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学生对科学本质认识的年龄阶段性对科学教育的启示
作者:刘健智    文章来源:《中国教育学刊》    点击数:    更新时间:2009-12-22

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文章题目:学生对科学本质认识的年龄阶段性对科学教育的启示

文章作者:刘健智

文章来源:《中国教育学刊》

关键词:科学本质观  年龄阶段性   科学教育

 

 

摘要:科学的本质特征在很多方面形成的基本共识为学校进行科学本质教育提供了可能性。科学的本质特征具有两面性,不同年级学生对其有不同程度的理解。学生的科学本质观具有循序渐进性,随着年龄层次的增长,学生对科学本质的理解越来越接近科学的本来面貌,因此,学生们对科学的本质的理解具有年龄阶段胜。在科学教育中,对学生的科学本质观的要求也应该注意年龄阶段性,应该通过不同的方式让不同年龄阶段的学生对科学本质观有不同程度的把握。

 

对科学的本质的认识、理解就是科学本质观。关于科学的本质,一直存在着争论,但大多数人相信的确存在着科学的本质问题。科学教育界经过讨论后一致认为,科学的本质的构成成分应该是学校科学课程中基本的、中心的内容。随着科学教育的发展,对科学的本质的描述越来越多地出现在国家文件和科学课程文件中。

一、科学本质特征的两面性

科学的本质特征具有两面性和复杂性,对于科学的本质的同一特征存在着后现代相对主义倾向和现代现实主义倾向两种观点,有些观点甚至是针锋相对的。后现代相对主义倾向描绘的特征更适于人文社会科学和艺术创作,现代现实主义倾向描绘的特征更适于自然科学。对美国的《国家科学教育标准》和《科学素养的基准》中有关科学本质的论述进行整理和提炼,可以发现许多对反映科学本质的两面性的说法,如表1所示。

 

实际上,对科学本质的基本特征的理解不应该把两种倾向的观点完全对立起来,科学的发展本身就是这两个方面的辩证统一,科学本质的基本特征就是一个矛盾的统一体,正如《面向全体美国人的科学》中所说的:

虽然科学家反对能获得绝对真理的概念,并认为其中不确定性是事物本性的一部分,但绝大部分知识都具有持久性。科学的本质是通过观察验证。但是,科学理论只适用于已经观察到的现象是不够的,理论还应能适用于那些创立理论时尚未观察到的现象,也就是说,科学理论应具有预见性。科学研究和其他工作一样,要借助于能带来知识的信息和观点,这一般要通过具有相关学科专长的人来实现但是,在科学史上,著名的权威也曾多次出现过错误。

二、学生对科学本质认识的年龄阶段性

作为科学哲学家、科学历史学家和科学社会学家就是要认识科学事业的复杂性和多面性,但对于学生就不应该完全如此,因为学生对科学本质的理解与年龄相关。比如,年龄较小的学生凭经验描述结果,而年龄较大的学生更注意通过实验验证理论或发现有关的机理。在校学生学习科学不能够反映科学家们的所有科学活动,向初学科学的人特别是中小学生提供哲学上非常精确但又不过分复杂的关于科学的本质的描述是不合情理的。因此,对科学的本质特征的两面性的理解要与科学教育的年龄阶段性相适应,例如,科学的相对真理性不应是小学阶段的儿童所需要理解的,对于初中阶段的学生也应只让其初步了解,因为他们还没有能力辨别和理解什么是客观、什么是主观、什么是真理,以及它们的相互关系学生们对有些复杂的抽象的概念在理解上的欠缺,会随着时间的流逝和经验的积累而逐渐减少,孩子们长大后,会像人类对自然科学的认识过程一样—从绝对化到相对化,逐步认识科学的局限性。

正基于此,美国《国家家科学教育标准》对三个年龄阶段的学生提出了不同的科学本质的标准;《科学素养的基准》分得更细,对4个年龄阶段结束时要求知道的科学的本质做出了规定。笔者对上述两个文献对科学的本质的同一构成因素的各年龄阶段的要求进行了整理研究后发现,对同一个科学的本质的构成因素的要求,年龄层次越高,越趋向于后现代相对主义倾向的观点。例如对“科学的相对性”的理解,《科学素养的基准》要求:

2年级结束时,学生们应该知道“在不同的地方进行同样的科学研究,一般就采用相同的方法。”这里的关键词是“一般”和“相同”,这明显是现代现实主义的观点;

