2008年第12期(总第257期)全球教育展望GLOBAL EDUCATIONVol.37No12,2008科学探究、科学素养与科学教育李雁冰=摘要>/科学探究0、/科学素养0、/科学教育0是我国当前科学教育课程改革中的三个关键语汇。

从概念史的角度澄清这些语汇的基本内涵和发展趋势,昭示着科学教育的/范式转型0:由/传递中心的科学教育0走向/探究中心的科学教育0。

无疑,这是我国科学教育的发展方向。

=关键词>科学探究科学素养探究中心的科学教育=作者简介>李雁冰/华东师范大学课程与教学研究所副教授(上海200062)在我国当前素质教育课程改革的大潮中,/科学探究0、/科学素养0与/科学教育0成为倍受瞩目的语汇。

这些语汇昭示了我国科学教育领域的/范式转型0。

厘清这些语汇各自的内涵及其相互关系,是促进我国科学教育健康发展的理论前提。

一、科学探究是什么回答/科学探究是什么0,先须回答/科学是什么0。

美国最重要的科学研究组织之一/美国研究理事会0(National Research Council)在总结/美国科学院0、/美国工程院0及其他组织的众多研究成果后,对当代科学、科学研究和科学教育的新趋势做了如下概括:[1]1.由强调/科学即探索与实验0,到更强调/科学即辩护(argument)与解释0。

2.由强调获得答案,到更强调运用证据和策略发展或修正解释。

3.由强调为科学问题提供答案,到更强调交流科学解释。

4.由强调运用实验结果来终结探究,到更强调将实验结果运用于科学辩护与解释。

5.由强调学生个体和学生小组只是分析和综合资料,不为科学结论辩护,到更强调学生小组经常为辩护科学结论而分析和综合资料。

6.由强调演示和证明科学内容的活动,到更强调研究和分析科学问题的活动。

7.由强调脱离情境的探究技能(process skills),到更强调将探究技能置于情境之中。

8.由强调观察或推理等单个的探究技能,到更强调控制、认知、程序等多元探究技能。

9.由强调极少从事研究以省出时间学习大量科学内容,到更强调从事更多研究以发展关于科学探究和知识的理解、能力与价值观。

10.由强调在一节课内的研究,到更强调将研究延伸到几节课的时间中。

11.由强调学生向老师私下交流思想与结论,到更强调学生与其同学公开交流思想与工作。

12.由强调管理材料和设备,到更强调管理思想和信息。

上述这些浓缩的概括所反映的是科学家视野中的科学、科学探究和科学教育的/形象0的变化。

首先,当今时代对科学的新的理解是:科学即基于证据的思想、解释与辩护。

这一/科学观0既继承了/启蒙运动0以后近三百年以来科学与技术思想发展的历史传统,又体现了当今信息时代科学与技术思想发展的新特点、新趋势。

/启蒙运动0以来,人们对科学的理解大致经历了四个阶段。

在/启蒙运动0时期,科学既以/理性自由0为基础,又是/理性自由0之体现。

正如德国著名哲学史家卡西尔所言:/-理性.成了18世纪的汇聚点和中心,它表达了该世纪所追求并为之奋斗的一切,表达了该世纪所取得的一切成就。

0[2]这种追求/理性自由0的热情,/有如一条河流冲决堤坝,在大自然中朝四面八方急流勇进,汹涌地扫荡挡住它去路的一切。

0[3]而所谓/理性0,/是一种引导我们去发现真理、建立真理和确定真理的独创性的理智力量。

0[4]/理性0的核心是/实证精神0,自然科学是这种精神的集中体现。

/理性0的基本功能是分析还原与综合重建,其中/分析精神0是基础。

正是由于追求/理性自由0成为一种时代精神,以实证精神、分析方法和数学计算为特点的新的方法论系统确立,具有真正现代意义的科学由此诞生。

显然,此时的科学等同于/理性自由0与实证探究。

这是对科学的理解的第一阶段。

然而,/启蒙时期0所崇尚的/理性0本质上是感官经验的组合与联结。

用卢梭的话说,几种感觉组合成简单观念,几个简单观念组合成复杂观念,由此构成人的/理性0。

[5]这样,/理性0就具有机械、静态、可还原的特征。

/理性0来源于外部客观世界在感觉经验中的反映、印刻。

由此导致的第一个结果是:使人的心灵和感觉器官成为被动的/受纳器0。

同时,/理性的知识0的代表当然是科学,而科学是经由感觉经验而把握的事物的本质、规律、规则、原理,它所体现的是/客观世界0 (主要是/自然世界0)的/真理0。

这样,科学作为真理的化身,最终变成了静态的/物0,成为了可以传递和储存的对象。

这种对科学的理解是/启蒙理性0的必然结果。

从对应的历史时期来看,西方/启蒙运动0以后,流行于十九世纪中后期的科学观大致如此,这构成了对科学的理解的第三个阶段。

当前,我国科学教育中普遍存在的把科学知识当作传递、灌输和内化的对象的做法,其背后的哲学根源之一即是这种受/启蒙理性0支配的科学观。

当历史发展到十九世纪末、二十世纪初,/启蒙理性0的被动性已获得充分展露。

人们日益深切地感受到,这与/启蒙运动0原初倡导的以批判、质疑、判断为特征的/理性自由0渐行渐远,人类社会迫切需要/再一次启蒙0。

如果说原初的/启蒙0是从封建迷信中获得解放的话,那么这次/再启蒙0则要从/启蒙理性0的被动性中获得救赎。

就科学与科学教育而言,人们一方面坚持/启蒙运动0以后关于科学与科学教育的经验本性的立场,一方面摈弃经验的被动性,基于科学实验重建经验的本质,经验(experience)因而变成实验(experim ent),经验的本质是人对置身于其中的环境、自然、世界的主动反思、探究与问题解决。

