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摘要:拓宽视野,从多种角度认识科学的内涵并加以综合,准确地建立现代科学的整体概念,才能全面认识科学教育的功能。培养科学素质是科学教育最重要的使命。科学素质和科学教育内容是有层次的,科学精神是最为重要的。化学教学是科学教育的一部分,要自觉地服从科学教育的规定,服务于科学教育的使命,努力培养学生的科学素质。建立正确的学科教学观。
关键词:化学教学;科学教育;科学教育的使命;科学素质
文章编号:1005-6629(2009)08-0029-05中图分类号:G633.8文献标识码:B
1科学教育的使命
为什么要重视并搞好科学教育?怎样才能搞好科学教育?要回答好这些问题,需要从科学教育的功能和科学的内涵说起。
1.1科学的内涵
什么是科学?要给“科学”下一个十分贴切、能被广泛接受的定义是困难的。大体上说来,科学是崇尚真理和真实的人们通过探索、实证等过程,以及运用范畴、定理、定律等思维形式力求如实地反映客观事物固有规律的活动(或事业), 它不仅包括获得新知识的活动,而且还包括活动的结果。
长期以来,人们在把科学作为认识对象时,习惯于以分析为主要方式,总是追求弄清科学的本质特点:最初把科学视作正确无误的知识体系,是人类认识自然现象所获得知识的总结;后来认为科学本身不是知识,而是产生知识的动态过程,就象牛奶并不是奶牛一样,知识只是科学的产物;再后来又认为科学是一种社会建制……不同的思想者分别从哲学、历史、社会学等角度来讨论什么是科学,共同之处是把认识对象归结为某些简单的、决定性的根本属性(本质)。这种还原主义做法容易造成认识的狭隘、偏颇和简单化,科学教育存在的问题往往与此不无关系。
人类对科学的认识经历了以亚里斯多德为代表的古希腊学者的科学观、弗朗西斯·培根的科学观以及马克思和恩格斯的科学观为里程碑的三个主要发展阶段。马克思、恩格斯的辩证唯物主义和历史唯物主义产生后,人们得以站在历史的高度,逐步认识到科学是一种社会历史现象,是一个历史的范畴,不应该把科学概念固定化。
受马克思主义影响,1939年,英国学者贝尔纳(J D Bernal,1901—1971)从历史角度研究科学与社会的关系后指出:“过于刻板的定义有使精神实质被阉割的危险”,对科学 “无须下一个严格的定义”[1]。贝尔纳认为,“科学不是个能用定义一劳永逸地固定下来的单一体。科学是一种有待研究和叙述的程序,是—种人类活动, 而(且)联系到所有其他种种人类活动,并且不断地和它们相互作用着。”(1954)因为科学不能用定义来诠释,故而“必须用广泛的阐明性的叙述来作为唯一的表达方法”,通过多角度的描述来帮助人们认识科学的本质。他把科学看作是组织人们去完成一定社会任务的一种建制;发现自然界和社会的新规律的全部方法;一种积累起来的知识传统;一种维持或发展生产的重要因素;以及构成人们的诸信仰和对宇宙和人类的诸态度的最强大来源[2]。
美国学者默顿(R K Merton,1910—2003)也受到马克思主义影响。1942年,他从科学社会学的角度建立综合的、含义广泛的现代科学概念,认为科学“通常用来表示:(1)证明知识可靠性的一种独特的方法; (2)贮存从应用这些方法产生出来的累积知识; (3)一套支配所谓科学活动的文化价值和惯例; (4)上述各项的任何组合。[3]”
从文化学角度看,科学是一种文化: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。英国科学哲学家兼作家C P 斯诺明确地提出了“科学文化”的概念。他认为,科学文化不仅是智力意义上的文化,而且是人类学意义上的文化,其成员之间具有共同的态度、共同的行动准则、共同的行为模式、共同的探讨方式和前提。这些东西发展得极为广泛和深入,并贯穿于宗教、政治或阶级等其他精神模式之中[4]。科学哲学家T 库恩(Thoma S.Kuhn,1922-1996)认为,科学的历史是社会文化史的一部分[5];自然科学概念体系是历史的产物,根植于文化[6]。如果从文化的观点看,科学家的工作就是以科学共同体为单元在范式的指导下从事科学文化的创造, 而范式是科学文化的标志。[7] 因为科学是文化的,所以它能够整合、积累群体长期的成果,使人们能够吸取他们的同伴和前辈们所作出的发现和思想。科学作为一种文化,启发人们用科学的态度、科学的方法来分析和处理各种问题。科学的世界观、方法论形成了文化进步的基础,科学的创新、价值取向成为先进文化的活跃前沿。
现代科学不但有自身内在的人文境域,又跟人文不可分割地联系和相互依存,在现代人类文化体系中发挥着基石和先导的功能,推进人类文化的发展。这是现代科学文化特有的一个重要属性。它不仅因为紧密地联系人文文化而得以完善,而且与人文互动,在人文教化、美感、伦理、宗教等方面具有重要的人文价值。不但如此,当代科学在继续自然科学和社会科学探究的同时,把人类精神思维也作为主要对象之一;现代科学语言的变革不仅改变了科学自身,也改变了人认知世界、解释世界的方式,进而影响人的趣味、观念、文化创造。
科学作为人类的一种生存方式,是社会文化大系统的一个重要组成部分。它与人文文化同根同源,都来自于人类长期的社会实践,都是社会文化的相对独立形态。科学文化与人文文化各有侧重,它们在自身的形成和发展进程中相互补充、相互促进、不断融合,汇聚成人类文化(社会文化)的长河,承载着人类从野蛮走向文明,从愚昧走向智慧,从贫困走向富裕,因而被称为“推动人类社会前进和发展的两个车轮”。
