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試論博物學(xué)對(duì)科學(xué)教育的意義

2018-01-01 00:00:00劉琪
教育研究與評(píng)論 2018年5期

摘 要:將博物學(xué)的思維方式與精神引入科學(xué)教育,可以給教育實(shí)踐者帶來對(duì)科學(xué)教育新的啟示。了解博物學(xué)有助于我們完善對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí),改變教育導(dǎo)向的失衡狀態(tài),尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,使科學(xué)素養(yǎng)的落實(shí)更貼近科學(xué)的本真,使人才培養(yǎng)的方案更具個(gè)體性、多樣性。

關(guān)鍵詞:博物學(xué) 科學(xué)教育 思維方式 個(gè)性化教育

作為一名科學(xué)教育研究者,我們每天都在強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng),但如果我們無法對(duì)科學(xué)做出正確的解讀,無法從科學(xué)的角度抓住教育的本質(zhì),將難以培養(yǎng)出具有科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生。讀了吳國盛教授的《什么是科學(xué)》,深感認(rèn)識(shí)與了解博物學(xué)對(duì)踐行科學(xué)教育大有裨益。在展開博物學(xué)歷史的過程中,我們能夠找到科學(xué)發(fā)展的必要補(bǔ)充,找到解決數(shù)理實(shí)驗(yàn)危機(jī)的方案,找到我們自己文化體系中科學(xué)發(fā)展的脈絡(luò)。吳教授認(rèn)為,從數(shù)理實(shí)驗(yàn)角度談科學(xué),中國文化是缺乏科學(xué)基因的;但追尋科學(xué)本意,回歸希臘理性科學(xué)精神,將博物學(xué)納入科學(xué)譜系,從這個(gè)角度看,中國古代便是有科學(xué)的。

《什么是科學(xué)》中提到“中國人善于記事,對(duì)事物分門別類,發(fā)掘事物之間的聯(lián)系,但不善于對(duì)本質(zhì)、道理進(jìn)行抽象演繹。因此,在研究自然界事物時(shí),采用的主要是志、史的方法,而不是思辨推理?!彼?,中國古代形成了系統(tǒng)、完整的博物學(xué)著作,它們大多關(guān)于天、地、農(nóng)、醫(yī),如《本草綱目》《天工開物》等。但科學(xué)發(fā)展到了今天,我國的科學(xué)教育似乎并未將博物學(xué)納入科學(xué)的體系,在教學(xué)中過分強(qiáng)調(diào)數(shù)理實(shí)驗(yàn)、演繹推導(dǎo),一味迎合與過分關(guān)注數(shù)理演繹與實(shí)驗(yàn)科學(xué),弱化了我們擅長的東西。因此,我們有必要重新認(rèn)識(shí)科學(xué),認(rèn)識(shí)與了解博物學(xué),挖掘博物學(xué)思維與精神的科學(xué)教育價(jià)值?;貧w博物學(xué)既是對(duì)傳統(tǒng)中國科學(xué)形態(tài)的繼承,也是對(duì)數(shù)理實(shí)驗(yàn)科學(xué)的有益補(bǔ)充,它將為如何培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)、如何改變教育導(dǎo)向的失衡狀態(tài)、如何因材施教提供更多的啟示與解決方案,使科學(xué)教育更加科學(xué)、更加完善、更加人性化。

一、博物學(xué)是知識(shí)的真正基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)

