科学和儿童本性的回归——科学探究性学习教学目标之探究，本文主要内容关键词为：科学论文,教学目标论文,本性论文,探究性论文,儿童论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
对于科学而言，探究是理所当然的事，没有探究何来科学？而谈到探究性学习（注：关于探究性学习的含义，参见：罗星凯、李萍昌.探究性学习：含义、特征及核心要素.教育研究，2001,(12):52～56和罗星凯.透视科学探究性学习.人民教育，2002,(9):35～37.），则远非是不证自明的。我们首先要自问的是：对于中小学生，学习的时间十分有限，学习的内容又主要是相对成熟的人类已有科学知识成果，为什么要提倡费时费力的探究性学习？通过学生的科学探究性学习究竟要实现什么样的培养目标？研究科学探究性学习，首先要正视的是这样的涉及教学目标的问题，否则，后续问题的研究，如内容的选择和探究性学习活动的组织与教学设计，就没有明确的方向。
讨论教学目标，要考虑的因素很多，个人发展的需要和可能、学科的发展和可能，社会发展的需要和可能，特别是新世纪对人才的要求等等，都是必须纳入研究范围的。然而，就科学探究性学习来说，所牵扯到的最根本性的教育问题，就是科学探究的本质和学生学习的规律。因为，要实施真正意义上的探究性学习，而不是形式上的、走了样的探究性学习，就必须对科学探究的真面目有恰当的认识，也必须对学生怎样才能有效、有意义地学习有尽可能多的和尽可能清晰的了解。本文力图通过对在这两个问题上理论的梳理和现实的反思，来思考和定位我们当前在“实施以德育为核心、以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育”的大背景下，推进科学探究性学习的教学目标。
一、对科学探究的探究
如前所述，要追求一种不走样的科学探究性学习，我们首先要弄懂的就是科学上的探究，也即要对科学探究来一番探究。这个问题本身实际上早已成为一个科学问题，而且是一个大的科学问题。自从人类有了灿烂的文化以来，就有科学知识的出现，也就产生了探讨科学认识的需要。特别是17世纪以来，随着新科学的兴起，通过对科学知识的分析来探讨认识论问题成为哲学研究的热门。科学，在我们心目中往往意味着真知，但我们称之为“科学”的这个东西到底在何种程度上反映了客观现实？真实地表达了客观实在的科学真理到底存不存在？科学知识是怎样产生和发展的？在科学研究中，观察和实验究竟扮演什么角色？比较和评价科学理论的标准何在？对这些涉及到科学知识的本质、起源、动力以及知识的确定性和真理性的问题，在成天与科学研究打交道的自然科学家中间，也是仁者见仁、智者见智，在科学哲学家中间就更加是争论不休的了。对近代科学哲学的一些主要流派的考察或者能够给我们的科学教育带来一些启示。
在古典经验论的归纳主义和古典唯理论的演绎主义对科学知识的来源与发展的解释都陷入失败的困境之后，20世纪30年代初期兴起了逻辑经验主义。针对古典经验论所遇到的困难，它们强调了经验基础的或然性，用具有一定概率的假说代替证明的知识，并以是否“有意义”作为区别科学与非科学的标准。逻辑经验主义提出了观察语言和理论语言两种语言模型，认为观察语言或观察词汇是明白清楚、意义不变的，而理论名词或理论词汇所具有的任何意义必须并且仅仅得自于使用它们的理论公设与对应规则，从而把观察语言视为科学概念形成和假说验证的唯一源泉，并作为比较科学理论的唯一基础。这种语言模型的划分过于简单化甚至歪曲了科学研究的现实，一开始就受到了普遍的质疑。该理论在科学教育上的反映，就是对观察和实验的简单化理解、机械化处理。而事实上学生的观察和实验学习过程与他们原来已有的知识和观念的关系甚大[1]，学生头脑中的“前科学概念”尤其不容忽视，因为“它们不仅影响学生们对事物及现象的解释和表述问题的结构，而且将学生的注意导向一个特定的方向，因而进一步影响他们正在进行中的观察和实验活动”[2]。这样，逻辑经验主义仍然无法解决科学知识证实标准以及科学认识如何由变化不居的感觉经验上升为恒定、普遍的理论命题的问题。
