第二章 科学教育的发展历史与理论基础

第二章科学教育的发展历史与理论基础

科学教育的发展历史是一幅宏伟的全景图，描绘了东西方科学教育的起源、发展与改革。

“以史为镜，知兴衰”，回顾科学教育的发展历史，拓宽眼界，吸取经验，把握规律，以探

寻新的未知世界。万丈高楼平地起，理论基础是科学教育的基石。新的理论基础的提出，往

往推动科学教育进行新一轮发展与改革。回溯科学教育的发展历程，掌握科学教育的理论基

础，从而把握科学教育未来发展的脉搏。

第一节科学教育的发展史

情境创设"0

/近代中国科学技术的落后\

/\

中国是四大文明古国之一，古代的中国人创造了自身独特的科学技术体系，其中

I

以四大发明（造纸术、指南针、火药及印刷术）为主要代表。这些在当时最为耀眼夺

!目的科技成就通过阿拉伯人传到欧洲之后，对欧洲的近代科学产生了重要的影响，为

।

；整个世界近代科学的发展做出了突出的贡献。

马克思在《机器、自然力和科学的应用》©中写道：“火药、指南针、印刷术——

这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世

।

；界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，

।

;变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”

但是，在欧洲诞生了极富生命力的近代科学的同时，近代中国的科学尽管有一定

的发展，却远远落后于欧洲。其原因是多方面的，但是从教育的角度不得不说与封建

教育制度对人们思想的限制有关，封建教育的培养目标偏重于政治才能和个人修养，

尤其宋代以后教育的内容集中于四书五经，考试方法是科举考试制度，引导读书人奔

:向仕途而轻视科学与技术，科学教育自然也无从说起，我国既然没有重视科学教育的

\/

'、精神基础，那么反映在科学发展上，便逐渐落后。，

理论释疑，

纵观世界上科学发达国家的历史，可以看出，任何一个国家搞现代化总是从科学教育入

手的。这主要就是学习外国的先进科学技术，培养自己的科技人才以掌握和创造先进的科学

技术。以实现资本主义工业化为标志的日本明治维新，其基本途径就是学习西方和教育改革,

①马克思，恩格斯.马克思恩格斯全集:第四十七卷.中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局［MJ.北京：人民出版社,2006:359.

教育改革主要就是建立近代科学教育制度。科学教育是社会发展到一定历史阶段的产物，是

伴随着近代科学的发展而产生的，但是应该说在古代社会，也出现过科学教育的萌芽。科学

教育从古至今，经历过三个大的发展阶段，又可以分为若干个时期。

一、古代的科学教育

古代的科学教育萌芽是同古代的科学密切联系的，当科学技术有了一定的积累，在知识

传承的过程中便形成了古代科学教育的萌芽，古代的科学教育在某种程度上是无意识的。

（-）四大文明古国

四大文明古国都产生过各具特色的科学知识。例如古埃及有相当程度的天文学和数学知

识，其医学成就更为突出，这与其宗教信仰的需求一一制作木乃伊一一是分不开的，木乃伊

的制作促进了外科知识的发展。在知识传承的过程中，形成了古代科学教育的萌芽，古埃及

产生的宫廷学校、祭司学校、神庙学校、文士学校等学校承担了传递知识的功能，这些学校

的教育中包含着对科学知识的传授。

在中国，重视现实世界、遵从生活经验的民族特性决定了中国科学的实用性和经验性,

形成了农、医、天、算四大核心学科久在科学教育方面，比较有代表性的就是战国初期的

墨子（约公元前468~前376）,重视对于科学和技术的教育，他在生产、军事科学技术知

识教育及自然科学知识教育上都有很高的成就，涉及数学、光学、声学、力学以及心理学等

许多方面。

2资料卡片

墨子（约公元前468~前376）,名翟，宋国人，一说

鲁国人。是墨家学派的创始人，也是战国时期著名的思想

家、教育家、科学家、军事家。

墨子对光学很有研究，有一次，他在堂屋朝阳的墙上

开了一个小孔，让一个人对着小孔站在屋外，在阳光照射

下，屋内相对的墙上出现倒立的人影。墨子通过小孔成的

光学实验，阐明了光的直线传播原理。

图2-1墨子

（二）古希腊

在人类科学的发展之初，多是对于自然常识的经验总结，“首先对这些知识加以理性考

察，首先探索其各部分之间的因果关系的，事实上也就是首先创立科学的，应该说是希腊爱

①吴国盛.科学的历程[M].湖南：湖南科学技术出版社，1997:209-210.

