科学本质观与科学教育(陈志伟).ppt

科学本质观与科学教育 陈志伟杭州师范大学生命与环境科学学院 chzhwei@ 130718660691、请您回答什么是科学？2、提1-2个您最想我回答的问题l 科学（ Science ）这个词的本义为“学问”、“知识”l 在我国，形成科学这个概念并有科学这个名词迟于西方，大致是在十六世纪以后当时我国学者把它翻译成为“格物致知”所谓“格物”，就是要以“物”为本，要解决实际问题，它强调“实践”的重要所谓“致知”，是指人们可以获得知识l 然而，科学究竟是怎么样的，至今没有一个公认的结论几个世纪以来，人们一直想给科学下一个定义，到现在，这种努力还在继续l 可是，大家发现每一个定义都不能令人满意后来渐渐感觉到世界上有很多东西是不能下定义的，不下定义的比下定义的往往更好于是，大家倾向于从另外一个方面去理解科学，去说科学到底应包含哪些本质特征，而不是直接去定义什么是科学l 这种难以定义科学的状况，正好说明科学的博大和无限生机当一个事情能够非常精确严密地被定义的时候，大概它也就没有多少值得探索的内容了所以，难以准确定义科学是一件绝好的事情一、科学本质观1、传统的观点v科学方法是唯一合理的认识世界的方法v科学知识是与经验事实相符合的v科学的理论模型是正确无误的v科学发展是事实的积累和永恒真理的积累v科学家是公正无私的这样的科学观自然就导致了科学万能论，科学业 已形成了一种话语霸权。

Ø在传统科学观的影响下，科学教育的各个方面也 无不打上这种科学观的烙印科学教育目标：Ø强调基础知识与基础能力的培养，强调知识的实 际应用重视科学各分科的教学，知识的获取被 放在首位；Ø科学教育的目的主要是为培养未来的学科专家， 即培养未来的科学家和工程师；Ø科学教育关注的是科学的过去和现实；Ø对科学的社会价值强调其实用的功能；Ø学科之间的横向联系和科学与技术以及社会之间 的相互影响很少涉及科学课程：Ø科学教材主要的篇幅都在讲述科学的概念和原理 ，而对科学的本质、科学知识是如何形成的却不 甚了了，也很少提到科学观念的发展历史，或是 科学在学生日常生活中的应用；Ø科学课程中充斥的是力量型、主体式的科学观， 人类运用科学，可以控制、征服和战胜大自然；Ø把科学看成可以获得自然界定量信息的一个理性 化的过程；Ø夸大了还原论研究方法的有效性，认为这是对一 个整体了解的最好办法；Ø相信科学方法是到处适用、无所不能的，通过科学 方法的运用可以导致科学技术的进步；Ø科学知识可由现象的观察经由归纳或推理而获得；Ø经由客观、可靠的实验，科学以合乎理性的方式检 验科学上的命题，把科学的发现看成只是检验和证 明；Ø科学是一种中性的活动，科学知识是免于价值判断 的；Ø科学家的形象被偶像化、脸谱化，科学家成为理想 的化身、成功的典范、人格的楷模。

科学教学：v科学教师认为科学教学中传授的科学知识 就是教科书上的定义、定理、定律和公式 ，而且将它们看成是现成的静态的结论v获取知识的方法也主要是记忆、了解、理 解、掌握和运用，所谓运用主要就是用于 解题以应对考试对于蕴含其中的深刻的 科学本质、科学精神则不作深究v教学中致力的是教科书内容教学的完整与周到，上课讲授滴水不漏，面面俱到，却很少顾及学生的创新精神、实践能力以及个性的养成v由于实证主义科学观的影响，课堂教学通过类似“烹饪大全”的实验室活动方式，去找出已预先设定好的答案，并将之称为实验活动科学教师的科学哲学修养v我国的科学教师，由于在职前、职后的培养中都没有科学哲学类的课程，目前已有的科学课程与教学论的教材中也很少涉及这方面的内容，导致了科学教师对科学哲学的不了解甚至误解v其结果造成了对科学的误解、对科学发现和科学发展的模式、对科学价值的判断以及对观察与理论，确证与归纳关系的认识等方面的缺失，这对于在科学教育中提高学生的科学素养是极为不利的v浙江省中小学科学教师的科学素养和对科学本质的理解的调研结果，也充分证明了上述这种令人担忧的状况v这种状况将会使一些教师自以为在为科学教育而呕心沥血，但却宣扬了非科学甚至伪科学，这是当前科学教育改革中最大的困难和挑战之一。

