從科學觀念的視角進行科學教育

白欣

“觀念”一詞由笛卡爾轉變為認識論術語，經康德和黑格爾確定為——“觀念在思維中是一種必然的事實”。觀念形成是對經驗事實的聯合與整合的過程，觀念反映客觀事物，同時又反作用于客觀事物。從哲學關于主觀意識與客觀世界的角度出發，知識是客觀世界的代表，觀念是主觀意識的思維性綜合，二者處于不斷迭代之中。觀念既來源于事實，具有客觀性，是人對世界的理性認識，也是頭腦中已形成的獨特觀點，具有主觀性，是人對世界一系列系統觀點的總和。

科學觀念代表著所在領域內科學思想的精華，它為有關科學共同體的理論活動和實踐活動提供奠定了思想框架和行動準則。科學教育要培養的科學觀念是對學生頭腦中已掌握的規律、原理基本的整合與升華。“觀念為本”的教學強調將觀念遷移到學習實踐中并進行反思概括，形成對科學觀念的整體認識。為什么從科學觀念的視角開展科學教育是必要的呢？新課標具有標志性和亮點的改革是由“三維目標”向“核心素養”的轉變，將概念規律遷移提升至科學觀念，原有的教育理論是由概念規律到知識技能，不構成完整閉環體系。新課標中提出“科學觀念”的形成，取締孤立的科學現象、物理事實、經驗或者物理學、化學、生物學等名詞的簡單并集，剝葉取莖，找出核心，認識本質，將核心串聯融合，引領學生獲得解決問題的能力，支撐學生理解包羅萬象的自然世界。

科學教育中，學生核心素養的培育需要注重科學觀念、科學思維、科學探究實踐與科學態度與責任的培養。對四者內在關系進行分析：科學觀念是科學課程本質屬性的集中體現，是其他素養的基礎與指導；科學思維是學習科學所必備的關鍵能力，科學觀念影響科學高階思維的養成與實際應用；探究實踐是養成各素養的主要途徑，科學觀念決定著探究實踐的方式；態度責任基于學生對科學觀念的深度理解，是學生內化的必備品格和正確價值觀。

培養學生形成正確的科學觀念，有以下幾個要點。首先，糾正與改進學生科學觀念的發展可能面臨的障礙和挑戰。學生在學習科學知識之前，可能帶有某些來源于日常生活的經驗或傳統觀念。迷思概念對學生科學觀念的形成會產生負面影響，阻礙其對科學觀念的正確認識。此外，學生缺乏實踐機會也是形成發展科學觀念的障礙之一。目前學生的學習容易只停留在書本知識層面，缺乏實際操作和實踐應用的機會，沒有觀念在實踐中的檢驗與深化。

其次，教師要保證教學的正確性和統領性。教師的知識水平和教學方法對學生科學觀念的培養起著至關重要的作用。傳統的教學課堂更偏向于傳授“僵死知識”，教師機械地教，學生機械地學，明明是極具探究性、邏輯性的物理知識，卻以一種語言性命題與事實在記憶中存儲起來。如此發展難以實現達成觀念的建構。因此，教師在設計教學時，應將教學內容以“學以致用”為綱，傳授可以用來解決問題的“活性知識”，支撐更高質量的教學成果。

最后，注重觀念形成過程的完整性。愛因斯坦說：“所有的物理學理論都是起源于思維與觀念，而不是公式。”思維與觀念的養成基于對公式與規律的掌握與理解，熟知基礎的現象，才能總結基本理論，通過時間空間的發酵與累積，形成獨特的科學觀念，反作用于基本公式規律的認識。探究學生科學觀念螺旋式上升、波浪式前進的形成過程，學生對科學觀念的結構與內容有自身的建構與理解后，指導科學學習，形成綜合性觀念能力，構建獨特的“科學大廈”。

新課標的修訂建立在比較研究國際科學教育教學的基礎上，隨著新課程改革的進一步推進與核心素養的提出，探究如何常態化以“觀念為本”的教學成為不可避免的重大議題之一。科學觀念作為學科核心素養的基礎與保證，應如何靠近國際化“大概念”體系、引入外來文化并且融合本民族特色，學生和教師分別以何種方式來評價這一階段的觀念學習等，都是課程標準變化后帶給我們需要重新思考的內容，也是需要長期探究的方向。