总之,科学知识是科学研究活动的结果,科学研究活动是人类的社会活动,科学是人类文化的一种特殊形式和重要组成部分,是一种相对独立又有广泛联系、具有重要功能的社会建制。科学的内涵是不断发展的,只有拓宽视野,从多种角度认识科学的内涵并加以综合,才能准确地建立现代科学的整体概念。把科学教育局限于知识传授或者掌握方法,孤立地传授科学知识和方法,是狭隘的,背离了科学的完整和深刻的意义[8]。
1.2科学教育的功能
科学文化不但具有促进社会发展的功能,而且具有促进个体发展的功能,能影响人类后代的成长,这决定了科学文化的巨大教育价值。在现代社会,科学技术作为第一生产力,总是在影响(特别是通过科学文化影响)“人的生产力发展”,影响人类自身的再生产。
科学的内涵决定了科学教育具有下列功能:
(1)传授科学技术的知识技能,满足社会现实需要
科学教育的直接功能就是为公民提供有效的训练、培养优秀的科学技术人才。提倡科学教育的基本动机,就是从功利的角度培养人才,满足社会的现实需要,在处于发展期的国家尤其如此。
(2)使公民更好地适应科学化的社会生活
科学广泛地影响着现代社会生活,科学社会化、社会科学化已成为当今社会的显著特点之一。科学教育能够帮助未来的社会公民更好地适应科学化的社会生活、参与科学化的社会生活,能够帮助他们有效地解决面临的跟科学有关的问题,帮助他们应用科学作出明智和负责任的决策,减少或避免可能的负面影响。
(3)促进人的理智和精神发展
科学教育能在适应社会需要、促进社会发展的同时,直接作用于人的理智和心灵,促进人的精神发展、提升人的价值,对社会精神生活发生影响,这是它的深层次功能。
贝尔纳在其名著《科学的社会功能》中指出:"科学既是我们时代的物质和经济生活的不可分割的一部分,又是指引和推动这种生活前进的思想的不可分割的一部分。科学为我们提供了满足我们的物质需要的手段。它也向我们提供了种种思想,使我们能够在社会领域里理解、协调并且满足我们的需要。除此之外,科学还能提供一些虽然并不那么具体、然而却同样重要的东西:它使我们对未经探索的未来的可能性抱有合理的希望,它给我们一种鼓舞力量。”“这种力量正慢慢地但却稳稳当当地变成左右现代思想和活动的主要动力。[9] ”
我国学者李醒民指出:科学不外乎两大社会功能——科学的物质功能和精神功能。科学最宝贵的价值是科学的精神,是一种崭新的思想意识,是人类精神文明中最宝贵的一部分。他把科学的精神功能的具体表现归结为:⑴科学的批判功能——破除迷信和教条的功能;⑵科学的社会功能——帮助解决社会问题的功能;⑶科学的政治功能——促进社会民主、自由的功能;⑷科学的文化功能——塑造世界观和智力氛围的功能;⑸科学的认知功能——认识自然界和人本身的功能;⑹科学的方法功能——提供解决问题的方法和思维方式的功能;⑺科学的审美功能——给人以美感和美的愉悦的功能;⑻科学的教育功能——训练人的心智和提升人的思想境界的功能[10]。
无疑,科学教育隐含着科学的上述精神功能。
(4)促进人的科学化,培养全面发展的现代人
科学教育具有培养理性的功能:它能通过传播科学知识、科学思想、科学方法、科学精神,提高人的智慧和理智,培育个体和社会的科学理性,增强他们抵御虚假、愚昧和野蛮的能力,推动人的思想和行为方式的道德化,推动社会道德规范和道德观念沿着正确方向更新和发展,对个体的世界观、人生观和价值观发生影响,从而成为推动个体和社会行为理性化的强大的精神力量,成为推进精神文明的重要途径。德国哲学家卡西尔(E Cassirer,1874-1945)认为:“科学是人的智力发展中的最后一步,并且可以被看成是人类文化最高最独特的成就。……在我们现代世界中,再没有第二种力量可以与科学思想的力量相匹敌。它被看成是我们全部人类活动的顶点和极致,被看成是人类历史的最后篇章和人的哲学的最重要的主题。”[11]由此,李醒民教授指出,也许可以斗胆断言:科学价值(science values)即是人的价值(human values)。[12]基于这个认识可以认为,科学教育能够通过促进人的科学化来提升人的价值。
科学探索需要坚持不懈的理性精神、进取精神、竞争精神、改革精神、创造精神以及实践精神:科学研究要应用实验和观察手段,以及通过文献检索来收集需要的信息;还需要用特殊的人工语言进行描述,需要对众多的科学事实进行科学概括和理论思维;科学研究需要进行推理、类比、微观想象和创造性思维……需要动手与动脑相结合。因而,通过探究活动进行的科学教育有利于年青一代在认识能力、精神追求和审美情趣等方面全面发展,有利于人的价值提升。正由于这些原因,在非科学专业的教育中,也有进行科学教育的必要。
1.3现代科学教育的使命
科学的发展离不开教育。科学教育是科学文化的组成部分之一,科学和科学文化的价值是科学教育的立论基础。
既然科学是一种文化,科学教育就应该着意于科学文化的建设。在科学作为一种越来越重要因素的现代社会,实现现代科学文化的教育价值是十分必要的。