奥尼亚的自然哲学家”®»希腊的地理位置决定了他们容易接触到埃及与巴比伦两个伟大的

文明国度，而古希腊是个长于纯粹思考的民族，将两个文明古国的常识经验进行了整理，通

过思索探究，逐渐发现其背后的科学原理依据，从而形成了科学发展的一个伟大高峰。

在古希腊，我们可以看到泰勒斯和毕达哥拉斯创立、欧几里得加以系统化后的几何学,

毕达哥拉斯学派的数学，希波克拉底的医学，阿基米德的力学、亚里士多德的天文学、物理

学、心说。它的自然科学是与其哲学紧密联系在一起的，古希腊的自然哲学体系庞大，对后

世的哲学发展产生了极大的影响。

繁荣的科学带来了科学教育的发展。古希腊由一群奴隶制城邦构成，在这些奴隶制城邦

中，斯巴达和雅典的教育最具代表性。斯巴达的社会政治状况决定了其教育的性质：举行单

纯的军事教育，忽视文化教育，更别说科学教育了。但是在雅典，发达的工商业以及频繁的

贸易往来使它的教育在目的、组织形式、内容和方法上，都比斯巴达的教育更广泛、灵活、

丰富。雅典不仅重视军事教育，还重视文化知识的传授。一批批的“智者”从外邦来到雅典，

讲授修辞学、哲学、自然科学、天文学、法学等内容。柏拉图于公元前387建立学园，其创

办的学园是雅典最早的高等学府，重视对各种知识的教育，特别是数学教育。

亚里士多德是古希腊博学的思想家，在哲学、政治学、逻辑学等各个领域都留下了著作，

他在17岁时，曾进入学园学习，一呆就是20年。亚里士多德根据人的自然发展顺序，将人

的发展划分为三个阶段，提出在第三阶段（青春发育期到21岁）的教育应以智育为主，学

习算术、几何、天文、音乐等学科，21岁以上的青年，还要研究物理学、生物学、伦理学、

哲学等。

以雅典为代表的古希腊文化、教育，在欧洲的文化教育发展史上打上了深刻的烙印，曾

经达到高度发展水平的雅典教育，对后来整个欧洲的教育都产生了相当大的影响。在希腊时

期确立的教育制度和教学内容，成为后世欧洲教育发展的坚实基础。

（三）中世纪

从罗马时期开始，科学持续衰落。基督教的兴起、西罗马帝国的灭亡、柏拉图学园被封

闭和亚历山大里亚图书馆被烧，可以看成古典文化衰落的标志。②此后，欧洲进入了从公元

5世纪到11世纪长达五百多年的黑暗时期。在这个时期，教会在政治上成为统治者，在思

想上成为垄断者，一切与神学无关的文明受到严重的破坏，“中世纪只知道一种意识形态,

①［英］W.C.丹皮尔.科学史及其与哲学和宗教的关系［M］.李笫译.桂林：广西师范大学出版社，2001：20-21.

②吴国盛.科学的历程［M］.湖南：湖南科学技术出版社，1997:184-185.

即宗教和神学。”①在这样一个时期，欧洲的教育主要是宗教教育，目的是培养宗教人士,

根本谈不上什么科学教育。

11世纪之后，欧洲开始从漫长的黑暗时期中苏醒。随着十字军东征带来阿拉伯人的先

进科学与古希腊的自然哲学文献，通过对科学著作的翻译，以及由于城市工商业的发展，人

们对于知识的追求愈发强烈，在原有的教会学校基础上，欧洲各地开始出现大学，例如意大

利的萨拉尔诺大学、英国的牛津大学和剑桥大学等，欧洲学术得以复苏。这些大学还是以宗

教教育为主，但同时传授科学知识，尤其是数学知识。

相较于欧洲科学发展的停滞，同一时期中国的科学技术和科学教育都有了长足的发展,

科学体系得以完善，形成了农、医、天、算四大学科以及陶瓷、纺织、建筑三大技术，还产

生了造纸术、印刷术、火药和指南针这四大发明，后经阿拉伯人传到欧洲，为人类的科学技

术发展做出了卓越贡献。在科学教育方面，隋唐时期，形成了以传授专业知识为主的专科性

学校，如数学专科学校（算学馆）、医科专科学校（医学馆）、天文历法专科学校等，培养

专业人才。

表2-1隋唐天文历法教育专科学校教学内容②

专业师资配备教学内容学生

观察天文，稽定历数。昼夜在灵台伺候天文气色。历生装书历生

司历

司历玄象器物，天文图书。天文观生

司博士

各种历法（《麟德历》《神龙历》《大衍历》等）。

隋唐天文历法教育专科学校是世界上最早的专科学校,在世界教育史上占有崇高的地位,

并且直接影响到朝鲜、日本的教育。隋唐科技教育的发展对“激励人们献身于科技的热情与

积极性，推进人类认识的前进，推动我国古代科学技术和科学技术教育的发展，做出了不朽

的贡献"。®

在中世纪时期，欧洲的科学和科学教育的发展都陷入了困境，但是相较于欧洲而言，这

时期中国的封建政治、经济和科学文化都有了长足的发展，而教育也在此过程中得以不断发

展，教育体制不断完善，教育内容、学校类型呈现多样化的发展趋势。

二、近代的科学教育

中古后期（14世纪至16世纪），欧洲开始了从封建社会向资本主义社会过渡，而近代

自然科学也在这一时期诞生，并开始发展。这就是欧洲的第二次学术复兴学术，即著名的文

①恩格斯.路德维希费尔巴哈和德国古典哲学的终结[M].北京：人民出版社.1965:25-26.

②壬睿.隋唐科技教育研究[D].东北师范大学,2011：43.

③王凌皓,刘淑兰.墨子科技教育思想简论[J].东北师大学抵1994,（03）:90-93.