5年级结束时,学生们应该知道“科学研究可以采用许多不同的形式。”这里的关键词是“可以”和“不同”,这是介于现代现实主义倾向和后现代相对主义倾向之间的观点;

8年级结束时,学生们应该知道“科学研究没有固定的步骤,但通常包括一些共同内容。”这里的关键词是“没有”“通常”和“共同内容”,这明显是后现代相对主义的观点;

12年级结束时,学生们应该知道“研究内容和研究方法有不同的传统,但有些共同信念。”这里的关键词是“不同”“有些”和“共同信念”,这与前一个阶段相比更具有后现代相对主义倾向,因为关键词“有些”比“通常”更具有不定性;而关键词“共同信念”比“共同内容”更加不具体和抽象,“共同信念”是指科学所有领域的进步都依赖于智慧、勤奋的工作、想象力、甚至机遇,而“共同内容”是指搜集相关事例,运用逻辑推理和想象提出假设,对所收集到的事例进行解释和判断;

因此,学生的科学本质观具有循序渐进性,随着年龄层次的增长,学生对科学本质的理解越来越接近科学的本来面貌。

三、科学本质教育的年龄阶段性

根据前面的论述,笔者认为,科学教育的不同年龄阶段对学生的科学本质观的要求应该是不一样的,总的一个原则是应该与学生的生活密切相关。对学生来说,科学本质的定义应该便于他们接受、理解,并巨与他们的日常生活密切相关,应该明确地把学生或公民对科学的认识与依据科学所做出的决定联系起来,这样也能得到科学哲学家、科学历史学家和科学社会学家的一致认可。

()小学阶段

在小学阶段,让儿童认识现代科学的理性、渐进性和普遍性是最重要的,不应该让学生了解科学的后现代相对主义倾向的观点,应该教给他们现代现实主义倾向的经典的客观真理的科学主义观念,让他们在幼小的心灵充满着对科学的向往、对科学家的崇拜,激发起他们学习科学的兴趣。

()初中阶段

在初中阶段,可以适当地让学生了解一些后现代相对主义倾向的科学本质观,引导学生逐步认识科学的本质。仔细解读我国《科学课程标准(79年级)》要求学生认识的科学的本质一些特征,可以看出,这些科学的本质特征虽然包含了科学本质的后现代相对主义倾向的观点,但主要还是科学本质的现代现实主义倾向的观点。笔者认为,对于学习科学的新手(特别是小学生),过分地强调后现代相对主义倾向的科学本质观,对学生进行科学教育是不利的,对于学生进行科学研究方法的学习更是不利的。

()高中阶段

对于基础教育的最后阶段即高中阶段的学生来说,他们的对客观世界的认识和辨别能力已基本成熟,例如,高一学生的科学本质观偏向于后现代相对主义科学本质观,尤其在科学具有暂时性、创造性与主观性方面。因此,高中生所认识或理解的科学的本质相对较多的应是后现代相对主义倾向的科学本质观(但不是全部)、科学本质的两面性以及科学的本质特征的辩证统一性。科学本质观的年龄阶段性决定了科学本质教育的年龄阶段性,也就是说,在科学教育中,应该通过不同的方式让不同年龄阶段的学生掌握不同的科学本质观,正如美国《科学素养的基准》对学生的科学本质观的要求中所说的:

(幼儿园至二年级)在形成科学世界观之前,这些早期主动参与的科学经历,可以产生自然界统一信念的一个方面:同一性;

(三年级至五年级)当孩子们继续对这个世界展开调查时,通过着重解释不一致性,使一致性的前提得到强化;

(六年级到八年级)让学生开始涉及诸如科学知识的延续性问题,特别是科学的可变性问题,并非为是过早。应该让学生既知道科学知识的量变,又知道质变;

(九年级到十二年级)专题研究可以使学生有机会来考察如科学理论和科学实践的局限性等问题;考察不同的科学形成的不同的知识特性;并考察已有科学的确定性和对这种确定性的突破之间的紧张关系。

可以用《科学素养的基准》中的一句话对这个问题作个结论:“在低年级时,无须对这些问题(笔者注:指科学事业)进行清晰的讨论,但是,随着学习不断进步,应越来越多地涉及这些问题。到学生毕业时,他们应能自如地用通用的语言谈论科学事业的本质,并且能够理解新闻中讨论的科学问题。

 

参考文献:

[1] 美国科学促进协会.面向全体美国人的科学[M].中国科学技术学会,译.北京:科学普及出版社,2001.

[2]美国科学促进协会.科学素养的基准[M].中国科学技术学会,译.北京:科学普及出版社,2001.

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