科学本质观及其养育（下）

2016-03-16吴俊明张磊

化学教学 2016年3期

吴俊明+张磊

摘要：要对科学作深入的了解，必须从了解科学本质观开始。介绍了科学的各种界定及分界标准；讨论了科学的本质及其历史概括、科学本质观的分类和结构，以及科学本质观养育的必要性和现实意义。科学本质观的养育不能孤立地进行。精心设计科学本质养育的内容和过程、改进养育的实施策略、提高教师的科学哲学修养、同步培养科学精神和品性等是搞好科学本质养育的基本策略。

关键词：科学观念；科学的界定；科学的本质；科学本质观；科学教育

文章编号：1005–6629（2016）3–0003–07 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

3 科学的本质与科学本质观

3.1 对科学本质的认识

对科学所作的多种多样的界定涵盖了人们对科学的丰富的认识，这些认识主要有：

科学必须实事求是，需要让结论建立在证据基础上，需要可以重复验证；

科学探究是提出假说，再加以验证，最后得出结论的过程；

科学研究需要恰当的方法，已知的方法未必能解决问题，科学是逻辑推理及人类想象和创造力的结合，科学研究还需要创造性；

理性思考和实验验证是科学研究的重要的基本方法，但它们也有局限性；

科学知识具有暂定性，可以被修改甚至被推翻，但是在一定时间内会处于稳定的地位；

科学是解释现象的一种尝试，带有主观性，是无法绝对客观的，科学家应努力识别并避免偏见；

科学既尊重经过验证的事实，又会对原有的理论发起挑战[31]；

科学研究需要清楚、诚实的报道；科学知识的应用可被判定好或坏，而科学知识本身没有好坏之分；

科学家必须时常进行自我反省，需要对现存理论的合理性进行批判性思考；科学观点受社会和文化因素的影响，是不断发展变化的；

科学是社会传统的一部分……

实际上，上述内容涉及多个方面和层次，尽管其中有的可能难以肯定属于本质属性，仍足以判断科学本质是一个复杂的知识系统。

本质主义认为：任何事物都有与复杂多变的现象相对不变的本质，而且本质是唯一的，是属于事物自身的，不是外部强加的，也不依赖于外部的任何关系而存在；人能够透过现象认识事物的本质，科学研究的终极目标就是克服一切困难把握事物的本质；人对事物本质的认识就是真理，其他的都是伪知识。可见，本质主义信仰本质的存在并致力于本质的揭示和追求。但是，20世纪以来，面对现实世界的相对性、复杂性、不确定性和非完全性，传统哲学家探究的不变本质受到普遍的怀疑和否定。例如，整体论者认为，本质主义只适用于认识简单事物，对于复杂事物（例如人体生命）而言，一旦被分割，将会因此丧失许多信息而失真。事物的复杂程度越高，由分割引起失真的程度就越严重，因此，应该从整体的角度来把握复杂事物。反本质主义认为，本质主义肯定事物的本质永远不变，认为研究者可以克服一切困难，通过研究能够认识本质并最终获得“终极真理”即本质是“荒唐可笑”的：世间万物可能是像洋葱那样，现象和本质、形式和内容之间并没有清晰的分界线，它们可能共同融合于“洋葱瓣”之中，研究者若一瓣一瓣地剥下去，最后可能什么也找不到。因此，反本质主义认为本质问题是一个虚假的哲学问题，不承认本质的存在，拒斥现象和本质的二元区分，认为终极本质观可能只是一种信仰，而非真实的存在。反本质主义还质疑本质主义对现象-本质认识的线性化和简约化，认为本质主义先验地把事物划分为现象和本质两部分，将事物的本质与事物的现象一一对应，在线性化认识事物的同时试图从纷繁芜杂的现象中找到号称本质的东西，以“本质”的东西取代或忽略现象和“非本质”的属性，把一切事物归结为“科学方法”处理的题材，“渴望共性，蔑视个性”，是不合理的[32]。