艺复兴。在这样一个伟大的时代，现代意义上的科学教育正式产生，直到19世纪60年代,

英国哲学和社会学大师斯宾塞在《什么知识最有价值》一文中，系统地阐述了其科学教育思

想，标志着科学教育进入另一个新阶段。因此从14世纪到19世纪60年代，这一阶段均属

于近代的科学教育阶段。

(-)文艺复兴时期

文艺复兴是盛行于14世纪到16世纪的一场欧洲思想文化运动。文艺复兴最先在意大利

兴起，后扩散到西欧各国，揭开了近代欧洲历史的序幕。恩格斯曾这样评论过文艺复兴：“这

是一次人类从来没有经历过的最伟大的进步的变革,是一个需要巨人而且产生了巨人一一在

思维能力、热情和性格方面，在多才多艺和学识渊博方面的巨人的时代”。这一个时期，希

腊自然哲学的整体面貌焕然一新，柏拉图主义重新支配了研究自然的学者们的思想，得以对

抗托马斯-亚里士多德主义。哥白尼的《天体运行论》，提出太阳处于宇宙的中心，地球和

其他行星都围绕着太阳运行的观点，日心说的提出剥夺了神赋予地球的特殊位置，地球成为

了宇宙中一颗普通的行星，宗教神学的教义遭受到了毁灭性的打击。哥白尼“日心说”的提

出，标志神学宇宙观的破灭，人类认识自然的观念发生了巨大变化，其宇宙观从有限的封闭

的世界，走向一个无限的宇宙。这场宇宙论革命，既是天文学的，也是人类学的：既带来了

世界图景的改变，也导致了欧洲心灵的重建。®

文艺复兴反应在教育方面的基本内容是“人文主义”，它的主要特点是提倡以人为中心，

反对中世纪神学以神为中心，贬低人的地位、价值与存在；提倡人类的个性自由发展，在教

学内容上重视把古典文化和自然科学放到首位；提倡世俗教育和科学知识。文艺复兴运动对

教育理论的发展起到了积极的作用，许多人文主义的哲学家、政治家都对教育理论进行了新

的探索，均提出了学生要进行自然科学的学习。其中阿拉雷曾根据文化科学的发展水平和社

会需求，提出过一个内容极其广泛的教学计划，其中就包括天文、地理、医学等。

夸美纽斯是17世纪捷克的资产阶级民主教育家。他在充分继承了文艺复兴以来人文教

育的成果基础上，系统论述了教育的理论和实际问题，其所著的《大教学论》是独立形态的

教育学的开端。在这本书中，他论述了初等教育的教学内容除了读、写、算和教义问答之外，

还需增加几何学、自然常识、地理等内容，中等教育除了传统的七艺之外，还需增加学习物

理、地理等内容，同时在本书中还专辟一章针对科学的教学法做了一定的阐述。

①吴国盛.科学的历程[M].湖南：湖南科学技术出版社，1997:306-314

3*一初降亲耳

夸美纽斯（1592-1670）,捷克伟大的民主主义教育家，西方\

近代教育理论的奠基者。在其《大教学论》一书中提出教授科学

的九条的原则©:

1.凡是应该知道的就必须教；2.凡是所教的都应该当做能在日常

生活中应用并有一定用途的去教；3.凡是所教的都应该坦率地教，

不可错综复杂的教；4.凡是所教的都必须顾到它的真实的性质与

图2-2夸美纽斯起源去教;5.假如要学任何事物，它的一般原则必须首先得到解释：

6.凡是应当做的都必须从实践去学习；7.凡是要教的要具有直观

性；8.凡是愿意在学校里面求学的人就必须服从学校的纪律；9.

教育应当从早开始。

文艺复兴之前，学校只教授“七艺”，而且“七艺”中的算术、几何、天文和音乐向来

不被重视。文艺复兴时期，在教学内容上，学校新增了诸如地理、物理等内容，自然科学的

地位得到了大大提升。文艺复兴之后，科学正式从神学中独立出来，并且正式踏入学校的殿

堂。相对于古典的、呆读死记为特征的经院教育，系统传授几何学、力学、天文学、地理学

的现代意义上的科学教育正式产生了。

表2-214世纪前与文艺复兴时期教育学科比较

14世纪前文艺复兴时期14世纪前文艺复兴时期14世纪前文艺复兴时期

文法几何学天文学

几何学天文学

文法文学地理力学

历史音乐音乐修辞学修辞学

算术算术

（二）17世纪下半叶到19世纪中叶

17世纪下半叶，始于文艺复兴的科学革命继续深入发展。在物理学上，在伽利略和开

普勒的研究基础上，牛顿总结当时力学和天文学方面一系列的重大发现，建立了经典牛顿力

学体系，即牛顿三大定律和万有引力定律。在光学上，牛顿发现光是有不同颜色的光构成,

创立了光的“微粒说”，同时代的惠更斯也提出了光的波动说。在数学上，牛顿和莱布尼茨

同时创立了微积分。此外生物学和生理学上也都有所发展,例如林耐创立了动植物分类体系,

①（捷）夸美纽斯.大教学论[M].傅任敢译.北京：教育科学出版社.1999：149.

