反思科学教育，本文主要内容关键词为：科学论文，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。
课堂是实施素质教育的主渠道。课堂教育的主要内容是学科教育，在课堂中能否实施素质教育很大程度上取决于能否落实到学科教育中去。学校教育包括自然科学、社会科学和人文学科的教育，本文重点讨论科学学科教育中的问题及其变革。
科学教育对科学的背离
这个标题写全了应是“科学学科教育对科学的背离”。科学教育是基础教育的基本内容，也是现代文明的基础。可是，什么是科学教育？长期以来我们对这个问题的认识是不全面的，甚至是失重就轻的。通常我们把科学教育理解为“系统的科学基本知识、基本技能和科学思维方法的教育”，这已经是一个不全面的理解了，而在实际的教材编写和教学中，在考试检查中，“科学思维方法的教育”又往往成为虚设，科学教育被缩减为科学知识的教育。事实上，人们早已把科学分为相互关联的4个层次的内容：科学知识、科学方法、科学态度和科学精神。 科学教育无疑应该包含这相互关联的4个层次的教育。但事实上， 我们的科学教育长期与之相背离。
科学知识
虽然我们的科学教育把主要精力放在传授科学知识上，但传授什么知识和怎样传授知识却依然值得反思。中国的教育传统是伦理道德教育的传统，所谓知识主要是关于伦理规范、道德经验的知识。这就决定了我们对知识的理解有这样一些基本特征：第一，知识是预设的，而非个人主体发现的；第二，知识被认为都是正确的；第三，知识和人的品行联系在一起，即人格化的。这些特征决定了传统知识教育的特征：第一，被动接受知识；第二，知识的学习过程主要是记忆过程；第三，知识的学习带有社会强制性。这些特征对现代科学和科学教育具有难以摆脱的影响：第一，重结果甚于重过程。所有后续的知识都是在前有知识的基础上发展起来的，而我们重视甚少。比如，牛顿的万有引力定律是以开普勒的行星运动三定律为基础的，而我们却不重视这一重要过程，还常常毫无意义地谈论落地苹果激发了牛顿灵感的神话。第二，重标准答案甚于重智慧开发。我们教学的目的和评价教学成败的标准就是看学生是否能够获得唯一正确的答案，所有的习题都是有标准答案的，题目中的所有数据都必定是有用的。而事实上，任何现象的答案都不会是惟一的，不同角度会有不同的答案，在解决实际问题的过程中，重要的并不是运用数据，而是确定什么数据才是有用的。第三，重教育者对知识重要性的看法甚于重社会、市场对知识的需要。第四，重稳定的知识甚于重新兴的知识。
科学方法
在今年1 月教育部基教司召开的“基础教育课程改革专家工作组会议”上，一位中学校长的发言给我留下了深刻的印象。他教高三毕业班的化学。两年前，他所教4个班化学高考的平均成绩是94分。两年后， 他拿同样的试卷对这些同学又进行了测试，结果平均只有16.3分，而且所得分数主要是与化学思维方法有关的内容。换句话说，具体的知识和运算方法几乎遗忘殆尽。这虽然不是说具体的知识不重要，任何科学的思维方法都不能离开具体的知识而获得，但是在科学教学中，是把知识本身作为目的，还是把知识作为工具和手段以掌握科学方法为目的，这是两种完全不同的教育思想。科学并不是简单地对自然规律的揭示，更重要的是要找到研究自然规律的方法，或者可以说一门学科如果不能形成自己的科学方法，就不可能成其为科学。地理学是以抽象地构造出地球本身并不存在的经线、纬线为起点的；物理学是将物质运动的能量抽象为功为基础的……任何一门学科走向科学的过程都是形式化、符号化、建立数学模型和实验模型的过程。不同学科构建符合自身研究对象特性的形式、符号和数学模型的方法，就是这门学科特有的思维方法和工作方法。现在的教育完全没有把这种科学方法放在特别重要的位置，这使得我们的学生虽然掌握了某一学科的许多知识，却不懂得该门学科的科学方法和其方法的价值，这种现象甚至在大学里也同样存在。我们每位教师不妨自问：自己所教学科的独特思维方法是什么？如果我们学习了一门学科，却还没有掌握这门学科的科学方法，那么，我们充其量只能说学过了这门学科，而不是掌握了这门学科。
