对科学探究内涵的辨析——基于杜威实用主义哲学观

黄开智 乔翠兰

（1.华中师范大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430079；2.江苏省姜堰第二中学，江苏 泰州 225500）

科学探究（scientific inquiry）作为当今实施科学教育的重要方法，受到了各教育领域专家及一线教育工作者的广泛关注.科学探究在当前经常被理解成是一种高效的教与学的策略，教师通过设计科学探究活动以推进有效教学的达成，同时科学探究也可作为对学生学习结果的描述，包含了学生提出科学问题及在解释、解决问题中所需要发展的一系列技能.［1］在当前基于核心素养理念下的基础教育课程改革中，诸如“探究式教学”、“探究式学习”、“探究能力”等围绕“探究”而衍生出来的各种概念充斥在各课程标准中（自然科学领域课程表现尤为突出），并被教育工作者所广泛推崇.在课堂教学评价方面，是否有效开展了科学探究，不论是实践探究还是理论探究，被视为衡量一堂优质课的重要标准之一.在高考试题命制方面，教育部发文强调“要优化情境设计，增强试题开放性和灵活性，减少死记硬背和‘机械刷题’”，［2］其中“开放性”和“灵活性”折射出试题的探究性.可见，科学探究思想已经渗透至“教”、“学”、“评”、“考”的各环节.本文基于杜威的实用主义哲学观，对科学探究内涵进行重新审视.这有助于教师加深对科学探究理论的认识，开阔教学视野，拓展教学思路.

1 探究的常规理解

“探究”一词，辞海给出的解释是：探索研究，探究原因.探究可表示对事情的原因、真相、问题的进一步探索追究，以期望揭示因果关系，其近义词有：探讨、研究、钻探等.“探究”的英文翻译为inquiry等，而inquiry在牛津辞典的解释有3层意思：（1）一个官方程序（process），以找出某事的原因或找出有关某事的信息；（2）关于某人/某事的信息请求（request）或者关于某人/某事的问题（question）；（3）提问或收集某人/某事信息的行为（act）.［3］其翻译到汉语来则有：询问、查询、探究、调查、探索等意思.对比两种语言的解释及互译情况，可以发现与“探究”紧密相关的词语有：问题、程序、行为、原因等，因此，“探究”可通常被理解为：对某一问题或者情况进行有目的和有针对的发问，进而作出一系列指向问题解决的程序化行为.正是因为有了各式各样的探究活动，人们对外部世界的认识才得以进一步提高，进而树立信念以规范其他活动的有效展开.此时，探究便表现出了工具的属性.

2 杜威的探究哲学

杜威（John Dewey）是20世纪美国著名的教育家、哲学家、心理学家，被公认为是“实用主义”理论及实践的集大成者.实用主义哲学产生于19世纪70年代，其创立是建立在对传统的唯心主义和唯物主义的批判和改造基础之上，探索了确定哲学世界观的方法问题，但绝不仅仅是功利主义和唯名主义的代名词.［4］杜威作为实用主义理论大家，他指出，实用主义采用的是经验方法，将经验和自然、主体和客体统一起来，从而揭露自然的秘密，让人类的探索道路不断深入，经验不断得到丰富，并在新的经验中开花结果.［5］探究作为杜威的核心思想之一，是人类解决实际问题的过程，关于探究理论的相关表述在他的诸多著作和论文中均有所提及.

2.1 探究与经验

经验作为杜威实用主义哲学的关键概念，它与探究有着密切的逻辑关系.杜威在《经验与自然》（Experience and Nature）（1929）一书中，开宗明义，提出了经验的自然主义思想.杜威所谓的“经验”实际上包罗万象，举凡人和自然打交道的方方面面都在其中，甚至是思辨的哲学、宗教等活动也在这个经验之中.他指出，“在自然科学中，经验和自然是联合在一起的，经验既是关于自然的，也是发生在自然以内的”，同时他还指出，“如果研究者要让他所发现的东西成为真正科学的东西，那么他就必须利用经验的方法”.这是因为“经验是达到自然、揭露自然秘密的一种而且是唯一的一种方法”.［6］这表明，经验是加深人类认识科学的方法，当经验一步步伸张到自然内部时，就是人类解决问题的过程，即为探究过程.此外，杜威声称“经验即实验”，他批判柏拉图和亚里士多德提出的有关经验的纯粹理性概念，并对其进行理论改造，认为经验本身首先包括存在于人和他的自然和社会环境之间的主动关系.这种主动关系显然是通过实践活动去表现，而实践必然是属于经验范围内，也即经验性表现出实验性.在通向自然的事实和规律的大道上，经验必须被明确控制着，这使得探究表现出有序的推理和演算，更表明探究或实践从属于基本性质的经验.

