如何更好地展开科学教育仍然是摆在广大科学教育的研究者和教师面前，但 一个基本的事实上，基本的教育理念和教育制度决定在科学教育的内容和方式。在教育 理念方面，采用什么样的科学观和如何理解科学认知过程是最为基本的。我们不妨从美 国对科学教育的认识中来理解这一点。 第四节科学教育的科学哲学基础 科学教育改革所依赖的科学观是我们首先应该反思的问题。美国在2 0 世纪6 0 年代 所进行的科学教育改革是以旧的科学观为根基，而这些观点早被科学哲学家所抛弃。早 期，西方不少科学哲学家都提出自己的科学观，而新的科学观又不断的补充与完善。这 些都被科学教育改革者们所忽视。达西尔( r d u s c h i ) 在2 0 世纪8 0 年代中期撰写的文 章科学教育与科学哲学：2 5 年互不相干的发展指出，从1 9 6 0 年到1 9 8 5 年期间， 美国的科学教育改革只是科学家、教育家和教师的事；他们没有接受当时科学哲学的新 观点，而科学哲学家也基本上没有参与到科学教育改革中来。2 8 情况还远不仅如此，哈佛报告建议从科学史中发现科学方法。该科学教育协会 1 9 7 9 年的一份报告中指出，“大多数理科教师自己接受的科学教育就高度重视科学知识， 而只是口头上重视科学史和科学哲学。他们与许多科学家一样对科学知识的本质缺乏理 解。”2 9 在中国或许这种情况更为严重，之前对实用技术的重视以及改革开放后中国制 造业的发展，对工科人才的需求旺盛，使得基础理论研究一直没有得到应有的重视。这 也势必影响到对未来教师培养。他们科学观的培养也性对缺乏。而这样培养的教师在一 2 7 s t s 即s c i e n c et e c h n 0 1 0 9 ya n ds o c i e t y 科学、技术与社会。 2 8 车辛弓f 自s c i e n c ee d u c a t i o na n dp h i l o s o p h yo fs c i e n c e ：t w e n t y f i v ey e a r so f 删t u a l l ，re x c i u s i v ed e v e l o p m e n t s c h 0 0 1s c i e n c ea n d 啦t h e m a t i c s ，8 5 ( 7 ) 5 4 l 一5 5 5 2 9 转弓i 自a s s o c i a t i o nf o rs c i e n c ee d u c a t i o n a l t e r n a t i v e sf o rs c i e n c ee d u c a t i o n ：ac o n s u l t a t i v e d o c u m e n t j h a t f i e l d ：a s s o c i a t i o nf o rs c i e n c ee d u c a t i o n 1 9 7 9 8 线教学中，只注重传授知识，变成了没有思想的“机器人”。反思我们科学教育所依赖 的科学观是很有必要的。 不仅科学观与科学教育密切相关，而且如何理解科学认知特征和过程也直接影响到 科学教育，尤其是基本环节科学教学更是如此。在科学研究的过程看，科学认知的 特征是以问题为中心，而由于我国的科学教育传统只注重知识的传授，再加上以考测书 本知识作为升学的基本手段，结果我国的科学教育与科学认知本身的内在规律发生了很 大的偏离。 基于上述对科学教育发展和现状的简单考察，笔者认为，从科学观和科学认知的特 征两个方面来分析科学教育的性质、内容、方式和改革的方向是合适的。本文以下的研 究主要就是沿着这两个方面展开。 第二章科学观与科学教育 科学观是“科学探究 ( 即s c i e n c es t u d i e s ，包括科学史、科学哲学和科学社会学 等) 中各学科共同探讨的一个理论课题，也是科学教育学必须认真对待和研究的一个基 本课