在20世纪30年代中期，卡尔·波普开始系统地提出了与证实主义相对立的证伪主义。他说：“科学客观性的要求必然导致每个科学陈述都必定是试探性的。”一个科学理论即使得到千百次的验证，都不能被最终证实，但是一次反证就足以证明它为假。因此波普认为科学之所以科学，在于可以被证伪，而不是经验主义的证实或概然地证实，在科学的任何层次上都没有经验的确实性。在波普看来，要求确实性不是科学家的态度，是信仰者的态度。使一个人成为科学家的，并不在于他掌握知识、掌握无法反驳的真理，而是他坚持不懈地、不顾一切后果地采取批评态度的对真理的寻求！科学不是通过观察的积累，而是通过证伪来发展的，通过对理论的不断反驳，一再推翻现有的科学理论，用新理论取而代之而使科学得到进化。而且假说一旦被证伪，就必须排除出科学。因此，牛顿和麦克斯韦的理论以及爱因斯坦的科学革命，成了波普派最喜爱的伟大的可证伪理论的典型；而迈克尔孙—莫雷实验和爱丁顿勋爵为验证广义相对论预言而进行的对日全食时星光经过太阳的偏离的观测，则是使他们深感“理智上的震动”的判决性实验。
然而，波普派关于科学发展的“不断革命”论无法解释相对静态的科学知识的常规积累过程。对此，以托马斯·库恩和法伊尔阿本德为代表的历史主义学派提出了新的观点。作为科学史家，库恩经过仔细考察科学生活的事实，发现许多科学行为，包括科学巨人的行为，都是不断地违反公认的方法论准则的，但这一点也不防碍科学事业的成功。由此他对科学的本质和科学的进化产生了新的看法。他认为科学发展既不是归纳主义的科学知识直线积累，也不是证伪主义的科学理论的不断更替，而是按照“前科学→常规科学→危机→科学革命→新的常规科学…”的模式进行的。常规科学是一门科学达到成熟的特征，其标志是规范（或称范式）的建立，也就是科学共同体公认的理论，包括研究方法和技术、研究价值取向的形成。无论是在常规科学中还是在非常研究中，一个规范是决不会由于证伪而被淘汰的。在常规研究中它甚至根本不会被怀疑，而在非常研究中，并不是“顽抗的资料”，而是另一个理论把他推翻。“放弃一个规范的决定永远同时是接受另一个的决定。”工作在不同规范下的科学家借以观察世界的整个概念结构都不同，就如同生活在不同的世界一样。至于区别科学和非科学的标准，库恩认为与其说是可检验性（如波普的可证伪性），倒不如说是解决疑难的活动。例如占星学就是典型的伪科学，按波普派的说法是占星学家为了避免证伪而毁坏了他们的理论的可检验性。而库恩认为真正的理由是占星学家虽然做出了可检验的预测并承认有时候这些预测失败了，但他们并不也不能够从事那种解决疑难的活动。失败的出现能够被解释，可是具体的失败并不导致研究疑难的产生，而没有要解决的疑难，也就没有要加以研究的问题。因此，它就不能像天文学一样成为科学。
这样，被归纳主义视而不见的科学史中非累积的发展阶段，被证伪主义者所忽略的科学中受传统束缚的常规活动，在历史学派这里都被捡了回来。他们的科学发展观明显地有了动态的、量变和质变交替的格局。其思想特别是科学革命的思想的影响是很深远的。对科学教育尤其具有启发意义。库恩本人也曾直接尖锐地指出了科学教学所存在的问题。他将一些科学教科书中的导语严厉地批评为“科学课本中那些永恒不变的陈词滥调所提出的问题”，指出“这种课本似乎总是暗示，书中所描述的各种规则、定律、理论已经完美地表明了科学的内容。几乎无一例外，这些书读起来都像是在说：科学方法其实就是搜集教科学材料的技巧，再加上对材料进行理论概括的逻辑推理方法。这就造成了对科学本质和科学发展的一种纠缠不清的科学观”[3](p1)。今天我们的科学技术比起库恩当时所指的五六十年代不知又前进了多少，但我们的科学教育与他所抨击的那种情况相比，又有了多大的改进呢？
历史主义者提出了一个更接近于科学实践的理解科学发展的历史模型。可是，在他们的历史模型中，对于科学合理性的评价、对于科学进步的理解，他们的观点由多元主义发展成了相对主义。在库恩看来，不同常规科学所采取的评价标准是不相同的，因而对于不同规范的不同理论之间的选择，没有任何超规范的标准可以依据。法伊尔阿本德也持这样的立场：事实上并没有任何普遍标准在科学中起作用，而且原则上也没有任何标准应当如此。由于坚持互相替代的理论之间的不可比较性，没有任何合理的论证能够在他们之间做出选择，库恩就只能将科学革命比作政治革命了。他认为要让人接受一个新规范就如同改变人的信仰，不是单纯的理论思想的改变。为此，必须像政治革命那样靠宣传和劝诱。这种改变要么就根本不发生，若发生就是突然的（尽管不必要在一个瞬间），“因为它是一种不可比较的东西之间的转化，是竞争着的规范之间的转化，不能够为逻辑和中立经验所迫使而一步一步地做出来”[3]。就像格式塔心理学所述的“形态转变”一样。很明显，库恩的这一思想对于我们在科学教育中善待学生的概念错误，特别是认识那些在学生心中早已烙下深深印迹的前科学概念的重要意义、对于我们如何设计有效的转化学生概念的教学情境和教学策略，都是很有启发作用的。但在库恩那里，好像在规范的选择中没有立足于客观的根据做出合理选择的可能性。接受一个新规范不能够有好的理由，因为“好理由”这个概念本身被认为是依赖于规范的。这样，科学家的行为就显得是非理性的了。库恩的这种偏激的观点自然也遭到了严厉的抨击，被指责为相对主义和非理性主义。后来不得不有所退却，承认规范之间的交流和比较是可能的：“后来的科学理论比起较早的理论来，就它们在常常很不相同的环境里被应用以解决疑难而言，是较好的。”
