論科學課程作為“研究假設”*

●張 磊

“科學”實則包括了自然科學和社會科學在內的一切有系統的學問，本文是在自然科學或經驗科學層面使用“科學”一詞。科學課程是科學教育的重要依據，但對課程的不同認識將影響課程作用的正常發揮，如“課程即科目”將“課程”視為一種學習科目、教材或教科用書，主張學科知識是主要學習內容，學科教育目標在于傳承、捍衛并鞏固學科知識。這忽視了學生對于學習活動的主觀性認識、創造力和思考能力；忽視了教育過程的動態因素，易使教育過程成為學科內容的單向灌輸過程；將“課程”淪于“學科本位”；只注意學科內容的知識權威性，忽視學生的個別差異。“科學課程作為有待師生檢驗的‘研究假設’”是在科學哲學研究成果的基礎之上對課程的重新認識，值得進一步深入研究與思考。

一、科學課程作為“研究假設”的邏輯起點

“科學課程作為‘研究假設’”以科學史與科學哲學的研究成果為支撐。科學史與科學哲學的研究表明，科學是并永遠保持是一個探索。這是由于經驗科學不可能產生對理論的最終證實或證否，科學陳述的客觀性實質上在于它們能被主體間相互檢驗。因而，科學理論不是在所謂得到證實的真命題以及由它們構成的理論基礎上的靜態地簡單累積，而是動態的在原有知識基礎上的生長，即將以前已完成的東西合并為不斷生長的、并必然穿越時間而進步的結構。這意味著“世界不是一成不變的事物的集合體，而是過程的集合體。”[1]決不能僅僅以科學陳述的形式的或邏輯的結構作為經驗科學的特征，還應建立以經驗科學的方法作為其特征的思想，即處理科學理論的方式，將“經驗解釋為經驗科學的方法”。[2]而且“科學的精神并不存在于孤立的觀察、實驗或規律之中。這種精神倒是可以在科學家所采取的一般觀點中以及他們所應用的研究方法中看到。”[3]

于是，科學課程使學生獲得知識，但又不至于單純地獲取知識和有關的技巧形式，還企圖把所獲得的知識統一起來，使學生形成持久的性向和態度。這種科學的思想態度就是不再去理所當然地承認事物，而去采取一種批判的或探究的和試驗的態度，意味著某種信仰以及對它的有關陳述不再被認為本身是自足的和完備的，而被當做是一些結論。結論是“科學的”，意指建立一個判斷秩序的可能性，強調探究的內在邏輯，而不是強調探究結果所具有的特殊形式。因而科學的真理并不僅僅存在于已獲得的真理的積累中，對已有的理論的驗證中，它還存在于無窮探索的開放的特點中。這就是根據理論系統是否準備繼續接受新的考驗，它們或早或遲有可能被證偽的特點，意味著開放的理性不僅是方法，它還是一種構筑思想系統的能力，而這些思想系統不是一經建立起來就最終確定了的，而是能夠不斷重組的。

因而，科學教育實質上是對科學理論進行檢驗的方法、精神與態度。科學知識不僅僅是關于世界的概念、原理和規律的體系，而且還內在地包含了認識世界的方法體系，包含了關于世界的觀點、對待世界的態度以及情緒等方面，意味著科學知識的學習過程必然要求一個批判的或探究的檢驗過程。因此，新課程確立：1.知識、技能，2.過程、方法，3.情感、態度、價值觀的三維目標體系，并明確主張學生學習方式從接受式學習向探究式學習的根本轉變，這都是以科學史和科學哲學的研究成果為依據的。

二、科學課程作為“研究假設”的發展理路

既然經驗科學永遠保持探索的性質，科學知識也始終處于接受檢驗的狀態之中，那么科學課程就必然是有待師生進一步探究的假設，而不是有待理解和記憶的結論與成果。

（一）科學課程作為“研究假設”的意義

科學課程作為“研究假設”是指，科學課程實質上是一套教學內容與教學方法的建議說明，以表明在課堂情境對理論進行檢驗的實際可能性，將課程視為有待師生在教學過程中加以檢驗的“研究假設”。是說教育的目的不應屈服于作為固定知識的權威，而必須把已有知識作為思考的材料，用以發展理解、“負責的判斷”和“批判反思”的能力。因而，課程不是在預期學生將出現的行為結果的基礎上，選擇和組織的課程經驗，而是能夠反映知識的內在價值和發展脈絡的課程內容與過程原則。