2006年1月,胡锦涛同志在全国科学技术大会上讲话指出,面对汹涌澎湃的世界新科技革命浪潮,我们必须认清形势、坚定信心、抢抓机遇、奋起直追,扎实完成建设创新型国家的重大战略任务,为全面建设小康社会提供强有力的支撑。为了实现这个奋斗目标,要创造良好环境,培养造就富有创新精神的人才队伍;要发展创新文化,努力培育全社会的创新精神。他特别指出:“要在全社会广为传播科学知识、科学方法、科学思想、科学精神,使广大人民群众更好地接受科学技术的武装,进一步形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的社会风尚。[13]” 科学教育着意于科学文化的建设,就是要致力于形成“讲科学、爱科学、学科学、用科学”的社会风尚。
科学教育还应该着意于人的科学文化品性的培养。群体是由个体组成的,群体性的科学文化是建立在个体的科学文化品性基础上的。所谓人的科学文化品性,是指个体受整个社会的科学文化影响,在认识自然、学习科学等相关活动中形成的文化特质,是个体身上所表现出来的科学文化。科学文化品性是由精神层面和思维与行为层面组成的有机整体,它除了要求人们了解科学活动及其成果之外,更要求人们具备科学精神、科学的世界观和方法论,遵守科学规范,以科学的态度、科学的思维和行为习惯行事。
科学素质是科学文化品性的核心内容,也是建设科学文化的基础。科学教育要培养人的科学文化品性,要为科学文化建设服务,就必须着眼于科学素质的养育。努力培养科学素质是科学教育最重要的使命。
弘扬科学文化,必须注重其内涵,简单地、肤浅地用“科学 人文”的方法是难以实现的。在科学纳入学校课程之后,科学教育的先驱们原以为把科学纳入教育课程,会消除古典学术所特有的因循守旧、矫揉造作和往后看等缺点。但实际情况是,科学学习往往变成枯燥无味的背诵教条和应付考试。孩子们的兴趣和创造精神被扼杀,虽然学了一些知识,却不能在实际中应用,没有学会科学方法。英国和德国进行了50年的科学方法教育也没有产生任何明显效果…… [1]多少年来,这种违背初衷的科学课程一直没有根本的改观。因此,搞好科学课程改革,也是科学教育的一项重要使命。
2科学素质及其界定
2.1素质与素养
为了弄清什么是科学素质,需要弄清什么是素质。从不同的角度看,素质有不同的含义:
从词义看,在汉字中,“素”有原初、基本的意思,“质”则是指品质,合起来,“素质”主要是指人在某些方面已有的、内在的基本品质。
从生理学角度看,素质是指人的先天的解剖生理特点,包括感觉系统、运动系统和神经系统等方面器官组织及整体结构的特点,它们是由遗传获得的,故又被称为遗传素质或先天素质。对素质的这种界定是狭义的。
从心理学角度看,素质是指人的感觉器官、神经系统等心理发展的生理条件的特点,以及感知、记忆、思维、情感、个性等心理要素的基本特点,常称为心理素质。从心理学角度对素质的界定也是狭义的。
从教育学角度看,素质是人在先天生理的基础上通过后天的环境影响和教育训练所形成的、内在的、稳定的、能长期发挥作用的身心特征及内在基本品质结构。这种广义的素质有着多方面的内容,包括智力、身体生理、活动技能、审美、思想品德、社会交往等方面,影响着人的思维、意识、行为、体质、文化品性、修养和成熟程度等等,能够作为人进一步发展的基础,蕴含着人发展的潜在可能性(潜能)。这些内容又有着不同的结构,从而使不同的个体具有不同的个性特点。上述基本特征及其结构是人全面发展、持续发展的前提、基础和核心内容。从教育学角度界定的素质涵盖范围较广,因而不仅为教育界广泛使用。
素质跟人的遗传特性有着密切的联系,但后天因素可以对人的素质产生很大的影响。人的素质中,除去先天决定的部分,其余部分决定于后天的养育因素和环境影响,通常就把这些部分称为素养。素养涵盖人在日常生活、学习、工作和社会交往中的一切活动,包括为了达到一定目标,理解、运用、开发自己的知识和潜能的能力。
素质一词本与人的生理构造特点有关,是人的先天属性、自然属性,是人的能力和心理发展的自然前提和基础。素养以人的先天禀赋为基质,反映环境和教育对人的影响,素养更强调后天修习涵养的作用,强调学习提高的重要性。广义的素养包括遗传素质在内,跟广义的素质同义,是广义的素质的同义词。
2.2科学素质的界定
明确了素质的含义后,科学素质概念的界定就比较好办了。
现代社会实践呈现着“科学-技术-生产”一体化趋势,科学与技术相互联系、相互渗透、相互交融,科学技术化,技术科学化,形成了高度分化又高度综合的现代科学技术体系。在这样的背景下,尽管科学与技术有着多方面的区别,甚至有本质的区别,广义的科学素质常常也包含着技术素养的内容。狭义的科学素质则一般不包括技术素养在内。这样,从素质的含义出发,可以把科学素质界定为:科学素质(更准确的说法是科学技术素质)是指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认识自然、利用自然和保护自然的内在的基本品质。其中,人类认识自然活动的属性主要是科学活动,而利用自然和保护自然活动含有较多的技术活动成分。将技术素质内容包含在内,能够更好地反映现代科学与技术的联系,更好地满足社会发展的需要,有利于在教育活动中促进学生手脑并用,更好地发展,也有利于我国改变轻视动手、轻视实践、“纸上谈兵”的不良传统,搞好科学文化建设。
人们对科学技术素质的认识是逐步发展、深化的,上述界定有其逐步形成和发展的过程。美国教育界最初使用素质(literacy)这个词的时候,主要是指基本的读、写、算能力。之后,含义逐步发生变化和分化,现在一般用science literacy指称短期的、解决实际问题的具体知识、实用技能和办法,重点在于知识、技能而非抽象的批判精神和科学的思维习惯;用scientific literacy指称长期积淀形成的对科学的态度、习惯等内在品质,重点则在于观察和思考问题的科学性以及批判精神。我国目前使用的科学素质概念,通常也包括science literacy所指的内容[13]。
