试论中国科学教育的发展路径——基于科学文化视角

袁维新

（淮阴师范学院 教育科学学院，江苏 淮阴 223300）

据调查，我国公民的科学素养远远落后于发达国家。［1］公民科学素养的落后，科学教育的责任首当其冲。当下我国科学教育现状难以令人满意：人们或者把科学教育局限于系统的知识传授，或者追求脱离实际的理想化的探究教学模式，很难将提高人的科学素养落在实处。笔者认为，要解决科学教育存在的问题，只靠改变课程设置、编写几本教材、推行某种教学模式是远远不够的。我们习惯于把科学看作是一种科学知识体系，而没有把科学作为一种科学文化，科学教育存在的问题与此不无关系。要改变现状，关键在于确立科学教育的科学文化取向，开展科学文化素质教育，构建基于科学文化的科学教育体系，使科学课堂成为学生形成科学文化素质的主渠道，使科学文化理念与精神在学生头脑中扎根。

一、确立传承科学文化的价值取向

科学教育的本质是培养敢于对前人进行质疑和批判的创新精神，而科学文化本质上就是创新文化，可以说，科学文化是科学教育的灵魂，传承科学文化是科学教育的基本任务。

所谓文化，是指人类在自身发展过程中从事实践活动和精神活动的方式，以及由这些活动创造出来的物质和精神成果，包括形成的制度、规范和风俗习惯等的总和。科学，作为人类认识世界（包括人自身）、探索未知的一种实践和精神活动方式及其成果，构成了人类文化的重要部分。科学文化不仅包括科学知识、科学方法，而且还包括科学精神和科学道德规范。科学知识是人们认识客观世界的物质成果，是科学劳动的果实和产品，负载着科学方法和科学精神，是科学文化的基础。科学方法最能够体现出科学思维的过程和品质，是科学文化最主要的现实表现。科学精神是科学家共同体在追求真理、逼近真理的科学活动中，将科学知识方法内化后所形成的独特的精神气质，是科学文化的核心与精髓。［2］

我们认为，科学教育中传递的科学文化，其基本要素是知识体系和观念形态。知识体系主要由各学科的科学现象、科学事实、科学方法和科学原理及其联系构成。从古代以来，特别是牛顿力学创立后的300多年来，科学共同体创造了庞大的知识体系，并进行有组织的知识传播，使科学知识不断地积累和传播，建立了知识体系：如物理学、化学、生物学等学科，各学科又有自己完整的体系。这样的体系化、规范化的知识、学术和精神资源，作为一门门课程进入课堂，就成为一种教育资源，通过教师的传授与学生的学习，一代又一代地传递下去。可以说，科学教育就是通过一门门学科的教学，让学生获取知识，吸取最广泛的精神资源，用科学文化和人类文明所创造的一切精神财富武装自己，不仅学得专业知识，更为自己一生的精神成长打好底子，同时将科学文化和人类文明的基本经验和精神传统继承与发扬下去。

观念形态是科学共同体在认识和传播科学规律的过程中，创造和形成的科学精神以及科学价值标准，这些构成了科学文化的观念形态。作为一种崭新的观念，科学文化所表现出来的探索、创新、务实、批判的气质具有鲜明的文化特征。在具体的科学教学中，科学文化中的观念形态要素是寓于科学知识中，并通过知识展现出来的。因此，在科学教育中，在传递科学知识的同时，教师应注意挖掘科学知识中的科学观念文化要素。传递科学知识中的科学观念文化要素，就是要在讲授科学知识的时候，除了必要的讲解和论证外，把科学知识产生背景、形成过程、围绕科学知识的流派论争、知识现实表现和可能发展路线等传授给学生。这样讲授知识，不仅能使学生理解科学作为探索真理的事业，还能塑造一种人文化的独特的人格气质，一种极负责的人文精神——社会责任意识，不懈地探索真理、勇于坚持真理、为真理而献身。它包含尊重事实、实事求是的求实精神，勇于怀疑、自我否定的批判精神，勇于创新、超越现状的创造精神等。由此，科学知识所蕴含的科学文化要素就被传递和体验到了。