課程計劃人員可以從教室情境之外提供課程法則，以制定教師可資借鑒與遵循的課程指示。但由于學生各不相同，而且教室情境也有所差異，因此，每一位教師必須根據個別教室情境中的實際經驗，去接受、修正或拒絕任何普遍性的規則或原理。意味著學校教師必須考慮其所處的具體教室情境與可能的課程教學效應，將課程作為研究假設與學生一起在教室情境當中進行檢驗或修正。因而，課程作為研究假設強調教育過程中，教與學互動的重要性，意在強化學生的認知發展，用以學習解決問題，而不再是事實與信息的累積與灌輸，從而協助學生學習探究促成類化遷移。一方面在教學方法上幫助學生學習如何學習；另一方面在教學材料上提供學習機會以強化學生不同的心智功能。

其實所有課程皆可視為有關知識、教學與學習本質的“研究假設”。教育知識本身不是可以事前明確界定或規定的課程目標，概念本身也不是單一絕對的知識結構，因而教學的目的不是要學生尋求統一的標準答案，而是引導學生從探究過程中進行沒有標準答案的討論與學習，以進入多元社會文化的對話之中，并經由討論探究的方式而學習、了解各種不同意見，以提供學生發展心智能力的機會。而過去的教師往往通過課程或依賴教科書教導學科知識，并且把教師必須遵守課程或教科書中的學科知識，視為理所當然。因而，超越傳統觀點，教師與學生必須對課程內容持懷疑與批判的觀點，并通過實際的檢驗評估課程內容或理論的價值，以引導學生質疑的思辨與批判態度，進而增進師生的認知、情意與技能的發展。

由此可見，課程的意義不只是代表一套預定的教學內容大綱，而是將一種教育理念與教育價值轉化為教育過程中教學現實的具體說明，意味著師生需從研究的角度來處理課程所蘊含的教育理念與知識本質，將其視為可進一步探究的問題。因而，課程是開放的研究假設、可以質疑的方法與內容，而不是理所當然的教條與命令。教師與學生正是共同進行研究的學習伙伴，如此的課程所處理的教育知識，允許教師與學生在教室實際情境中加以主動構建，教學成為知識和方法學習的動態生成過程，才對師生具有教育意義。

（二）科學課程作為“研究假設”的作用

科學課程作為“研究假設”的課程觀點視課程內容為可供質疑與驗證的假設，從而重視教師的教學方法、學生學習的思考模式、師生之間的互動因素以及這些因素變項彼此之間的動態交互作用。一方面，課程不僅可以隨著時代的社會變遷與時俱進，而且重視課程革新以及學校教師的專業成長與教育專業自主性，重視教師的教育專業能力發展。這意味著學校教師必須從事課程探究以獲得教育理解，方可將教學方法與課程實施加以有效的聯結，進而將有效的課程落實于實際教學之中，而非將課程與教學視為截然劃分的兩極。因而，科學課程作為一套教學內容與教學方法的建議說明，尤其為教室情境中的“運作課程”提供了可資借鑒的“運作”途徑，即以課程作為教育設計的手段與工具，引導學生順利進行學習之旅。這意味著教師對政府所規劃的課程目標與教學內容及方法，可以因時因地、因對象而加以制宜與權衡，因而成為教室層次重要的課程開發和建構者。課程實則為協助教師與學生進行教學與學習的導引說明，而非用以壓制教師和學生的控制工具。另一方面，課程作為“研究假設”，也同時表明必然通過探究與檢驗的過程方能習得知識，建構起學生自己的“習得課程”。

因而，科學課程作為“研究假設”實質上是指，不僅應將課程內容視為有待師生檢驗的“研究假設”，而且實際教學情境中教師更需進一步采取假設—檢驗的教學思路，以思辨質疑的教育批判方式輔助以實驗檢驗的經驗方法，來實施政府事前規劃的課程，籍以啟發學生的心智成長，而不是一味地灌輸政府規定的課程內容與方法。因此，科學課程作為“研究假設”強調批判性思維，重視批判性教學方法，鼓勵學習者質疑、探究、討論的學習方式。教師與學生在課程實施過程中，互相擔負起建構課程并評價課程的責任，因而是一種平等、互惠、協商與教學相長的“互為主體”的平等關系與過程。[4]