反本质主义是一种后现代的哲学观点，有其合理的一面，它提示我们，在认识和处理复杂事物，认识和处理一般与特殊、认识与实践、人文与科学之间的关系时需要对具体问题作具体分析。

科学家在看待科学的本质上存在广泛差异，科学本质的多样性观点是不可回避的事实[33]。

3.2 科学观发展的历史概括

人类对科学的认识是逐步充实、丰富、深入、变化和发展的。根据历史资料，亚里士多德大概是最早提出科学的概念的（不过，他是用“自然哲学”一词来表示对自然世界的研究的，他所使用的“科学”一词涵义与现代所谓的科学并不相同）。亚里士多德认为，分析学或逻辑学是一切科学的工具；哲学是广义的科学，是经过理性思考的知识，研究哲学意味着从研究特定现象提升为研究事物的实质。他把科学看成是一种精神成果，认为科学是知识的范畴之一[34]。他的科学著作内容涉及天文学、动物学、胚胎学、地理学、地质学、物理学、解剖学、生理学等古希腊人已知的各个学科，简直就是一本百科全书[35]。后来，在漫长的中世纪，科学被宗教统治、压制，科学和科学观的发展处于停滞状态，造成亚里士多德的科学观在人类历史中延续了很长时间。

直到欧洲文艺复兴运动解除了宗教对人类思想的长期禁锢、资本主义在欧洲兴起，促进人们对科学的认识和思考，上述状况才得到改变。在这个背景下，近代自然科学的鸣锣开道者、英国近代唯物主义哲学家和思想家弗朗西斯·培根在17世纪初发表的《学术的伟大复兴》中提出：科学的任务就是发现事物运动的规律和规定性（“形式”），从而获得行动上的自由，以便征服自然。科学的真正的与合理的目的在于造福于人类生活，用新的发明和财富丰富人类生活。他还认为：人们要了解世界，就必须首先去观察世界、收集事实，然后再用归纳推理手段从这些事实中得出结论。他指出科学是实验的科学，并且首次总结出科学实验的经验方法——归纳法，对近代科学发展起了指导作用。他认为经院哲学阻碍了当代科学的发展，极力批判经院哲学和神学权威，为自然科学的发展扫清道路。培根最早阐述了科学的目的、性质和正确的发展途径，表述了近代科学观[36]。弗朗西斯·培根的科学观是自从亚里士多德以来最有影响的科学观，是人类科学观发展历程中的一个里程碑。endprint

19世纪下半叶，马克思和恩格斯运用辩证唯物主义和历史唯物主义，站在历史的高度考察自然科学，深刻地揭示自然科学是“人的本质力量的公开揭露”[37]，帮助人类“从理论上征服自然”[38]，认为科学是“脑力劳动的产物”，是“社会发展的一般精神成果”，生产是科学产生和发展的基础，科学是“人的生产力发展”所表现的一个方面、一种形式[39]，“是一种在历史上起推动作用的、革命的力量”[40]。马克思和恩格斯阐明了科学与社会的关系、科学与历史的关系，使人类的科学观发生了革命性的变化，是人类科学观发展历程中的新的重要里程碑。

20世纪下半叶以来，许多学者分别从哲学、历史、社会学、文化学等角度继续对什么是科学进行探索；人们逐步认识到：科学不仅是一种知识体系，它也是一个过程、一类方法、一种活动；科学是生产力（或生产力因素），是一种社会建制，是一种文化；科学是人与自然的对话；是知识体系和知识生产的的实践活动的统一。人类的科学观有了进一步的发展[41]。

如同历史已经显示的那样，今后科学活动的不断发展和变化，会使人们对科学本质的认识进一步发展和变化，对科学的界定也会相应变化。

3.3 当今科学本质观的分类

科学本质问题至今仍然受到哲学家的关注，学者们还在不断提出各种各样的看法，也仍然没有一个公认的结论。为了厘清对科学本质的认识，有必要对有关看法进行适当的分类。怎样才是适当的方法？笔者认为，适当的分类方法应该有利于厘清、整合和深化对科学本质的认识。从这个思路出发，不妨逐步扩大视界、拓展维度，对各种科学本质观作如下分类[42]：