“博物學(xué)”來自西方,是日本學(xué)者對(duì)Natural History的注譯。博物學(xué)可以看成是人積累的與外部環(huán)境打交道的成功經(jīng)驗(yàn),如對(duì)動(dòng)物、植物、礦物、生態(tài)系統(tǒng)等所做的宏觀層面的觀察、描述、分類等。它內(nèi)涵豐富、歷史悠久,是自然科學(xué)研究的四大傳統(tǒng)之一,包括現(xiàn)今意義上天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)、氣象學(xué)、人類學(xué)、生態(tài)學(xué)、自然文學(xué)、動(dòng)物行為學(xué)、保護(hù)生物學(xué)等的部分內(nèi)容。吳教授說:“博物學(xué)是與自然哲學(xué)相對(duì)的知識(shí)類型,著眼于對(duì)個(gè)別事物的具體描述。”“西方博物學(xué)都是如下兩個(gè)傳統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物:一個(gè)是百科全書式的寫作傳統(tǒng),一個(gè)是觀察、記錄和描述自然的傳統(tǒng)?!?/p>

由此可見,博物學(xué)是對(duì)事實(shí)的收集與鑒別、觀察與描述、命名與分類,強(qiáng)調(diào)對(duì)現(xiàn)象的記錄。正如培根所言:“博物學(xué)是知識(shí)的真正基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)”,博物學(xué)的研究方法體現(xiàn)了人類認(rèn)識(shí)世界的一種思維方式,也從更廣的范圍體現(xiàn)了人類探索未知、滿足內(nèi)心求知欲的科學(xué)精神。

二、科學(xué)教育需要博物學(xué)的精神滋養(yǎng)

關(guān)于什么是科學(xué),不應(yīng)只是學(xué)者的研究課題,最應(yīng)該掌握其要義的是教育實(shí)踐者們。因?yàn)榻逃龑?shí)踐者對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)直接影響著下一代對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)。Gregory T.Rushton的調(diào)查顯示,一個(gè)人對(duì)于某一學(xué)科的認(rèn)識(shí)與理解,最大的影響因素就是教授該門學(xué)科的教師。學(xué)生從小學(xué)、中學(xué)到大學(xué),他的老師會(huì)影響他的學(xué)科觀和價(jià)值觀;學(xué)成之后,他可能會(huì)帶著這些觀念去培養(yǎng)和影響下一代的孩子。因此,教師對(duì)學(xué)科的認(rèn)識(shí)與理解在一定程度上直接影響著年輕一代對(duì)學(xué)科的認(rèn)識(shí)與理解。

對(duì)科學(xué)的教育應(yīng)建立在對(duì)科學(xué)本身正確的理解上。當(dāng)下,將科學(xué)與技術(shù)等同的思想普遍存在,科學(xué)的“身體”被數(shù)理化公式和實(shí)驗(yàn)填滿,這種對(duì)科學(xué)片面的、不準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)使科學(xué)教育在一開始就走上了一條狹隘、功利的道路。其實(shí),科學(xué)本身是自由精神下的產(chǎn)物,“科學(xué)之所以是希臘人的人文,原因就是希臘人的科學(xué)本質(zhì)上就是對(duì)自由的追求”,所以科學(xué)本身并不都是以追求實(shí)用性和技術(shù)性為基礎(chǔ)的,科學(xué)教育者有義務(wù)也必須明白:應(yīng)該將博物學(xué)納入科學(xué)譜系,弱化功利與實(shí)用,強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)本身的興趣。我們需要傳授給學(xué)生的不只是知識(shí)本身,而應(yīng)是認(rèn)識(shí)事物、總結(jié)規(guī)律、辨別真?zhèn)?、解答自我?nèi)心疑惑的方法與途徑。

自然哲學(xué)注重對(duì)事物本質(zhì)的探究,試圖發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后起支配作用的原理,希望通過內(nèi)在邏輯的推演,給出系統(tǒng)的因果解釋。博物學(xué)作為與自然哲學(xué)相對(duì)的知識(shí)類型,強(qiáng)調(diào)現(xiàn)象、事實(shí)的個(gè)別性、獨(dú)特性、不可還原性。與數(shù)理實(shí)驗(yàn)科學(xué)不同,是對(duì)科學(xué)發(fā)展主線的必要補(bǔ)充,體現(xiàn)了特別的認(rèn)知思路,它可以從認(rèn)知方式、科學(xué)表達(dá)、科學(xué)事業(yè)與文化、學(xué)生自我教育等方面給科學(xué)教育帶來新的啟示。