以上笔者刻意地将围绕着科学知识本质和科学知识进化的主要科学哲学思想观点梳理了一遍，旨在为后面的研究分析学生科学探究性学习、实施真正意义上的科学探究性教学的深层次思考提供在科学知识进化维度上的合适坐标。而关于学生如何理解科学知识、学生学习科学的行为特点则是另一个至关重要的维度。我们接下来将考察有关这方面的主要理论发展。
二、对科学学习的探究
作为科学探究性学习的主体，学生自然是又一个值得探究的对象。关于学生怎样学习，怎样获得知识，人类不仅已经积累了丰富的经验，而且也有了各具特色的理论，其中在当今的科学教育领域颇受注目的当推建构主义。笔者下面将通过对建构主义的考察，从学生学习的角度寻找对科学探究性学习一些核心问题的回答。
（一）建构主义的基本思想和哲学背景。
历史上的科学，它的发生发展，是科学哲学家研究的主题，而科学知识在学生头脑中的发生发展，则理所当然地应该成为心理学家或者更具体地说学习心理学家的研究内容。可惜的是早期的心理学家研究的多是动物的行为或人类的感知觉心理现象，学习理论多是根据这样的研究推论出来的。我国教师和师范生最熟悉的例子就是巴普洛夫的条件反射实验。如果我们说今天大家用来教学生学习科学的方法所依据的仍然是巴氏的那个通过信号刺激物让狗也流出唾液的实验所建立的理论，那可能会引发不少学生家长的疑惑甚至忧虑。然而，事实上这种说法并未言过其实。据多年来的所见所闻，笔者发觉“强化”这两个字可以概括地描述不少的“教”的行为或活动，也就是说，“强化”复习“强化”、通过“强化班”再“强化”的模式成了不少学校和社会教学活动的核心。而这里的“强化”无论在字面上还是在意义上，都与巴普洛夫所指的“无关刺激和无条件刺激的结合过程”没有多大区别。这种行为主义统治科学课堂的现象并没有随着认知主义的出现而根本改观，这应该说从一个角度、在一定程度上反映了认知主义的注重学生学习的内部心理过程的思想还没有真正深入人心。实际上早期的认知主义的学习理论还比较缺乏科学教育实践的根基，应用性还不强，因而对科学教育实践的指导作用乏力。只是到了皮亚杰的时候，情况才发生了根本性的变化。他独创“临床法”，在儿童摆弄或操作实物的活动过程中与他们进行对话，对儿童的行为进行系统的观察、描述和分析，以发现儿童所用概念的性质和发展水平。在他所研究的儿童概念形成和发展中，很多都是诸如速度、同时性、时间、空间之类的物理概念，他设计的探究儿童理解这些概念的诊断工具常常是采用简单的物理实验设计问题情境。他的研究结果和所用的与同时代认识论者和心理学者都不同的方法，为科学教育研究和教学提供了一个新的、很有前景的思路。因而颇受科学教育界的重视。更加值得注意的是，皮亚杰的理论中包括了丰富的如今在科学教育领域备受推崇的建构主义思想。这种思想有古老的历史。正如当代著名的建构主义者厄恩斯特·格拉泽斯费尔德(Ernst von Glasersfeld)所指出的：“知识是由它的认识者所建构的”。这一思想和西方哲学一样古老。早在公元前6～5世纪苏格拉底以前的哲学家就已经认识到并不是人们所获知的一切都来源于感觉。思考，特别是人类的思考在很大程度上决定了人类知识的形成和发展。他们中一些人也注意到有关知识能够且应该可靠地反映一个独立于认识主体而存在的外在世界的观点所存在的严重问题。他们认识到根据知识所要解释的对象来检验知识是行不通的。人们所能够做的只能是在知识之间进行比较。这一无法驳倒的论据被后来的怀疑主义者不厌其烦地反复使用。[4](p24)但是，从儿童心理学的实验研究中系统地探究认识的发生发展，特别是对事件、空间、因果性等范畴以及逻辑、数学知识等的形成和心理构建进行深入的研究，则是从皮亚杰开始的。在此之前，经验论者认为知识来自经验，但问题是知识能够告诉人们的远比经验要多；唯理论者认为知识来自理智的洞察，可换来的是对判定和证明理智产物正确性和合理性标准的迷失；先验论者虽然把知识视为先验的知识形式与经验的知识质料的综合，但是仍认为诸如纯数学和纯逻辑的知识是先验给予的。而皮亚杰则明确指出：“认知的结构既不是在客体中预先形成了的，因为这些客体总是被同化到那些超越于客体之上的逻辑数学框架中去；也不是在必须不断地进行重新组织的主体中预先形成了的。因此，认识的获得必须用一个将结构主义和建构主义紧密地连结起来的理论来说明，也就是说，每一个心理结构都是心理发生的结果，而心理发生就是从一个较初级的结构过渡到一个不那么初级的（或较复杂的）结构。”[5](p15)“认识既不是起因于一个有自我意识的主体，也不是起因于业已形成的（从主体的角度来看）、会把自己烙印在主体之上的客体；认识起因于主客体之间的相互作用”[5](p21)。这种思想，实际上成了当今众多的以建构主义为旗号的科学教学改革行动的理论基础。
