教育科学研究向自然科学借鉴些什么，本文主要内容关键词为：些什么论文,自然科学论文,科学研究论文，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。
问题的提出
作为人文学科，教育研究涉及许多复杂因素，其实验研究基本上采取自然的、直接的方式，既难于控制因素，也难于准确测量与评价，于是在许多情况下不得不依靠思辨和约定来判断真假。不必讳言，其研究成果的客观性、严密性以及逻辑说服力，往往达不到社会公认或社会广泛传播的要求。这也许是教育科学还未能走向成熟，甚至被人怀疑是否科学的原因。
从科学发展史看，每当科学面临许多难于解决的问题时，就要寻找新的发展道路。自然科学和人文科学都出现过因方法改进而发生巨大变化的例子。例如，生物数学的出现引起了生物学的长足进步。同样是大系统、多因素的经济学自引进经济数学，把经济学和数学模型结合起来，转由计算机处理之后，便起了质的变化，进入了利用仿真、模拟，在实验室中进行研究的阶段。然而反观教育研究的现状，不难看到，它在利用现代科学技术手段方面还有很大差距。对教育科学研究来说，非常富有吸引力的和富有挑战性的是，在自然科学研究方法的启示下自身研究方法的创新。
应当说，早在本世纪初，就有人提出了通过自然科学的研究方法来研究教育问题。但由于教育的对象是具有自组织能力的人，而不是一般的自然物，加上当时的社会生活仍然没有对教育科研及其结果提出足够精确的要求，科学手段和方法也远远不能支持方面的努力，这种主张还没有成为教育科研工作者的自觉行动，还未能对教育科学研究带来革命性的影响。而今天，我们再度提出这个问题，并不是对过去的简单重复，而是因为具备了新的时代背景和条件。
（一）在现代社会中，教育涉及了更为广泛、复杂的问题，对科研的客观性、精确性也就提出了更高的要求，从而引发了教育向自然科学借鉴的想法。我们处在世纪之交的信息时代和社会主义市场经济不断发展的历史时期，出现了经济结构的多元化和人际交往的非线性化，地方经济和个体经济的发展，人的角色的多位化——职业周期的缩短以及职业流动的加快（第一产业的减少和第二、第三产业的人数的增加）。这样“大教育”便出现了：教育从精英教育走向素质教育，从有限的学校教育走向终身教育，从统一的教育模式到发展个性、因材施教，从为高一级学校培养人才到为当地社会经济发展培养人才。教育科研如同其他的科学研究一样，正日益进入决策和规划、应用领域，逐步成为社会生活不可缺少的部分，教育科研的范围不断扩展，科学兴教的呼声日益强烈。我们所说的“大教育”同过去比较，是单元素变成多元素，小系统转变成大系统，线性关联转变成非线性关联，从单纯的对人的行为结果进行研究转变成复杂的过程性研究。所有这一切，都使对教育的宏观和微观现象的认识和预测变得复杂了。今天我们面临的大信息量，则要求我们进行大样本的研究，特别是在计算机上进行教育过程的模拟研究。只有这样，才能从手工业式的研究转向现代手段的科学研究，从而提高研究的效率、精度和信度。纷繁复杂的因素要求教育测量分析手段的计算机化，有必要把直接观察法和自然实验法与依靠现代科学技术的间接测定法和实验室研究法结合起来。也就是说，教育科研自身的科学性问题，已经成为教育科研能否适应现代化的需要，能否回答现实生活中的大量课题的关键。而客观性、精确性以及彻底性恰好是自然科学的长处，而且自然科学已经具备了丰富的研究经验，非常值得教育科学研究工作者学习和借鉴。
（二）现代信息社会为教育科学研究提供的现代手段和多种方法，为教育科学研究借鉴自然科学创造了现实可能性。计算机特别是多媒体计算机，以及信息高速公路所引起的信息革命，以人们意想不到的速度和规模，影响着教育、教学乃至社会生活，同样也深刻地影响着教育科学研究。例如，过去需要数月乃至半年才能收集到的大样本，在信息高速公路中也许若干小时就可以完成了。又如，个体的学习过程的思维活动，过去只能靠现场观察，现在可以以现代化的摄录手段，配之以生物电、脑电等记录结果建立起来的函数和数学模型，研究思维活动状况，从而揭示学习规律。现代教育科学实验正在成为一种很有希望的，具有很强生命力的教育科研手段，将给教育活动带来丰富的更为确凿的信息，使教育研究更彻底地成为科学研究，进一步提高教育科学的学术地位。