（1）从静态看，科学是人类认识世界和改变世界的经验知识的理论概括，是结合精神因素和物质因素于一体的系统化、理论化的实证知识体系（其中也包括科学活动的方法知识体系）。

（2）从动态看，科学认识随着实践的深入和扩展而不断丰富和发展，原来不成熟的、错误的认识逐渐地被成熟的、正确的认识取代。从相对微观的角度看，科学是探究的过程，似乎是一种“方法”。但是，“更宏观的考察使我们能够把科学看成是一种过程，它包含着方法，但也有不可简化为方法论规则的那些方面”[43]。单凭科学方法“不够解释整个科学在长期中的进展情形，必须一谈相当于科学战略的某些事情，才能完成这幅图景”[44]。

（3）从社会现象看，从近代以来，科学是社会分工的一种专门职业，一种特殊部门，一种社会组织形式，一种社会建制，一种社会事业，一种新兴的社会产业。早在20世纪50年代初，贝尔纳就指出：“科学建制是一件社会事实，是由人民团体通过一定组织关系，联系起来，办理社会上某些业务。[45]”

（4）从活动性质看，科学是人类反映外部世界、探索客观事物奥秘以获取知识的认识活动，是实践（实验）活动和理论研究活动的辩证统一；科学又是一种物质性的社会活动，是现代社会中的一种独立的精神生产活动，是一种社会劳动，是一种生产力因素。

（5）从历史角度看，科学是一种文化，是一种由历史淀积而成的生存方式：科学活动及其成果，科学对待事物的基本态度和方法（包括应有的科学精神和科学态度在内）是各历史时期人类文化的重要内容。

其中，第（1）、（2）类较明显地包含着微观的认识，第（3）、（4）、（5）类分别从空间和时间角度拓展了视野，是宏观的认识。

袁维新认为[46]，从科学哲学的视角，可以粗略地把科学本质观分为传统的科学本质观与现代的科学本质观两类，传统的科学本质观主要有经验主义（归纳主义）科学本质观、实证主义科学本质观、理性主义科学本质观和逻辑实证主义科学本质观；现代的科学本质观主要有证伪主义科学本质观、后实证主义科学本质观、历史主义科学本质观和建构主义科学本质观。这种分类对于认识科学本质观的思想渊源是有意义的，但比较抽象和粗糙。

有人分别介绍不同科学本质观的出处或作者的观点。例如，分别介绍美国科学促进协会在《面向全体美国人的科学》等书中阐述的科学本质观、《美国国家科学教育标准》中的科学本质观、N. G. Lederman对科学本质内涵的界定、McComas等人根据对8个国际科学教育标准中关于科学本质部分所作分析最终统整出的14项高度重叠性的科学本质观点等等。这实际上只是罗列，并不是分类，不能起到分类应有的作用。

3.4 当代科学本质观的结构

当代科学已经成为人类特殊和复杂的活动，有其特定和多样的动机、目的、功能、价值，有其复杂的运行过程、机制、结果、内部和外部联系，成为一个越来越复杂的系统，其体量也越来越大，这决定了科学的本质具有很强的复杂性，决定了科学本质观会具有复杂的结构：从不同的层面、不同的侧面和视角（例如从静态的外部表现；动态的目的、过程和结果；微观的内部机制；宏观的功能、外部联系和相互作用，以及不同的领域、范畴等等），会发现科学本质的不同内容。上面对科学本质观的分类，也从特定角度反映了科学本质观的结构。