对科学技术素质的上述界定是揭示其内涵,即揭示科学技术素质的本质属性的结果。然而,这种内涵型定义具有不便于实践和测量评价等实际操作的缺点。为满足实际操作的需要,人们常常从操作的角度提出所谓“操作性定义”。例如,著名的米勒定义,即美国国际科学素质促进中心主任米勒(J Miller)教授于1983年提出的科学素质的三维度:对科学原理和方法(即科学本质)的理解;对重要科学术语和概念(即科学知识)的理解;对科学技术的社会影响的意识和理解[14]。就是一种“操作性定义”。这个三维模型抓住了科学素质的核心,有一定的实证数据作基础,而且简洁明确,因而得到了较为普遍的认同。现在,许多国家公民科学素质的调查都按照米勒模型进行问卷设计;以科学素质为核心概念的课程标准多以米勒的科学素质理论模式为基本框架。米勒首次发表这个见解的文章“科学素质:一个概念和经验的回顾”,也成了科学素质研究的经典性文献。又如,经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)在其发起和组织实施的国际学生评价项目PISA(Programmer for International Student Assessment)的第一次(2000年)实施和第二次(2003年)实施中,将科学素质定义为“运用科学知识,确定问题和作出具有证据的结论,以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力”,“包括运用科学的基本观点理解自然世界并作出相应决定的能力”和“确认科学问题、使用证据、作出科学结论并就结论与他人进行交流的能力”。在第三次(2006年)实施中,PISA将科学素质归诸于个体的“科学知识以及运用科学知识来确定问题、获得新的知识、解释科学现象,得出有关科学争论的基于证据的结论;理解科学作为人类获取知识和探究问题形式的典型特征;知晓科学和技术如何形成我们的物质的、智力的和文化的环境;愿意做一个思考的公民运用科学思想参与跟科学有关的争论。[15]”这些界定也属于“操作性定义”。
可是,在历史和现实中不乏具有丰富的科学知识、较强的科学能力、了解科学与社会的联系,却做出反科学、反社会、反人类等恶行的人。这类事实说明,具有科学知识、科学能力,了解科学与社会的联系等不能决定科学素质的有无和高低。科学素质的核心是科学精神、科学态度和科学习惯,它们是科学素质的决定性因素。
总之,科学技术素质是现代人的素质的重要成分之一,它包括科学素质和技术素养两个基本组成部分。科学素质界定的发展、深化,特别是对科学精神的重视,反映了人们视野的不断扩展和思想境界的不断提升。
3化学教学要牢记科学教育的使命
化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学,化学教学自然是科学教育的一部分。因此,化学教学要服从科学教育的整体规定,要着眼于科学素质的养育。
科学教育的内容包括着不同的层次,如图1所示。
在科学教育内容“金字塔”中,物理学、化学、生物学、地学等分科的科学活动、科学事实、科学概念、科学方法、科学理论和实践技能既是目标内容的一部分,又是较高层次内容的承载体,因而具有基础性。但它们是低层次的,仅仅是基础,不是科学教育内容的“上层建筑”。科学教育内容的层次结构跟科学素质是相似的:它包含着科学素质各层次的内容,而科学素质对应着科学教育内容中那些影响人的内在的基本品质的成分。科学教育内容的结构也表明,学科知识、技能等只是科学素质的基础成分、低级成分,不是科学素质的决定性成分,科学素质的核心内容是科学的精神和态度等。
需要特别指出的是,化学研究的对象具有个别性特点[17], 而且化学个体的数量十分巨大,这很容易导致化学家沉湎于化学个体的研究,导致化学教育工作者沉湎于具体的化学知识技能的传授,而忽视上位的思考,忽视高层次的内容。有些人可能是出于学科情结,仿照“科学素质”特别提出“化学素质”(还有人仿照“科学技术和社会”提出“化学、技术和社会”)。他们所说的“化学素质”主要指化学知识技能,涉及的是狭义的、低层次的素质,不包含也无法包含科学素质的高层次内容。这种说法不利于全面地、高质量地培养科学素质,因而不宜提倡。
作为分科科学教育之一的化学教学,要牢记科学教育的使命,不但要通过化学活动帮助学生了解重要的化学事实、化学概念、化学理论,学习化学方法和化学实验等实践技能,更要注意帮助学生逐步认识科学,了解科学,领悟、体验科学的真谛,形成科学的精神、态度、习惯道德和伦理,提高科学素质,育养科学品性。
缺乏上位认识的传统化学教学必然会自闭于科学教育。学科教育工作者只有不断学习,扩大视野,站在科学教育的角度来审视学科教学,才能建立正确的学科教学观,充分发挥学科教学提高学生科学素质的功能。
创刊30年来,《化学教学》从只关注化学教学逐步发展到关注科学教育,推动科学课程改革,发挥了很好的宣传和引领作用。笔者衷心祝贺《化学教学》在30年的征程中取得了丰硕的成果,祝愿《化学教学》进一步拓展视野,再造更大的辉煌!
参考文献:
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[2]贝尔纳.历史上的科学[M].北京:科学出版社,1981:684.