科学态度
科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握而形成的科学信念与科学习惯。科学既是真实可信的，又是不断发展的。所以可信，是因为科学来自于经验，是真实可见的，经过了实验的检验，具有可重复性。科学的本性是拒绝权威的，更是拒绝权力的，科学是没有意识形态的。任何超验的、臆想的、传闻的东西都不能轻易进入科学的领域。科学态度就是它的防线。但是我们在教育中却非常不重视这种态度的培养，很多荒谬的无稽之谈不经设防就不胫而走，用行政权威解决科学问题……这些都与缺乏科学的态度有关。科学又是发展的，而且发展性才是科学的本质。任何科学真理都是相对的，任何科学知识都是要被新的知识取代的。牛顿的力学曾经统治世界200年， 被奉为能够解决世界一切问题的不变真理，可是在现代物理学、在爱因斯坦的相对论面前，它就显得非常的脆弱和浅薄；三角之和等于180 度似乎是无可怀疑的事实，可是在球面几何中三角之和就不等于180度；甚至1+1＝2，也只是在特定的坐标系，即十进位制的坐标系中才成立，而2 进位制则完全是另外一种数学语言系统，正是这种语言，成为了建立电脑语言的基础，且日益深刻地改变着人类世界。
科学精神
科学精神是在对科学真理探索的过程中，在对科学本质的认识不断深化的过程中，孕育起来的推动科学进步的价值观和心理取向。现代科学哲学的研究告诉我们，科学是不断发展的，科学的本质并不是证实真理，而是不断发现以前真理的错误，不断更新真理（科学知识强调的是确定性，而科学精神强调的却是不确定性，强调科学精神就是强调怀疑的、批判的和创新的精神，就是要善于在没有问题的地方产生问题，在没有现成答案的地方寻找答案）。现代科学发展的另一个重要特征是科学合作的重要性越来越突出。以往重大的科学发明可以是一个人或少数科学家团体的成果，而现在一项重大的科学发明往往需要成百上千的科学家的参与。合作意识已经成为科学精神中的重要组成部分。此外，科学精神中还有一种超功利的精神、为科学而献身的精神，不为任何非科学的压力所屈服，这对于保证科学的纯洁性、保证科学之为科学是十分重要的。
由于现代科学是在救亡图存的特殊背景下传入中国的，所以对科学现成知识的获得，对科学的实际功用的重视，远远超出了对科学方法、科学态度、科学精神的重视，而且在很多情况下采取了违背科学理念、科学精神的态度。这也是今天我们在科学教育中仍然对科学方法、科学态度、科学精神缺乏应有意识的原因。
科学对科学教育的呼唤
这个标题写全了应是“科学对科学学科教育的呼唤”，也就是我们要以科学的方法和科学的态度进行科学教育，以使我们的科学教育承担起培养学生完整的科学素养的任务。
去年，美国科学教育协会代表团访问上海，在一所著名重点中学听了一堂物理课。任课教师是一位特级教师。其教学中，内容精当，层次清楚，节奏紧凑、学生活动充分，教师的提问都是精心设计的，学生的回答也都是清晰明了的。按照我们的评价标准，这堂课上得可算是天衣无缝了。可是美国代表团成员反应很平淡。他们说，课堂上都是老师提问，学生回答，既然学生都已能回答了，这堂课干什么还要上呢？上课应该是学生有问题，学生提问，教师回答，师生共同讨论。这里反映了两种根本不同的教育思想，反映了对科学本质认识的传统观念与现代观念的明显分歧。
