高中物理新課標中的“科學—技術”觀：問題與建議

郭桂　周蔣權　鄭尚宜

摘要：理解科學與技術的關系是科學素養和物理學科核心素養的重要內容.對我國最新頒布的《普通高中物理課程標準（2017年版）》的文本分析表明，該課程標準呈現了“不區分科學與技術”“技術是應用科學”和“科學對技術具有促進作用”的“科學-技術”觀.這從本質上是一種理想主義的、靜態的“科學-技術”觀.這種“科學-技術”觀將科學與技術的區別模糊化；片面強調科學對技術的價值，忽視技術對科學的影響；對正確認識科學與技術的本質及二者關系將產生不利影響；同時易使學生形成錯誤的科學價值觀.因此，可以從完善課程標準、提升物理教師的科學哲學素養和靈活應用課程標準展開教學三個方面予以應對.

關鍵詞：高中物理；課程標準；“科學-技術”觀；問題；建議

基金項目： 湖南省社科青年基金項目“社會性科學議題（SSI）理科課程設計研究”，項目編號：15YBA265.

作者簡介： 郭桂周（1982-），男，河北滄州人，講師，教育學博士，研究方向：物理課程與教學論、科學教育；

蔣權（1996-），男，湖南衡陽人，在讀碩士，研究方向：物理課程論；

鄭尚宜（1995-），女，吉林長春人，在讀碩士，研究方向：物理課程論.

當代科學教育的目標著眼于培養學生的科學素養，科學素養不僅包括科學知識與技能、科學態度、情感與價值觀，而且包括理解科學與技術、社會的關系等[1].我國最新頒布的《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱“高中物理新課標”）指出，認識科學·技術·社會·環境之間關系是物理學科核心素養的重要內容[2].由此可見，認識科學與技術的關系是科學素養與物理學科核心素養的重要維度.但是高中物理新課標究竟呈現了一種什么樣的“科學-技術”觀？這種“科學-技術”觀是否合適？筆者即以此“科學與技術的關系”作為研究對象對新課標進行文本分析，揭示其背后的“科學-技術”觀，認識其存在的問題，進而提出必要的建議.

1研究的方法與工具

11研究方法

本研究采用的是內容分析法.我國臺灣學者歐用生指出，內容分析法是以客觀及系統化的態度，對文件內容進行分類、統計、分析，以計量的方法，藉次推論產生該項文件內容的環境背景及意義，是傳統上教科書研究最常使用的研究方法[3].研究者可以應用自身建構或者其他學者建構的與某一主題相關的、相對科學規范的分析框架對教科書內容進行統計分析，之后可以結合相關理論展開更加深入的探討.

12研究工具

要認識科學與技術的關系，首先需要對“科學”與“技術”進行界定.這里的“科學”指的是自然科學，即人類用實證、理性諸方法就自然乃至人本身進行探究所獲得的知識的體系化之過程與結果[4].而技術指的是“人類在利用自然、改造自然的勞動過程中所掌握的各種活動方式、手段和方法的總和”[5].在本研究中，為了研究的需要，筆者選用的研究工具是Florbela M.Calado等建構的“科學與技術關系分析檢查表”（表1）.該檢查表以“科學與技術是兩個不同的、但卻相互作用的共同體”作為指導思想，從“科學與技術的區別”“面向科學的技術”“面向技術的科學”和“科學與應用科學”四個方面對文本呈現的科學與技術的關系展開探究[6].該檢查表較為全面，具有較好的內在信度，并且簡潔明了，可操作性強.

2高中物理新課標中科學與技術關系文本的歸類與分析

下面就高中物理新課標中與科學與技術的關系有關的文本進行提取與分析.該部分研究由三位具有物理教育研究背景的研究人員共同展開，分別對物理新課標中呈現的科學與技術關系的話語文本進行掃描與歸類，并進行信度檢驗.經檢驗，三名研究人員保持了比較高的一致率（96.2%），從而確保了本研究的外在信度.