对当代建构主义的影响很大的另外一人就是前苏联的心理学家、“维列鲁”学派的创始人维果茨基。他将历史主义的原则引进心理学，创立了“文化历史发展理论”。在这种理论看来，必须区分两种心理机能，即一种是靠生物进化结果的低级的心理机能，另一种是作为历史发展结果的高级心理机能，并且在个体心理的发展过程中这两种心理机能是融合在一起的。高级心理的实质是以“心理工具”，即人类社会所特有的语言和符号为中介的，是受社会历史发展规律所制约的，因而个体心理是在掌握了全人类的经验的影响下而形成的各种高级心理机能。这就从本质上揭示了人类心理与动物在本质上的不同。在当今的建构主义者那里，维果茨基的这些思想被发展成了社会建构主义的主张，强调科学是人类的产物，是来源于人类又服务于人类的精神文化。因此，“合作学习”在社会建构主义那里得到特别的重视，20世纪70年代开始在科学教育中兴起并至今仍受到推崇的“科学、技术、社会（即STS）”运动，也是与社会建构主义的思想一致的。[6]此外，对于教学与智力发展的关系、对于教学如何促进发展，维果茨基提出了“最近发展区”的思想，认为在儿童智力活动中，所面临的问题和原有的发展水平之间存在差异，通过教学可以消除这种差异。因此，教学“创造着”并且“决定着”儿童的智力发展，主张教学应当走在发展的前面。
美国当代著名认知心理学家奥苏伯尔也是对当代建构主义有影响的一位人物。在他提出的有意义学习理论中，学生原有的知识结构被赋予了特别关键的地位。他认为，一切事物都是一个关联性问题，这种关联性的形成得益于使信息在现存整个结构中有其意义的“认知桥梁”的存在。他认为，具有“巩固知识”的体系是课程理解所必需的“认知桥梁”，学生原有的知识状况成为决定新的学习最重要的内部因素。在他所著的《教育心理学》扉页上，有一句被广泛引用的话充分反映了这一思想：“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话，我将会说，影响学习的最重要的因素是学生已经知道了什么，根据学生原有的知识状况进行教学。”20世纪70年代开始在西方研究学生前科学概念热潮的掀起，就与奥苏伯尔理论中的这一取向有直接的联系。
在此基础上，建构主义得到快速的发展。特别是进入20世纪90年代，建构主义成为学习理论中最引人注目的焦点。有人称它为“教育心理学中正在发生的一场革命”[7]。作为一种关于知识获得的理论(a theory of knowing)，建构主义在认识的来源与认识过程的本质、真理的意义等这些对教育实践特别是科学教育实践起理论支撑作用、但长期以来在学术界都是争论不休且十分敏感的问题上，都有自己的有别于传统认识论的观点。“建构主义认为人类知识是个体在出于各种目的而试图理解所生活的社会或自然环境的过程中认知建构或创造的过程。”[8]但对于主体原有的认知结构在建构新知识中作用的大小，在建构主义者中看法不一，并因此被分类。按照较普遍的说法，当今的建构主义可以分为三类：强建构主义，社会建构主义和弱建构主义。众多的以建构主义为理论基础的实践者也就各取所需，形成各自侧重的教育实践方向。[9]
强建构主义（注：即radical constructivism，一般多译为激进的建构主义。）是对传统的认知表象主义的反叛，颇有建构主义之正宗的气势。所谓弱建构主义的名称，就是强建构主义的代表人物厄恩斯特·格拉泽斯费尔德（Ernst von Glasersfeld，后面简称格氏）为那些在他看来认识论取向保守的建构主义者所取的；而所谓社会建构主义，则是针对强建构主义忽略社会相互作用在知识建构过程中作用之不足而提出的。在强建构主义看来，不能离开知识的获得来谈知识，也就是说知识的本质是与认识它的人有关的。按照格氏的说法，建构主义致力于摆脱传统哲学的“知识必须是对客观现实的真实反映”的知识观。“即使我们能够以很大程度的准确性预测物理现象，也并不意味着我们所构造的关于现实的图景与实际的外部世界是符合的”。这一论断被格氏称为建构主义的核心思想(key element)。他认为，不管是物理学家还是普通人，我们预测的只是经验，也即我们所感知和思考的事物。