生理学哈维提出了血液循环说以及波义耳最终完成化学脱离炼金术的工作。这些所有的工作,

使近代科学形成了比较完善的科学体系。

十八世纪中到十九世纪末是近代科学发展的第二时期。在这一时期，各个领域的科学均

有了长足的进展。物理学方面，热力学第一定律和热力学第二定律逐步建立，同时麦克斯韦

在继承法拉第的研究基础上，利用数学，创造性地建立起经典电磁理论的完整体系.数学方

面，在原有领域的基础上还开辟了许多新的研究领域，例如复变函数论、微积分理论、伽罗

瓦理论和非欧几何等。生物学方面，细胞学说和生物进化论这两大发现先后问世。化学方面，

道尔顿提出了近代原子论和门捷列夫发表了元素周期表等。

在十七世纪中叶到十八世纪末的这一时期，科学技术极大推动了生产力的发展。从17

世纪中期开始，西欧各国纷纷建立科学院和各种学会，这样的趋势也反映到教育领域中来。

西欧各国的教育都先后从以古典主义为主的人文主义教育转向了以数学和自然科学为主的

现代意义上的科学教育，这在中等教育阶段和高等教育阶段最为凸显。在中等教育阶段，由

于科学的进步，工商业的发展，原有的中学教育难以满足社会需求，因此出现了一些与传统

学校性质不一的新式实科学校。在高等教育阶段，受培根的唯物主义思想和牛顿的物理科学

体系的影响，高校均开始重视自然科学知识的教学。

在英国的中等教育阶段，许多大城市出现了与传统中等学校不同性质的学校。这种学校

名为阿加米德（Academy）»虽然它们还是以培养教士为主要目的，但已经开始重视对自然

科学的教学。在高等教育阶段，受培根的唯物哲学主义和牛顿的物理学理论影响，大学开始

容纳自然科学，开设自然科学课程。在德国还出现了实科中学，讲授数学、物理学、力学、

自然等多方面的教学内容，高等教育也加入可实用学科（数学、物理、地理等学科）。在俄

国，彼得于1701年在莫斯科开办了第一所实科中学，即数学和航海学校，学习的课程有算

术、代数、几何、天文、地理、航海学等。同时俄国还开设了炮兵学校、外科医学校、工程

学校等实科学校，同样在高等教育阶段创立了莫斯科大学，促进了自然和社会科学的发展。

在美国，也出现了偏重实科教学的新式中学，高等教育阶段，仿照牛津大学和剑桥大学开办

了诸如哈佛大学等一系列高校，教学一些自然科学知识（如植物学、物理学等）。

18世纪末到19世纪中期是资本主义制度在欧美各国取得胜利和实现发展的时期。资本

主义的胜利和巩固，特别是资本主义工业革命运动的兴起和发展，对学校教育的发展产生了

深刻的影响。资产阶级为了适应日益发展的大工业生产的需要，对教育的领导制度、学校制

度、教学内容和教学方法等方面进行了深度调整和改革。这一时期，学校的双轨制逐渐形成，

普及义务教育开始提出并初步实施，实科教育进一步受到重视。科学教育在这一时期逐渐走

向了制度化。

法国著名的“康多塞方案”和“雷佩尔方案”都曾提倡免费的义务教育，在教学内容上

注重实科教育：英国于1861年曾设立“公学调查委员会”，对当时最著名的九大公学进行

调查，并提出改革学校管理制度的建议，要求增设数学、历史、地理、近代外语及自然学科

等课程；德国在新人文主义运动的背景下，曾修改了文科中学的教学计划，减少古典语文的

教学课时，把语文列为基础课程，重视地理和历史的教学，增加了自然科学的科目等；美国

的文实中学(设文科和实科两种课程)逐渐取代文法中学，成为中等教育中最主要类型。

三、现代的科学教育

1859年，英国哲学和社会学大师斯宾塞在《什么知识最有价值》一文中，系统地阐述

了其科学教育思想。斯宾塞倡导、论证了学校的科学教育，构建了以科学知识为中心的课程

体系，推动了实科教育的发展。从科学教育的实际状况来看，虽然在19世纪上半叶欧美工

业化国家的一些大学和少数中学已经开始了科学教育，但科学教育的制度化却是19世纪中

期以后的事，所以现代科学教育的开端是19世纪60年代。

(-)19世纪中叶至19世纪末

19世纪中叶至20世纪中叶，以电动机的广泛使用为标志的第二次产业革命推动了社会

生产力和科学技术的进一步发展。19世纪的一系列科学发现转化为技术成果，例如内燃机、

汽车、汽轮机等相继发明。这一系列的科学发展，极大推动了各国的教育改革运动。斯宾塞

在其《什么知识最有价值？》一书中从进化论的观点出发，通过比较各种知识的价值，按弃

世人的偏见，实事求是地指出了近代科学对于社会进步和个人生活的价值和意义。©即使有

斯宾塞这样的大哲学家强调科学教育的重要性，但在19世纪六七十年代的英国，科学教育

的发展却是缓慢的。

同时期的赫胥黎以科学家的身份声援斯宾塞，在英国掀起了一场声势浩大的科学教育改

革运动。他充分论证了科学教育的重要地位和作用，对传统的古典教育进行了有力的批判，

还揭示了古典教育方式对科学教育的深刻不良影响。赫胥黎以一个科学家的身份提出了“所

有的真正的科学都是从经验开始，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”。这一观点，说明学习科学知识首先需要学会观察，在

课堂上教师必须尽可能地利用实物，使教学变得生动真实。

①丁邦平.国际科学教育导论IM].太原：山西教育出版社，2002：55-56.

(，名家观点\

现代中小学教育体制阻碍科学教育的严重性是不能被低估的。学生养成只会通过书本学

习知识的习惯，这种习惯不仅使他们不懂得何谓观察，而且会导致学生厌恶对事实的观察。

迷信书本的学生宁可相信他在书本上看到的东西，也不愿相信他自己亲眼目睹的东西。

\赫胥黎《关于大学教育的演讲》/

随着科学教育逐渐进入学校课程中，这一时期科学教育先后形成了三种不同的教学与课

程模式，即实物教学、小学科学和自然学习。于此相适应的是，出现了科学教育的三大目标，

分别是：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。①它们不

仅在当时有利于科学教育的实施，也对20世纪各国科学教育的发展产生了一定的影响。

(-)20世纪上半叶

进入20世纪以后，科学教育随着社会的变革经历了一系列变化和改革。随着经历了20

世纪两次世界大战，科学技术得到进一步发展，中等教育在工业化国家逐渐普及。在欧洲，

发生了以新教育运动为特色的教育改革；在美国，出现了进步教育运动；在中国，科学教育

随着现代教育制度的建立而逐渐扎根并迅速发展。®

随着欧美国家工业化进程的进一步加快，社会对教育提出了新的要求。一些教育改革家

通过创办新式学校和实验学校，宣传新教育思想，进行教育改革。这种教育思想和实践以适

应现代生活的需要作为重要突破口，主张学校课程设置更多能反映现代科学影响的，加强与

当前社会有关的教学。比如在欧洲的新教育运动中，教育家们一般将学校建立在郊外乡村，

为学生营造自由探究的现实场景，增加学生的活动范围，在探究中培养学生的多方面能力。

美国进步主义教育运动的代表杜威反对向学生灌输科学的概念和定律，主张学生“做中

学”，将学生学习的学习过程视为科学研究的过程。在杜威看来，科学教育中重要的不是教

会学生科学知识，而是帮助学生掌握有效的科学方法。这一时期，由于进步教育思想和课程

理论的深刻影响，美国的科学课程在教学内容上更加强调实用性，认为科学教育应当向学生

提供作为未来公民直接有用的知识，在教学方法上则重视用所谓的“科学方法”解决问题，

同时在教学情感上也十分注重培养学生的科学态度。®

我国也是从19世纪末开始兴起科学教育的，但与西方国家走了完全不同的道路。第二

次鸦片战争后，随着我国民族资本主义的逐步发展，办“洋务”、兴“西学”之风开始兴起，

①丁邦平.国际科学教育导论[M].太原：山西教育出版社，2002：66.

②丁邦平.国际科学教育导论[M].太原：山西教育出版社，2002：74.

③丁邦平.国际科学教育导论[M].太原：山西教育出版社，2002：75-77.

