科學(xué)教育的理念與目標(biāo)

目前我國(guó)的科學(xué)教育專業(yè)正處于蓬勃發(fā)展與不斷探索的過(guò)程中，2001~2004年，教育部批準(zhǔn)設(shè)置科學(xué)教育專業(yè)的高等學(xué)校就已達(dá)46所，近年來(lái)更呈上升趨勢(shì)。對(duì)這樣一個(gè)新專業(yè)的建設(shè)迫切需要理論上的思考和觀念上的明晰。例如，科學(xué)教育專業(yè)的建設(shè)如何體現(xiàn)人才培養(yǎng)的理念、目標(biāo)；在從小學(xué)、中學(xué)到大學(xué)、研究生的整體教育中，科學(xué)教育處于怎樣的基礎(chǔ)地位；在我國(guó)目前教育資源尚未得到根本改善，仍有多數(shù)學(xué)生高中畢業(yè)即結(jié)束學(xué)業(yè)的情況下，科學(xué)教育在這一階段又必須具有獨(dú)立性和完整性，那么，科學(xué)教育在這一階段的獨(dú)立地位和獨(dú)特功能如何體現(xiàn)？同時(shí)，就目前的情況而言，我們還面臨著專業(yè)建設(shè)理念、課程教材建設(shè)以及如何與中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)踐聯(lián)系等方面的實(shí)際問(wèn)題。因此，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行學(xué)理上的思索具有重要的理論意義和迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

一、培養(yǎng)目標(biāo)重心的變化

在第三次全教會(huì)上，我國(guó)政府更為明確地提出要全面實(shí)施素質(zhì)教育，立足于提高全民族科學(xué)素質(zhì)的大目標(biāo)，加強(qiáng)中小學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培育。從世界范圍來(lái)看，中學(xué)階段科學(xué)教育的目標(biāo)也都被確定為提高人的科學(xué)素質(zhì)，即培養(yǎng)具有科學(xué)素質(zhì)的人。

科學(xué)素質(zhì)有四個(gè)核心因素，即：其一，對(duì)科學(xué)技術(shù)的理解，包括理解科學(xué)技術(shù)的性質(zhì)、概念、原理、過(guò)程；其二，對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者關(guān)系的理解；其三，科學(xué)的精神和態(tài)度；其四，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)解決日常生活及社會(huì)問(wèn)題的能力，包括運(yùn)用科學(xué)方法的能力、判斷和決策的能力、與他人合作交流的能力、自我補(bǔ)充和繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

筆者認(rèn)為，科學(xué)素質(zhì)的培育是教育的整體行為和系統(tǒng)工程，它需要將素質(zhì)教育的理念貫徹在教育的整體系統(tǒng)中，并在這一觀念和目標(biāo)的前提下調(diào)整結(jié)構(gòu)，以使教育在整體上實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的功能和效果。科學(xué)教育作為教育整體系統(tǒng)中的組成部分之一，承載著科學(xué)素質(zhì)教育的理念和理解科學(xué)的具體目標(biāo)。

理解科學(xué)是科學(xué)素質(zhì)的基礎(chǔ)組成部分，占據(jù)相當(dāng)重要的地位。對(duì)科學(xué)的理解是由四個(gè)部分組成的，包括對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，對(duì)科學(xué)過(guò)程的理解，對(duì)科學(xué)方法的理解和對(duì)科學(xué)對(duì)象的理解。

對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解有助于區(qū)別科學(xué)與非科學(xué)、科學(xué)與偽科學(xué)，是科學(xué)素質(zhì)的基礎(chǔ)組成部分。科學(xué)的劃界標(biāo)準(zhǔn)是意在把科學(xué)與非科學(xué)或反科學(xué)，科學(xué)與形而上學(xué)區(qū)分開(kāi)來(lái)，其劃界標(biāo)準(zhǔn)顯示了科學(xué)與非科學(xué)或反科學(xué)，科學(xué)與形而上學(xué)的本質(zhì)區(qū)別，成為科學(xué)判斷的重要依據(jù)。在邏輯經(jīng)驗(yàn)主義看來(lái)，科學(xué)是使由觀察和實(shí)驗(yàn)中得到的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)邏輯系統(tǒng)化的語(yǔ)言系統(tǒng)或命題系統(tǒng)。命題是否有意義確立了一種界限，凡是能夠最終訴諸經(jīng)驗(yàn)的、被經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)的命題就是有意義的，否則就是無(wú)意義的。邏輯經(jīng)驗(yàn)主義用這一標(biāo)準(zhǔn)把科學(xué)與非科學(xué)區(qū)分開(kāi)來(lái)。邏輯經(jīng)驗(yàn)主義之后，英國(guó)著名科學(xué)哲學(xué)家波普爾用證偽替代了證實(shí)?？蓹z驗(yàn)性是科學(xué)的必要條件，不具備這個(gè)條件就不是科學(xué)。但是，單單具備這個(gè)條件還不能成為科學(xué)?？茖W(xué)之所以為科學(xué)，不僅僅是在于其具有經(jīng)驗(yàn)上的可檢驗(yàn)性，還在于科學(xué)形成了內(nèi)在一致的邏輯上完備的理論體系。相比之下，社會(huì)歷史學(xué)派倒是更加看重后者。例如該學(xué)派的代表人物庫(kù)恩就曾提出，有無(wú)范式是科學(xué)與非科學(xué)、前科學(xué)的劃界標(biāo)準(zhǔn)。范式是科學(xué)成熟的標(biāo)志，任何一門學(xué)科在它尚未形成共同的范式之前，它并不是科學(xué)的，而只有形成統(tǒng)一范式之后，方由前科學(xué)發(fā)展成為科學(xué)。庫(kù)恩的范式，其核心就是科學(xué)理論。由此可見(jiàn)，科學(xué)作為對(duì)自然界的現(xiàn)象——本質(zhì)結(jié)構(gòu)的反映，其知識(shí)系統(tǒng)具有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)——理論的結(jié)構(gòu)，而科學(xué)判據(jù)則具有經(jīng)驗(yàn)——理論的二元結(jié)構(gòu)。對(duì)科學(xué)本質(zhì)的正確認(rèn)識(shí)是理解科學(xué)的首要條件。

