系统科学研究对中小学科学教育观的诉求探讨

丁 蕾

摘要 系统科学反映了人类思维科学和认知方法论的无限性、多层次性和综合性特征。从系统科学研究方法的角度,审视当前中小学科学教育,强调注重形成开放、综合、可持续的科学教育观。

关键词 系统科学;科学教育;科学素养;研究性学习

中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:1671-489X(2009)33-0018-02

Science Education Concept in Primary and Secondary Schools on Conditions of System Science//Ding Lei

Abstract System science can reflect many features of the human mind and cognitive science, such as the infinite, multilevel and comprehensive features. In this paper, the current science education in primary and secondary schools is discussed based on the method of system science. It indicates that we should focus on the formation of an open, integrated, sustainable science education concept.

Key words system science; science education; scientific literacy; research study

Authors address Xuzhou Education Bureau, Xuzhou, Jiangsu, 221000, China

历史和时代的发展充分表明,公民的科学素养已经成为社会进步的基本因素,是国家兴旺昌盛的根本。所以从教育的社会功能角度看,提高公民的整体科学素养是中小学科学教育的根本目的之一。但是我国从1992年开始的对公民科学素养的调查显示,我国公民的科学素养与发达国家相比,存在明显的差距,并且在一段时间内处在徘徊不前的状态。造成这种状况的原因是多方面的。从科学教育课程与教法角度来反思,主要存在2个问题:1)静态的片面的课程观,即过分强调课程的相对稳定性;2)课程实施基于教师为中心,进行单向的知识传授,更多强调确定性知识。

科学素养应包括科学知识、科学过程与方法、对科学本质的理解、科学态度情感与价值观、科学技术与社会的关系等方面。这些因素之间相互作用,相互联系,构成科学教育的立体画面。虽然自新的课程标准出台以来,在师生关系、知识与生活经验联系、研究性学习等方面的研究与探讨日渐丰富起来,但是在科学教育观念的形成上,仍然停留在个别学科教育研究层面上,对科学的认识、对科学教育的认识、对科学本质的理解,还都缺乏深度。这些都深刻地影响了我国的基础科学教育。本文基于现代科学研究的中心之一——系统科学研究的思维,对中小学科学教育观念进行反思,旨在把握中小学科学教育改革的正确方向。

1 系统科学研究与现代科学观的基本特点

现代科学观是对基于经典决定论科学思维模式而产生的科学观的反思,是对科学本质、科学活动和科学知识以及科学方法的哲学性思考,是对科技与社会现实关系、人与自然关系的重新表述。

在经典科学的影响下,科学观一度笼罩在机械论或二元论的思想下,它过于重视数学和实验方法在认识世界和创造世界中的作用,认为科学是对客观事实的真理性反映,与科学“之外”的价值无关,是中立的,由此造成真理与德行、价值与事实、伦理与实际需要的分离。但是从系统科学来看,人类文明的发展是一个多方过程,科学也就是一个多面体,它既遵循科学研究本身的规范,又受到社会环境、文化资源以及研究者自身价值取向等多方面的影响,因而其活动及知识体系中完全的价值中立是不存在的[1]。

系统科学强调研究的对象的开放性。系统科学在突破基于经典科学而形成的观念时,扬弃其平衡、对称、封闭的局限。热力学、相对论、量子力学以及非线性科学的出现,向人们展示了一个开放的远离平衡态的世界[2]。说扬弃,是因为现代科学观既强调普适的研究规范,同时也强调个人研究风格,强调决定论与非决定论、精确性与非精确性、必然与偶然的统一。

系统科学注重运用综合的方法。方法论是对科学认识活动的形式及方式的看法。经典科学观与机械论哲学息息相关,经典科学所使用的语言是分析的,研究方法上具有因果预测性、线性序列性的特征。现代科学的哲学基础为有机论,认为整体以及所有其他部分都包含在每一部分当中,提出“完整的整体”的观点,且并不排斥分析方法,而是包含并超越分析的方法,即应用综合整体的方法对复杂对象进行研究。因而与信息化时代相对应的思维科学和方法论的形式和内容,必然是系统科学思维和方法论。

2 系统科学教育观的形成与特点

现代教育观的形成不仅是现代思潮的产物,更是现代科学观的教育诉求。科学观应该体现在科学的基础教育中,特别是科学课程改革。因为课程改革的目的是实现特定的教育目的,但不管什么样的教育目的,转变教育的对象是中心的环节之一。从系统科学研究的特点来看,转变的对象应该是全面的,不仅仅有学生心灵,也有教师的认识与行为。所以系统科学研究思路为课程改革提供了一种可供选择的方案,也为认识和解决教育现存问题提供了一种方法论。总体上来说,与系统科学研究特征相对应,教育系统应该也强调系统的开放性、自组织性、创造性,注重课程过程,强调不确定性,重视师生互动。