2.2 探究与情境

在杜威晚年完成的著作《逻辑：探究的理论》（Logic：The Theory of Inquiry）（1938）中，对探究给出了一种较为明确的定义，即“探究是一种受控制或指导的转化（transformation），是从一种不确定的情境（indeterminate situation），到一种其成分的差异和关系都是确定的情境（determinate situa-tion），后者将初始情境之各要素转换为统一的整体”.［7］与此同时，杜威还强调：“人们如果想发现某种东西，就必须对事物做一点什么事情，他们必须改变环境.”［8］由此可见，探究的过程就是做的过程，就是对情境进行改造的过程，而探究表现为一种工具或手段，其作用是将原先开放的、矛盾的、令人不安的不确定的情境通过思维活动改造成安定的、封闭的明确情境.此外，探究不是随意进行的，而应该朝着达成某一结果而努力.努力过程使得探究活动表现出了两个方面的操作性，其一是涉及观念或概念的操作，这代表着可能的解决方式；其二是涉及观察的技巧或工具的操作，这代表着所使用符号、限定词和命题、推理等逻辑手段.［9］杜威认为，这是由于探究的社会性及文化性所致.［10］

2.3 探究与思维

杜威哲学的另一个比较关键的概念就是思维.他在芝加哥大学任职的近10年间，针对学校苦于课程的繁多、教师苦于工作的加重等现象，试图找到一种统一的元素，并在教育方法上进行应用以降低上述教学上的纷乱，便系统性地思考了“科学的思维态度”，于1910年出版了《我们怎样思维》（How We Think）.书中，他采用描述性的写作风格，对多种思维案例进行了分析和总结，得出一个思维过程应该含有5个逻辑步骤：（1）感受到的困难；（2）困难的定位和定义；（3）想到可能的答案或解决办法；（4）对联想进行推理；（5）通过进一步观察和实验肯定或否定自己的结论，即树立信念或放弃信念.［11］这5个步骤被称为“思维五步”，在1916年出版《民主主义与教育》（Democ-racy and Education）及1933年再版的《我们怎样思维》表述上虽有所不同，但本质确是一致的.［12］杜威后来将该思维步骤应用于教学之中，被后世称为“五步探究教学法”，至今都深刻影响着教学实践.杜威对探究和思维的关系的认识是深刻的，他认为人类最好的思维便是“反省的思维”（reflec-tive thinking），其原因之一是反省的思维能促起探究.［13］这是因为反省的思维具备连贯性，它不止于观念或信念的“连续”（sequence），更要求有连续的“结果”（consequence）.这种持续的、有步骤的连贯过程，前一步决定后一步的结果，后一步参照前一步的成因，一步一步，相因而生，相辅而立，最终让探究的勇气得以继续，探究的过程得以控制，探究的信念得以增强.

2.4 探究与科学

科学是什么？这是一个古老而又年轻的话题，一千个观众眼里有一千个哈姆雷特，其历经古典科学、中世纪科学、文艺复兴及早期现代科学、启蒙时代科学到近现代科学等过程.一般认为，科学是建立在可检验的解释和对客观事物的形式、组织等进行预测的有序知识系统.这些系统知识分布在自然科学、社会科学、思维科学、形式科学等领域.从杜威的实用主义哲学观来看，科学的本质是一种控制和利用自然世界的工具，是包含科学知识、科学方法、科学精神和态度在内的统一体，其根本目的在于造福人类.［14］也有学者认为，科学是一种帮助人类认识世界的方式或方法，包含有价值和信仰的知识的组合体.［15］那探究与科学究竟有何关系？该问题可从杜威对探究模式及成分的分析中窥见端倪.杜威认为，人类进行探究的模式主要有“常识探究”和“科学探究”两类，而他在基于“自然科学的实验探究的内容”中，进一步明示了科学的实验探究模式是用来调节常识的探究方法.这种探究方法的应用不仅存在于自然科学中，也可推广至其他领域的探究活动中.杜威的观点表明，他是坚定的科学探究方法的推崇者，并默许了科学应作为探究的一个载体及有效方法，通过逻辑重建的方式，去解决社会的、人文的、精神的、艺术的等其他领域的所有问题.

3 科学探究的定义及内涵

在辨析了杜威的探究与经验、情境、思维、科学等概念间的关系后，我们可以清晰地看到探究对于加深人类对客观世界的理解和认识，表现出了独特的优越性.这种优越性表现在操作上满足有理可循、思想上体现整合统一、结果上符合实用价值取向等3个方面.为适应科学技术迅猛发展，生产生活方式不断革新的时代，科学探究方法的运用无疑是最好的选择.就目前来看，关于科学探究的定义及内涵，还有着许多看法，本节主要从结构性、功能性和操作性3方面对科学探究展开论述.