三、科學課程作為“研究假設”的實踐之路

由于科學的無盡探索性總是以解決不完的問題形式表現出來，是“科學始于問題，又終于問題。”[5]或曰“打破一個謎團，其實不過是用另一個謎團來解釋它而已”。因此，科學課程的設計與實施以問題為中心展開，才更符合科學發展的邏輯與人類認識發展的線索。

（一）以問題為中心設計科學課程

問題實質上是在歷史和現實中那些不能盡如人意的地方，發現有待于進一步解決的疑難。問題的牽引使科學得以發展、人類生活得以展開。這就是人們在不斷地提出問題、解決問題又不斷發現更多疑難的過程中，解決疑難讀懂自然，同時實現自身的價值和理想也讀懂自己。永遠解決不完的問題纏繞著人類，也同樣伴隨著每個人的一生，使不斷探究各種各樣問題答案的過程，成為人們生存的基本姿態。一方面一個個問題的解決積累著人類的成就感、積累著人類的自信，也同時積累著人類進一步解決問題的勇氣；另一方面也確實有更多的問題等待著人們去解決，時時向人類的意志、耐力和智力挑戰，使人們無法不繼續努力、無法躺在以往的成就上停滯不前，而是只能面對困難、面對問題、面對挑戰。從而使提出問題、解決問題、生成更多的問題……，也必然成為科學課程的基本樣態，使問題成為科學課程中最具有生命活力的積極因素。

因而，學習內容以問題的形式間接呈現出來。問題不僅是科學研究的出發點，是開啟科學之門的鑰匙，而且研究表明，學習產生的根本原因不是感知（盡管學生學習是需要感知的），而是問題，即對問題的敏感性和對問題的一貫熱情，或如希臘人說的，要緊的是驚奇的本性，而不是方法或者技巧。所以，現代學習方式特別強調問題在學習活動中的重要性。一方面強調通過問題來進行學習，把問題看作是學習的動力、起點和貫穿學習的主線；另一方面通過學習生成問題，把學習過程看成是發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程。于是，科學課程所遵循的重要原則，是以能否激發師生積極思考、提出值得探討的問題和尋求解題策略的不懈努力為依據。

科學課程以問題為中心展開的方式可以多種多樣。如美國初中物理教科書《能量》，是以能量為主線按照“能量和物質”、“能量和力”、“熱能”、“電能”、“聲能”和“光能”等六個主題把力學、熱學、電磁學等內容有機地整合起來。而英國的義務教育教科書《社會中的科學與技術》，則是將各個學科通過圍繞一個共同的起組織作用的觀念相互協調起來，彼此聯合為一個綜合性學科，以突出學生作為探索者角色的探究意識。如“生物能量”這一單元涉及內容有：生物能量是再生能量來源，不同于石化燃料，后者是不可再生的；生物能源來源于太陽，植物通過光合作用把太陽能轉化為生物能量；生物能量有三種形態：固體燃料（木柴、木炭、垃圾）、液體燃料（酒精、植物油）和氣體燃料（生物氣體）。而且提出諸如下面的問題：在英國，燒木頭的爐子和木柴取暖器很普遍，這將引起什么問題？廢渣填埋生物反應器常用于從垃圾中得到生物氣體，你認為哪種家庭垃圾最合適放入其中以得到生物能量？…。[6]這些問題關涉家庭和全球，綜合生物、地理、化學、物理等學科，氣象問題與環境問題也都納入學生的視野之中，但都是圍繞“生物能量”這一主題。這樣以問題為中心組織課程內容使學生沉浸于問題式學習，通過建構整個情景的意義，使知識學習與應用之間建立起密切聯系。

（二）以問題為牽引實施科學課程

實踐表明，一個人一旦向自己提出了某個問題，并產生了解決它的欲望，形成“問題意識”，就能更敏銳地感受和覺察與該問題有關的信息，提高對無關信息的抗干擾能力。問題使人的注意力具有明顯的指向性與選擇性，對持續進行有目標的思維、探索活動具有顯著的激勵功能。因此，物理新課程標準明確要求學生 “能在觀察物理現象或物理學習過程中發現問題，有初步的提出問題的能力。”提出問題是思維活躍的表現，是獨立思考的開始。鼓勵和引導學生發現并提出問題，用問題貫穿整個教學活動，不僅能幫助教師更清楚地了解學生的思維狀況并為教學活動提供依據，還能有效地促進學生不斷地反思自己的思考，構筑自己的認知網絡、習得課程。因而，激勵學生自己提出感興趣、有價值的問題，喚起學生解決問題的欲望，事實上是學生學習的基本條件。