(一)拓展認(rèn)知方式

1. 博物學(xué)為我們提供了更廣闊的認(rèn)知空間,有助于激發(fā)探索熱情。

博物學(xué)是人與大自然交流的學(xué)問,鼓勵(lì)從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)事物,滿足人類了解“是什么”的好奇心,如此一來,認(rèn)知與探索的范圍大大擴(kuò)展。從植物到動(dòng)物,從天文到地理,從醫(yī)學(xué)到農(nóng)學(xué),博物學(xué)所提供的對(duì)世界的基本認(rèn)識(shí)方式鼓勵(lì)人類盡情地探索周圍的世界,這對(duì)于科學(xué)啟蒙教育來說有著十分重要的意義——它能為學(xué)生提供更廣闊的探索空間,引導(dǎo)學(xué)生通過“觀察—記錄—總結(jié)”的方式認(rèn)識(shí)事物。例如,學(xué)生可以通過踏青活動(dòng)近距離接觸植物,記錄植物的外貌,繪制植物的形態(tài),以此對(duì)植物的生長、特性產(chǎn)生更強(qiáng)烈的探究熱情,進(jìn)而對(duì)生物、地理、環(huán)境等相關(guān)知識(shí)產(chǎn)生興趣。

2. 博物學(xué)為我們提供了數(shù)據(jù)支持,有助于分析與解答問題。

博物學(xué)的研究成果為人類提供了一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫,這些數(shù)據(jù)或描述在一開始看來似乎毫無用處,但也許會(huì)為未來某個(gè)問題的解答提供可靠依據(jù)。風(fēng)靡全球的《那些古怪又讓人憂心的問題》一書中集結(jié)了在極端狀態(tài)的探索過程中的一些常識(shí),其中對(duì)許多問題的解答建立在一些看似毫無學(xué)術(shù)價(jià)值的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。例如,一名英國標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)員曾舉辦過一個(gè)隨機(jī)物品投擲比賽,在比賽中他扔過從死魚到廚房水槽在內(nèi)的一大堆東西,這些數(shù)據(jù)為探索人類能把東西扔多高提供了有用的信息。人類解鎖世界的方式大致有兩種:一種是有目的地為了自身需要而設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)行研究探索,一種是因?yàn)楹闷嫘南冗M(jìn)行了觀察、記錄,而后才發(fā)現(xiàn)了它的功用。博物學(xué)正是通過第二種方式發(fā)揮著積極的作用,也體現(xiàn)了科學(xué)追求學(xué)術(shù)自由的本質(zhì)。

3. 博物學(xué)為我們提供了研究方法,能促進(jìn)深入而細(xì)致的思考。

特有的研究方法有收集、鑒別、描述、命名、分類、編目等。博物學(xué)思維的引入常常能夠促使人們?cè)谂d趣的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入而細(xì)致的思考。在信息科技帶來的知識(shí)爆炸時(shí)代,人們需要處理的信息浩如煙海。形成對(duì)某一問題的認(rèn)識(shí),第一步是收集充分的信息,這就要求我們多角度、全面地概括事物。博物學(xué)所要求的收集、分類、描述、整理等能力,能幫助我們更好地甄別、處理大量的信息,梳理思路,為深入分析與研究打下基礎(chǔ)。例如,對(duì)生物體的分類、編目、命名,為理解和研究生物體的多樣性奠定了基礎(chǔ)。美國科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)中提到:“如果某種分類方式有助于對(duì)有些事情做出決定,或者能加深對(duì)生物體相互關(guān)系的理解,那么這就是一種有用的范式?!边@肯定了博物學(xué)思維對(duì)認(rèn)知思維發(fā)展的作用。再如,對(duì)天體、星座、天象等的描述,建立在大量的日積月累的觀察與記錄之上,龐大的記錄數(shù)據(jù)能引發(fā)我們進(jìn)行深入的思考,進(jìn)行類比、聯(lián)想等,并利用類比、聯(lián)想進(jìn)行推理,形成科學(xué)的思維過程,促使我們描述宇宙的格局,知道位置與時(shí)間、空間的意義。所以,培根認(rèn)為博物學(xué)是數(shù)理自然哲學(xué)的基礎(chǔ),也正是他第一次把博物學(xué)置于與自然哲學(xué)平齊的體系中。