而我们所感知和思考的东西从本质上来说不外乎我们进行这些（感知和思考）活动的特定方式的结果。这样的结果决不能说成是相似于，更不用说等同于外在客观的存在；我们可能断定的不过是自己可以感知和思考这个“真实的世界”中一些特定的事物。如果预言对了，一个建构主义者也只是说作出那个预言所根据的知识在那个场合对于特定情形是可行的。在建构主义者那里，“真理(truth)”被“合理(viability)”或“可行”所取代。（注：从这一方面看，它类似于实用主义，不过，对实用主义的著名口号“可行者即真理”，格氏认为是对“真”一词的误用。）其最重要的理由就是：如果谈到真理是指我们所说的和所想的必须是现实世界的真实反映或摹本的话，我们就不得不相信自己能看出或想象出那“真实”的世界是个什么样子，我们就不得不设想一个先于我们的注意、感知和思维而存在的世界。这样，我就断定不能超越经验的范围赋予“存在”任何意义。因为对我们来说“存在”基本的含义是对空间和时间的占有，但如果如康德(Kant)所说的空间和时间不过是我们经验的形式，而不属于超越经验客观存在的现实，我们就无法离开空间和时间去觉察事物。对我来说，这就是一个好的理由抛弃在经验世界之前我们必须得先知道或想象它为何物的概念。我们必须做的只是形成一个理论，相对合理地解释我们是怎样获得生活中用到的那些知识的。[4](p25)
即使是在今天，强建构主义的这些观点都很容易使人联想到唯心主义和相对主义。但是，“唯心主义者认为只有心灵和心灵的构造物才是唯一的现实。建构主义者认为我们能认识的只是自己心里所构造的东西，但是心灵的活动并不是自由随意的，就像现实中有些方法行得通而另外一些则行不通一样，我们的一些概念和理论起作用而另一些则行不通。对于建构主义来说，一些概念行得通的事实并不意味着它因此成了‘真实’世界的反映，而使其他的概念就无立足之地了。不管在经验的范围我们如何感觉良好，‘真实’世界仍然是不可知的。”[4](p24～25)对于充斥于教科书和电视媒介中的科学至上论，格氏认为是一种新的西方宗教，一种伪哲学。因为它声称发现了客观“真理”。[4](p28)在格氏看来，“存在”一词都会带来矛盾，因为“存在”意味着对空间和时间的占有，而时间和空间都是我们经验的构造物，离开了我们经验的“存在”是没有意义的，而不管独立于我们的客观实在到底如何，那都是我们不可见或不可悟的。因此，强建构主义者觉得连承认客观实在的存在都没有必要，因为人们无法表明它的真相，而是喜欢用“经验实在(experiential reality)”这个概念。按照社会建构主义的观点，科学并不揭示世界的真理，而是对我们可能的行动给予最好的说明，让我们进行交流和行动。这些说明在不同程度上符合并被用于具体的情况。对于建构主义本身，格氏认为也只不过是一种对他而言现时看起来似乎最合理的观点。
如果我们正视科学知识深刻变化的事实以及众多科学家的认识论立场，也许能从建构主义的思想中领悟出更多的合理性。科学巨匠爱因斯坦曾和英费尔德合著了一本《物理学的进化》，目的就是要“用粗线条描绘出人类智力如何寻找观念世界和现象世界的联系”。该书以大量有说服力的科学研究实例，对思维和观念在探求客观世界的知识中所起的作用有精辟的论述。例如，“科学没有永恒的理论。一个理论所预言的论据常常被实验所推翻。任何一个理论都有它的逐渐发展和成功的时期，经过这个时期以后，它就很快地衰落。”[10](p53)著名物理学家劳厄也有类似的看法：“物理学从来不具有一种对一切时代都是最完美的、完满的形式，而且它也不可能具有完美的完满的形式，因为它的内容的有限性总是和可能观察的无限丰富多样化相对立的。”[11]对这些物理学大师的观点，格氏的结论是“多数大物理学家的言论和文章中都隐含有建构主义的立场”。他认为著名物理学家亥姆霍兹早在1881年所写下的“因果关系法则其实不过是对所有的自然现象都具有规律性的一种假设”很具有代表性。实际上，爱因斯坦在这方面的观点，已经不只是隐含而是明确地表达了建构主义的立场。爱因斯坦在评价伽利略的发现的意义时写道：“人的思维创造出一直在改变的一个宇宙图景。”[10](p5)在通过运动考察的例子得出“凡是要用实验来加以证明或推翻的结论实际上是一些猜测罢了”的结论后，他写道：“物理学的概念是人类智力的自由创造，它不是（虽然表面上看来很像是的）单独地由外在世界所决定的。”[10](p23)在谈过了经典物理学在19世纪末所遇到的种种困难后，他指出：“现代物理学已经解决了所有这些问题。但是在解决这些问题的斗争中又产生了新的、更深奥的问题。