科学和儿童本性的回归──科学探究性学习教学目标之探究-新联合

在新一轮国家基础教育课程改革中，为什么要把科学探究提到科学教育的核心的地位？本文从科学研究的本质、人类学习的本质和科学教育现实的视角对此进行了解读。科学探究；科学教育；学习方式；探究性学习；科学哲学；建构主义如前所述，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，也都是仁者见仁、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。

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，这些书读起来都象是在说：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，必须象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]就象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。

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”学派的创始人维果斯基。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，维果斯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，维果斯基提出了“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。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，就象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，而使其它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卓越的说明，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。

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、二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,1859-1952,美国教育家和哲学家）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。”

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。

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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[14] 吴国盛. 科学的历程[M]. 长沙：湖南科学技术出版社, 1995.

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此文曾载《广西师范大学学报（哲学社会科学版）》2003年第1期

科学和儿童本性的回归──科学探究性学习教学目标之探究

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