21高中物理新課標中“科學-技術”關系文本的掃描與歸類

本研究首先對高中物理新課標中與科學與技術關系有關的文本進行掃描并提取，并獲得26個目標文本.之后對這26個目標文本進行初步分析與歸類，發現這些話語文本主要呈現了三個方面的內容：“不區分科學與技術”、“技術是應用科學”以及“科學對技術的促進作用”（見表2）.

22高中物理新課標中“科學-技術”關系分析

通過以上的內容歸類，我們可以看出，在26個涉及科學與技術關系的文本中，30.8%的內容將科學與技術連用或者混用，如“科學技術”或者“科技”，但是并沒有明確闡述科學與技術的區別與聯系，這從本質上是一種科學與技術一體化的觀點.42.3%的內容認為科學能夠應用于技術，技術背后存在著物理學或者科學原理，即呈現的是“技術是應用科學”的觀點，這從本質上是一種科學與技術關系的線性模型.26.9%的內容認為“科學對技術具有促進作用”，即科學推動了技術的發展，科學是制約或者說影響著技術發展與進步的重要因素.

3高中物理新課標中“科學-技術”觀存在問題

高中物理新課標對于科學與技術關系的觀點主要存在著如下幾個方面的不足.

31呈現了靜態的、理想主義的“科學-技術”觀

正如黑格爾所指出的那樣，凡是歷史的都沒有（唯一、確定的）本質.科學與技術同樣是歷史的、發展的，這就決定了二者的關系在不同的歷史時期呈現為不同的特征.如澳大利亞科學教育學者保羅·加德納從歷時態的角度將科學與技術的關系分為四種類型[7]：

（1）“劃界主義（demarcationist）”的觀點.古希臘學者（如亞里士多德）認為，科學與技術相互獨立且異質.科學知識是第一原理和第一因的知識，科學知識是由永恒的、必然的真理構成的.而技術與如何做有關，科學是比技術高貴的知識形式[8].

（2）唯物主義（materialist）的觀點.在近代科學革命時期，實驗成為近代自然科學的基石，科學知識必須經歷實驗技術的檢驗才能證明其真理性，因此在這一時期，技術被看做是科學之源.

（3）“理想主義（idealist）”的觀點.在十九世紀下半葉，人們傾向于將科學與技術看做是不同的社會活動.科學被看做是“純粹的”“為真理而追求真理”“價值無涉的”.而技術是“應用的”“實踐的”和“工程的”.這一時期人們普遍認為，科學先于并優于技術，科學知識是技術進步的源泉，技術進步是科學的概念、原理、方法等特定領域的應用.直到20世紀60年代，人們還將技術看做是應用科學[9].

（4）“互動主義（interactionist）”的觀點.到了20世紀70年代以后，占統治地位的模型是：科學與技術是兩個不同的、但卻相互作用的共同體.科學與技術有自己的目標、傳統與價值，既相互獨立又相互聯系.

由此可見，我國高中物理新課標呈現的是一種理想主義的“科學-本質”觀，即認為科學知識是技術進步的源泉（如“了解物理學對信息技術發展的貢獻”），并且技術進步是科學的概念、原理、方法等在技術中的應用（如“了解發電機和電動機工作過程中的能量轉化”）.但是這種模型的不足在于，未能從本體論的角度區分科學與技術之間的差異，并且沒有關注到技術對科學發展的影響.

32未區分科學與技術，將科學與技術的區別模糊化

通過前面的統計分析，我們發現高中物理新課標很大的篇幅并未區別科學與技術，而是將科學與技術連用或者混用，這其實是將科學與技術的區別模糊化，這種視科學與技術一體化的觀點，認為科學與技術密不可分、融為一體.課程標準對科學與技術關系的這種處理方式，可能帶來的不良后果.