對(duì)科學(xué)過(guò)程的理解展開(kāi)了三個(gè)維度，首先知識(shí)是個(gè)過(guò)程，真理也是過(guò)程。其二，這個(gè)過(guò)程是個(gè)探索的過(guò)程，沒(méi)有必然的成功之路，沒(méi)有程式化的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯。其三，通過(guò)科學(xué)史案例的教學(xué)可為學(xué)生“再現(xiàn)”從科研選題開(kāi)始的科學(xué)研究的全過(guò)程。理解科學(xué)的過(guò)程有利于培育學(xué)生的探究意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

科學(xué)方法有兩類：經(jīng)驗(yàn)方法和邏輯方法。按層次可劃分為一般方法（原則方法），一般科學(xué)方法，具體科學(xué)方法?？茖W(xué)方法是自然科學(xué)的重要組成部分，自然科學(xué)的重大進(jìn)步往往是來(lái)自研究方法的創(chuàng)新，科學(xué)研究方法的教育是能力素質(zhì)培養(yǎng)不可缺少的組成部分。

理解自然科學(xué)研究的對(duì)象——自然界是科學(xué)研究的最終目標(biāo)，也是學(xué)習(xí)的根本目的。人類從事科學(xué)研究的目的就是要獲得對(duì)自然界的總體理解。自然界是個(gè)整體，它是作為一個(gè)整體而存在和被認(rèn)識(shí)的。自然的齊一性決定了人類認(rèn)識(shí)的整體性，不從整體上來(lái)理解自然，或者沒(méi)有獲得對(duì)自然的整體性觀點(diǎn)，就達(dá)不到對(duì)自然的真正認(rèn)識(shí)。自然科學(xué)是一個(gè)整體，限于人類自身認(rèn)識(shí)能力的不足和對(duì)自然認(rèn)識(shí)的局限性，才形成了各分支學(xué)科。由于各分支學(xué)科都是從各自不同的側(cè)面形成的對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，因此，它們所提供的自然圖景是孤立的、不完整的。要使學(xué)生形成對(duì)自然界的真正理解，就要培育整體的自然觀，而科學(xué)教育的綜合課會(huì)承擔(dān)起這一使命。

科學(xué)教育的目標(biāo)構(gòu)成了科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的核心，而且有著更加具體的內(nèi)容，這門學(xué)科在現(xiàn)代教育體系中理應(yīng)發(fā)揮重要的作用。

二、教育范式的轉(zhuǎn)變

科學(xué)教育目標(biāo)的實(shí)施導(dǎo)致了教育范式的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變是由兩方面的因素決定的，首先是理解科學(xué)的角度發(fā)生了變化，其二是理解科學(xué)的方式發(fā)生了變化。

現(xiàn)代科學(xué)教育是指以物理、化學(xué)、生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)等自然學(xué)科為主體構(gòu)成的并涉及技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)及科學(xué)史在內(nèi)的綜合性科學(xué)技術(shù)教育體系。從科學(xué)和技術(shù)的整體出發(fā)，理解科學(xué)，認(rèn)識(shí)各分支學(xué)科。20世紀(jì)40年代到60年代，隨著系統(tǒng)科學(xué)的興起和發(fā)展，使人類認(rèn)識(shí)世界的思維方式發(fā)生了變化，也使人類理解科學(xué)的角度有了轉(zhuǎn)變。西方科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的楷模，它不僅帶來(lái)了科學(xué)認(rèn)識(shí)的宏大成就，更以其貫穿的方法、精神和思維方式影響著人類。古希臘以來(lái)，西方科學(xué)鮮明的分析式的思維方式是從局部出發(fā)，尋求對(duì)局部的詳細(xì)、精確的認(rèn)識(shí)，并期待在充分認(rèn)識(shí)局部的基礎(chǔ)上形成對(duì)整體的認(rèn)識(shí)。這種思維方式帶來(lái)了西方科學(xué)研究的精確性和嚴(yán)密性，達(dá)到了極高的成就。但是，隨著20世紀(jì)人們對(duì)復(fù)雜性客體的研究，這種分析式的思維方式的局限性開(kāi)始顯露出來(lái)。

