刘克文  

（北京  北京师范大学化学学院）

[摘 要] 科学的本质阐明了科学的基本特征，认识科学的本质对于我们在科学教育中树立正确的自然观、科学观，理解科学教育的内涵和科学探究的本质，进而确立科学教育的指导思想、目的、内容以及教育教学方式等具有重要的意义。本文阐述了科学的本质，并对科学的本质在科学教育中的价值进行了论述。

[关键词] 科学的本质；科学教育；价值

科学的本质是近年来世界范围内科学教育改革所关注的热点问题之一。美国科学促进会1985年制定的“2061计划—面向所有美国人的科学”和1993年制定的“科学素养基准”以及1996年美国国家科学院颁布的“美国国家课程标准”都明确地指出，理解科学的本质是科学素养的重要组成部分。理解科学的本质，实际上是要回答“科学是什么”的问题。对广大科学教育工作者来说，这好象是一个非常普通而简单的问题，但是，进一步思考不难发现，要较为全面地回答“科学是什么”却并非易事。长期以来，我国中小学科学教育一直存在着一些积重难返的问题，如，重英才教育，轻普及教育；重理论，轻经验；重知识的灌输，轻知识的自我建构和探究；重视科学事实和结果的传授，忽视方法过程及态度价值观教育；重知识的重复，轻知识的创新等。笔者认为，产生这些问题固然有多方面因素的影响，但很重要的一方面是与对科学的本质缺乏全面的认识和理解有直接的关系。本文拟首先阐明科学的本质，然后就科学的本质在科学教育中的价值进行探讨。

一．科学的本质

从词源学上看，英文“科学”（science）一词来源于拉丁文中的scientia，意思是知识、求知，即有知识，而不是误解或无知^[1]。关于“科学是什么”，长期以来，科学家、科学哲学家、科学史学家等一直在进行激烈的争论。

英国的科学哲学家乔治·奥威尔认为 “科学一般被定义为：（1）精确科学，如化学、物理等；（2）一种通过逻辑推理从观察到的事实得出可验证的结论的思维方式”^[2]。

美国著名科学哲学家G·萨顿在《美国百科全书》中把科学理解为：“科学为系统化的实证知识”。

我国学者郭湛在《中国大百科全书·哲学》中认为： “科学是以范畴、定理、定律形式反映现实世界多种现象的本质和运动规律的知识体系”。

还有的观点认为：科学是人类籍此获取对外界环境控制的行为模式^[3]。按照这种观点，科学不仅包含理论知识，而且包含技术。

也有人提出：科学既是系统的知识体系又是探究活动。科学与技术是两个不同的概念，科学是理论形态的知识体系，而技术则是应用理论知识来解决实际问题^[4]。《美国国家课程标准》则认为：科学的目标是探知自然，技术的目标是对这个世界加以改造使之适应人类之需^[5]。

从上面看到，由于认识的角度不同，人们对“科学是什么”的问题一直存在着不同的看法，至今没有给出一致的回答。尽管如此，通过考察科学发展的历史和科学研究的对象、过程、方法、科学研究的成果等，对于现代科学的一些基本特征，人们还是有很多的共识。

美国科学促进会在其制定的“2061计划——面向所有美国人的科学”中,从科学世界观、科学探究、科学事业三个方面对科学的本质进行了阐述：^[6]

1．科学世界观

科学家对他们所从事的工作以及他们如何看待自己的工作都有一些基本的信念和态度，它们与自然世界的性质和我们对它的了解有关。

（1）世界是可知的

科学家们相信，运用智慧和扩展人类感官的仪器，人们能够发现自然运行的图式。

（2）科学理论是变化的

不管一种科学理论对一系列观察事实解释得多么完美，总可能有其它理论同样适用或比它解释得更好，使用范围更广。

（3）科学知识的持久性

尽管科学理论是变化的，但只是修正而不是彻底地否定。

（4）科学不能为所有的问题提供全部的答案

世界上有些事物是不能用科学方式有效地进行研究的。如，信仰就其本质来说是不能证明或否定的。尽管有时科学家们通过确认一些特殊行为的可能后果，权衡利弊后对讨论如善良与邪恶这类问题有所贡献，但他们无法解决此类问题。

2．科学探究

科学中不同的学科，对证据的依赖、利用假设和理论、应用逻辑等很多方面是相同的。不过，科学家们在确立研究对象、如何开展工作、是重视历史资料还是实验发现、应用定性还是定量方法、如何应用基本理论以及吸收多少其他科学家的研究成果方面是大不相同的。尽管如此，由于科学家们不断进行着技术、信息和概念的交流，所以他们对构成有效科学研究的要素是有共识的。离开了具体的科学研究，科学探究就难以表述，没有简单的、固定的科学探究模式，但科学的一些特点使科学探究模式具有下列明显的特征：