2.1 系统的科学教育必须是开放的将整体教育作为一个系统来研究是必要的,但正由于这个系统的复杂性,人们在教育研究与教学实践中常采用分析的方法,即将教育系统分解为多个较为封闭的系统,进而分别分析处理。这种做法与经典科学研究是契合的。但是从系统科学的角度来看,今日主导教育领域的线性的、序列性的、易于量化的秩序系统观(有清晰的起点和明确的终点)应该向更为复杂的、多元的、不可预测的系统或网络观转变。在远离平衡态的开放系统中,有序必然会产生,因为这是人类的自组织过程。所以一个系统开放并不可怕,开放不会导致不可避免的乱,相反在一定的条件下,系统在局部乃至全局会自组织成有序结构。现代教育应该提倡这种开放的教育系统观,将系统的自组织看作系统发展的重要机制。科学教育系统作为教育的一个子系统,同样也必须是开放的,不仅不能从教育中剥离出来,而且还要与教育系统外的科普、科学研究等有机联系起来。那种普通教育中教物理的教师不管数学和化学,更不管语数外的情况,从系统教育观来看是不合适的。同时,科学教育也要走出校园,请科学研究者参与其中,甚至利用网络的开放特性,将我国的基础科学教育置于全球的背景之中。

2.2 系统的科学教育允许存在不确定性科学性不等于确定性,从系统科学研究的角度来看,复杂系统即便是处于自组织状态,个体行为也是有涨落的。所以不可能达到教育的转变是确定的。首先不确定之一就是教育目的。多元的教育目的是开放的教育系统观念的内在要求,“和而不同”的教育观既强调个体的社会性又强调个体的差异性,只不过它在个体的发展要求上,更强调教育个体的整体发展性(即人的全面发展性)。所以系统的科学教育观不会割裂科学知识与培养能力的关系,它不会把个体的科学能力提高置于固定的、先验的跑道上。相反,科学教育的每一个参与者都是教育的有机组成,教育是主体与客体、课程与人、教师与学生等动态整合的过程。所以在科学教育的效果评估上,要充分考虑到不确定性。

这种不确定性还体现在多元文化的价值趋向,文化霸权和话语霸权的消解。因而要求教育者去搞教育创新(教育成为艺术而不是匠气十足),去倾听处于边缘地带的声音,而不是去重复根深蒂固的话语或文化。虽然科学教育的内容有其科学性,但是这是相对确定的,科学课程蕴含的价值意味仍然是多元的,学生对其理解带有强烈的主体性,教师对其解释也应具有多重性。特别在是网络发达的今天,学生获取信息的渠道空前的多,所以在具体的科学课程实施的过程中,信息源是开放的,系统行为具有不确定性,既是参与者的交互行为,也是学生在认识远离平衡的条件下——表现为干扰、缺点、错误、困惑——不断通过耗散而转变的过程,确定的知识同偶然的、杂乱无章的、随机的知识一起对学生的认知结构产生影响,认知结构通过顺应或同化达到平衡,通过涨落达到有序。

2.3 系统的科学教育观念强调交互的教育过程系统在开放的状态下,系统中的各种元素要形成自组织,必需相互作用。用于师生关系,则主张教师与学生之间处于一种平等互动关系。系统教育观主张课程应该通过参与者的行动和交互作用形成,课程实施的过程就是自组织和转变的过程。作为个体的教师是开放的,他不仅对教育系统外是开放的,对学生也要是开放的。所以在竞争日趋激烈的今天,教师在调整好与外界的关系同时,也要带着开放的态度,依据不同的教育对象寻求恰当的教育途径,将学生带入对真理的日益深入的理解之中,同时自己也从学生处获得更多有益教育的信息。作为学生,要通过反思和自组织来促进个体的全面发展。交互性正是对传统单向传递知识的教育过程观的审视,是对教育活动基本属性的揭示。

开放的教育、不确定的因素与互动的本质这些都要求科学教育以提高学生科学学习能力水平为己任,并使更多的学生对科学学习产生兴趣,这是可持续发展观念的一种体现。

3 科学学习能力的培养是科学素养自组织的动力

学生的科学素养提高过程是个体在外界的作用下的一个自组织过程,寻找到这种自组织的动力是关键。著名理论物理学家、诺贝尔奖获得者费恩曼(Richard P. Feynman)说过:“科学是一种方法,它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,现在了解到什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则,如何去思考事物,作出判断,如何区别真伪和表面现象。”所以基础教育课程改革应该强调科学探究,强调让学生亲历科学,在体验中学习,从而培养学生的科学能力。

探究学习方式的提倡,意在改变传统单纯接受式的被动学习方式。学生不是被动地记忆科学的结论,而是经历这种结论得到的过程和懂得获取的方法。科学家对自然现象的认识是透过现象,抽取有关运动的本质,并且合理近似,提炼出反映事物本质属性的内在的客观规律的各种“概念”和“定律”来。这个过程是通过探究来完成的,而探究的基本的环节是相通的。在基础科学教育中,提倡的探究学习方式的主要环节与科学研究的是相互一致的。科学探究强调知识获取中的体验,强调过程与方法,所以“做中学”是对我国传统科学教育的纠偏。

综上所述,现代科学研究,特别是系统科学研究的思维特征对科学教育的诉求是要开放、综合与可持续。因而要提高公民的科学素养,就必须注意基础科学教育的课程改革及其教育方法改进环节。

参考文献

[1]罗国忠.后现代科学观及其对科学教育的启示[J].中国教育学刊,2006(11):45-47

[2]胡岗.随机力与非线性系统[M].上海:上海教育出版社,1994