学校教育对学生的培养和训练，一个重要方面，就是要培养学生的批判性思维能力，怀疑、批判的精神，不拘一格的想象力，独立创造的精神与能力。科学教育的基本任务就是培养学生的“永远不满足现状的，永远的批判和创造精神”，它和前述“传承科学知识”相反相成，构成了“科学教育之魂”。

二、丰富科学教育的科学文化内涵

科学教育除了传授科学知识之外，更要传播科学的精神、方法和价值层面上的科学文化，这就必须开展科学文化素质教育，丰富科学教育的科学文化内涵，近年来国际科学教育改革倡导的HPS教育就是这一思想的体现。所谓科学文化素质教育，就是以学生发展为本的教育，就是关注学生全面和谐发展的教育，它不仅关注科学知识教育，而且更加关注科学方法教育和科学精神培养，其主要特点体现在如下几个方面。

1．传递科学的理性和实证精神

科学文化是一种理性和实证文化。科学文化的最大特色之一是以经验实证为根基，以纯粹理性为先导，理性和实证成为科学文化的鲜明标识。科学生活是理性生活的缩影，科学实践是实证生活的学校。科学生活、科学实践过程应该成为科学教育不可或缺的内容，同样其内容应该包含参与科学生活、科学实践过程所需的科学方法。科学方法的实践应该成为科学教育的重要组成部分，接受科学教育的学生应当习得科学方法，了解它的多样性和局限性。对于方法论的问题，应当让他们有一种感知和能力。例如，如何评价科学方法，如何分辨各种相互竞争理论的优劣。知道在科学发展中，实验、数学、宗教、哲学之间的相互作用，在进行实验和用实验说明问题的时候，学生需要了解数据是如何依赖于理论的，证据是如何支持假说或否定假说的，科学中的实际情况如何与科学的理想情况相联系的，还要了解大量的与哲学和方法论有关的其他内容。［3］

2．凸显科学的人文价值

20世纪初期以来，越来越多的科学家和科学教育家感到要从人类生存的根本意义角度来考虑科学本身，爱因斯坦曾语重心长地说：“如果你们想使你们一生的工作有益于人类，那么，你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人本身，应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标；关心怎么样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题，用以让我们科学思想的成果去造福于人类而不致于成为祸害”。［4］72－73科学文化并非孤立存在的，它与人、与社会是紧密相联的，“把科学看作是人类的历史活动，强调科学与其他文化的联系，特别是与人文文化的联系，强调人的价值取向在科学活动中的作用”。［5］对科学进行人文理解不仅是关心人、关心生命、关心人的生存状态、关心人的幸福、关心人的价值的人文思想在当代的呼声和要求，而且也是科学文化健康发展的需要。所以，在科学教育中应强调对科学进行人文理解，科学的发展需要人文的导引，人文的进步要以科学为基础。科学与人文的融合是科学“为人”本性的集中体现。科学教育中要融入STS内容，让学生认识到科技与社会之间的互动关系，认识到科技如何在社会场域中萌生发展起来，又如何全面深刻地影响到文明的进程与社会的变革，认识到科技与人文在近代发生分裂的根源，以及科技与人文在当代走向沟通与融合的必然性。通过在社会大背景下对科技的合理定位，学生会更加准确地把握科学规范与科学精神的内涵，深刻领悟科学技术的人文意蕴与终极价值关怀，从而增强其社会责任意识与历史使命感，为合理应用科技造福人类确立起良好的职业操守。