我们的知识比起19世纪的物理学家的更广更深了，但是我们的疑惑与困难也比他们更广更深了。”[10](p216～217)这些论述，特别是对于我们关于客体的概念是“人类智力的自由创造”的说法，格氏特别欣赏，称它是对建构主义者认为“关系性或操作性概念是各种程度的抽象思维的结果”这一思想的精彩表达。[4](p5)不过在前述的《物理学的进化》一书中，爱因斯坦虽然说了“物理学的概念是人类智力的自由创造”，但在举了一个例子说明一个人对实在的理解的局限性之后，他紧接着就写道：“但是他完全相信：随着他的知识的日益增长，他的关于实在的图景也会愈来愈简单，并且它所能解释的感觉印象范围也会愈来愈广。他也可以相信，知识有一个理想的极限，而人类的智力正在逐步接近这个极限。也就是这样，他可以把这个理想极限叫做客观真理。”[10](p23)这使格氏认为“物理学家一般都有一个基本的信念，那就是我们的认识是在朝着接近真实世界的方向发展的”。在他看来这是一种双重标准的观点，因而不能接受。建构主义者虽然明确承认只有傻瓜才会否定我们现在比过去知道得更多，对如今我们能够把人送上月球、能够随时随地与他人即时联络等等也都视为是由于科技的发展所带来的技术手段的巨大进步，但他们认为我们的概念结构和所规划的行动路线仍然不外乎是对真实世界的一种描述。我们学到了大量的在我们的经验世界里建立和使用有用的规律的方法，我们的知识超越了外在世界对我们的限制。但是对于建构主义者来说，相信我们能描绘出世界的全真图景则仍只是一种幻想，实际得到的不过是我们感知到的经验现实而已，而经验形成和调整所根据的又是我们当时使用的概念和概念联系。
很明显，强建构主义的科学进步观是积极的，但其科学真理观是比较消极的，容易走向不可知论的极端。而科学教育肩负着为社会培养具有科学素质的未来公民的重任，在对科学追求上具有积极向上的态度和价值取向是很重要的。爱因斯坦的《物理学的进化》的结尾，对此是一个极其精彩的回答：
我们力图借助于物理学理论为自己寻求一条通过大量已观察到的情况所构成的迷宫的道路，来整理和理解我们的感觉印象。我们希望观察到的情况能够和我们对实在所作的概念相符合。如果不相信我们的理论结构能够领悟客观实在，如果不相信我们世界的内在和谐性，那就不会有任何科学。这种信念是，并且永远是一切科学创造的根本动机。在我们所有的努力中，在每一次新旧观念之间的戏剧性斗争中，我们坚定了永恒的求知欲望，和对于我们的世界和谐性的始终不渝的信念，而当在求知上所遇到的困难愈多，这种欲望与信念也愈增强。[10](p316～217)
（二）科学探究性学习研究的建构主义视角。
前面我们对围绕在科学知识及其认识的发生、发展上出现的主要思想观点做了一遍不甚全面的梳理，最后注意的视角落在了当今的建构主义上。尽管如前所述建构主义在与客观主义相反的方向上有时走得太远，但对于科学教育，笔者认为这一理论的最大意义在于它对包括它自己在内的知识理论所提供的一个富有怀疑和批判精神、但更能接近科学精神和科学实践的视角。“建构主义不应该被视为一个新的用来代替客观主义的真理。实际上，建构主义不过是对‘知’的一种思考方式，不过是一种用来构造关于学与教的模型和课程模型的坐标，这样的模型是假设性的，可以拿到课堂上去加以检验。格氏曾反复告诫，建构主义并没有告诉我们去做什么，而只是不要去做什么。”[9]这番话对教学改革实践的意义是值得回味的。因为从古到今都备受关注的问题起源本质和传统的教学改革模式是建立在一个“问题是独立于感受者而存在的”假设之上的，或者说“问题的存在是客观的，不因感受者而存在的”，在这种客观主义指导下的科学教育，教科书就是当之无愧的知识的载体，科学只是其中的一堆事实、理论和方法的总汇。科学教育的目的也就是将人类积累的这些科学知识、科学真理传授给下一代。这样，科学实践教学活动的主要内容就成了为那些早已认定为科学真理的理论搜集证明材料，学生实验活动的课题自然主要是“测量…”、“验证…”之类的了。这种与行为主义一脉相承的教学思想和实践尽管也早已受到怀疑和批评，但在不少人们的内心深处，或者说至少从他们的教学行为来看，这种落后的教学观念却是与“追求科学真理”、与坚持唯物主义原则划等号的。实际上，这只能是在科学教育领域中对马列主义辩证唯物主义思想曲解的一种表现。实际上，马列主义的经典著作中到处都是对真理的实质、对人的认识的能动作用和对理性思维巨大作用的论述。恩格斯说过：“凡在人类历史领域中是现实的，随着时间的推移，都会成为不合理的，因而按其本性来说已经是不合理的，一开始就包含着不合理性”。“科学从认识的较低级阶段上升到较高阶段，愈升愈高，但是永远不能通过所谓绝对真理的发现而达到这样一点，在这一点上它再也不能前进一步，除了袖手一旁惊愕地望着这个已经获得的绝对真理出神，就再也无事可做了”。[12]“感觉到了的东西，我们不能立刻理解他，只有理解了的东西才更深刻地感觉它。”毛泽东同志的这段名言，则更是人们所熟悉的。