（1）導致學習者對科學與技術的混淆，無法認識到科學與技術的差異.我國物理學家吳大猷早在上世紀80年代就指出，中國創用“科技”一詞是很大的不幸：“我們通常將基礎科學、應用科學和技術三者，籠統地用‘科技兩字包括起來，其實這個簡稱，已導致了社會上許多人對科學和技術的混淆了解.”[10]

（2）課程標準的這種處理方式對于認識科學與技術的聯系也是不利的，即課程標準并未深入闡述科學與技術所存在的多方面的內在聯系.

33片面強調科學對技術的價值，忽視技術對科學的影響

從現實來看，科學愈發技術化，即成為一種“技科學（tech-science）”，現代科學對于技術的發展確實發揮著巨大的作用.但是需要指出的是，技術又可以分為經驗性技術與科學性技術，科學對技術的影響與作用對象主要是科學性技術，并且這種影響并不是直接的而是需要中介的.同時我們也要看到，不僅科學影響技術的發展，技術同樣制約或者促進了科學的發展，技術對科學的影響主要是通過為科學研究提供新的技術手段或者實驗器材等方式實現的，如冷凍電鏡的發明促進了結構生物學的發展.同樣，受制于真空技術，赫茲對陰極射線的研究得出了錯誤的結論，而之后的J.J.湯姆遜則利用更先進的真空技術發現了電磁場能夠使陰極射線偏轉，其方式與帶電粒子一致，并測量出電荷與粒子質量的比值，從而揭示了陰極射線的本質[11].

34對正確認識科學、技術的本質及二者關系將產生不利影響

從技術哲學或者科學技術哲學的角度來看，“技術是應用科學”是一種片面的“科學-技術”觀，這種觀點并未能真正認識到科學與技術的復雜關系.實際上，科學與技術的關系不僅是歷史發展的，而且無論是理論上還是實踐中二者都存在著巨大的差異.技術并非僅僅是應用科學，并且也不必然是應用科學.雖然科學趨于技術化、技術趨于科學化是不爭的事實，但是科學與技術在諸多方面確實有天壤之別，“技術與科學并非只有程度上的、細微的差異，而有著原則上的、本質性的不同”.如錢時惕指出，科學屬于認識范疇，主要回答“是什么”“為什么”的問題，技術屬于實踐范疇，主要解決客觀世界“做什么”“怎么做”的問題[12].李醒民則從追求目的、研究對象、活動取向、探索過程等十七個維度論證了科學與技術的差異.如從追求目的看，科學以求知為鵠的，其目標在于探索和認識自然；技術以應用為歸宿，其意圖在于利用和改造自然.而從采用方法來看，科學主要是運用實驗推理、歸納演繹等方法.而技術多是調查設計、試驗修正等方法[13].只有對科學與技術的差異進行深入探討，才能夠真正認識科學與技術的本質以及二者的關系.

35不區分科學與技術易使學生形成錯誤的科學價值觀

將科學與技術連用或者混用（如“科學技術”或者“科技”）實際上是一種科學與技術關系的線性模型，這種模型認為技術革新來源于科學發現.正如費曼所指出的那樣：“人們似乎相當普遍地認為，只要科學家們對于錯綜復雜的社會問題加以關注，而不是成天鉆在細枝末節的科學研究之中，那么巨大的成功就會自然到來.”[14]但是這種模型易使人們形成一種這樣的錯誤認識：科學必然要向技術轉化.科學與技術關系的這種線性模型更加強調科學的實用價值.但是大量的科學研究尤其是物理學研究實際上與人類現實中的技術應用風馬牛不相及，如宇宙學中的大爆炸理論、黑洞理論以及反物質與暗物質理論等，更多的是對大自然本質的探索和認識.從科學本質的角度來看，科學活動主要還在于探索自然背后的客觀規律，提高人類的認識水平，即求真.同時科學還能夠為人類提供智慧和思辨的享受，以及開放的頭腦和懷疑的精神[15].正如有的學者所指出的那樣，對科學實用價值的過分強調，不但扼殺了孩子的想象力和創造力，而且還剝奪了人們參與科學活動、學習科學知識的樂趣以及對發現大自然真理的執著追求[16].