那么，教育科学研究应在哪些方面借鉴自然科学呢？我们认为，首先要承认教育客观规律的可知性，改变教育研究不可能准确深入的无可作为的观念，勇于进行实证的和数量分析的研究，不断揭示教育规律，推动教育科学的发展。为此，就要借鉴自然科学论证的彻底精神。其次，教育科学现在常用的直接研究方法，把教育过程和研究过程结合起来，当然有方便之处。但是也具有很大的局限性，主要是教育的过程和对象并不完全是适宜研究，研究工作的规律和教育过程总有不一致的地方。例如，教育过程和教育对象本身，都有着大量的不可能直接达到的方面，这就要借鉴自然科学的间接的研究方法。再次，教育研究往往强调大面积的试验，然而严格来说，直接把教育过程变成风险性试验是不允许的（当然，在实践中，由于种种原因，已经把风险因素减少了，但同时试验可取得的信息也就相对减少了），而且这种“粗放”的研究，也难于揭示深层的机制。此外，自然科学的调查研究，常常通过大数量的样本，去寻找客观现象的变化规律；而存在许多随机因素的教育过程，则更需要象自然科学那样，通过大数量化去克服偶然因素，揭示必然规律。
下面，我们就教育科学研究借鉴自然科学的主要方面，加以阐述。
借鉴自然科学论证的彻底精神
自然科学论证的彻底的精神，来自几个方面：一是对所论事物具有客观规律性的肯定；二是对物质世界和客观规律的可知性的肯定；三是对物质世界存在质和量的规定性的肯定；四是对在客观存在的（正确的）前提下进行严格逻辑论证的结果的肯定。这种明确的认识是进行科学研究的出发点，没有这种认识，就不可能产生科学研究寻找实证的决心和信念。其实，自然科学对此也有一个认识过程。在自然科学史上，外部世界的客观性和可知性，一直是科学家和哲学家们所关注的问题。最先思考这个问题的哲学家荷克利特承认外部世界的存在，并认为世界上一切都在变化着，“不可能两次跳入同一个激流”。柏拉图极力强调人对客观规律的认识能力。他甚至认为“因为真正的天文学所研究的是在数学天空中星球运动的规律，有形的天空不过是这一数学天空的不完全的表现而已”。亚里士多德很早就认识到我们关于周围世界的概念是对物质世界的抽象而得到的，自然科学就整体而言，应当从事周围世界的研究，并从中找出关于周围世界的真理。现代哲学的奠基人笛卡儿认为，整个物理世界不是别的，而是一个按规律运作的大机器，而人类的智慧，其中包括数学推理的方法，可以发现这些规律。
正因为对自然事物的客观存在和运动规律的明确肯定，自然科学实验才如同我们今天所见到的那样发展起来，为人类做出了如此巨大的贡献。那么，教育是否也如同一般的自然科学那样，存在着确定的客观规律呢？由于我们看到的教育科学的试验成果往往不象自然科学研究的成果，可以精确地在同类情景下使用，由于人的因素，有时是不可能完全迁移和重复的，同时又缺少有力手段去揭示这种现象的机因，因而对“教育是否存在客观规律性”，会产生某种疑虑，是不奇怪的。
事实上，可以从教育与自然科学的关系来认识教育科学可以彻底地进行研究的原理。作为教育对象的人的生命和行为，都无非是物质存在和能量的转换。无论是教育中所涉及的生理的还是心理的因素，都具有相应的物质和能量形式，又受到物质和能量的变化规律支配。而物质和能量的存在与变化又是可以为自然科学的研究方法所察知的。就这个意义来说，只要自然事物存在客观规律，教育也就存在客观规律；只要自然事物的规律是可研究和可知的，教育的规律也就是可研究和可知的。当然，难度孰大孰小又当别论。
深究之，人们之所以怀疑教育的客观规律性，原因是教育涉及了变动不居的精神、情感的因素。正如前苏联心理学家维果茨基所说：“思想背后是激情和问题的倾向……我们把思想比做下雨时（把词比做雨）笼罩天空的云雾，而把思想的动机比做引起运动的风，只有揭示了别人思想的底蕴时，我们才能真正地完全地了解别人的思想。”长期以来，类似于情感、动机等这样一些领域似乎是永难察知的，这一根本问题成为教育实验方法革新的障碍。但实际上当代生物学、脑科学、神经科学等等自然科学知识可以用来解释情感发生和发展的机制。我们对情绪以及相联系的不同脑区的研究，情绪的改变所引起的内分泌的变化，以及由内分泌变化引起体内和体表的电阻的变化等等，都有了进一步的认识。特别是，人脑相同的内部结构和遇到的相同的社会、文化背景，使个体之间有可能在相同的情景下作出相同的反应。这就是教育现象从本质上来说是可重复的理由（正是为了察知这种深层次的重复我们需要有新的手段）。近代心理学的研究否定了如下看法：人只有低层次的需要才是本能的，而人本身所具有的各种超出动物的高层次需要特征，都没有实证基础。这种看法也已为近代学者否定。马斯洛认为，人的高层次的需要，也属于天性的范围，而人区别于动物的特有天性本身也具有生物学的意义，也类似于本能。如爱、尊重和安全等都不是可有可无的主观意念，而是人的生存中高层次的类似于“对维生素D的需要”，“失去了这种需要，人也会生病，即所谓‘灵魂病’”。马斯洛认为：“这是一种人活着就无法摆脱的人性，并且是可以从实证科学的意义上加以确证的。已经有研究人员在教育科学实验室中，明显地观察到受试者由成功感引起的皮肤电流的明显变化，从而找到了启发式与心理、生理状态相联系的较为深切的实证。