袁维新提出，科学知识本质观、科学认识论本质观和科学探究本质观是当代科学本质观的要素与结构，并概括和介绍了比较有代表性的鲁巴和安德森（Rubba & Andersen）的科学知识本质观、莱德曼（Lederman）的科学认识论本质观和科莱特与奇尔伯特（Collette & Chiapetta）的科学探究本质观[47]。笔者认为，对当代科学本质观的结构进行研究，是认识当代科学本质时不能回避的，是必要的和有价值的，但对要确定科学本质观的要素和结构，尚需要作深入的思考和讨论。

4 科学本质观的养育

科学素养是人在先天遗传素质的基础上，经过教育与实践养成和发展的、内在的、稳定的、能长期发挥作用的，跟认识自然、利用自然和保护自然有关的内在品质。科学素养由意识层面、认知层面、情感层面和行为层面等要素构成。其中，意识层面（或称精神层面）的科学观念、科学思想、科学精神包括了对科学本质、科学价值、科学技术与人类和社会的关系以及科学伦理等认识在内，是上位的，它们指导认知层面、情感层面和行为层面，是更为基本的品质[48]。提高学生的科学素养是科学教育的根本目标，对科学本质的理解是科学素养的重要组成部分。所以，进行科学本质教育，促进学生对科学本质的理解十分必要，是科学教育的重要目标之一。endprint

4.1 科学本质观养育的价值和必要性

科学本质的教育价值首先在于有利于学生形成正确的科学观，能初步识别科学与非科学，并为识别科学与伪科学奠定基础。其次，有利于培养学生的批判精神、求是精神和求真、求实精神，领会科学的精神。再次，有利于学生领会、理解科学的方法与过程，培养他们崇尚科学、热爱科学的积极情感和态度。

不注重科学观念、科学思想、科学精神的“科学教育”是没有灵魂的教育，不是真正的科学教育。而科学本质观乃是科学观念、科学思想、科学精神的养育基础、养育之本，搞好科学本质观养育是重中之重。

4.2 科学本质观养育的现实意义

为什么现在又要讨论科学本质观的养育？其主要原因是：陈旧、错误的科学观以及旧的教育思想、教学模式严重地干扰了我国学校的科学教育教学，使之出现了较大偏差，亟待从科学本质观着手予以纠正。当前存在的主要问题是：

4.2.1 以僵死的、程式化的探究教学取代科学本质的养育

不少人认为，实行探究教学就是进行科学本质教育，而他们所实行的“探究教学”是让学生按照“由课本或教师提出问题——学生猜测答案——按照课本或教师预定方案实验——顺利地得出跟课本一致的结论”这个固定程式进行的。在他们看来，科学本质的养育很简单，没有曲折、疑难、挫折、争辩等等，只要如此操作一番，就可以自然地达到目的了。

4.2.2 灌输教条，忽视行动，肤浅、简单，缺乏文化自觉

不少人认为，科学本质就是对“什么是科学”的回答，这意味着它是一个具体的知识，只要让学生记住标准答案就行了。不仅如此，所有的科学教学内容都可以这样来教。虽然他们在口头上也强调知识的实际应用，在制订科学教育目标时特别强调知识及其应用能力的培养，但实际上把按照（美其名曰“运用”）教科书进行知识的传授与获得放在第一位，不重视对伪科学的揭露和批判，也不注意科学与技术的区分和联系。记忆成了学生获取知识的主要方法，所谓应用主要就是用于解题以应对考试，实验教学则成了“照谱炒菜”获得预定答案的活动，成了应付性的点缀。

在科学课程的设计和教材编制方面存在相应的情况：科学教材基本上都在讲述科学的概念和原理，把知识看成是现成的静态的结论，有关科学的本质、科学知识是如何形成和发展的内容凤毛麟角，少得可怜。在我们的教科书中很少介绍有关的争议和批评，这是十分反常的。

对于科学本质、科学精神的忽视，必然导致科学思维方式和行为方式的缺失，导致忽视科学认识的历史，割断科学与历史环境的联系，从而导致科学文化的缺失。

4.2.3 宣扬科学万能

对科学的肤浅认识还导致了科学万能等一系列错误认识，例如：科学方法是唯一合理的认识世界的方法；科学知识和科学方法都是永远正确的；人类运用科学可以控制、征服和战胜大自然而无所不能，等等。