其中西学包括西政和西艺，“算、绘、矿、医、声、光、化、电，西艺也”。20世纪二十

年代中期，五四新文化运动的思想领袖陈独秀，首先举起民主和科学两面旗帜。提倡科学,

是要学习西方的科学精神，尊重科学规律，用科学的态度看待客观事物，破除旧迷信、盲从

武断，最终目的是要国民脱离蒙昧时代。

这一时期，世界范围内的进步主义教育运动方兴未艾，我国的教育界的有识之士纷纷引

进和宣传外国教育思想，一时间，卢梭、斯宾塞、赫尔巴特和杜威的教育思想陆续传入，促

进了我国的科学教育。

1919年4月27日，美国哲学家杜威和夫人\

奇普曼坐船驰离了日本熊本港，前往中国。杜

威在日本讲学期间，接到了北京大学胡适教授

的邀请信。恰巧当时北京大学的蒋梦麟和南京

高等师范学校校长郭秉文等也在日本，他们登

门拜访杜威夫妇，并以北大、新学会、尚志学

会、中国公学的名义，向杜威发出邀请。这样，

从1919年6月8日开始，杜威先后在教育部

图2-3杜威来华演

讲（前排右一）教育部礼堂、清华大学、北京大学、北京高

等师范学校等地作了十六次社会与政治哲学讲演，十六次教育哲学讲演，十五次

\伦理学讲演，八次思维类型讲演，三次关于詹姆士、柏格森和罗素的讲演。

四、科学教育的深化

从20世纪50年代中期开始，科学技术迅猛发展，推动着科学教育改革的浪潮逐渐席卷

全世界，世界各国纷纷进行科学教育改革。改革的范围涵盖了科学课程理念、内容、评价等

方面。©世界范围内的综合科学课程自20世纪50年代末开始迅速发展，70年代形成高潮。

20世纪90年代，国际科学课程改革已形成三次浪潮。

（一）第一次改革浪潮（20世纪50年代至60年代）

20世纪50年代末60年代初，受苏联第一颗人造卫星发射成功的影响，在美国掀起了

第一次科学教育改革的浪潮，称为“学科知识的科学时期”，其目标是培养科学家，课程改

①崔鸿.初中科学教材难度国际比较研究[D].华中师范大学,2013：2-3.

革的焦点是学科知识的现代化及其结构。®

1959年，美国教育科学院在伍兹霍尔召开了有35位科学家和心理学家参加的会议，讨

论关于普通学校的数学、自然科学等学科的教学质量及其改革问题。会议形成的观点之一是,

课程缺乏严密的科学体系，教材不能反映最新的科学技术成果，为此提出课程与教材改革的

重心应当是由科学家和学者来重新制定课程和编写新教材。同时，在科学课程与教学目标上,

19世纪下半叶至20世纪中叶，美国科学教育确立的三大科学教学目标发生了显著的变化：

1.个体社会性发展的目标不再像20世纪上半叶那样受到重视。2.科学知识的目标以新的形

式凸显出来，根据布鲁纳的观点，更注重科学学科的结构。3.科学方法在这个时期以“探究”、

“发现”、“问题解决”等话语出现，它是达到科学知识目标的手段。®

这次大规模的课程改革促进了科学课程不同流派间的交流和碰撞,加速了科学课程的进

一步发展，然而在改革中凸显出只注重科学体系自身的结构，而忽视了学生的认知和发展规

律，以及学生的认知结构与科学学科结构之间的联系；只注重对学科知识的发现过程，而忽

视学科之间的联系以及科学与社会实践和学生日常经验之间的联系等问题。但是至少在新的

科学课程造就科技精英方面是较为成功的，不然，我们就无法解释为什么今天美国的科学技

术高度发达，正如加拿大教育专家霍德森说的“关于现代课程的唯一可靠的结论或许是，有

些教师使用有些课程教有些儿童在有些目标上获得了成功。”®

(二)第二次改革浪潮

如果说20世纪60年代是“二战”以来国际科学教育改革运动第一个高潮的话，那么接

下来的70年代科学教育改革无疑处于低潮时期。进入70年代后，人们发现中小学生对科

学知识的掌握程度甚至不如60年代,于是在70年代中后期又开始一个重要的教育改革一

“返回基础”。“回到基础学科运动”并不像50年代和60年代的教育改革那样有明确的

倡导者和领导者，它甚至没有一种明确的理论作为改革的理论基础。主张“回到基础学科运

动”的人要求在小学阶段强调阅读、写作和算术，在中学阶段学校教育主要把精力集中于教

授英语，自然科学、数学和历史等，提高科学教育在中学阶段的重要性。但我们同样可以看

出，“回到基础学科运动”的倡导者在教育上是保守的，他们主张在任何一级都由教师起主

导作用，不得有任何学生自主的活动；教学法包括练习、背诵、每日家庭作业以及经常性测

验。所以这些倡导者不仅教学方式保守落后，师生关系的处理也是专断的，甚至还承认了体

①崔鸿.初中科学教材难度国际比较研究[D].华中师范大学.2013：2-3.

②丁邦平.国际科学教育导论[M].太原：山西教育出版社.2002：74-77.

③Hodson,D.Towardsaphilosophicallymorevalidsciencecurriculum.ScienceEducation,!988.72(1)：20-21.

罚在教学中的合理性。。从这些可以看出，“回到基础学科运动”在对教育的认识上还有一

定的局限性。

（三）第三次改革浪潮

进入80年代后，美国中学科学教育也迎来了改革与发展的黄金时期。虽然80年代前

的“精英教育”和“回归基础学科运动”使得美国中学科学教育取得了一定的成就，但并没

有从根本上解决美国中学科学教育中存在的问题。美国于1983年4月颁布《国家在危急中：

教育改革势在必行》报告，掀起以“重建学习体系”和“全面提高教育质量”为核心的新一

轮教育改革浪潮。之后，美国又以科学教育为核心再一次发起“普及科学——美国2061计

戈『'项目，该项目的规模和影响力超过了之前任何一次科学教育改革运动。1995年颁布的

《国家科学教育标准》（NationalScienceEducationStandards,SES）就是为了配合这一长远

计划而出台的，其目的是为美国中小学科学教育提供一个标准统一的指南。

《国家在危机中：教育改革势在必行》这一报告明确规定了科学教育应规定所有要得到

文凭的学生在中学中需要修3年的自然科学，同时提出了中学中理科的教学应该使毕业生初

步了解以下知识：（1）物理科学和生物科学的概念、定律和过程；（2）科学探究和推理的

方法；（3）科学知识对日常生活的应用；（4）科学技术发展的社会和环境的意义。

1985年，美国科学协会（AAAS）制定了今后美国基础教育改革的基本计划，其中的总

报告即《普及科学一一美国2061计划》。该报告的理念就是美国的科学教育要面向全体美

国公民，要提高公民的“科学素养”，以适应不断变化的新世纪。1989年的《面向全体美

国人的科学》报告对全体学生在整个基础教育阶段（幼儿园至高中）应当掌握的知识、技能

以及行为态度进行了定义,并为改革建立一个理念基础,指明所有经历了从幼儿园到高中教

育的学生应该具备的知识、技能和处事态度。

「?'资料卡片'

