科学和儿童本性的回归

科学和儿童本性的回归──科学探究性学习教学目标之探究罗星凯（广西师范大学科学教育研究所物理教育研究室，桂林 541004）原载《广西师范大学学报（哲学社会科学版）》2003年第1期〔摘要〕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。

〔关键词〕科学探究；科学教育；学习方式；探究性学习；科学哲学；建构主义对于科学而言，探究是理所当然的事，没有探究何来科学？而谈到探究性学习1[1]，则远非是不证自明的。

我们首先要自问的是：对于中小学生，学习的时间十分有限，学习的内容又主要是相对成熟的人类已有科学知识成果，为什么要提倡费时费力的探究性学习？通过学生的科学探究性学习究竟要实现什么样的培养目标？研究科学探究性学习，首先要正视的是这样的涉及教学目标的问题，否则，后续问题的研究，如内容的选择和探究性学习活动的组织与教学设计，就没有明确的方向。

讨论教学目标，要考虑的因素很多，个人发展的需要和可能、学科的发展和可能，社会发展的需要和可能，特别是新世纪对人才的要求等等，都是必须纳入研究范围的。

然而，就科学探究性学习来说，所牵扯到的最根本性的教育问题，就是科学探究的本质和学生学习的规律。

因为，要实施真正意义上的探究性学习，而不是形式上的、走了样的探究性学习，就必须对科学探究的真面目有恰当的认识，也必须对学生怎样才能有效、有意义地学习有尽可能多的和尽可能清晰的了解。

本文力图通过对在这两个问题上理论的梳理和现实的反思，来思考和定位我们当前在“实施以德育为核心、以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育”的大背景下，推进科学探究性学习的教学目标。

一、对科学探究的探究如前所述，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。

国家基础教育课程改革项目课题（编号：AHA010019）、广西教育科学“十五”规划课题（编号：2001A015）“科学探究性学习的理论与实验研究”资助研究成果。

[作者简介]罗星凯（1958－），男，湖南新邵人，广西师范大学科学教育研究所所长，教授，博士。

1[1] 关于探究性学习的含义，参见罗星凯、李萍昌. 探究性学习：含义、特征及核心要素. 教育研究，2001，(12)：52～56和罗星凯. 透视科学探究性学习. 人民教育，2002，(9)：35～37.在古典经验论的归纳主义和古典唯理论的演绎主义对科学知识的来源与发展的解释都陷入失败的困境之后，20世纪30年代初期兴起了逻辑经验主义。

针对古典经验论所遇到的困难，它们强调了经验基础的或然性，用具有一定概率的假说代替证明的知识，并以是否“有意义”作为区别科学与非科学的标准。

逻辑经验主义提出了观察语言和理论语言两种语言模型，认为观察语言或观察词汇是明白清楚、意义不变的，而理论名词或理论词汇所具有的任何意义必须并且仅仅得自于使用它们的理论公设与对应规则，从而把观察语言视为科学概念形成和假说验证的唯一源泉，并作为比较科学理论的唯一基础。

这种语言模型的划分过于简单化甚至歪曲了科学研究的现实，一开始就受到了普遍的质疑。

该理论在科学教育上的反映，就是对观察和实验的简单化理解、机械化处理。

而事实上学生的观察和实验学习过程与他们原来已有的知识和观念的关系甚大[1]，学生头脑中的“前科学概念”尤其不容忽视，因为“它们不仅影响学生们对事物及现象的解释和表述问题的结构，而且将学生的注意导向一个特定的方向，因而进一步影响他们正在进行中的观察和实验活动。

”[2]这样，逻辑经验主义仍然无法解决科学知识证实标准以及科学认识如何由变化不居的感觉经验上升为恒定、普遍的理论命题的问题。

在二十世纪三十年代中期，卡尔·波普开始系统地提出了与证实主义相对立的证伪主义。

他认为“科学客观性的要求必然导致每个科学陈述都必定是试探性的。

”一个科学理论即使得到千百次的验证，都不能被最终证实，但是一次反证就足以证明它为假。

因此波普认为科学之所以科学，在于可以被证伪，而不是经验主义的证实或概然地证实，在科学的任何层次上都没有经验的确实性。

在波普看来，要求确实性不是科学家的态度，是信仰者的态度。

使一个人成为科学家的，并不在于他掌握知识、掌握无法反驳的真理，而是他坚持不懈地、不顾一切后果地采取批评态度的对真理的寻求！科学不是通过观察的积累，而是通过证伪来发展的，通过对理论的不断反驳，一再推翻现有的科学理论，用新理论取而代之而使科学得到进化。

而且假说一旦被证伪，就必须排除出科学。

因此，牛顿和麦克斯韦的理论以及爱因斯坦的科学革命，成了波普派最喜爱的伟大的可证伪理论的典型；而迈克尔孙-莫雷实验和爱丁顿勋爵为验证广义相对论预言而进行的对日全食时星光经过太阳的偏离的观测，则是使他们深感“理智上的震动”的判决性实验。

然而，波普派关于科学发展的“不断革命”论无法解释相对静态的科学知识的常规积累过程。

对此，以托马斯·库恩和法伊尔阿本德为代表的历史主义学派提出了新的观点。

作为科学史家，库恩经过仔细考察科学生活的事实，发现许多科学行为，包括科学巨人的行为，都是不断地违反公认的方法论准则的，但这一点也不妨碍科学事业的成功。

由此他对科学的本质和科学的进化产生了新的看法。

他认为科学发展既不是归纳主义的科学知识直线积累，也不是证伪主义的科学理论的不断更替，而是按照“前科学→常规科学→危机→科学革命→新的常规科学…”的模式进行的。

常规科学是一门科学达到成熟的特征，其标志是规范（或称范式）的建立，也就是科学共同体公认的理论，包括研究方法和技术、研究价值取向的形成。

无论是在常规科学中还是在非常研究中，一个规范是决不会由于证伪而被淘汰的。

在常规研究中它甚至根本不会被怀疑，而在非常研究中，并不是“顽抗的资料”，而是另一个理论把他推翻。

“放弃一个规范的决定永远同时是接受另一个的决定。

”工作在不同规范下的科学家借以观察世界的整个概念结构都不同，就如同生活在不同的世界一样。

至于区别科学和非科学的标准，库恩认为与其说是可检验性（如波普的可证伪性），倒不如说是解决疑难的活动。

例如占星学就是典型的伪科学，按波普派的说法是占星学家为了避免证伪而毁坏了他们的理论的可检验性。

而库恩认为真正的理由是占星学家虽然做出了可检验的预测并承认有时候这些预测失败了，但他们并不也不能够从事那种解决疑难的活动。

失败的出现能够被解释，可是具体的失败并不导致研究疑难的产生，而没有要解决的疑难，也就没有要加以研究的问题。

因此，它就不能象天文学一样成为科学。

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。

二、对科学学习的探究作为科学探究性学习的主体，学生自然是又一个值得探究的对象。