4.3 当前搞好科学本质养育的基本策略

针对我国科学本质观养育的现状，要搞好当前的科学本质养育，需要从以下几方面着手：

4.3.1 精心设计科学本质养育的教学内容和过程

前已述及，科学本质观是对关于科学的种种具体认识的概括。只有在日常的科学教学中注意引导学生形成和积累关于科学的点滴认识和事实素材，才能为其形成和发展科学本质观建立可靠的认识基础。因此，有计划地开展科学本质观养育工作，重视从学生实际出发，对科学本质观的养育工作做出具体规划，首先有计划地让学生在事实素材基础上初步概括形成关于科学的点滴认识，然后再形成或加深诸如本文“3.1”节中列举的、跟科学本质观有关的科学特质的认识，为在适当时机概括科学本质做好准备，是很重要的。

在这方面，国外一些做法可以作为我们的借鉴。例如，英国国家科学课程标准规定，学生在每个学段学习的知识、技能和理解都包括科学探究、生命过程和生物、物质及其性质、物理过程4个相同的领域。在“科学探究”这一领域，课程标准在每一学段都从“科学中的观点与证据”、“调查技能”两个方面提出了相应的教学要求，“调查技能”主要侧重于如何“做科学”，“科学中的观点与证据”则主要侧重于“如何看待科学”或“理解科学”，即有关科学本质的教育。表1列出了各学段“科学中的观点与证据”的教学要求[49]。

这些教学要求是根据学生的发展水平提出的，在不同学段对这些观点的教学要求有所不同，体现了科学本质教育的阶段性和连贯性。

再如，国际文凭组织（IBO）专门编制了一份入门介绍材料《科学的本质》。其中包含5个部分：1.什么是科学和科学探索；2.理解科学；3.科学的客观性；4.科学的人文性；5.科学素养和公众理解科学。每一部分列出数量不等的要点，提示教师和学生在有关章节教学中予以注意。这种做法也颇有借鉴价值[50] *。

4.3.2 改进养育的实施策略[51]

为了搞好科学本质观的养育，有人提出开设有关的显性课程或专门课程（例如“科学本质”课程，融合科学史、科学哲学、科学社会学的“大科学课程”，“融合科学本质的综合性科学课程”等等）。我们认为，这些提议有灌输之嫌，也不符合我国中学的实际情况、缺乏现实性，在对科学课程挤压加大的大势下是难以行得通的。从我国中学教育的实际出发，应该实实在在地重视采取和用好下列措施：

4.3.2.1 让学生在解决问题的科学实践活动中认识和体验科学的本质

人类对科学本质的认识是在科学实践活动中得以形成和发展的，学生对科学本质的认识不应该是例外。这里所说的科学实践活动主要是指科学探究活动，不是科学应用活动。这意味着，需要开展和搞好科学探究教学。

科学探究教学活动应该是科学研究过程的精致“重演”，既包含发现问题、提出假设、设计研究方案、收集并研究资料、得出结论、表达和交流结果等重要的常规环节，又要从具体课题的实际出发，灵活机动。探究教学活动的目的不仅是得出结论、学习方法过程，更重要的是通过真实的探究过程对科学有进一步的了解。endprint

为了搞好科学探究教学，既要善于利用富有典型性的经典探究案例，又要注意选择学生熟悉、具有真实性的实际案例，特别注意能让学生在辨明“似是而非”中提升认识、“振聋发聩”的反面案例（例如“重物落得快”和“运动需要力来维持”的争论；范海尔孟、波义耳和拉瓦锡等人关于水变土的实验及解释、对燃烧现象的解释、拉瓦锡的呼吸实验、哈维血液循环说的确立、有机质腐败“自然发生”说的否定，以及发生在20世纪的“聚合水”事件和低温核聚变事件[52]等），实行多样化探究活动与示范性经典探究案例结合。要坚决扭转探究教学“照谱炒菜”或者“表演”、“走过场”、“重技能，轻思考”等形式主义、表面主义的做法，重视对过程方法的思考，而不只是重视对过程方法的体验，更不是追求获得预期的结论；注重引导学生强化对探究的问题、过程、方法、证据以及结论等要素的反思，重视质疑、批判与反省；努力改进和完善、优化探究教学模式。同时，也注意引导学生了解科学与技术的区别与联系。