概而言之,博物學(xué)所倡導(dǎo)的以觀察、記錄為基礎(chǔ)的分類、整理工作,一方面拓寬了人們思維的廣度,啟示人們將孤立的單點(diǎn)知識(shí)聯(lián)系、融合,構(gòu)建包含多領(lǐng)域、多層次的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),另一方面將人們的思維引向深處,幫助人們發(fā)掘背后隱藏的規(guī)律與本質(zhì)。

(二)豐富科學(xué)表達(dá)

在數(shù)理實(shí)驗(yàn)科學(xué)盛行的今天,以博物學(xué)方式呈現(xiàn)的記錄和描述被弱化、邊緣化,我們對(duì)于科學(xué)的表達(dá)往往還停留在對(duì)本質(zhì)的追求和對(duì)實(shí)際應(yīng)用的探索上,忽視了博物學(xué)體系要求的對(duì)現(xiàn)象、事實(shí)本身的記錄、歸納、整理、分類,忽視了博物學(xué)對(duì)科學(xué)與自然藝術(shù)性的呈現(xiàn)。其實(shí),對(duì)于科學(xué)活動(dòng)的表達(dá)形式不僅包括以數(shù)字、圖像為代表的文獻(xiàn),還包括以“史”“志”為代表的記載,以及興趣驅(qū)使下的藝術(shù)表達(dá)(包括文學(xué)著作、漫畫、音樂等形式)等等。這樣一來,科學(xué)既能以一種嚴(yán)謹(jǐn)、深邃的面孔出現(xiàn),也能以一種輕松、有趣的方式出現(xiàn)。比如,法國博物學(xué)家布豐的巨著《自然志》既是科學(xué)文獻(xiàn),也是法語文學(xué)史上的杰作;英國博物學(xué)家吉爾伯特·懷特的《賽爾伯恩自然志與古跡》既是博物學(xué)名著,又是英語文學(xué)名作。博物學(xué)著作以優(yōu)美的文字展現(xiàn)自然的秩序和美,既能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的熱情,又能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體會(huì)科學(xué)表達(dá)的美,對(duì)科學(xué)與大自然產(chǎn)生敬畏之心,進(jìn)而保持持久的探究熱情。除此之外,語言表達(dá)并不是唯一的形式,照片(例如,由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院和清華大學(xué)出版社聯(lián)合制作的《美麗化學(xué)》),漫畫(例如,xkcd科普漫畫網(wǎng)站)等藝術(shù)的表達(dá)形式更體現(xiàn)了科學(xué)呈現(xiàn)表達(dá)形式的多樣性和創(chuàng)造性。

(三)啟迪科學(xué)事業(yè)與文化

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,各國對(duì)與科學(xué)相關(guān)職業(yè)的需求不斷增加。2012年,美國有將近7.4億與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的工作崗位,預(yù)計(jì)該數(shù)據(jù)還會(huì)持續(xù)上漲,到2018年又會(huì)新增800多萬相關(guān)崗位,但相關(guān)人才的數(shù)量難以滿足現(xiàn)實(shí)的需求,這反映出科學(xué)教育的乏力。