物理教材中許多概念和規律的教學也都是以探究式展開的，這為培養和鍛煉學生的探究能力和提出問題的能力提供了很好的機會。比如《凸透鏡成像》這一節，教師就可以在利用凸透鏡將太陽光匯聚成一個最小、最亮的光斑照射在火柴頭上，使火柴頭被點燃的基礎上，啟發學生思考：為什么凸透鏡后方出現一個光斑并將火柴點燃？（學生易想到是凸透鏡對太陽光的“會聚”作用）那么凸透鏡為什么會將光線“會聚”？“光斑又是什么”？（學生）會試著猜想：光斑是太陽經凸透鏡所成的像嗎？如果這個光斑真的是太陽的像，是不是其它物體也能通過凸透鏡成像？從而激發學生用實驗探究凸透鏡成像規律的欲望。當學生發現蠟焰真的能經凸透鏡成像時，進一步啟發思考：凸透鏡成像與已學過的“小孔成像”和“平面鏡成像”有什么不同？凸透鏡成像也會有什么規律嗎？并引導學生看書 （了解凸透鏡有將平行光線會聚于一點的特性，平行于“主光軸”時的會聚點稱為凸透鏡的“焦點”以及“焦距”的概念）。為了研究的精確性還可以引入“物距”、“像距”等概念，那么能否用“焦距”、“物距”、“像距”三者之間的關系來表達凸透鏡成像的規律？……

當探究過程結束，可再一次讓學生思考課前提出的光斑問題，并因此讓學生掌握一個用太陽光粗略測量凸透鏡焦距的方法。課后作業可如下設置：你了解爸爸媽媽與奶奶爺爺戴的眼鏡有什么不同嗎？照相機和顯微鏡是怎么回事？你能了解多少凸透鏡的應用？于是，整個教學過程老師除了不斷引發學生思考，提出探究問題之外，幾乎沒講任何東西——概念的建立是通過學生自己讀書獲得，實驗設計也是學生自己來做，結論更是學生自己來說。在學生有條不紊、忙得不亦樂乎之際，老師只是點撥、提醒，并將課堂學習延伸到課外。可見，以問題為中心的學習方式，使學生不再是被動的接受和再現教師傳授的知識，而是成為主動的探究者，知識建構過程的自我指導的、負責任的參與者，并通過把先前知識與新知識建立聯系來建構意義，從而成為一個有效的、可實現的學習框架。

事實上，早在1975年斯騰豪斯就在《課程研究與編制導論》一書中以學校教師的教育專業觀點，表達了“課程即研究假設”（curriculum as hypothesis）的思想，認為課程應該是一套教學內容與教學方法的建議說明，并將課程視為有待教師在教室情境脈絡的教學過程中加以考驗的一套“研究假設”。但由于這種課程觀點“沒有提出一個細致的、需要嚴格遵守的設計步驟，事實上這種課程編制模式也只是一種編制的思想或思路”，[7]從而沒有真正落實于課程實踐。正因為如此，這種觀點被認為對教學實踐中的教師來說，無論是在專業素養方面，還是在參與課程研究方面，都是一個巨大的挑戰，從而很容易流于形式，甚至只是淪為一種教育改革理想情境的口號！然而，困難不是止步不前的理由，基于科學哲學的研究成果，在課程理論與實踐中進一步研究與應用這一思想，并使之成為具有可操作性的思維框架，是研究者的當務之急。

[1]馬克思，恩格斯.馬克思恩格斯選集（第四卷）[M].北京：人民出版社，1972,239～240.

[2][英]K.R.波普爾著.查汝強，邱仁宗譯.科學發現的邏輯[M].北京：科學出版社，1986,26.

[3][美]W·H沃克邁斯特著.李德容等譯.科學的哲學[M].北京：商務印書館，1996，10.

[4]黃光雄，蔡清田著.課程設計[M].南京：南京師范大學出版社，2005，15～18.

[5][英]波普爾著.趙月瑟譯.波普爾自傳：無盡的探索[M].北京：中央編譯出版社，2009，153.

[6]青島外國教材研究所主編.社會中的科學和技術[M].青島：青島出版社，1999，72～78.

[7]李定仁，徐繼存主編.課程論研究二十年[M].北京：人民教育出版社，2004，72.