隨著系統(tǒng)科學(xué)的建立，系統(tǒng)方法作為一種新的思想方法隨之確立起來(lái)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，人們開(kāi)始用系統(tǒng)的眼光來(lái)看待科學(xué)。科學(xué)社會(huì)學(xué)的興起使人們開(kāi)始在更廣闊空間——科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的大系統(tǒng)來(lái)研究科學(xué)、理解科學(xué)。從系統(tǒng)角度來(lái)看科學(xué)，注重的角度是系統(tǒng)的整體性和系統(tǒng)要素的相關(guān)性。與分析的思維方式相比，整體的思維方式更具有辯證性。

現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展也導(dǎo)致了人們理解科學(xué)的方式發(fā)生了變化，從關(guān)注科學(xué)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)到關(guān)注科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程。

自然科學(xué)確立以來(lái)，科學(xué)觀問(wèn)題的研究經(jīng)歷了靜態(tài)結(jié)構(gòu)觀——?jiǎng)討B(tài)發(fā)展觀——合理進(jìn)步觀的變化過(guò)程。從培根以來(lái)，一直到邏輯經(jīng)驗(yàn)主義，科學(xué)觀的研究主要是集中于對(duì)科學(xué)活動(dòng)的“已完成的產(chǎn)品”從事靜態(tài)的分析。邏輯經(jīng)驗(yàn)主義從理性的視角出發(fā)對(duì)科學(xué)給予靜態(tài)的描述，并以歸納法為基本方法對(duì)科學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)作出了說(shuō)明。在這樣一幅科學(xué)的圖景中，科學(xué)知識(shí)一經(jīng)證實(shí)即成為真理，知識(shí)是真理的集合，知識(shí)因積累而變得豐富，科學(xué)猶如支流匯成江河，是以連續(xù)的方式、積累的模式進(jìn)步的。在科學(xué)觀的核心問(wèn)題由科學(xué)知識(shí)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向科學(xué)知識(shí)的動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程中，波普爾作出了重要的歷史貢獻(xiàn)。他第一個(gè)提出了科學(xué)發(fā)展的動(dòng)態(tài)模式，為科學(xué)觀的研究指出了不同于邏輯經(jīng)驗(yàn)主義的新方向。波普爾的工作，其意義是十分重大的，正如圖爾敏（S.Toulmin）所指出的，“什么時(shí)候真正以發(fā)展的態(tài)度對(duì)待不斷變化的科學(xué)理論組織問(wèn)題，什么時(shí)候哲學(xué)探索就有某種新方向。這一步，將迫使人們從一個(gè)更廣闊的歷史背景上看待一切關(guān)于科學(xué)的理論結(jié)構(gòu)和命題系統(tǒng)問(wèn)題。在這種新關(guān)系中，自然科學(xué)不再是靜態(tài)的形式結(jié)構(gòu)，而是具有某種標(biāo)準(zhǔn)思想程序或動(dòng)向的理性事業(yè)?！睂?duì)什么是科學(xué)以及科學(xué)結(jié)構(gòu)的理解構(gòu)成了科學(xué)靜態(tài)研究的主要內(nèi)容，考察科學(xué)的演變和進(jìn)步則構(gòu)成了科學(xué)動(dòng)態(tài)研究的主要內(nèi)容。這兩個(gè)方面的研究對(duì)于理解科學(xué)來(lái)說(shuō)都是必需的?？茖W(xué)的靜態(tài)研究通過(guò)結(jié)構(gòu)從形式上描繪出科學(xué)的某些重要特征，而科學(xué)的動(dòng)態(tài)研究則從其結(jié)構(gòu)關(guān)系的變化上展現(xiàn)出科學(xué)演變的某些規(guī)律性。

科學(xué)教育的目標(biāo)是理解科學(xué)，20世紀(jì)以來(lái)科學(xué)的迅猛發(fā)展使得我們理解科學(xué)的角度和方式都發(fā)生了變化。這種變化導(dǎo)致了原有教育模式和觀念的變化，不僅使教育的范圍由限制在單一的科學(xué)范圍內(nèi)的知識(shí)和方法的培養(yǎng)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科的高度融合，而且從動(dòng)態(tài)角度展現(xiàn)的科學(xué)，極有利于學(xué)生探究意識(shí)、探究能力的培育和創(chuàng)新潛能的激發(fā)。