科學教育的理念與目標

目前我國的科學教育專業正處于蓬勃發展與不斷探索的過程中，2001~2004年，教育部批準設置科學教育專業的高等學校就已達46所，近年來更呈上升趨勢。對這樣一個新專業的建設迫切需要理論上的思考和觀念上的明晰。例如，科學教育專業的建設如何體現人才培養的理念、目標；在從小學、中學到大學、研究生的整體教育中，科學教育處于怎樣的基礎地位；在我國目前教育資源尚未得到根本改善，仍有多數學生高中畢業即結束學業的情況下，科學教育在這一階段又必須具有獨立性和完整性，那么，科學教育在這一階段的獨立地位和獨特功能如何體現？同時，就目前的情況而言，我們還面臨著專業建設理念、課程教材建設以及如何與中小學科學教育實踐聯系等方面的實際問題。因此，對上述問題進行學理上的思索具有重要的理論意義和迫切的現實意義。

一、培養目標重心的變化

在第三次全教會上，我國政府更為明確地提出要全面實施素質教育，立足于提高全民族科學素質的大目標，加強中小學生科學素質的培育。從世界范圍來看，中學階段科學教育的目標也都被確定為提高人的科學素質，即培養具有科學素質的人。

科學素質有四個核心因素，即：其一，對科學技術的理解，包括理解科學技術的性質、概念、原理、過程；其二，對科學、技術、社會三者關系的理解；其三，科學的精神和態度；其四，運用科學技術解決日常生活及社會問題的能力，包括運用科學方法的能力、判斷和決策的能力、與他人合作交流的能力、自我補充和繼續學習的能力。

筆者認為，科學素質的培育是教育的整體行為和系統工程，它需要將素質教育的理念貫徹在教育的整體系統中，并在這一觀念和目標的前提下調整結構，以使教育在整體上實現素質教育的功能和效果。科學教育作為教育整體系統中的組成部分之一，承載著科學素質教育的理念和理解科學的具體目標。

理解科學是科學素質的基礎組成部分，占據相當重要的地位。對科學的理解是由四個部分組成的，包括對科學本質的理解，對科學過程的理解，對科學方法的理解和對科學對象的理解。

對科學本質的理解有助于區別科學與非科學、科學與偽科學，是科學素質的基礎組成部分。科學的劃界標準是意在把科學與非科學或反科學，科學與形而上學區分開來，其劃界標準顯示了科學與非科學或反科學，科學與形而上學的本質區別，成為科學判斷的重要依據。在邏輯經驗主義看來，科學是使由觀察和實驗中得到的經驗事實邏輯系統化的語言系統或命題系統。命題是否有意義確立了一種界限，凡是能夠最終訴諸經驗的、被經驗所證實的命題就是有意義的，否則就是無意義的。邏輯經驗主義用這一標準把科學與非科學區分開來。邏輯經驗主義之后，英國著名科學哲學家波普爾用證偽替代了證實。可檢驗性是科學的必要條件，不具備這個條件就不是科學。但是，單單具備這個條件還不能成為科學。科學之所以為科學，不僅僅是在于其具有經驗上的可檢驗性，還在于科學形成了內在一致的邏輯上完備的理論體系。相比之下，社會歷史學派倒是更加看重后者。例如該學派的代表人物庫恩就曾提出，有無范式是科學與非科學、前科學的劃界標準。范式是科學成熟的標志，任何一門學科在它尚未形成共同的范式之前，它并不是科學的，而只有形成統一范式之后，方由前科學發展成為科學。庫恩的范式，其核心就是科學理論。由此可見，科學作為對自然界的現象——本質結構的反映，其知識系統具有經驗知識——理論的結構，而科學判據則具有經驗——理論的二元結構。對科學本質的正確認識是理解科學的首要條件。

對科學過程的理解展開了三個維度，首先知識是個過程，真理也是過程。其二，這個過程是個探索的過程，沒有必然的成功之路，沒有程式化的科學發現的邏輯。其三，通過科學史案例的教學可為學生“再現”從科研選題開始的科學研究的全過程。理解科學的過程有利于培育學生的探究意識，培養學生的探究能力，激發學生的創新潛能。

科學方法有兩類：經驗方法和邏輯方法。按層次可劃分為一般方法（原則方法），一般科學方法，具體科學方法。科學方法是自然科學的重要組成部分，自然科學的重大進步往往是來自研究方法的創新，科學研究方法的教育是能力素質培養不可缺少的組成部分。