（1）科学需要证据

科学主张的确立最终是由对现象的观察决定的。科学家们被动地进行观察（如地震、鸟的迁徙）、收集标本（岩石、贝壳）、主动地探究自然世界（如向地壳钻空或者配制实验药物）目的就是寻找证据。由于科学对证据的依赖，所以开发更好的仪器和观察技术具有很大的价值，同时，任何研究个人或小组的发现都需要被其他研究者验证。

（2）科学是逻辑与想象的结合

科学论据必须符合逻辑推理原则，也就是说，证据是应用一定的推理标准、证明和常识确定的，但是仅有逻辑和对证据进行严密的验证通常还不能满足科学的发展。科学概念不会仅从数据或一些分析中自动地产生，提出假设或理论去想象世界是如何运行的，然后再设计它们如何能在现实中得到验证，这与写诗、作曲或设计摩天大楼一样具有创造性。

（3）科学能进行解释和预见

科学理论的可靠性通常取决于它们揭示先前看起来没有联系的现象之间关系的能力。例如，大陆漂移理论的可靠性在于它说明了诸如地震、火山、不同大陆上化石、大陆的形状以及海底轮廓的匹配等各种现象之间的关系。

（4）科学家需要明辨是非，避免偏见

科学家的国籍、性别、种族、年龄和政治信仰等可能会使他们偏向于寻找或强调某种证据或解释。如，多年来，男性科学家对灵长类动物进行的研究，一直把重点放在雄性动物的竞争性社会行为上，直到女性科学家进入这一研究领域，人们才认识到雌性灵长类动物组建社会行为的重要性。在一个研究领域，避免难以察觉的偏见的方法是让不同的研究者或研究小组从事同一项工作。

（5）科学不奉行独裁主义

即使是最有声望的科学家，有时也拒绝接受新的理论，尽管已收集到足够的证据已经说服了其他科学家。然而，从长远的观点看，理论由其结果来评判，即，当某人提出新的或改进的理论后，如果它比以前的理论解释更多的现象或回答更重要的问题，那么新理论就会逐渐地取代以前的理论。

3．科学事业

科学作为一项事业，有个人、社会和机构三个维度。科学活动是当今世界的主要特征之一，与其它特征相比，它也许更能把我们的时代与以前的时代区别开来。

（1）科学是一项复杂的社会活动

科学研究的方向受利益、政治气候、种族、社会价值等因素的影响。由于科学具有社会属性，所以科学信息的传播是科学进步的关键。许多科学家以论文的形式在会议、专业科学杂志或互联网上发表自己的发现和理论，并由此向其他科学家通报自己的研究工作，让他们对自己的观点进行评论，最后这些发现成为科学知识的有机组成部分。

（2）科学分为不同学科，在不同的机构中进行研究

科学分为不同学科的优点是，它们可以为组织研究工作和研究结果提供有内在一致性的概念结构。缺点是，它们与世界的运行机制不一致，并且，由于不同领域的研究方式可能存在的差别，使学科间的交流产生困难。传统学科的交叉不断形成新的学科（如，天体物理学、基因工程、社会生物学等）。赞助机构（如，大学、企业、政府、私人基金会等）通过决定支持何种研究对科学研究的方向施加影响。

（3）科学研究中有普遍接受的道德规范

准确记录、光明磊落、重复验证、以同行科学家的评判为支撑等一直是大多数科学家所恪守的职业道德传统。但是，有时由于首先公布一种理论或观察结果所带来的名誉上的压力，一些科学家可能不愿意公开自己的研究信息，甚至伪造他们的发现结果。还有一个需要关注的科学道德问题是科学实验中活体实验物的使用和处理，不管是人还是动物，都不应受到虐待，对人还要本着自愿的原则。此外，科学研究是应用于军事还是其它对人类有潜在危险的目的，也是敏感的道德问题。

（4）科学家在参与公共事务时，既是专家又是公民

通常，科学家能帮助公众理解一些事件发生的可能原因或可能性，能证明哪些想法是不可能的。与科学有关的公共问题和科学研究相比完全不同。涉及到公众利益时，与其他人一样，当自己的利益、个人的利益、合作者的利益、团体的利益或社区的利益受到威胁时，科学家们同样会产生偏见。

综上所述，科学就其本质来讲，实际上是人类对所观察或认识到的自然现象进行的合理解释或说明。为了使其具有可靠性、准确性和预见性，人们应用了逻辑、数学以及实验的方法，使其形成经过验证、系统的知识体系。自然界的复杂性、无限性以及人类认识的有限性，需要人们不断地进行科学探索才能逐步认识大自然运行的规律。由于科学是人类努力奋斗的事业，所以科学与人类社会的发展有着密切的关系，同时人及其所处社会的价值观、道德观等对科学探究活动也会产生深刻的影响。

[1] [2] 下一页