按照传统的科学观和科学教育观，科学主要是一些既成的事实、规则、定理，教育的任务就是使学生掌握这些知识，形成运用这些知识解析题目的能力。在西方教育史上，赫尔巴特是将这种思想理论化的重要代表。他认为，一个好的教学过程应该分为4个步骤：
明了——给学生明确地讲授新知识；联想——新知识要与旧知识联系起来；系统——作概括和结论；方法——把所学知识用于实际（作业）。
赫尔巴特的教学思想传入中国，与中国传统的教育观念基本相通，后经苏联教育学家凯洛夫的强化，对中国产生了持久的影响。以至于，我们的教育没有能够根据科学的发展和对科学本质认识的深化而发生深刻的变化。
而按照现代科学观和科学教育观，作为结果的知识是不断发展更新的，发现真理、探求结果的方法才是更重要的。知识本身并不是教育的目的，而是建立科学方法的工具和手段。因此，现代教育观更关心的是怎样使传授知识的过程成为掌握科学研究方法、开发学生智慧的过程。美国教育学家杜威把这看做是现代教育与传统教育的根本分歧之一。杜威认为，赫尔巴特的教学思想是和人的实际思维过程相悖的，它不能使人的智慧得到发展，而只能使人的头脑成为仓库。杜威根据对人的思维步骤的分析，提出了相应的5个教学步骤：
设计问题情境；产生一个真实的问题；占有资料，从事必要的观察；有条不紊地展开所想出的解决问题的方法；检验或验证解决问题的方法是否有效。
这里关键的一步是产生一个真实的问题。所谓真实的问题，就是学生自己产生的问题，而不是教材所规定的问题，不是教师主观的问题，更不是为了提问题而提出的问题。杜威早就意识到，任何知识的学习，既是为某一理论提供依据，又是形成新理论的素材。美国学者福克斯指出：“在了解杜威对‘知识是什么’的回答时，我们记住的重要事情是，除了过程，这个问题是没有意义的。杜威认为，除了探究，知识没有别的意义……当指出那种未确定的情境中的各种要素，使它们成为一个确定的情境，最后成为一个统一的整体时，经历这个过程的探究者就获得了知识……知识绝不是固定的、永恒不变的，它是作为另一个探究过程的一部分，既作为这个过程的结果，又同时作为另一个探究过程的起点，它始终有待再考察、再检验、再证实，如同人们始终会遇到新的、不明确的、困难的情境一样。”（注：瞿葆奎主编：《教育学文集·教学》上卷，438—439页，北京，人民教育出版社。）杜威的这一思想，开启了现代科学哲学和现代教育思想的大门，对我们变革科学学科的教育有深刻的意义。通过对这一思想的回顾，我们就完全可以理解为什么对同一堂课，会有两种完全不同的评价。
中国衡量教育成功的传统标准是，将有问题的学生教育得没问题、“全都懂了”。所以，中国的学生年龄越大，年级越高，问题越少。而美国衡量教育成功的标准是，将没问题的学生教育得有问题，如果学生提出的问题教师都回答不了，那算是非常成功。所以，美国学生的年级越高，越富有创意，越会突发奇想。这就是以问题为纽带的教育。以问题为纽带进行教育，就是以激发学生产生问题始，以产生新的问题终。在这样的过程中，培养学生的问题意识，解决问题的知识、程序、方法，培养学生的怀疑精神和创新精神。由于学生的背景不同，认知风格不同，所产生的问题自然会有差异，解决问题的程序、假设和结果也会不同，这样，科学教育的过程就不再是追求标准答案的过程，而是发展学生个性的综合科学素养的过程。
现在我们正逐渐走向知识经济的时代，即以知识的创新和知识迅速转化为技术引导经济主流的时代，知识总量迅速膨胀，知识陈旧周期日益缩短，社会观念、生活情境日益多元化，现代信息媒体的运用也越来越普及。教师和学生经常面对着同样不知道答案的问题，面对着谁都不知如何处置的情境。因此，我们的教育能不能使学生有效地产生问题，进入问题，形成解决问题的意识、习惯和能力，能不能创造性地应答没有遇到过的挑战，这才是科学教育的基本要求和改革目标。科学呼唤以科学的态度和科学的方法进行科学教育。