3．强调科学的怀疑和批判精神

科学文化的本质是探索，科学文化的精神就是探索与创新精神。科学研究是一种永无止境的知识探索，而贯穿于这种探索求知之中的，则是科学中怀疑和批判的精神。怀疑和批判精神是科学创新的前提和基础，敢于创新是科学研究的生命和灵魂，体现科学研究的意义和价值。只有敢于怀疑和批判，才能促进科学理论的发展和创新。失去了怀疑和批判精神，人类的科学事业就会止步不前，我们至今仍然会生活在亚里氏多德所构建的理论体系中。因此，科学教育必须重视对学生批判和怀疑精神的培养。在科学教育中应该让学生在对科学方法的实践过程中学会大胆质疑。要使学生明白：“科学的态度就是批判的态度，这种态度并不去寻找证实，而是去寻找批判性的检验。”［6］“实验者决不能等待自然界高兴起来显示自己的秘密，他必须质问自然界。他必须根据他的怀疑、他的猜想、他的理论、他的想法、他的灵感来盘问自然界。”［7］因此，科学教育必须要在传授科学知识的过程中坚持批判性原则，培养学生对现有知识的质疑精神。客观地说，在科学文化的诸多要素中，批判和怀疑精神是最重要的，它是求真务实和创新精神的思想前提和精神动力。如果缺乏怀疑和批判精神，就会犯教条主义错误，盲从权威，迷信书本，从而阻碍科学事业的进步，影响科学创新的步伐。在科学史上，因为不盲从，不迷信权威，才会对前人的理论产生疑问，并寻求实证的检验，才会有新的科学理论的问世。哥白尼的“日心说”体系，哈维的血液循环理论，伽利略的落体定律以及普朗克的量子理论等，都是对已有理论怀疑和批判的结果。因此，科学教育必须重视对学生批判和怀疑精神的培养，只有包含了批判精神和怀疑精神的科学教育才能提升学生科学创新的能力和水平，才有助于创新型人才的培养。正如爱因斯坦所言：“使青年人发展批判的独立思考，对于有价值的教育是生命攸关的。”［4］310

总而言之，科学教育应当关注科学的不同形态。知识是科学的静止形态；探索与创造是科学的运动形态；怀疑和批判是科学的精神形态。它们存在于人类的全部科学活动之中，多姿多彩，气象万千，魅力无穷。科学教育应当成为生动、活泼、亲切而且深邃的智力传播活动。在科学教育中渗透科学文化教育，应传递科学的批判性、创新性以及人文性，以培养学生的质疑和创新精神，促进学生理解科学的本质，提高学生的科学素养。

三、构建基于科学文化的科学教育体系

科学教育的根本目的是培养人的科学文化素质，这已经规范了科学教育改革的方向，赋予科学教育以科学文素质教育的内涵。我们认为，开展科学文化素质教育的基本途径是构建基于科学文化的科学教育体系，为此，必须从以下三个方面入手。

1．构建基于科学文化的科学教育目标

在我国，传统的科学教育强调要继承、传播、应用和发展科学知识，培养和造就适应社会需要的专家和科学精英。这实际上是片面强调了科学的社会性工具价值，忽视了科学对于育人的内在价值。我们必须认识到，科学教育所要培养的这些专家，除了要求掌握比较专门、比较高深的科学知识与技能，具有解决科学问题的能力外，还必须具有体现人文关怀的世界观与从事科技工作的职业道德。因此，在科学教育中就必须重视科学的人文价值，把它当作一种独特的精神文化来教，既传授知识，又必须涵盖科学方法，更要突出科学文化精神的传播与养成。如果说，在我国当前的科学教育中，科学知识教育还算比较充分的话，那么，科学方法，尤其是科学精神的教育就相形见绌了。因此，必须重新定位科学教育目标，构建基于科学文化的科学教育目标。

所谓基于科学文化的科学教育目标，应该追求多元化的科学文化素养，把培养学生的专业知识技能、理性批判精神、科学创新思维、社会责任意识作为科学文化素养的核心目标。这一目标的确立既与科学教育的特殊性有关，也与当今社会的时代特征有关。

当代社会的最显著特征就是“科技全球化”。科技全球化的实质则是“科学技术的社会化”与“社会的科学技术化”。在上述两种趋势不断加强的背景下，学校作为人才培养基地不得不把科学技术知识的培育与相应职业技能的训练放到教育的首位，以适应社会对“科技型人才”的迫切需要。其次，科学技术在全球范围的扩张渗透，伴随着精神观念与思维方式的转变，这就是科技理性与科学精神的滥殇。科技理性要求把科学技术本身的标准、方法、手段推广到一切可能的领域，排除迷信、教条与权威，以逻辑实证和经验事实的标准判定真伪。但是，科技的功能不是无限的，其自身的合法性并不能由其自身来说明，在人文价值领域其局限性凸现出来，因此，必须对科学技术的历史起源、发展规律、社会功能有着清醒的认识。这就要求科学教育必须把科学的理性精神与高层次上的批判精神融合到素质教育中。再次，科技事业的发展要求推陈出新，不断突破现有的知识局限，创造出更有效、更完善的物质技术手段，就需要培养学生的创新思维、创新能力。最后，科技的发展必然落脚于造福人类之上，科技应当成为人类摆脱束缚，走向自由的有效手段，而不能成为奴役自身的枷锁，这样就应当在科技活动的所有阶段都倾注人文关怀，避免唯科学主义的极端倾向。因此，科学教育不仅要培养技术专家，更要培养具有强烈社会责任感的人文学者。［8］科学教育在给全体学生传授丰富科学知识的基础上，更要重视科学方法的训练、科学研究的积极参与和科学精神的熏陶，培养学生的科学创新意识与创新能力。