4.3.2.2 强化教学对话与讨论

对话与讨论有助于启发和提升学生的认识，特别适用于科学本质的教学。中学生（特别是高中生）对哲学思考已经开始具有兴趣，在围绕有关科学本质问题的对话与讨论中，除了引导学生思考“是什么”、“为什么”、“怎么样”等基本问题外，还可以就事物的本体*、方法、过程和认识论等特别提出“你已经知道（或确定）什么？”、“你为什么知道（或能确定）？”、“你是怎么知道（或确定）的？”、“我们的思考可靠吗？”、“我们还可以怎样思考？”、“有没有反例？”、“有没有例外？”、“怎样应对意外情况？”等等具体问题，引导学生通过对话与讨论进一步认识科学，同时又要注意有序深化，不操之过急，注意揭露和批判伪科学。

4.3.2.3 注意渗透、融合科学史、科学哲学知识

科学本质的养育不能脱离科学知识的学习孤立地进行。科学本质涉及科学的历史、哲学与社会等方面，在学生可以理解的程度上，在科学课程与教学中融合科学史，让学生在有事实依据的历史背景或情境中学习科学，有利于学生在获得科学知识的同时，了解科学概念、定理和理论的发现和演变的逻辑过程，进而历史地看待科学知识和科学方法，领悟科学的本质。

4.3.3 重视教师科学哲学修养的提高

为了促进学生对科学本质的认识，在科学教学中，教师不但要有“学科学（learning science）”、“做科学（doing science）”意识，还要有很强的“理解科学（understanding science）”意识；不能只关注“学生知道什么”，更要关注“学生如何知道”、“学生有没有可能犯错误”。

我国科学教师的职前、职后教育中都没有科学哲学类课程，目前的科学课程与教学论教材也很少涉及这方面的内容，致使科学教师对科学以及科学的本质、价值、方法、过程、发展等问题的认识比较肤浅，存在着缺失甚至错误。一些教师孜孜不倦地灌输科学结论、进行题海训练，甚至宣扬非科学、伪科学，严重影响了对学生科学素养的养育，却还自以为在为科学教育呕心沥血。针对这种现实，有必要在教师职前、职后教育中增加科学哲学方面的内容，大力提高教师的科学哲学修养。

4.3.4 同步培养科学精神和品性

前已述及，科学活动的成效对其主体的精神追求和某些品性都有特别的要求，这种特殊的规定性在科学的界定中应该得到反映。反过来，要真正了解科学的本质，形成正确的科学本质观，必须了解并初步具备科学精神和一些重要的科学品性（他们常常通过优秀科学家的言行表现出来）。科学本质观的养育不能孤立地进行，这是需要我们予以足够注意的。

参考文献：

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[34]转引自：吴义生著.论科学[M].北京：求实出版社，1989：16，2.

[35] http：//baike.baidu.com/view/7680.htm. http：// baike.soso.com/h622136.htm？sp=l3496203.

[36] http：//baike.baidu.com/view/54561.htm.

[37]马克思. 1844年经济学哲学手稿[M].马克思恩格斯全集第42卷：128.

[38]马克思.1861～1863年经济学手稿[M].马克思恩格斯全集第47卷：570.

[39]马克思.资本的流通过程[M].马克思恩格斯全集第46卷下：34～35.

[40]恩格斯.卡尔·马克思的葬仪[M].马克思恩格斯全集第19卷：375.

[41][42]吴俊明.科学文化与科学教育改革的方向[J].科学，2006，58（5）：44～47.