科学教育研究：Ø对科学教育研究，大多用了可加控制的情境做研究对象，将研究对象切割成局部的还原简化方法，或抽取研究对象群中的“典型”为代表性的样本做定量研究，然后，通过实验组的平均来获取一般的规律，以此结论决定未来的行动这样的研究明显地是因为受到行为主义和逻辑实证主义的影响而形成的Ø由于对认知心理学、学科哲学等研究的最新理论不能及时把握并运用于科学教育的研究之中，同时对国外基于这些最新理论而发展起来的科学教育研究成果也没有及时介绍，对研究的最新趋向不敏感，没有及时跟进，我国科学教育研究和改革与国际的差距也是比较大的，科学教育在我国整个教育研究和改革中也处于比较落后的地位Ø当然原因是多方面的也是很复杂的，但科学哲学的研究成果没有引起科学教育理论界和一线教师足够的重视是其中的重要原因之一2、现代的观点l 一般认为，科学是反映客观事物本质和运动规 律的知识体系，是科学知识、科学方法和科学 精神三个方面组成的一个不可分割的有机整体 尽管这些年来对科学本质的讨论非常多，但 至今并未达成共识事实上，对于科学本质的 认识和科学本身一样，也是试探性的、动态的 v美国《国家科学教育标准》提出，科学是格物致知的一种途径，其基本特点是：v以实证为判断尺度v以逻辑作论辩的武器v以怀疑作审视的出发点美国科学促进会（1）科学所看到的世界v世界是可以被认识的；v科学是一个产生知识的过程，这个过程依赖于对现 象的细致观察以及由此提出的理论，但科学知识不 是绝对真理；v科学观点的变化通常不是彻底抛弃，而是修正，科 学知识是有生命力的并会越来越接近事实真相；v科学并不能对所有问题提供完全的答案；（2）科学探究Ø科学重视证据；Ø科学揉合了逻辑与想象；Ø科学进行解释并预测；Ø科学尽量避免偏见；Ø科学拒绝专制；（3）科学事业l 具有个人、社会和公共机构三个维度，科学是 复杂的社会活动；l 科学具有不同的研究领域；l 科学研究中具有普遍接受的道德原则；l 科学家既作为专家也作为公民参与公共事务。

MaComas（1998）归纳了8个国家的科学教育标准中，对科学本质的阐述一致性的部分：①科学知识是可信的，同时又是试探性的科学知识非常依赖于观察、实验证据、理性的辩论和质疑应清楚地、开放地报告新知识②科学试图解释自然现象，不存在一种做科学的唯一方法定律和理论在科学中具有不同的角色③所有文化背景的人都对科学有贡献，科学家是创造性的人，科学家需要精确的记录保存、同事评议④观察建立在理论的基础上，科学结果是可重复的⑤科学的历史既是进化的，又具有革命性科学是社会和文化传统的一部分⑥科学和技术相互作用，科学观点受社会和历史背景影响l Lederman等认为，科学本质的7个方面代表了当代的科学本质观：①当发现新的证据和对已有事实有新的解释时，科学知识将会改变；②科学知识最终是建立在经验证据基础之上，那就是对自然世界的观察；③人类的想象和创造性参与了科学知识发展的所有阶段，包括假设的提出、实验的设计和数据的解释；④科学观察受到个体科学价值观和先前知识等主观性的影响；⑤科学受到文化和社会价值观念的影响；⑥科学知识是建立在观察和推论基础之上观察是通过人的感官或这些感官的扩展收集的，推论是对这些观察的解释；⑦科学定律和理论是不同的科学知识。