[3]默顿.科学的规范结构[M].科学与哲学研究资料,1982(4):119.
[4]C P 斯诺 著.陈克艰,秦小虎译.两种文化[M].上海:上海科学技术出版社,2003:8～9.
[5]T Kuhn.Encounter,34(1970):67.
[6]T Kuhn. The Natural and Human Science[A].in:David R. Hiley,James F. Bohman,Richard Shusterman,eds.The Interpretive Turn:philosophy,science,culture[C].Ithala and London:Cornell Uni.Press,1991:22.
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[11]E 卡西尔.人论[M].上海:上海译文出版社,1985.263.
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关键词:化学教学;科学教育;科学教育的使命;科学素质
文章编号:1005-6629(2009)08-0029-05中图分类号:G633.8文献标识码:B
1科学教育的使命
为什么要重视并搞好科学教育?怎样才能搞好科学教育?要回答好这些问题,需要从科学教育的功能和科学的内涵说起。
1.1科学的内涵
什么是科学?要给“科学”下一个十分贴切、能被广泛接受的定义是困难的。大体上说来,科学是崇尚真理和真实的人们通过探索、实证等过程,以及运用范畴、定理、定律等思维形式力求如实地反映客观事物固有规律的活动(或事业), 它不仅包括获得新知识的活动,而且还包括活动的结果。
长期以来,人们在把科学作为认识对象时,习惯于以分析为主要方式,总是追求弄清科学的本质特点:最初把科学视作正确无误的知识体系,是人类认识自然现象所获得知识的总结;后来认为科学本身不是知识,而是产生知识的动态过程,就象牛奶并不是奶牛一样,知识只是科学的产物;再后来又认为科学是一种社会建制……不同的思想者分别从哲学、历史、社会学等角度来讨论什么是科学,共同之处是把认识对象归结为某些简单的、决定性的根本属性(本质)。这种还原主义做法容易造成认识的狭隘、偏颇和简单化,科学教育存在的问题往往与此不无关系。
人类对科学的认识经历了以亚里斯多德为代表的古希腊学者的科学观、弗朗西斯·培根的科学观以及马克思和恩格斯的科学观为里程碑的三个主要发展阶段。马克思、恩格斯的辩证唯物主义和历史唯物主义产生后,人们得以站在历史的高度,逐步认识到科学是一种社会历史现象,是一个历史的范畴,不应该把科学概念固定化。
受马克思主义影响,1939年,英国学者贝尔纳(J D Bernal,1901—1971)从历史角度研究科学与社会的关系后指出:“过于刻板的定义有使精神实质被阉割的危险”,对科学 “无须下一个严格的定义”[1]。贝尔纳认为,“科学不是个能用定义一劳永逸地固定下来的单一体。科学是一种有待研究和叙述的程序,是—种人类活动, 而(且)联系到所有其他种种人类活动,并且不断地和它们相互作用着。”(1954)因为科学不能用定义来诠释,故而“必须用广泛的阐明性的叙述来作为唯一的表达方法”,通过多角度的描述来帮助人们认识科学的本质。他把科学看作是组织人们去完成一定社会任务的一种建制;发现自然界和社会的新规律的全部方法;一种积累起来的知识传统;一种维持或发展生产的重要因素;以及构成人们的诸信仰和对宇宙和人类的诸态度的最强大来源[2]。
美国学者默顿(R K Merton,1910—2003)也受到马克思主义影响。1942年,他从科学社会学的角度建立综合的、含义广泛的现代科学概念,认为科学“通常用来表示:(1)证明知识可靠性的一种独特的方法; (2)贮存从应用这些方法产生出来的累积知识; (3)一套支配所谓科学活动的文化价值和惯例; (4)上述各项的任何组合。[3]”
从文化学角度看,科学是一种文化: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。英国科学哲学家兼作家C P 斯诺明确地提出了“科学文化”的概念。他认为,科学文化不仅是智力意义上的文化,而且是人类学意义上的文化,其成员之间具有共同的态度、共同的行动准则、共同的行为模式、共同的探讨方式和前提。这些东西发展得极为广泛和深入,并贯穿于宗教、政治或阶级等其他精神模式之中[4]。科学哲学家T 库恩(Thoma S.Kuhn,1922-1996)认为,科学的历史是社会文化史的一部分[5];自然科学概念体系是历史的产物,根植于文化[6]。如果从文化的观点看,科学家的工作就是以科学共同体为单元在范式的指导下从事科学文化的创造, 而范式是科学文化的标志。[7] 因为科学是文化的,所以它能够整合、积累群体长期的成果,使人们能够吸取他们的同伴和前辈们所作出的发现和思想。科学作为一种文化,启发人们用科学的态度、科学的方法来分析和处理各种问题。科学的世界观、方法论形成了文化进步的基础,科学的创新、价值取向成为先进文化的活跃前沿。
现代科学不但有自身内在的人文境域,又跟人文不可分割地联系和相互依存,在现代人类文化体系中发挥着基石和先导的功能,推进人类文化的发展。这是现代科学文化特有的一个重要属性。它不仅因为紧密地联系人文文化而得以完善,而且与人文互动,在人文教化、美感、伦理、宗教等方面具有重要的人文价值。不但如此,当代科学在继续自然科学和社会科学探究的同时,把人类精神思维也作为主要对象之一;现代科学语言的变革不仅改变了科学自身,也改变了人认知世界、解释世界的方式,进而影响人的趣味、观念、文化创造。