理解自然科學研究的對象——自然界是科學研究的最終目標，也是學習的根本目的。人類從事科學研究的目的就是要獲得對自然界的總體理解。自然界是個整體，它是作為一個整體而存在和被認識的。自然的齊一性決定了人類認識的整體性，不從整體上來理解自然，或者沒有獲得對自然的整體性觀點，就達不到對自然的真正認識。自然科學是一個整體，限于人類自身認識能力的不足和對自然認識的局限性，才形成了各分支學科。由于各分支學科都是從各自不同的側面形成的對自然界的認識，因此，它們所提供的自然圖景是孤立的、不完整的。要使學生形成對自然界的真正理解，就要培育整體的自然觀，而科學教育的綜合課會承擔起這一使命。

科學教育的目標構成了科學素質培養的核心，而且有著更加具體的內容，這門學科在現代教育體系中理應發揮重要的作用。

二、教育范式的轉變

科學教育目標的實施導致了教育范式的轉變，這種轉變是由兩方面的因素決定的，首先是理解科學的角度發生了變化，其二是理解科學的方式發生了變化。

現代科學教育是指以物理、化學、生物學和地質學等自然學科為主體構成的并涉及技術、環境科學、生命科學及科學史在內的綜合性科學技術教育體系。從科學和技術的整體出發，理解科學，認識各分支學科。20世紀40年代到60年代，隨著系統科學的興起和發展，使人類認識世界的思維方式發生了變化，也使人類理解科學的角度有了轉變。西方科學是現代科學的楷模，它不僅帶來了科學認識的宏大成就，更以其貫穿的方法、精神和思維方式影響著人類。古希臘以來，西方科學鮮明的分析式的思維方式是從局部出發，尋求對局部的詳細、精確的認識，并期待在充分認識局部的基礎上形成對整體的認識。這種思維方式帶來了西方科學研究的精確性和嚴密性，達到了極高的成就。但是，隨著20世紀人們對復雜性客體的研究，這種分析式的思維方式的局限性開始顯露出來。

隨著系統科學的建立，系統方法作為一種新的思想方法隨之確立起來。20世紀60年代以來，人們開始用系統的眼光來看待科學。科學社會學的興起使人們開始在更廣闊空間——科學、技術與社會的大系統來研究科學、理解科學。從系統角度來看科學，注重的角度是系統的整體性和系統要素的相關性。與分析的思維方式相比，整體的思維方式更具有辯證性。

現代科學的發展也導致了人們理解科學的方式發生了變化，從關注科學的靜態結構到關注科學認識的過程。

自然科學確立以來，科學觀問題的研究經歷了靜態結構觀——動態發展觀——合理進步觀的變化過程。從培根以來，一直到邏輯經驗主義，科學觀的研究主要是集中于對科學活動的“已完成的產品”從事靜態的分析。邏輯經驗主義從理性的視角出發對科學給予靜態的描述，并以歸納法為基本方法對科學知識的增長作出了說明。在這樣一幅科學的圖景中，科學知識一經證實即成為真理，知識是真理的集合，知識因積累而變得豐富，科學猶如支流匯成江河，是以連續的方式、積累的模式進步的。在科學觀的核心問題由科學知識的靜態結構轉向科學知識的動態發展的過程中，波普爾作出了重要的歷史貢獻。他第一個提出了科學發展的動態模式，為科學觀的研究指出了不同于邏輯經驗主義的新方向。波普爾的工作，其意義是十分重大的，正如圖爾敏（S.Toulmin）所指出的，“什么時候真正以發展的態度對待不斷變化的科學理論組織問題，什么時候哲學探索就有某種新方向。這一步，將迫使人們從一個更廣闊的歷史背景上看待一切關于科學的理論結構和命題系統問題。在這種新關系中，自然科學不再是靜態的形式結構，而是具有某種標準思想程序或動向的理性事業。”對什么是科學以及科學結構的理解構成了科學靜態研究的主要內容，考察科學的演變和進步則構成了科學動態研究的主要內容。這兩個方面的研究對于理解科學來說都是必需的。科學的靜態研究通過結構從形式上描繪出科學的某些重要特征，而科學的動態研究則從其結構關系的變化上展現出科學演變的某些規律性。

科學教育的目標是理解科學，20世紀以來科學的迅猛發展使得我們理解科學的角度和方式都發生了變化。這種變化導致了原有教育模式和觀念的變化，不僅使教育的范圍由限制在單一的科學范圍內的知識和方法的培養，逐漸轉變為多學科的高度融合，而且從動態角度展現的科學，極有利于學生探究意識、探究能力的培育和創新潛能的激發。