2．构建基于科学文化的科学课程体系

从教育内容而言，传统的科学教育内容是一种以结构化、符号化、形式化方式陈述的学术课程，这种学术性课程提供给学生的是关于“地球与宇宙”、“物质世界”、“生命世界”等领域的已知知识，掌握和运用“宇宙膨胀”、“能量和力”、“染色体和基因”等理论术语。但这种以“科学知识”为中心的科学课程是“目中无人”的。从教育学的角度分析，这种有系统知识结构的学科课程，只能给学生以知识，不能给学生以思想；只能给学生以方法，不能给学生以科学精神。科学知识课程的根本缺陷在于“抹去了科学产生的文化背景，遮蔽了科学的人文特性，从而使理科课程成为有特性没有人性的符号系统，损失了科学教育的精神价值。”［9］因此，要理解科学，发挥科学教育人文化价值，必须丰富科学课程的文化品性，将科学教学内容从知识扩大到科学文化，构建基于科学文化的科学课程体系。具体可从以下几个方面入手。

首先，设置融合科学史、科学哲学、科学社会学的“大科学课程”。近年来，西方一些科学教育专家以建构主义为指导思想，倡导一种新的科学教育的课程与教学模式。这种模式要求把科学史、科学哲学和科学社会学（history，philosophy and sociology of science缩写为HPS）的有关内容引入中小学科学教育，以期促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和创造力，这就是所谓的HPS教育。［10］开展HPS教育，就必须重构科学知识体系，采用一种内容更丰富的“大科学课程”模式。［11］这一模式主要不是将大量的内容或某些学科知识内容的简单相加，而是从社会、历史、哲学等角度对自然科学内容进行重新编排。如在这种“大科学课程”模式指导下编排的中学物理课程，应是学生们不仅可以学习到物理学课程中的概念、命题、公式、定理等原来分科物理课程能够学到的东西，而且可以使他们学到有关科学史、科学社会学、科学哲学等方面的内容，认识到物理学知识的发展也是受到社会因素和个人因素影响的。同时，这样的课程内容也可以使学生知道自然科学知识并不仅仅是靠积累得来的，它是自然科学范式不断渐变和不断革命的结果；也可以使他们学到曾经和正在接受挑战的那些概念、命题、公式和定理，学到最新、最系统的自然科学知识，从而使学生建立起“开放的”知识观和“完整的”自然科学知识体系，并真正领悟科学的本质。

其次，在科学课程与教学中融合科学史。由于科学史能更加真实、丰富地反映科学家的学术生涯和科学的演变过程，因此，从科学形成过程的历史中可以感受到前人在科学研究中所遇到的艰难险阻，表现出的巨大的创造智慧和不畏艰险的奋斗精神，因而科学史具有极大的教育价值。对于理解科学本质而言，在科学课程与教学中融合科学史，让学生在特定的历史背景或框架中学习科学，可以使学生在了解科学概念、定理和理论的发现和演变过程的基础上，更准确地领悟科学的本质。

再次，开发STS课程，促进学生理解科学、技术和社会的本质及其相互关系。STS课程的特征是综合反映科学、技术和社会的本质及其相互关系，把科学的内容放到社会的背景上来编制。由于课程的侧重点不同，这类课程的具体内容和名称往往各异。比较著名的有：英国的“社会中的科学”；澳大利亚的“普通科学”、“自然界中的人”；美国的“社会中的化学”；荷兰的“社会中的物理”等等。STS课程不仅体现了自然科学、社会科学、人文科学的综合，而且从科学、技术、社会等方面多视角、全面地向学生描绘科学世界的图景，从而引导学生更客观、更全面地认识世界，并在这个基础上实现对学生的科学素养的培养。