科学作为人类的一种生存方式,是社会文化大系统的一个重要组成部分。它与人文文化同根同源,都来自于人类长期的社会实践,都是社会文化的相对独立形态。科学文化与人文文化各有侧重,它们在自身的形成和发展进程中相互补充、相互促进、不断融合,汇聚成人类文化(社会文化)的长河,承载着人类从野蛮走向文明,从愚昧走向智慧,从贫困走向富裕,因而被称为“推动人类社会前进和发展的两个车轮”。
总之,科学知识是科学研究活动的结果,科学研究活动是人类的社会活动,科学是人类文化的一种特殊形式和重要组成部分,是一种相对独立又有广泛联系、具有重要功能的社会建制。科学的内涵是不断发展的,只有拓宽视野,从多种角度认识科学的内涵并加以综合,才能准确地建立现代科学的整体概念。把科学教育局限于知识传授或者掌握方法,孤立地传授科学知识和方法,是狭隘的,背离了科学的完整和深刻的意义[8]。
1.2科学教育的功能
科学文化不但具有促进社会发展的功能,而且具有促进个体发展的功能,能影响人类后代的成长,这决定了科学文化的巨大教育价值。在现代社会,科学技术作为第一生产力,总是在影响(特别是通过科学文化影响)“人的生产力发展”,影响人类自身的再生产。
科学的内涵决定了科学教育具有下列功能:
(1)传授科学技术的知识技能,满足社会现实需要
科学教育的直接功能就是为公民提供有效的训练、培养优秀的科学技术人才。提倡科学教育的基本动机,就是从功利的角度培养人才,满足社会的现实需要,在处于发展期的国家尤其如此。
(2)使公民更好地适应科学化的社会生活
科学广泛地影响着现代社会生活,科学社会化、社会科学化已成为当今社会的显著特点之一。科学教育能够帮助未来的社会公民更好地适应科学化的社会生活、参与科学化的社会生活,能够帮助他们有效地解决面临的跟科学有关的问题,帮助他们应用科学作出明智和负责任的决策,减少或避免可能的负面影响。
(3)促进人的理智和精神发展
科学教育能在适应社会需要、促进社会发展的同时,直接作用于人的理智和心灵,促进人的精神发展、提升人的价值,对社会精神生活发生影响,这是它的深层次功能。
贝尔纳在其名著《科学的社会功能》中指出:"科学既是我们时代的物质和经济生活的不可分割的一部分,又是指引和推动这种生活前进的思想的不可分割的一部分。科学为我们提供了满足我们的物质需要的手段。它也向我们提供了种种思想,使我们能够在社会领域里理解、协调并且满足我们的需要。除此之外,科学还能提供一些虽然并不那么具体、然而却同样重要的东西:它使我们对未经探索的未来的可能性抱有合理的希望,它给我们一种鼓舞力量。”“这种力量正慢慢地但却稳稳当当地变成左右现代思想和活动的主要动力。[9] ”
我国学者李醒民指出:科学不外乎两大社会功能——科学的物质功能和精神功能。科学最宝贵的价值是科学的精神,是一种崭新的思想意识,是人类精神文明中最宝贵的一部分。他把科学的精神功能的具体表现归结为:⑴科学的批判功能——破除迷信和教条的功能;⑵科学的社会功能——帮助解决社会问题的功能;⑶科学的政治功能——促进社会民主、自由的功能;⑷科学的文化功能——塑造世界观和智力氛围的功能;⑸科学的认知功能——认识自然界和人本身的功能;⑹科学的方法功能——提供解决问题的方法和思维方式的功能;⑺科学的审美功能——给人以美感和美的愉悦的功能;⑻科学的教育功能——训练人的心智和提升人的思想境界的功能[10]。
无疑,科学教育隐含着科学的上述精神功能。
(4)促进人的科学化,培养全面发展的现代人
科学教育具有培养理性的功能:它能通过传播科学知识、科学思想、科学方法、科学精神,提高人的智慧和理智,培育个体和社会的科学理性,增强他们抵御虚假、愚昧和野蛮的能力,推动人的思想和行为方式的道德化,推动社会道德规范和道德观念沿着正确方向更新和发展,对个体的世界观、人生观和价值观发生影响,从而成为推动个体和社会行为理性化的强大的精神力量,成为推进精神文明的重要途径。德国哲学家卡西尔(E Cassirer,1874-1945)认为:“科学是人的智力发展中的最后一步,并且可以被看成是人类文化最高最独特的成就。……在我们现代世界中,再没有第二种力量可以与科学思想的力量相匹敌。它被看成是我们全部人类活动的顶点和极致,被看成是人类历史的最后篇章和人的哲学的最重要的主题。”[11]由此,李醒民教授指出,也许可以斗胆断言:科学价值(science values)即是人的价值(human values)。[12]基于这个认识可以认为,科学教育能够通过促进人的科学化来提升人的价值。
科学探索需要坚持不懈的理性精神、进取精神、竞争精神、改革精神、创造精神以及实践精神:科学研究要应用实验和观察手段,以及通过文献检索来收集需要的信息;还需要用特殊的人工语言进行描述,需要对众多的科学事实进行科学概括和理论思维;科学研究需要进行推理、类比、微观想象和创造性思维……需要动手与动脑相结合。因而,通过探究活动进行的科学教育有利于年青一代在认识能力、精神追求和审美情趣等方面全面发展,有利于人的价值提升。正由于这些原因,在非科学专业的教育中,也有进行科学教育的必要。
1.3现代科学教育的使命
科学的发展离不开教育。科学教育是科学文化的组成部分之一,科学和科学文化的价值是科学教育的立论基础。
既然科学是一种文化,科学教育就应该着意于科学文化的建设。在科学作为一种越来越重要因素的现代社会,实现现代科学文化的教育价值是十分必要的。