2061计划名字的由来

“2061计划”是美国促进科学协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，于1985

年启动的一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程，当年恰逢哈雷彗

星临近地球，改革计划又是为了使美国当今的儿童——下世纪的主人，能适应2061年彗星

'再次临近地球的那个时期科学技术和社会生活的急剧变化，所以取名为“2061计划”。

、一✓

①宗桂春.美国中小学课程争议问题述评［JJ.外国中小学教育,1995,（06）:8-11.

1993年，美国出版了《科学素养基准》，它是在《面向全体美国人的科学》的基础上

对科学素养进行了进一步细化和扩充，规定了所有学生在其受教育的特定时间里，尤其是2

年级、5年级、8年级和12年级末，在科学、数学和技术学习方面应该能够掌握的具体内容。

“2061计划”虽然为美国科学教育的发展提供了长远的发展目标,但是到90年代初，

人们又发现了新的问题：教育系统各层面上的行政管理人员应该如何按照这些目标来管理？

科学教师们应该如何照着这些目标来教学？以及其他相关人员又应该如何照着这些目标来

行事，可确保学生们照着这些目标来学习，而使他们每个人最终都能成为有科学素养的人呢?

为了解决这一问题，美国于1995年12月正式出版《国家科学教育标准》（以下简称《K-12

标准》）。该标准详细列出了包括科学教学标准、科学教师专业进修标准、科学教育的评价

标准、科学内容标准、科学教育大纲标准和科学教育系统标准。©这六个标准，可以为教师

和学校管理人员提供详细的指导。整体看来，该标准具有以下四个特点：1）强调对所有学

生进行科学教育，即教育平等原则贯穿整个文件；2）强调理解、强调学习科学是种能动的过

程；3）建议发展有一定深度和广度的关于科学内容与科学过程的基本知识；4）体现了灵活

性。②

通过十余年的实践与理论尝试，美国在2011年正式颁布了《KT2科学教育框架：实践、

跨领域概念和核心思想》（简称框架），《框架》在《K-12标准》的基础上，将科学课程

内容框架分为科学与工程实践、跨领域概念、学科核心概念三个维度，“科学探究”的说法

改为“科学实践”，并将K72年级的内容以学习进阶的形式统整。

/国际连线

1996年，美国的《国家科学教育标准》将“探究”作为其科学教育的核心理念，这种

理念同样影响了我国，使''探究”一词成为了我国科学教育研究使用最频繁的术语。但在

2011年7月，美国国家研究理事会（NRC）发布的《K-12科学教育框架：实践、跨学科概念

;和核心概念》一书中最抢眼甚至有些颠覆意味的变更，就是将首位关键词从“探究”

（inquiry）变成了“实践”（practices）。

泛在讨论

阅读文献，思考“探究”缘何“失宠”，“实践”又强在哪里？,

①美国国家研究理事会.国家科学教育标准[M].北京：科学技术文献出版社，2002：27-28.

②王文礼.20世纪美国中学科学教育的发展与变革[D].福建师范大学,2009：189-192.