因此，从这个意义上来讲，建构主义将科学请下了神坛，还以其本来面目。建构主义的这个对科学知识进行考察的视角，动摇的是对科学知识绝对可靠性的迷信，给予人们的是由于得以对科学的更细致的观察而有可能更清楚地领悟科学知识和科学精神的实质。同时，建构主义对认识的来源与认识过程的本质上有别于传统认识论的观点，对当今科学教育的改革，也具有积极的指导意义。例如，如果我们认同“人类知识是个体在出于各种目的而试图理解所生活的社会或自然环境的过程中认知建构或创造的过程”[8](p268)的建构主义观点，我们就不得不从根本上检讨科学教育的现实，我们教学生学科学的方法，在多大程度上符合科学知识发展的规律？在多大程度上符合人类尤其是儿童认识科学的规律？
三、对科学教育现实的探究
综上对科学知识和科学知识认识规律的理论阐述，如果我们认定科学教育必须遵循科学知识发生发展的规律和学生学习科学知识的规律，就不难得出一些对科学教育的建议，而对每两个方面，若我们都联系科学教育的现实来考察，就可以看出我们需要改进的是什么？科学探究性学习教学目标的问题也就有了明确的方向。
首先，科学决不是一堆知识的集合，学生的头脑也不是一个空空如也的容器，因而科学教育的目的就不能定位于将一堆堆的知识注入学生的头脑。科学是人类永无止境的探究过程，探究是贯穿科学发展始终的基本要素。同样，学生获得真正知识的途径，最高境界应该是他们自主的探究，是探究贯穿于始终的学习过程，是达到学习即探究、探究即学习那样一种自然的状态。虽然，不是所有的知识都必须经过学生直接的探究，但若学生的科学学习中缺少足够的探究体验，科学知识在他们头脑中很可能只是作为一个外来物存在，而没有真正融入心灵，而且即使他们有幸地获得了科学知识，但在获得知识的过程中的缺失很有可能会使他们对科学的本质，对科学的发生、发展产生错误的印象。按照这样的思路考察科学教学的现实，我们不难发现问题的严重性。在我国的自然科学教学中，实验教学被认为最能体现科学教育的特征，理科教学没有实验室活动就像教游泳没有游泳池训练一样荒唐。因而其地位和作用仿佛“不言而喻”、“怎么强调也不过分”。然而，在实际的科学教育中，实验教学的地位却是十分尴尬的。我国自“文革”后恢复高考和正常的教学秩序以来，在科学教育界对加强实验教学特别是中小学实验教学的呼声一直很高。但是在不少的中学物理甚至化学和生物课堂上，用嘴“讲实验”、用粉笔在黑板上“画实验”代替学生在实验室亲手做实验的现象至今依然如故。出现这样的问题表面上看来是源于我们通常的纸笔型考试很难区分出“讲实验”和“做实验”的教学，其实在更深的层次上则是反映了我们的实验教学目标定位上的问题。我们给实验教学定的目标，从促进科学概念理解、科学规律掌握，到学习科学方法、培养科学态度和科学研究能力等等无所不包，几乎所有科学教育提到的目标都可以成为实验教学的目标。似乎实验教学在科学教育中成了无所不能的“万能钥匙”。我们给实验教学定了那么天经地义的教学目标，试问：为何在现实中就如此地不堪一击呢？这里面当然不能回避教师责任心不强和实验教学能力方面的问题，但至少部分地反映了在实现知识方面的教学目标上，实验教学并不是很有效，或者由于教学内容和方法的问题使得实验教学的目标根本没能实现好，或者两者兼有之。道理很简单，因为通过实验教学若能有效地实现那么多的教学目标，学生应付各种考试自然也不在话下，教师又何乐而不为呢？事实上稍加仔细地追究，就会显露出我们在实验教学指导思想上的偏差和实际教学的低效。根据笔者的研究考察，如今的大多数科学实验室教学实践仍然是在经验主义的科学观和行为主义的学习观指导下进行的。这样的结论也许还需要更多的论证，但翻开中学物理教科书（注：按照2001年颁布的义务教育国家课程标准编写供实验用的新教材，在这方面已经有了改观。），学生实验的内容不是“验证…定律”，就是“测定（量）或观察…”和“练习使用…”，基本上是一个把物理学理论当成已经发现了的、有了定论的客观真理来交给学生的架式，在这种大的格局下，学生的实验室学习活动自然就只有学会使用仪器设备来观察、测量获取数据，以便去证实前辈科学大师所发现的科学真理。这样的处理，至少在客观上表明的是一种对科学的实证主义或经验主义的见解、对学生学习和技能获得的行为主义的观点。具体落实到实验室教学的实践上，问题往往更加严重。尽管在实验教学目标上，提到通过“做科学”来培养实验能力或技能的高度的也有，可由于在诸如“实验技能到底指的是哪些？其形成的规律和特点如何？”这样重要的问题上，指导教学实践的理论十分贫乏，以至于至今仍然在不少地方被特别强调的一点就是通过实验培养学生的动手能力。实际上，这种观点不仅是很肤浅的，而且曲解了实验教学在培养实验技能方面的目标，在实践上只能导致把作为科学教育一部分的实验教学混同于职业技能培训。如果真是那样，我们还有何必要花费昂贵的人力物力去做那么多的实验？很多廉价的常用工具在培养动手能力方面比我们使用的那些实验仪器要有效得多！