科学由此成为/探索与实验0。

这是对科学的理解的第三阶段。

从美国的科学教育理论与实践的历史发展来看,从二十世纪初的杜威到二十世纪50、60年代的布鲁纳,其共同坚持的观点是:/科学即探索与实验0。

二十世纪80、90年代以来的历史,是人类逐步迈入信息时代的历史。

在这个时代,每一个人过有创造、有选择的生活不仅是必要的,而且是可能的。

在纷繁复杂的信息面前,不做出明智选择、进而从事创造,就不可能有一份健全生活、甚至无法生活。

而网络通讯等信息技术工具又为人的选择和创造提供了物质条件和手段。

与这个时期相适应的科学开始具有/后学院科学0的性质,[6]即是说科学实践不再局限于科学共同体内部,开始/飞入寻常百姓家0。

一方面,科学日益深刻影响社会、文化实践和人们的日常生活,另一方面,公众、产业、教育、政府等日益参与到科学研究进程之中。

科学开始成为/公共科学0或/大众科学0。

在此背景下,科学的/发现情境0和/辩护情境0的界限日益模糊。

科学日益具有解释与辩护的性质,它是一种动态变化且情境关联的有证据的思想。

这是人们对科学的理解的第四阶段。

当科学被理解为有证据的思想、解释和辩护的时候,不仅普通大众有了参与科学研究的必要与可能,而且儿童亦可合法参与科学研究。

/科学探究0(scientific inquiry)因而具有了新的内涵。

/科学探究0即产生并发展思想,辩护并修正解释。

不存在划一的、普适的探究技能。

探究技能不仅是情境关联的,而且是复杂、多元的。

科学探究过程既体现个体独特性,又体现社会性和对知识的集体创造。

具体言之,/科学研究0的新意义至少包括四个方面:第一,它是专业科学研究人员(即科学家)提出有证据的思想、解释并为之辩护的过程;第二,它是普通大众从事科学研究和技术设计的过程;第三,它是儿童设计和从事科学研究的过程、能力以及对科学探究本质的理解;第四,它是科学教学和学习的取向与策略,即通过探究而教学和学习。

这四方面的内涵相互关联。

研究认为,科学教育中的/探究0有五个关键特征:学习者被科学问题所吸引;学习者寻找证据以解释科学问题;学习者基于证据将对科学问题的解释体系化;学习者对其形成的解释进行评价,以获得更恰当的解释;学习者对其提出的解释加以确证和交流。

[7]这五个特征可概括为:形成问题)))获取证据)))形成解释)))评价解释)))交流解释。

而这种对/探究0的理解,直接体现了/科学即基于证据的解释0的新科学观。

二、科学素养是什么科学探究是过程,科学素养是结果,二者相互依存。

科学探究与科学素养自是一体两面。

/科学素养0(scientific literacy)这一概念伴随20世纪50、60年代美国/课程改革运动0 (Curriculum Reform Movement)而系统确立起来。

尽管对这一概念的内涵尚未达成共识,但是,把科学素养作为科学教育的目标,已在世界各国取得共识。

美国杰出科学教育专家、美国研究理事会科学、数学与技术教育中心执行主任拜比(Rodger W.Bybee)(他曾是美国/课程改革运动0中推出的著名/新课程0BSCS生物项目组副主任)在研究了众多代表性的关于科学教育改革的文献后,指出:科学教育的目标是达成科学素养。

拜比认为,科学素养包括不同的维度或要素,/然而,历史上我们曾过度强调了科学素养的某一维度,如20世纪60年代我们过度强调学科结构,80年代我们过度强调S-T-S主题,或者我们过度关注科学素养的一个方面,如科学术语或过程技能。

0[8]他因而认为科学素养应在如下四个维度上保持平衡:(一)功能性科学素养(functional scientific literacy):即科学(与技术)的术语(vocabulary)。

指学习者能够恰当使用科学术语或技术语汇。

这大体属于习惯上所称谓的/科学知识与信息0之列,是传统科学教育过度强调的方面。

(二)观念性及程序性科学素养(conceptual and procedural scientific literacy):即科学(与技术)的思想(ideas)及过程(process)。

/科学思想0指构成科学各学术领域的主要思想,学习者能够理解构成各科学学术领域基础的概念、原理,即表明有此类素养。

/科学过程0指科学探究的基本过程及方法,学习者既能够理解科学探究的性质、又具有从事科学探究的能力,则表明有此类素养。

美国另一知名科学教育专家、生物学家摩尔(J.A.M oore)则用/科学即认知方式0(science as a way of know ing)一语将科学思想与科学过程两个方面整合起来。

[9]这显然让人联想到这类素养与美国20世纪60年代所力倡的/学科结构0的相似性。

5全美科学教育标准6将/科学即探究0 (science as inquiry)作为/内容标准0之一,则是着力强调这类科学素养。

那么,今日日益强调的/科学探究0与50年前力倡的/学科结构0有何区别?显然,其体现的科学观及强调的内容有所不同。

如5全美科学教育标准6在规定/9-12年级从事科学探究的必备能力0时,做出下列划分:/确认引导科学研究的问题与概念0;/设计并从事科学研究0;/运用技术以完善研究及成果交流0;/运用逻辑和证据以形成和修改科学解释和模型0;/确认并分析可替代的解释和模型0;/交流并辩护科学论断0。