2013年，美国《新一代科学教育标准》(NGSS)正式发布。《新一代科学教育标准》

(NGSS)是在一定时期内推动美国未来科学教育发展的纲领性文件，体现了美国对提高科学

教育质量、增强国际竞争力的诉求。

纵观美国科学教育的发展历程,美国政府和教育家们一起通过对美国科学教育的不断反

思总结,持续不断地对美国中学科学教育课程改革,从而保持了美国科学教育的繁荣。20世

纪以来，美国的科学教育改革引领着国际的科学教育改革一步步前行，对世界各国的科学教

育都产生了深远的影响。

五、我国的现代科学教育改革

1978年改革开放以后，随着我国基础教育的不断深入，我国的科学教育大抵经历了四

个阶段，即起步与尝试阶段(1978-1984)、调整与改革阶段(1985-1991)、创新与发展阶

段(1992-1999)和全面完善阶段(2000-至今)。前三轮改革逐步吸取了现代教学论和心理

学研究成果和国外小学科学教育改革的有益经验，并结合我国小学自然科学课程自身的特点,

初步建立了一套适合我国国情的小学自然科学课程结构体系。2001年前，随着我国小学科

学教材、教法体系初步形成，我国基础教育中的科学教育进入第四个阶段，逐渐走向正式化、

现代化、本土化。

2001年，我国启动新一轮课程改革。教育部颁布并实施《科学(3-6年级)课程标准(实

验稿)》(以下简称《标准》。它将各学科融合在一起，并把小学的《自然》改编、更名为

《科学》。该《标准》将科学学科课程的性质明确为“以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课

程”，具体描述为科学知识、科学探究和情感态度与价值观的三维目标。《标准》中的课程

目标强调引导学生体验科学探究的基本过程，形成相应的科学概念和科学态度，同时初步了

解科学技术与社会的关系，初步形成对科学的认识。在小学科学的教学方式方面，呈现出多

样化特点，如：探究式学习、合作式学习及个性化辅导等；教学评价方面，以形成性评价为

主，总结性评价为辅，采用笔试、操作等多种方式，评价主体多元，包括教师、家长、学生

等，从而全面掌握学生学习科学的过程和结果，促进学生的学习。

受国际基础科学教育的影响以及在2001年小学科学课程标准实施的十余年实践探索中

发现的问题，我国于2017年2月颁布了《小学科学课程标准》(2017)o核心概念、学习进

阶、STEM等新的研究成果在课程标准中的渗透，突出了科学实践的重要性，推动了科学教育

的发展。其课程内容在原有的物质科学领域、生命科学领域以及地球与宇宙科学领域的基础

之上新增了技术与工程领域，共计18个主要概念。这18个重要概念被分解成75个知识点，分

布在三个学段的课程内容中。同一个知识点在不同的学段有不同的学段目标。

总之，教育是人类社会特有的一种社会现象，是一种有目的有意识的行动，它总是反映

着人类社会发展的需要。科学教育是伴随着近代科学的发展而产生的，并伴随着科学技术与

社会的发展在不断前行，尽管看起来并无规律，但它的发展不是独立的，将之放置于当时的

社会去看待，那么一切都说得通了。

知识应用

2017年2月6日，教育部颁布了《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》（以下

简称《课标》），这一版的课程标准是自2001年新一轮基础教育课程改革以来，经过十余

年的实践探索与经验总结修订而来。《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》与《义

务教育小学科学课程标准（2001年版）》两版课程标准其实浓缩了我国十余年的科学课程

改革的成果与经验。

试比较分析两版课程标准，并阅读相关文献，阐述我国2001年至2017年的科学课程

改革历程与成果。

实践探索'

小明是科学教育与科学专业的一名学生，在王老师的课上，王老师要求小明准备15分

钟的报告，主要内容就是科学教育的发展历程，但是小明刚开始进行这方面内容的学习，不

知道如何下手，你能不能帮帮他，为他设计一个报告提纲呢？

'拓展延伸

《K-12科学教育框架》中的三个维度与主题

科学与工程实践：1.提出问题（科学），确定问题（工程）；2.建立和使用模型；3.

设计和实施研究；4.分析和解释数据；5.使用数学与计算的思想方法；6.创立解释（科学），

设计和解决方案（工程）：7基于证据的辩论；8.获取、评价和交流信息

跨学科的概念：1.模式；2.因果：机制和解释；3.尺度、比例和数量；4.系统和系统模

型；5.能量和物质：转换、循环和保护；6.结构和功能；7.稳定与变化

学科核心概念：1.物理科学（物质及物质间的相互作用：运动和静止：力和力的相互作

用；能量；波与其在信息传输技术中的应用）2.生命科学（从分子到生命体：结构和过程;

生态系统：相互作用、能量和动力；遗传：性状的继承和变异；生物进化：统一性和多样性）

3.地球和空间科学（地球在宇宙中的位置；地球系统；地球和人类活动）4.工程、技术和科

学应用（工程设计；工程、技术、科学和社会的联系）

第二节当代科学教育的主要理论与思潮

情境创设

2003年9月，武昌区被教育部批准为国家“做中学”科学教育实验项目'

实验区。第一批实验学校包括了10所幼儿园和7所小学。“做中学”的宗旨

是让学生在学习中通过观察、动手实验发现并提出问题，表达出自己的观点，

激活学生自身的创新思维。在幼儿园阶段，“做中学”的理念贯穿了所有的教

育活动；到了小学阶段则主要体现在科学和自然课中。为推进“做中学”实验

项目研究，教育部于2004年邀请了两名法国专家对武昌区的50名骨干教师进

行了专业培训。

时隔十余年，在一次针对湖北省的小学科学教育现状调查的时候，彭老师

（现武昌区教研员）跟我们提起了那一次的试点项目，那一时期我国的新课程

改革刚刚进行，全国范围内对于如何上好科学课还没有很好的办法，“在这个

项目中，专家手把手的教我们如何上好一节科学课，使我们一线的老师有了理

论的指导，经过一段时间的培训，大家对于如何上好科学课都有了自己的理解，

以致于今天武昌区的科学课得以开设的如此成功”，彭老师说。

彭老师口中的理论指的就是“做中学”，最早是由著名教育家杜威提出的。

\作为一个对于科学教育的实践有重要的指导作用的科学教育理论，它又有着怎/

''据的发展过程呢？/

理论释疑

科学教育是社会生产发展到一定历史阶段的产物，现代意义上的科学教育是伴随着文艺

复兴时期自然科学的正式诞生而产生的。在科学教育的发展的不同阶段，涌现出了如培根、

斯宾塞、贝尔纳、布鲁纳、弗雷泽等一批优秀的科学教育理论家。他们各自提出了适合科学

发展的科学教育理论，促进了科学教育实践的发展，同时也开启了现代科学教育改革的新局

面。

一、培根经验论的科学教育理论

从15世纪后半叶起，欧洲开启了近代的自然科学时代。资本主

义生产的发展，引发了一系列新技术发明的出现，推动了社会发展，

图2-4弗兰西斯•培根

为近代科学教育的兴起创造了极其有利的条件。在这一时期，被人们誉为“现代科学之父”