2006年1月,胡锦涛同志在全国科学技术大会上讲话指出,面对汹涌澎湃的世界新科技革命浪潮,我们必须认清形势、坚定信心、抢抓机遇、奋起直追,扎实完成建设创新型国家的重大战略任务,为全面建设小康社会提供强有力的支撑。为了实现这个奋斗目标,要创造良好环境,培养造就富有创新精神的人才队伍;要发展创新文化,努力培育全社会的创新精神。他特别指出:“要在全社会广为传播科学知识、科学方法、科学思想、科学精神,使广大人民群众更好地接受科学技术的武装,进一步形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的社会风尚。[13]” 科学教育着意于科学文化的建设,就是要致力于形成“讲科学、爱科学、学科学、用科学”的社会风尚。
科学教育还应该着意于人的科学文化品性的培养。群体是由个体组成的,群体性的科学文化是建立在个体的科学文化品性基础上的。所谓人的科学文化品性,是指个体受整个社会的科学文化影响,在认识自然、学习科学等相关活动中形成的文化特质,是个体身上所表现出来的科学文化。科学文化品性是由精神层面和思维与行为层面组成的有机整体,它除了要求人们了解科学活动及其成果之外,更要求人们具备科学精神、科学的世界观和方法论,遵守科学规范,以科学的态度、科学的思维和行为习惯行事。
科学素质是科学文化品性的核心内容,也是建设科学文化的基础。科学教育要培养人的科学文化品性,要为科学文化建设服务,就必须着眼于科学素质的养育。努力培养科学素质是科学教育最重要的使命。
弘扬科学文化,必须注重其内涵,简单地、肤浅地用“科学 人文”的方法是难以实现的。在科学纳入学校课程之后,科学教育的先驱们原以为把科学纳入教育课程,会消除古典学术所特有的因循守旧、矫揉造作和往后看等缺点。但实际情况是,科学学习往往变成枯燥无味的背诵教条和应付考试。孩子们的兴趣和创造精神被扼杀,虽然学了一些知识,却不能在实际中应用,没有学会科学方法。英国和德国进行了50年的科学方法教育也没有产生任何明显效果…… [1]多少年来,这种违背初衷的科学课程一直没有根本的改观。因此,搞好科学课程改革,也是科学教育的一项重要使命。
2科学素质及其界定
2.1素质与素养
为了弄清什么是科学素质,需要弄清什么是素质。从不同的角度看,素质有不同的含义:
从词义看,在汉字中,“素”有原初、基本的意思,“质”则是指品质,合起来,“素质”主要是指人在某些方面已有的、内在的基本品质。
从生理学角度看,素质是指人的先天的解剖生理特点,包括感觉系统、运动系统和神经系统等方面器官组织及整体结构的特点,它们是由遗传获得的,故又被称为遗传素质或先天素质。对素质的这种界定是狭义的。
从心理学角度看,素质是指人的感觉器官、神经系统等心理发展的生理条件的特点,以及感知、记忆、思维、情感、个性等心理要素的基本特点,常称为心理素质。从心理学角度对素质的界定也是狭义的。
从教育学角度看,素质是人在先天生理的基础上通过后天的环境影响和教育训练所形成的、内在的、稳定的、能长期发挥作用的身心特征及内在基本品质结构。这种广义的素质有着多方面的内容,包括智力、身体生理、活动技能、审美、思想品德、社会交往等方面,影响着人的思维、意识、行为、体质、文化品性、修养和成熟程度等等,能够作为人进一步发展的基础,蕴含着人发展的潜在可能性(潜能)。这些内容又有着不同的结构,从而使不同的个体具有不同的个性特点。上述基本特征及其结构是人全面发展、持续发展的前提、基础和核心内容。从教育学角度界定的素质涵盖范围较广,因而不仅为教育界广泛使用。
素质跟人的遗传特性有着密切的联系,但后天因素可以对人的素质产生很大的影响。人的素质中,除去先天决定的部分,其余部分决定于后天的养育因素和环境影响,通常就把这些部分称为素养。素养涵盖人在日常生活、学习、工作和社会交往中的一切活动,包括为了达到一定目标,理解、运用、开发自己的知识和潜能的能力。
素质一词本与人的生理构造特点有关,是人的先天属性、自然属性,是人的能力和心理发展的自然前提和基础。素养以人的先天禀赋为基质,反映环境和教育对人的影响,素养更强调后天修习涵养的作用,强调学习提高的重要性。广义的素养包括遗传素质在内,跟广义的素质同义,是广义的素质的同义词。
2.2科学素质的界定
明确了素质的含义后,科学素质概念的界定就比较好办了。
现代社会实践呈现着“科学-技术-生产”一体化趋势,科学与技术相互联系、相互渗透、相互交融,科学技术化,技术科学化,形成了高度分化又高度综合的现代科学技术体系。在这样的背景下,尽管科学与技术有着多方面的区别,甚至有本质的区别,广义的科学素质常常也包含着技术素养的内容。狭义的科学素质则一般不包括技术素养在内。这样,从素质的含义出发,可以把科学素质界定为:科学素质(更准确的说法是科学技术素质)是指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认识自然、利用自然和保护自然的内在的基本品质。其中,人类认识自然活动的属性主要是科学活动,而利用自然和保护自然活动含有较多的技术活动成分。将技术素质内容包含在内,能够更好地反映现代科学与技术的联系,更好地满足社会发展的需要,有利于在教育活动中促进学生手脑并用,更好地发展,也有利于我国改变轻视动手、轻视实践、“纸上谈兵”的不良传统,搞好科学文化建设。
