从科学观念的视角进行科学教育

白欣

“观念”一词由笛卡尔转变为认识论术语，经康德和黑格尔确定为——“观念在思维中是一种必然的事实”。观念形成是对经验事实的联合与整合的过程，观念反映客观事物，同时又反作用于客观事物。从哲学关于主观意识与客观世界的角度出发，知识是客观世界的代表，观念是主观意识的思维性综合，二者处于不断迭代之中。观念既来源于事实，具有客观性，是人对世界的理性认識，也是头脑中已形成的独特观点，具有主观性，是人对世界一系列系统观点的总和。

科学观念代表着所在领域内科学思想的精华，它为有关科学共同体的理论活动和实践活动提供奠定了思想框架和行动准则。科学教育要培养的科学观念是对学生头脑中已掌握的规律、原理基本的整合与升华。“观念为本”的教学强调将观念迁移到学习实践中并进行反思概括，形成对科学观念的整体认识。为什么从科学观念的视角开展科学教育是必要的呢？新课标具有标志性和亮点的改革是由“三维目标”向“核心素养”的转变，将概念规律迁移提升至科学观念，原有的教育理论是由概念规律到知识技能，不构成完整闭环体系。新课标中提出“科学观念”的形成，取缔孤立的科学现象、物理事实、经验或者物理学、化学、生物学等名词的简单并集，剥叶取茎，找出核心，认识本质，将核心串联融合，引领学生获得解决问题的能力，支撑学生理解包罗万象的自然世界。

科学教育中，学生核心素养的培育需要注重科学观念、科学思维、科学探究实践与科学态度与责任的培养。对四者内在关系进行分析：科学观念是科学课程本质属性的集中体现，是其他素养的基础与指导；科学思维是学习科学所必备的关键能力，科学观念影响科学高阶思维的养成与实际应用；探究实践是养成各素养的主要途径，科学观念决定着探究实践的方式；态度责任基于学生对科学观念的深度理解，是学生内化的必备品格和正确价值观。

培养学生形成正确的科学观念，有以下几个要点。首先，纠正与改进学生科学观念的发展可能面临的障碍和挑战。学生在学习科学知识之前，可能带有某些来源于日常生活的经验或传统观念。迷思概念对学生科学观念的形成会产生负面影响，阻碍其对科学观念的正确认识。此外，学生缺乏实践机会也是形成发展科学观念的障碍之一。目前学生的学习容易只停留在书本知识层面，缺乏实际操作和实践应用的机会，没有观念在实践中的检验与深化。

其次，教师要保证教学的正确性和统领性。教师的知识水平和教学方法对学生科学观念的培养起着至关重要的作用。传统的教学课堂更偏向于传授“僵死知识”，教师机械地教，学生机械地学，明明是极具探究性、逻辑性的物理知识，却以一种语言性命题与事实在记忆中存储起来。如此发展难以实现达成观念的建构。因此，教师在设计教学时，应将教学内容以“学以致用”为纲，传授可以用来解决问题的“活性知识”，支撑更高质量的教学成果。

最后，注重观念形成过程的完整性。爱因斯坦说：“所有的物理学理论都是起源于思维与观念，而不是公式。”思维与观念的养成基于对公式与规律的掌握与理解，熟知基础的现象，才能总结基本理论，通过时间空间的发酵与累积，形成独特的科学观念，反作用于基本公式规律的认识。探究学生科学观念螺旋式上升、波浪式前进的形成过程，学生对科学观念的结构与内容有自身的建构与理解后，指导科学学习，形成综合性观念能力，构建独特的“科学大厦”。

新课标的修订建立在比较研究国际科学教育教学的基础上，随着新课程改革的进一步推进与核心素养的提出，探究如何常态化以“观念为本”的教学成为不可避免的重大议题之一。科学观念作为学科核心素养的基础与保证，应如何靠近国际化“大概念”体系、引入外来文化并且融合本民族特色，学生和教师分别以何种方式来评价这一阶段的观念学习等，都是课程标准变化后带给我们需要重新思考的内容，也是需要长期探究的方向。