的英国唯物论哲学家弗兰西斯•培根（1561-1626）提倡自然科学，主张学以致用，提出了

“知识就是力量”的伟大口号，号召人们掌握科学知识，反对经验教育，成为了科学教育的

首创者。但是培根的科学教育是建立在他的经验主义的感觉论的基础上，因而被称为是经验

论的科学教育理论。

（-）科学知识的认识和科学分类的提出

在培根的著作中，充分体现了其对于科学知识的推崇与热爱，认为科学知识对于人类的

生活具有无法替代的重要作用。出于对整个人类知识全部加以改造的理想，培根重新对以往

的知识进行了研究，并在总结科学发明和技术创造的基础上，提出了关于科学知识的分类。

他将所有的知识分为三部分，共130个题目：

表2-3培根的知识分类体系

一级指标具体内容内容含量

关于人类以外的自然界的天文学、地理学、气象学、火、空气、水、土等40个题目

关于人本身的解剖学、生理学等18个题目

关于人对自然的行动医药、化学、绘画、雕刻、建筑、运输、农业等72个题目

他所提出的这个科学分类体系是一个百科全书式的知识体系，尽管并不完善，但是对于

学校教育中课程内容的科学化影响很大。

（二）改革经验教育，提倡科学教育

培根认为，科学的发展并不是一个人在一代的时间能走完的事情，需要人们富有牺牲精

神，共同努力，代代钻研，从而推动科学发展。基于这样的认识，培根认为学术人才的培养

对于科学的发展具有重要的意义。僵死的经院教育难以培养合格的学术人才，所以他在《新

大西岛》中提出了一个令人神往的教育方案，其核心思想是：所有的人都应成为科学的参与

者，在科学类学校从事科学研究，重心在于探索自然界的知识。为了办好学校教育，推进学

术发展，培根还主张应该抓好三件事情：一是建筑学术的处所，二是印行学术的书籍；三是

提高学者的待遇。他还认为应谨慎选择教员，注重学生的个性化发展，学校之间应注意学术

的交流等。

（三）提出科学的实验归纳法

为了打破人类认识道路上的一些'‘假象”，培根在认识论基础上系统的提出了实验的归

纳法，培根提出的实验归纳法，可以说是对认识方法和思想方法的一个新改造，是当时科学

发明在某一阶段的总结，为近代科学教育的兴起提供了方法论的基础。

培根所倡导的科学教育思想，直接影响了当时和以后的学校改革，他所极力提倡的自然

科学知识跨进了学校的大门，所描绘的理想教育制度，为近代科学教育的实施提供了理论蓝

图。

二、斯宾塞实证主义的科学教育理论

从17世纪科学教育正式确立后，直到19世纪，各种自然科学

进一步发展，并在西欧和美国的课程教育中占了重要的位置，科学

教育进入了一个新的时期。赫伯特•斯宾塞(1820-1903)是继培根

之后，又一个全面论述科学教育的理论家。1859年，在《什么知识

最有价值》一文中，他系统阐述了其科学教育思想。

(-)提出科学教育最有价值

图2-5赫伯特•斯宾塞

自文艺复兴以来，现代科学技术得到了长足发展，但是与之形成极大反差的一个现象是,

当时的英国学校却盛行着极为保守的古典教育，认为拉丁文、希腊文等古典文化知识具有最

重要的价值。鉴于这样的社会现实，斯宾塞提出了极具挑战性的问题：什么知识最有价值？

在其《什么知识最有价值？》这一文中，一致的答案是科学，世界上的一切活动都离不开科

学知识。“科学是使文明生活成为可能的一切过程能够正确进行的基础”，同样，在学校教

育中，科学作为学校的课程内容，在培养学生上，也是最具有价值的，因此科学教育应成为

新教育的重要组成部分，应广泛建立实科中学。

(二)建立了以科学知识为中心的课程体系

斯宾塞在批评当时英国古典中学课程的非实用性的基础上,提出最有价值的知识就是科

学，为生活做准备的知识价值最高。在他看来，教育的职责应该是服务我们更好的去生活,

因而，评判一门教学科目最合理的方式就是看它在多大程度上实现了自己的这一职责。他将

人类活动加以分类，并根据活动背后隐含知识的重要程度，将对应的教育内容排列成一个合

理的次序，即：准备直接保全自己的教育、准备间接保全自己的教育、准备做父母的教育、

准备做公民的教育、以及在准备生活中各项文化活动的教育。由此出发，斯宾塞制定了一个

以科学知识为中心的课程体系。

表2-4斯宾塞的以科学知识为中心的课程体系

人类活动教学内容

直接保全自己的活动生理学、解剖学

逻辑学、几何学、力学、物理学、化学、

间接保全自己的活动

天文学、地质学、生物学、社会学等

抚养和教育后代的活动心理学、教育学(含生理学)

作为公民的活动历史

满足爱好和感情的活动文学、艺术

此外，斯宾塞还强调实物教学在科学教育中的重要作用，认为科学教育应不仅仅局限于

学校内或教室内，应该走向大自然，在大自然中观察现实的事物从而更好的学习科学。

由于斯宾塞的论述，加之当时社会自然科学的飞速发展，自然科学在学校的课程中逐渐

占据了重要的位置，教育理论也开始承认科学教育对儿童培养具有重要意义。同时，在斯宾

塞所属的那个年代，普及义务教育制度逐步确立，科学教育逐渐呈现制度化的现象，现代的

科学教育在这一时期正式确立。

三、约翰•杜威(1859-1952)的科学教育理论

杜威的教育活动主要活跃在二十世纪早期，而这一时期美国对于教育的争论主要集中在

这样一个命题上，即：教育是否接纳科学，接纳同源于这种科学基础之上的哲学思想。杜威

主张教育要“接受科学”，同时也要接受建立在这种科学基础知识的哲学，即实用主义的

经验论，在这一点上杜威与斯宾塞有了一定的分歧。杜威的科学教育理论观点如下：

(-)重视科学方法的教育

在杜威看来，在学生刚开始就教授学科的概念和定律，单一的教授定律往往使学生不明

所以，只了解到知识，但并不明白知识的来源与探索知识的历程，于是学生只学到了概念性

的理论，并没能掌握背后科学的方法，无法把所学知识与生活相结合。杜威在整个职业生涯

中都反对将科学当做由诸多现实知识、事实和定律组成的学科内容，科学的本质应该是探究

过程或科学推理的方法，学校的教学应该将科学思维的教学作为首要目标。“人类文明的未

来取决于科学思维习惯的广泛传播和深刻掌握，因此我们教育中问题的问题，是如何使这种

科学思维习惯成熟和有效。”©当然，重视科学方法的培养，并不代表杜威对于科学知识教

1J.Dewey.Scienceassubject-matterandasmethod[J].Science,1910/31(787):121-127.

学的轻视，在《民族主义与教育》一书中，还针对科学学科详细论述了其课程、教材和教法

等内容。

(-)论“做中学”

杜威强调科学方法和思维的培养，由此出发，主张让学生“从做中学”，在“做”中思

维，通过思维提出和解决问题，在“做”中检验所获得经验的有效性。即教学应该让学生从

自身的活动中和已有经验中学习，“做中学”即“从活动中学习”“从经验中学习”。杜威

根据其思维的五个步骤提出了教学过程的五个步骤：

1.教师给予学生准备一个与其生活想联系的情境，并引导学生对某一问题产生兴趣；

2.给学生足够的资料，使学生得以对付情境中的问题；

3.学生从教师给予的资料