3．构建基于科学文化的科学教育方式

我国科学教育对科学文化传递的缺失，一个很重要原因是教师的教学缺乏必要的科学文化品位。其主要表现是把教学过程看作是单向的知识授受过程，把知识作为“现成的物”来搬运与传授。过分强调知识的“灌输”、“注入”，缺乏思想的指引和智慧的启迪；过分强调知识内容本身的价值而忽视传授科学精神、价值观等科学观念文化等等。

构建基于科学文化的科学教育方式，就是要使科学教学成为“文化对话”与知识建构的过程。文化对话意味着观点的多元性与多样性；意味着文化交往；意味着信息、思想、观点、理论的多种交流；意味着允许思想、观念和世界观的冲突。［12］这就要求教师要采用对话与建构的教学方法。我们认为，科学教育的实质在于创设一定的情境，让学生在与情境的对话中完成科学知识的建构。根据对话者与环境的关系，科学知识的“对话－建构”一般包括以下四种方式：一是“人与物理环境的对话－建构”，这是一种变革现实的活动性对话－建构，是在人（学习者）与物理环境相互作用中实现对物理现象的变革和知识的建构的过程，这是师生对话－建构的条件之一。二是“人与文本的对话－建构”，包括教师与文本的对话－建构，学生与文本的对话－建构。这是一种意义阐释性对话－建构，是对文本的理解、阐释、再发现和意义重建，它也是教学中师生对话－建构的重要条件之一。三是“人与人的对话－建构”，包教师与学生的对话－建构，学生与学生的对话－建构。这是在人与文本、人与环境对话－建构的基础上进行的合作性、社会性意义生成过程。四是“人与自我对话－建构”，这是一种反思性对话－建构，是个体通过对自身内在经验和外在世界的反思，实现对知识（关于外部世界）和自我身份的双重建构过程。［13］

四、结语

综上所述，当代我国科学教育应坚持传递探索与创新的科学文化的价值取向，这有助于正确把握科学教育改革的方向。只有坚持传递探索与创新的科学文化的价值取向，才能让学生从科学学习中体验到科学创造的过程和本质，培养科学精神，陶冶情操，以凸现其人文价值。目前尤其要重视科学的人文价值，缺乏这一点就会阻碍学生科学文化素养的提高。科学教育的科学文化取向必将引导着我国科学教育改革，通过弘扬科学精神，倡导科学意识，培养科学态度，提高中华民族的科学文化素质和创造力。

［1］商寅泉．科学素养落后发达国家20年是强国之痛［N］．中国产经新闻报，2012－02－11．

［2］何亚平，肖国强．论科学精神与科技文化［J］．理论与改革，2002，（4）：11－113．

［3］刁彭成．科学文化视野下的科学教育［J］．全球教育展望，2010，（4）：90－92．

［4］爱因斯坦．爱因斯坦文集（第三卷）［M］．许良英，等译．北京：商务印书馆，1979．

［5］肖峰．论科学与人文的当代融通［M］．南京：南京人民出版社，2001：43．

［6］波普尔．无穷的探索——思想自传［M］．邱仁宗，段娟，译．福州：福建人民出版社，1983：36．

［7］赖辉亮，金太军．波普传［M］．石家庄：河北人民出版社，1998：232．

［8］吴致远．在大学教学中引入HPS教育的设想——基于素质教育的视角［J］．自然辩证法研究，2009，（5）：104－108．

［9］应向东．从“掌握科学”到“理解科学”——关于深化高等教育理科课程改革的思考［J］．高等教育研究，2006，（3）：69－73．

［10］丁邦平．HPS教育与科学课程改革［J］．比较教育研究，2000，（6）：6－12．

［11］石中英．知识转型与教育改革［M］．北京：教育科学出版社，2001：165．

［12］埃德加·莫兰．方法：思想观念——生境、生命、习性与组织［M］．秦海鹰，译．北京：北京大学出版社，2002：21－22．

［13］袁维新．试论基于建构主义的科学教育理念［J］．教育理论与实践（学科版），2003，（12）：20－23．