3.1 结构性定义及内涵

上文提到，杜威对探究的定义是明确的，即探究一种受控制或指导的转化，是从一种不确定的情境，到一种其成分的差异和关系都是确定的情境，后者将初始情境之各要素转换为统一的整体.该定义涵盖了“转化”、“两种情境”、“整合”3个要素，是典型的结构性定义方式.［16］狭义上的科学探究是探究在自然科学领域的合理延伸，因此该定义方式也可照搬至科学探究.其具体内涵可从以下几个方面进行阐明.

首先，科学探究是一种转化.这种转化是建立在为实现某种目的的基础上，是一个主动与自然界沟通的过程，区别于那些漫无目的的行为或改变.例如，当富兰克林看到天空划过的震撼的闪电，照亮了大地，于是他就想去收集电并加以利用，进而出现了“引电”、“集电”等实现“利用电”为目的的行为.

其次，科学探究附着于情境.自然情境乃是客观存在于人之外的，人又处于各种情境之中，而生物体有着追求安全和稳定的情境需要，则将不确定的情境向着确定情境过渡实为本性使然.科学探究可以使得情境的变得确定，其确定性则体现在“成分的差异和关系”上.例如，牛顿在观察到“苹果落地”的情境，并想到“月球悬挂于地球上方而没能像苹果一样掉到地球上”的情境，前后两种情境显然具有较大的“成分差异”，但同时也表现出一定的“关系”.这两种让人不安的自然现象促使他开展探究，终得确定情境——苹果落地和月球绕地球公转实为同样性质的力（万有引力）在不同情境的表现不同所致.这种确定的情境，给予了牛顿精神上的保障.

最后，科学探究追求统一整合.当科学探究将不确定的情境转化为确定情境后，谋求性质、规律的统一整合便是其最终的价值所在.一方面，那些不确定的成分通过探究被人们所理解，成分间的关系被揭示，不一致性便被打破，为整合提供了可能.另一方面，对科学探究的探究态度得到夯实，探究价值得到彰显，如同牛顿最终提出的万有引力理论般，让人类拥有了理解自然、适应自然并尝试改造自然的勇气.

通过对“杜威式”的科学探究内涵分析，使得这种结构性定义变得更为清晰，进一步加深了对科学探究理论的认识.因为杜威的探究理论是一种动态的认知活动的总和，是人类认识自然的工具，也是经验与被经验的历程，而科学作为一种认知活动的主要范式，故而科学探究也可以认为是一种对人类认知不断进行修正和改造的过程.

3.2 功能性定义及内涵

19世纪初至20世纪中期，在以皮尔士（Charles Peirce）、詹姆士（William James）、杜威等为首的美国本土实用主义哲学家的思想引领下，加之世界动荡不安的背景格局的影响下，美国呼吁重新考虑和改革美国的教育体系，以适应未来科学社会的发展.1991至1995年期间，由美国国家研究理事会（National Research Council）的主导下，经过广泛的调研和询证，研制了《国家科学教育标准》（National Science Education Standards）（以下简称《标准》），并于1996年正式颁布，由此推进了美国科学教育的全面实施.

在《标准》的第1章“引言”里，指明了培养学生科学素养的是科学教育的愿景.一方面，对学科的理解可以提供个人的满足感和兴奋感；另一方面，科学的信息和科学的思维方式可以指导人们对生活中出现的一些问题作出明智的决策.而在培养学生科学素养方面，《标准》提出了一个广泛而深刻的科学教学观点，即科学探究是科学和科学学习的核心.这里释放了一个重要信号，就是脱离了科学探究的科学学习是虚妄的.

那么，何为科学探究？在《标准》中，科学探究被视为超越“科学作为一个过程”（science as a process）的重要步骤，且多次出现“作为探究的科学”（science as inquiry）的表述，同时《标准》对“科学探究”采用了功能性的定义，即“科学探究是指科学家研究自然世界，并根据他们工作的证据提出不同解释的方式，科学探究还涉及学生培养科学思想、知识和理解的活动，以及了解科学家如何研究自然世界”.［17］这种定义显然是受到了杜威实用主义的影响，从科学教育层面上突出对科学探究方法的使用和目的的强化.