这说明，尽管教育涉及到极为复杂的精神和社会的因素，但精神活动是以人脑为物质基础的，而脑的活动又不是孤立的，它是同人的内分泌系统、循环系统、经络系统都有着密切的联系。在这些物质上产生的物理和化学变化总可以得到反映，并能够被人观察。而这种观察的数据，也总可以进入现代信息加工体系之中。由此可见，那种在教育科学研究之中，忽视教育可以最终归结为物质和能量的变化的自然科学本质，并对自然科学手段的介入持无所作为的悲观态度，是没有根据的。只要尊重教育本身的客观规律性，我们就有可能把教育科学从满足于思辨、大面积、长周期、因素浑沌、手工业式、重结果而不重过程的研究方式中解放出来，使之出现一个强调实证，可以把实验室实验和自然实验相结合的，高效率、高科技的，既重视结果研究又重视过程研究的新面貌。这对教育科学化的进程，将具有巨大的意义。
借鉴自然科学用微观研究确定宏观规律的方法
教育研究大多是宏观的、自然的、直接的研究，涉及的因素众多，系统庞大，很难正确归因。因此，它对教育的客观规律的认识，是比较局限的。自然科学在遇到这样的问题时，认为“浑沌来自于没有发现自由元”，最常见的是把宏观的研究转化为微观的或超微观的“自由元”的研究。例如，在物理学上，物体的物理性质，如刚性、比热、密度等等，都可以用原子、分子论来解释。早在公元前5世纪，古希腊的科学家雷基伯和他的追随者德漠克利特就指出，虽然我们的感觉使我们相信声、光、水和物质在整体上是连续的，然而一切现象起源于物质的基本结构。他认为，存在着各种大小、形状、硬度和位置各不相同的原子，一些大的物体是由数目不同和排列位置不同的原子组成的。他认为，现有的一切感性认识，只是各种排列的原子引起的表面现象。古代自然科学家的这样的认识，实际上是朴素的微观决定论。这种理论的一般性固然值得探讨，然而它至少提供了一种强有力的研究方法。类似的方法，在数学中，用微分来研究积分，用瞬时速度来研究宏观的速度，把高维的图形看成为低维图形运动的结果，例如把面看成是线动的结果，把线看成是点动的结果，等等。
自然科学之所以经常采用微观确定宏观的方法，有如下原因：一是对事物活动的最小单位的考察可以把握宏观现象的根源。从哲学角度而论，这其实是在进行事物本体论的研究。二是对事物的微观研究常常可以与宏观的变化相类比。1910年，卢瑟福进行了放射性的原子试验，他得出了这样的思想，原子的结构与行星围绕太阳旋转的太阳系很相似。从描述天体运动的万有引力定律，到描述电场的库伦定律，所用的都是同一公式。在生物世界中，个体的发展和种系的发展有趣的一致性，都是这种可类比的例子。三是微观的实验室实验容易创设理想的状态，获得高度精确的结果，从而正确地反映客观规律。
受自然科学的启发，教育科学也必须重视微观的研究。事实上，教育必须研究人本身。所谓个性教育，它的基本意义，就是个体的充分自由的发展，也就是个体的发展。个体是“人”的基本单位。人的思维和人的行为都是由个体采取的。对个体的研究，包括在教育条件下，人的智力的和非智力因素的研究，人的发展的内部需求和可能性的研究等，都是人的群体教育（教育的宏观现象）研究的基础。例如，我们广东省教育科学研究所进行的对个体的小学语文的讲、录、听、写和单纯写的对比试验，其实验假设是：根据小学生短时记忆容量较小，集中注意力的时间较短的特点，以及依据个体的外部语言将对内部语言有所促进的原理和经验，推断要小学生讲一个短文的材料，比写出它，所用时间少得多，并可以在小学生的短时记忆及集中注意力的时间内完成。因此，让学生先讲、录音，然后再写，应更有利于处理信息。这个微观课题获得验证，必将带来小学语文教学的重大改革。也就是说，可以在实验室中进行上述微观课题的研究，取得精确结果，用以指导宏观的大群体的教育改革。