3、后现代的观点（补充）Ø否定科学即是真理的科学本质观，认为科学是人与自然进行交流、不断理解自然和自身的一种交往活动Ø科学的发展并非简单的“线性积累”式，而是一个曲折的、非线性过程Ø科学发展往往表现为科学范式的彻底更迭，其中科学共同体的个人兴趣、社会的价值取向、权威的影响和习惯信念等等科学活动之外的因素会起到重要作用Ø科学不是独白，而是人与自然、人与人的对话在对话过程中学会科学共同体的共有的范式和共同的科学话语，而不是将其转译为自己的语言Ø科学的发展也正是建立在理解与对话的基础之上不同科学共同体之间的范式是不可通约的，恰恰是通过对话才能使不同的科学共同体达成共识Ø科学的存在形态已不再是印刷在典籍上的定理、定律、公式和理论，也不是各种科学方法的汇集，而是人类与自然不断交往的实践活动Ø后现代主义反对科学知识的客观性，主张科学知识的暂时性、主观性、建构性正如波普尔指出的，由于人们根本就不可能获得完全证实或证明的知识，所有的知识都是一种“暂时的”理论，都是对现有问题的猜测性解释 Ø知识是相对的知识不是对现实的纯粹客观的反映，不是对现实绝对正确的表征，它只不过是人们对客观世界的一种解释、假说或假设，它不是问题的最终答案，它必将随着人们认识程度的深化而不断地变革、升华和改造，并随之出现新的解释和假设。

Ø反对一元论的方法论，提倡多元与宽容的方法论Ø肯定错误的认识在通向真理途径中的必然性和积极作用，否定把科学简单地等同于真理的观点Ø强调主体在科学认识中的作用，认为科学知识也 是主体和客体的统一，而非纯粹的客观Ø强调科学的革命，力图把逐渐的进化与突然的革命结合起来Ø强调科学的两面性，在承认科学给人类带来福音 的同时，也正视科学已经或可能造成的损害等等 启示Ø 现代科学观启示我们，必须重新审视传统科学教育的价值定 位和方法取向在科学主义科学观的影响下，传统的科学教 育把中小学科学教育目标定位于单一的认知领域，忽视了科 学精神、科学方法和科学能力，忽视了学生实践能力和创新 能力的培养，忽视了学生发散性思维、批判性思维、创造性 思维的培养Ø 根据现代科学观，科学教育不是简单的科学知识的介绍和记 忆，而是在不断发展、生成和调整的活动中培养学生合理的 怀疑、批判意识和求异精神的过程这一过程取决于个人特定的知识经验背景与丰富学习环境因素的相互作用 Ø科学教育不仅需要有各种真实的现实环境，还 要有特定的历史文化环境科学史作为科学文化资源，一旦与科学教学相结合，就能为学生 提供生动详实的历史文化背景，通过与这种环 境与背景的相互作用，就能有效地促进学生知 识的建构，提高学生的科学文化素养，发展学生的创新能力。

Ø后现代科学观认为，没有绝对真理，没有普适 的规律，教学过程绝非知识的传递和接受，教 学过程实际上是一种对话过程Ø科学知识的建构必须建立在学生原有知识经验 基础上，必须通过与学习环境的相互作用（即 对话），从而建构新的认知结构Ø科学教育的实质在于创设一定的情境，引导学 生在与情境的对话中完成科学知识的建构二、科学教育应努力体现科学本质l 国际上对于科学教育过程中帮助学生理解科学本质的 要求，近年来广受关注美国《国家科学教育标准》 中三个年龄段的科学内容标准部分，都有科学的历史 和本质的内容l 近年来，国内对中学科学课程应该“提高学生的科学素 养”的认识正在被广泛接受，科学课程标准也把“全面 提高每一个学生的科学素养”作为其核心理念，并在科 学素养的阐述中明确提出了要“体现科学本质”l 那么，在科学教育中应怎样体现科学的本质特征呢？l 由于对科学的定义至今未达成共识，故常常使一线 的科学教师感到困惑为了便于科学教师理解科学 ，并在教学中体现科学的本质特征，一些科学家和 教育家将自然科学分为四个维度若从这四个维度 来认识科学，将有助于科学教师在备课、授课和评 课的过程中，去体现科学的本质，把握科学课的特 征。

l 自然科学的四个维度是：科学是一系列的思维方式 ，科学是一套研究的方法，科学是一个知识体系， 科学要与技术和社会相互作用l 当然，自然科学还会有其他的维度，但有了这四个主要维度 ，便能够帮助科学教师去分析科学课程标准、教科书、实验 和实践活动等内容是否体现了科学的本质特征1、科学是一系列的思维方式Ø 思维是人脑的机能和对客观存在的反映，是人脑接受、加工 、存储和输出信息以指导人的行为的活动过程Ø 思维方式则是人类在认知过程中形成的，带有一定普遍性和 稳定性的思维结构模。