有研究认为，上述关于科学探究的定义并没有从操作性的角度出发，仅强调了学生应该学习什么样的科学、教师应如何教授科学及评价学生.［18］实际上，若对上述定义进行简化处理，则应为“科学探究是方法，科学探究是活动”.那么，是什么样的方法，什么样的活动呢？对此，可以从3个方面进行理解：其一、科学探究可以作为一种教师教学的策略，通过设计多种课堂或课外的探究内容任务，助力教学的有序开展；其二、科学探究可以作为学生开展各种学习活动的方法，增强对科学概念、知识、技能、思想的理解和掌握；其三、我们要像科学家那样进行科学探究活动，对收集的证据进行合理解释，以揭示物质的客观世界秘密，从而促进自我精进.

3.3 操作性定义及内涵

作为杜威实用主义哲学的坚定追随者，施瓦布（Joseph Schwab）对“科学探究”钟爱有加，他于1961年在哈佛大学作了题为《作为探究的科学教学》（Scientific Teaching as Inquiry）的报告.报告中，他对科学教育进行了详细阐述，并指出：科学的本质是探究，科学教育目标是学生理解作为探究的科学，而实现这一目标的重要途径就是开展探究教学.［19］显然，施瓦布对科学探究是寄予厚望的，他极力倡导将科学探究应用于学校的科学教育领域，同时还鼓励师生应用科学探究，开展探究教学和探究学习.受此观点影响，部分专家对科学探究提出了两种理解，一种理解是：“科学探究”是“科学中的探究”（inquiry in science），主要强调学生在自然科学学习中所开展的探究性学习方式；另一种理解是：“科学探究”是“关于科学的探究”（inquiry about science），主要强调学生在经历科学教育过程中需要增强对科学本质的理解和掌握相关的探究技能.这两种理解均抛开了科学探究的深奥哲学背景，突出“生为本、师为辅”的特点，让科学探究围绕“培养素养、习得知识、掌握技能”为操作的核心.

在上述背景下，结合杜威的探究理论，科学探究可定义为：科学探究是学生在接受基于经验的、思维的和情境的科学教育过程中所需培养的科学素养和掌握的系列能力，也是科学家进行科学探究的缩影，一般涉及观察、问题、信息、规划、实验、数据、证据、推理、解释、预测、传达等多方面元素.这种定义突出概念的操作性，可从以下几个方面进行理解.

首先，科学探究是学生要做的事情，而不是对学生做的事情.学习科学作为一个积极的心理过程，动手的同时，也要形成思想的经验.学生应该会分辨什么是科学，什么不是科学，科学能做什么和不能做什么，科学如何为社会做贡献.其次，期望学生像科学家那样进行科学探究是一种美好的愿景，它能起到鉴古知今的功效，并能让学生在探究中随时收获自己的报酬，促进更好地生活和生长.当然，这绝不是简单地重蹈前人足迹，也不是简单地回顾探究历程.再次，这种定义与杜威的“五步探究教学法”相类似，之所以没有套用“探究五步”，不是否定这种步骤，实则为了避免学生在操作上导致思维僵化，进而阻碍了学生丰富的思维活动，如同本论文在创作之时，也并未按照先摘要后正文，先整体再部分的方式进行.最后，科学探究是由多种方法及特殊应用所组成，这些应用和方法是在长期的思维反思中所逐步形成，它由诸多元素组成，如多方面的观察，提出有意义问题或假设，检查信息来源，分析已有经验，规划调查，根据实验证据审查已知情况，使用工具收集、分析和解释数据，推理模型，提出答案、解释和预测，传达结果等.

4 结语

科学探究概念源自美国，兴起于美国，也是当前全球教育科学的大趋势.因应其有着丰富的哲学背景和实用价值，故而展现出了强大生命力.站在杜威实用主义哲学观的视角下，尝试对科学探究内涵进行重新审视，可以说是一次精神的再发育.诚然，科学探究也并非十全十美，在教学实践过程中，也遭受到了众多的批判，如绝对的科学主义倾向、标准主义倾向、忽略抽象思维、贬低历史知识的权威等等.此外，科学探究也会受到社会发展和文化差异的影响.凡此种种，可用马克思名言总结：哲学家们只是用不同的方式解释世界，而问题在于改变世界.我们难以像哲学家一样，对某个问题有着非凡的认识，但是在实践的道路上，我们永不停歇.恰如本文在尝试阐明科学探究的内涵中，也仅仅是根据所掌握的资料作出的“对科学探究的探究”.文中对某些表述的理解难免存在断章取义之嫌，但这些理解无疑是有助于加深对科学探究理论的认识，进而反思常规探究教学研究与实践.再有，虽然当前我国基础教育阶段十分强调科学探究，但在实施过程中也面临着诸多困境，如科学探究的评价标准不清、科学探究的模式不明、科学探究的形式单一等等，显然，这些都是值得继续跟进研究的.