应当说，即使是对个体教育的研究，也是非常复杂的。我们常不得不选取事物或行为的一部分来进行研究。这就构成了行为的微观——比个体研究更为深入一层次的微观研究。现在的问题是，行为的微观究竟在多大程度上决定了行为的整体？事实上，在心理学的研究中我们经常采用的心理量表，就是利用行为的一部分来判断个体的整体性质。我们认为，人的行为具有全息性，就如全息照片，每一块碎片都保存着原有整张照片的全部影象。在非预警状态下，人的行为哪怕是很小的部分，也蕴含或联系着个体各方面的品格，诸如性格、反应能力、体质等的全部信息。例如，我们有时候说，“某一句话只有某人才能说出来”，“某个动作是某人的特定的动作”，这其实是对行为的见微知著。又如关于“字如其人”的笔迹学研究，认为借助于笔迹可以判断性格、情绪、健康情况、学问功底等。我们之所以在日常生活的范围中不强调这种行为的全息性，那是因为日常的观察条件难以对行为的小部分或某一片断进行这种分析。也就是说，问题不在于行为的片断中是否存在个体的全部信息，而在于我们是否能对其中的信息点加以考察、放大和析出。今天我们已开始在教育研究中采用现代化的研究手段，从而得到人的行为微观领域里的各种信息，为行为微观的研究开辟了道路。当然，正如粒子的研究也有着分子、原子等不同的层次，为了实验的方便，在研究行为的微观时，也要注重选取合适的行为单元——即有相对独立性的行为片断。还要指出，“行为全息”是利用实验室对行为的微观进行研究，借以解决宏观问题的理论基础之一。
借鉴自然科学以间接研究取代直接研究的方法
使用间接的方法来研究对象是自然科学的绝招之一——当着遇到难以“正面攻击式”地直接解决的问题时，自然科学就采取了迂回的策略，采取间接的方式去解决。例如，想要了解肝脏的病变，直接的方法是切片或直接打开腹腔进行观察。然而在大多数的情况下人们并不这样做，而是把问题转化为对血液中的某些参数，诸如黄疸指数，麝香酚草浊度指数等的研究。在科学方法论中，这种间接方法也称为RMI法则，即所谓关系反演法则。下面是关系反演法则的略图：
在自然科学和数学中，采用这种研究方法是司空见惯的。如最简单的例子：人的身高的定性的描述（原问题A）通常采用“较高”、“很高”、“不高”等用语，不易精确，而把问题转化为刻度尺读数（新问题B），则显然来得简明精确。在自然科学中经常进行的间接研究是模拟研究，例如仿真模拟、数字模拟等等。仿真模拟的核心是使仿真件与被仿件建立主因素同构；数字模拟则要求在统计和测量的基础上建立主因素变化的数学模型，通过数学模型的运作，把现实事物的变化状况反映出来。
自然科学研究的间接方法，对教育科学研究有重要的启示。如前所述，教育的复杂性在很大的程度上来自教育的社会性和个体的心理因素。而当前我们对之研究使用的总是直接实验法和自然实验法，其缺陷是由于系统过大和因素过多，结构复杂，难于进行精确观察和把握对象。这同样迫使我们找到教育的现实事物易把握的表征或参数，进而把问题转化为对这些表征或参数的考察。为了找到这些表征或参数，我们可以考虑用“共变法”，即若条件M发生变化，此时现象R也发生变化，当这种情况经常发生时，我们就可判明条件M是现象R的原因。例如，当我们多次地发现某种特质的学生在一定的教育措施Y下，产生某种反应T，而反应T的出现又总是联系着某种易考察的表征S。那么，我们可以考虑用在教育措施Y之下表征S的变化规律来刻划在教育措施Y之下的反应T的变化规律。例如，我们想要了解兼顾左脑和右脑活动的活动课程进行中的学生反应的情况，尤其是出现右脑中情感因素和形象思维被调动起来时，至少可以涉及到下列的表征：表情、声音、肾上腺素分泌、眼动方式、脉搏、生物电的变化、笔迹的变化等等。大量的观察可以得知这些表征与所论课题之间的关系，从而，我们可以把研究原课题转化为观测这些表征中的一个或若干个。
此外，我们还可以举出教育科学研究要借鉴自然科学使用数学和计算机、软件化的方法。既然所有的事物都有质的规定性和量的规定性，从理论上来说，我们就有可能对它进行数量化的刻划。其一般的做法是，在测量统计的基础上，取出揭示既有实验所反映的因果关系的数据，建立相关的数学模型，进而进行对所立模型的再实验的考验。在考验中，依据误差控制的需求，对数学模型加以校正。最后在通过考验后，使它进入软件，用它来对新的数据作出处理，获得计算结果，从而可以大规模地进行教育科学的“软件上的实验”。此外，采用信息高速公路，也是高效地采集数据，实现教育科学的大数量化研究的极为有效的途径。