4對策與建議

筆者認為，可以采取以下三個方面的措施應對物理新課程標準中“科學-技術”觀存在的問題.

41“科學—技術”的完整性和層次性

物理課程標準需要呈現完整、深層次、動態發展的“科學-技術”觀.完整的、深層次的“科學-技術”觀一方面需要呈現科學、技術的核心特征，另一方面需要呈現科學與技術的深層次聯系、互動與差異，既要呈現科學對技術的影響，又要呈現技術對科學發展的影響.同時需要展示一種歷史感，即科學與技術的關系并不是靜態的，而是歷史發展的.在當代，科學與技術更多地呈現為既存在差異，又相互影響和制約.并且，在高中物理教科書編寫過程中也要關注并呈現合適的“科學-技術”觀.

42提升物理教師的科學技術哲學素養

我國以往的物理教師教育課程體系一般由兩部分構成，即“物理學知識+教育學知識”，但是這種物理教師教育模式的先天不足是教師所具備的知識體系中，物理知識基本能夠滿足教學要求，但是教師缺乏與科學有關的知識（knowledge about science），即認識科學的本質以及科學與技術、社會的聯系等，而這些知識同樣屬于科學素養的重要范疇.因此，有必要將科學技術哲學（或自然辯證法概論）課程適當納入到物理教師教育課程體系中來，只有這樣物理教師才不會“只見樹木，不見森林”.惟有如此，物理教師才能夠在教學中不僅教授物理知識，而且提升學生對科學本質、科學與技術、社會關系的認識與理解.

43靈活應用課程標準展開教學

高中物理課程標準是高中物理教師展開高中物理

教學的綱領和依據，但是需要指出的是，課程標準并不是“圣經”，在展開教學的過程中，教師可以對部

分內容及其教學方法進行調試，但是這種調試并不是隨意地、毫無依據的調整，而是要有充分的理由、依據，教師需要在展開充分論證的基礎上對課程標準進行適當調試并展開教學，使教學效果最優化.

參考文獻：

[1]馮翠典.科學素養結構發展的國內外綜述[J].教育科學研究，2013（6）：62-66.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3] 黃靖惠，洪志誠，許瑛玿.九年一貫教科書“全球暖化概念”內容分析[J].教科書研究，2012，5（3）：27-57.

[4] 李醒民.什么是科學[M].北京：商務印書館，2014.

[5] 郭桂周，滕艷萍，易娜伊.物理課程中的技術知識研究[J].湖南中學物理，2017（6）：1-3.

[6] Florbela M. Calado，Franz-Josef Scharfenberg and Franz X.Bogner.To What Extent do Biology Textbooks Contribute to Scientific Literacy？ Criteria for Analysing Science-Technology-Society-Environment Issues.Education Science，2015（5）：255–280.

[7] 陳凡，李勇.科學-技術的歷史邏輯與當代特征[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2011（3）：13-19.

[8] 李醒民.科學論：科學的三維世界（上卷）[M].北京：中國人民大學出版社，2010.

[9] 李醒民.科學論：科學的三維世界（上卷）[M].北京：中國人民大學出版社，2010.

[10] 金吾倫.感悟科學—科學哲學探詢[M].長沙：湖南人民出版社，2007.

[11] 查爾莫斯著，魯旭東譯.科學究竟是什么（第三版）[M]北京：商務印書館，2007.

[12] 錢時惕.什么是技術及科學與技術的關系[J].物理通報，2009（11）：55-56.

[13] 李醒民.科學論：科學的三維世界（上卷）[M].北京：中國人民大學出版社，2010.

[14] 理查德·費曼.科學的價值[EB/OL]http：//www.360doc.com/content/18/0325/09/184879_739991030.shtml.2018-3-15/2018-5-20.

[15][16] 李亞寧.費曼談科學的價值[N].大眾科技報，2001-9-16（5）.