另一方面，从儿童认识事物的过程来说，主动探究环境可以说是儿童的天性，他们一次次地遇到不解的现象、内心失去平衡而努力恢复平衡，而这正是其知识结构不断建构和丰富的最自然的过程。因此，儿童认识事物的过程，从本质上就是一个不断的探究过程。任何人只要反省自己认识事物的过程，就不难领会这样的道理。然而，“大自然似乎始终在捉弄着成年人。我们很快就忘记了做儿童是怎么一回事。……我们过分地急于告诉他们应该如何如何，以至来不及真正观察到要说什么和做什么。我们的行为是从一种假设出发，认为没有我们的教导（讲解），儿童就毫无办法”[13]。在应试教育依然盛行的今天，比这种情况更极端的例子在我们的科学课堂中也不难找到。我们仿佛恨不得将所有要考的知识浓缩成一块饼干，让学生一口吃成一个胖子。
再有，科学教育不仅教给学生科学知识和科学方法，同时也传递着对科学本质的理解，传递着对科学与人、科学与社会的关系的价值判断。换句话说，不管有意还是无意，科学教育都在塑造着学生心中的科学和科学家的形象。从这个视角来审视我们科学教育的现实，我们不难发现出严重的问题。一位著名的科学史家曾批评这样的理科教育是“培育了不少科学神话，树立了不正确的科学形象，以及对科学产生了不正确的看法。首先是将科学理论静止化、僵化，其次是将科学理论神圣化、教条化，再次是将科学技术化，最后是将科学实用化、工具化”[14]。
考察理科教科书和实际的教学，我们擅长的是向学生展示通向真理的“阳关大道”。学生学习浮力规律就是一个典型的例子，一般教科书上的处理似乎是从事实得出规律的。但问题是为了得出阿基米得定律，如何能想到要去称量浸入液体的物体所排开的液重？而一旦这成了“阳关大道”，发现阿基米得定律除了需要物理测量的知识和技能外还能要什么？这样的与科学发现、科学精神的实质不相符的问题即使在号称科学探究性的教学中也不难找到。例如，求证是科学研究过程中必不可少的一环，在科学知识的探究性教学中，由于学生探究的是人类早已发现的、成熟的知识内容，学生的学习活动不易设计成真正具有探究性的过程。在较极端的情况下，往往成为目标和路线都明摆着的形式化的探究。其中，对问题、对假说求证的过程被误导成了纯粹的证实（而且往往一两个事实就给人以得到证实的印象），而更能反映科学研究活动真实的证伪则不见踪影。
事实上，科学研究实践的特征是失败往往多于成功，而且那些失败的意义不亚于很多的成功。迈克尔逊—莫雷实验，贝尔茨发现“羊缺铜病”的病因[15](p49)，科学上这样的例子举不胜举。所以戴维（英国化学家）说：“我的那些最重要的发现是受到失败的启示而做出的。”[15](p63)杜威(John Dewey)也认为：“使一个不惯于思考的人只能感到沮丧烦恼的事，…对于有训练的探究者来说，是动力和指针…它或是能披露新问题，或是有助于解释和阐明新问题。”（注：参见：Dewey,J.How We Think[M].Boston:D.C.Heath & Co.,1933.转引自：W.I.B.贝弗里奇著，陈捷译，科学研究的艺术[M].北京：科学出版社，1979.P63.）
对于一个了解当今科学教育并且立志改革的人来说，这些话实在是值得回味的。
四、科学探究性学习——回归科学和儿童本性的教育追求
经过前面我们对有关科学探究和人类学习过程本质的理论考察以及对科学教育现实的反思，不难看到，今天提倡科学探究性学习，实际上不过是一种回归科学和儿童本性的教育追求。不管其实践的难度有多大，在理论上应该是极其自然的事。而且，即使在实践的道路上有多大的困难，如果与我们将要和学生一起分享的智力探险的快乐相比，都不在话下。笔者和课题组部分成员庆幸能有机会组织桂林市青少年科学俱乐部会员进行探究性学习，否则，可能会落入贝尔纳的精辟之语所指：“那些没有受过未知物折磨的人，不知道什么是发现的快乐。”[15](p80)
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