人们对科学技术素质的认识是逐步发展、深化的,上述界定有其逐步形成和发展的过程。美国教育界最初使用素质(literacy)这个词的时候,主要是指基本的读、写、算能力。之后,含义逐步发生变化和分化,现在一般用science literacy指称短期的、解决实际问题的具体知识、实用技能和办法,重点在于知识、技能而非抽象的批判精神和科学的思维习惯;用scientific literacy指称长期积淀形成的对科学的态度、习惯等内在品质,重点则在于观察和思考问题的科学性以及批判精神。我国目前使用的科学素质概念,通常也包括science literacy所指的内容[13]。
对科学技术素质的上述界定是揭示其内涵,即揭示科学技术素质的本质属性的结果。然而,这种内涵型定义具有不便于实践和测量评价等实际操作的缺点。为满足实际操作的需要,人们常常从操作的角度提出所谓“操作性定义”。例如,著名的米勒定义,即美国国际科学素质促进中心主任米勒(J Miller)教授于1983年提出的科学素质的三维度:对科学原理和方法(即科学本质)的理解;对重要科学术语和概念(即科学知识)的理解;对科学技术的社会影响的意识和理解[14]。就是一种“操作性定义”。这个三维模型抓住了科学素质的核心,有一定的实证数据作基础,而且简洁明确,因而得到了较为普遍的认同。现在,许多国家公民科学素质的调查都按照米勒模型进行问卷设计;以科学素质为核心概念的课程标准多以米勒的科学素质理论模式为基本框架。米勒首次发表这个见解的文章“科学素质:一个概念和经验的回顾”,也成了科学素质研究的经典性文献。又如,经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)在其发起和组织实施的国际学生评价项目PISA(Programmer for International Student Assessment)的第一次(2000年)实施和第二次(2003年)实施中,将科学素质定义为“运用科学知识,确定问题和作出具有证据的结论,以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力”,“包括运用科学的基本观点理解自然世界并作出相应决定的能力”和“确认科学问题、使用证据、作出科学结论并就结论与他人进行交流的能力”。在第三次(2006年)实施中,PISA将科学素质归诸于个体的“科学知识以及运用科学知识来确定问题、获得新的知识、解释科学现象,得出有关科学争论的基于证据的结论;理解科学作为人类获取知识和探究问题形式的典型特征;知晓科学和技术如何形成我们的物质的、智力的和文化的环境;愿意做一个思考的公民运用科学思想参与跟科学有关的争论。[15]”这些界定也属于“操作性定义”。
可是,在历史和现实中不乏具有丰富的科学知识、较强的科学能力、了解科学与社会的联系,却做出反科学、反社会、反人类等恶行的人。这类事实说明,具有科学知识、科学能力,了解科学与社会的联系等不能决定科学素质的有无和高低。科学素质的核心是科学精神、科学态度和科学习惯,它们是科学素质的决定性因素。
总之,科学技术素质是现代人的素质的重要成分之一,它包括科学素质和技术素养两个基本组成部分。科学素质界定的发展、深化,特别是对科学精神的重视,反映了人们视野的不断扩展和思想境界的不断提升。
3化学教学要牢记科学教育的使命
化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学,化学教学自然是科学教育的一部分。因此,化学教学要服从科学教育的整体规定,要着眼于科学素质的养育。
科学教育的内容包括着不同的层次,如图1所示。
在科学教育内容“金字塔”中,物理学、化学、生物学、地学等分科的科学活动、科学事实、科学概念、科学方法、科学理论和实践技能既是目标内容的一部分,又是较高层次内容的承载体,因而具有基础性。但它们是低层次的,仅仅是基础,不是科学教育内容的“上层建筑”。科学教育内容的层次结构跟科学素质是相似的:它包含着科学素质各层次的内容,而科学素质对应着科学教育内容中那些影响人的内在的基本品质的成分。科学教育内容的结构也表明,学科知识、技能等只是科学素质的基础成分、低级成分,不是科学素质的决定性成分,科学素质的核心内容是科学的精神和态度等。
需要特别指出的是,化学研究的对象具有个别性特点[17], 而且化学个体的数量十分巨大,这很容易导致化学家沉湎于化学个体的研究,导致化学教育工作者沉湎于具体的化学知识技能的传授,而忽视上位的思考,忽视高层次的内容。有些人可能是出于学科情结,仿照“科学素质”特别提出“化学素质”(还有人仿照“科学技术和社会”提出“化学、技术和社会”)。他们所说的“化学素质”主要指化学知识技能,涉及的是狭义的、低层次的素质,不包含也无法包含科学素质的高层次内容。这种说法不利于全面地、高质量地培养科学素质,因而不宜提倡。
作为分科科学教育之一的化学教学,要牢记科学教育的使命,不但要通过化学活动帮助学生了解重要的化学事实、化学概念、化学理论,学习化学方法和化学实验等实践技能,更要注意帮助学生逐步认识科学,了解科学,领悟、体验科学的真谛,形成科学的精神、态度、习惯道德和伦理,提高科学素质,育养科学品性。
缺乏上位认识的传统化学教学必然会自闭于科学教育。学科教育工作者只有不断学习,扩大视野,站在科学教育的角度来审视学科教学,才能建立正确的学科教学观,充分发挥学科教学提高学生科学素质的功能。
创刊30年来,《化学教学》从只关注化学教学逐步发展到关注科学教育,推动科学课程改革,发挥了很好的宣传和引领作用。笔者衷心祝贺《化学教学》在30年的征程中取得了丰硕的成果,祝愿《化学教学》进一步拓展视野,再造更大的辉煌!
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