提到科學(xué)事業(yè),人們首先想到的是科研,是實(shí)驗(yàn)室里的瓶瓶罐罐、稿紙上的數(shù)字演算、儀器參與的測量與分析,這樣的“科學(xué)形象”會(huì)給學(xué)生枯燥、艱澀的感覺,讓人望而卻步。博物學(xué)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)地方性知識(shí)。每一種文化都有自己與自然交流的方式與實(shí)驗(yàn)記錄,所以,從理論上講,世界各地都有自己的博物學(xué)。因此,從科學(xué)傳播、科普的角度看,博物學(xué)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先傳播,因?yàn)樗c“地方性知識(shí)”及百姓的“生活世界”關(guān)系更密切。因此,博物學(xué)精神的引入有益于刷新人們對(duì)科學(xué)相關(guān)職業(yè)的印象,有益于人們更關(guān)注本土和民族傳統(tǒng)文化。

如今,許多教育者對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的解讀在一定程度上限制了人們對(duì)與科學(xué)相關(guān)職業(yè)的認(rèn)識(shí)。如果我們把科學(xué)素養(yǎng)簡單地等同于計(jì)算推理能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,把科學(xué)素養(yǎng)的高低簡單地用理科成績和科研水平來衡量,那么,我們能想到的與科學(xué)相關(guān)的職業(yè)只能是科研人員;但如果我們能把博物學(xué)納入科學(xué)譜系中,能夠重視博物學(xué)精神,那么科學(xué)素養(yǎng)的表達(dá)可以包括許多方面,比如對(duì)史志的編寫與整理,或者將最新科研成果轉(zhuǎn)變成科普的能力,又或者運(yùn)用科學(xué)知識(shí)與思維進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作。這樣,與科學(xué)相關(guān)職業(yè)的范圍將被大大拓展,科普作家、畫家、史志學(xué)家、發(fā)明家等都將被納入其中。當(dāng)前,我國對(duì)數(shù)理知識(shí)與理論的傳授可以讓學(xué)生具備基本的科學(xué)知識(shí),卻限制了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。我們?cè)诮滩脑O(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探索、理論應(yīng)用上缺乏創(chuàng)新性只是其中的一種表現(xiàn)。我們必須打開思路,讓學(xué)生明白,學(xué)習(xí)科學(xué)不僅僅是為了從事科學(xué)研究,習(xí)得的科學(xué)思維與方法可以與自身興趣結(jié)合,從而擁有更多的發(fā)展與展示空間。比如,擅長理科思維,精于計(jì)算推理和實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)生,可以通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、人機(jī)結(jié)合的方式發(fā)揮自己的長處;而善于觀察、描述、記錄、總結(jié)的學(xué)生,可以通過實(shí)地調(diào)研、資料整理與匯總的方式鍛煉和提升自己的科學(xué)能力。

另外,博物學(xué)的本土化特征,也啟示我們更關(guān)注民族傳統(tǒng)文化。用博物學(xué)的眼光看待中國傳統(tǒng)科學(xué),為新課標(biāo)要求的落實(shí)情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)提供了途徑。對(duì)中國博物學(xué)的認(rèn)識(shí)與研究能夠帶來至少兩方面的好處:其一,有利于因地制宜地開展科研,傳統(tǒng)的農(nóng)學(xué)、中醫(yī)、星象學(xué)能帶給我們更多對(duì)本民族文化的認(rèn)識(shí),同時(shí)能讓我們發(fā)現(xiàn)這些傳統(tǒng)學(xué)科在信息時(shí)代所面臨的問題,為中國博物學(xué)突破困境、弘揚(yáng)文化做出貢獻(xiàn)。其二,早在民國時(shí)期,教育的實(shí)踐者們就意識(shí)到“照搬洋書”的路子不可行,要利用中國博物學(xué)的認(rèn)識(shí)打通中外隔閡,用中國人易于理解的方式傳播科學(xué)。

(四)促進(jìn)學(xué)生自我教育

博物學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)本身的興趣,而興趣是最好的老師,所以博物學(xué)精神可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我教育,滿足學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求。許多基于生活經(jīng)驗(yàn)的問題,不在教材或課標(biāo)要求內(nèi)的問題,與考試無關(guān)的問題,雖然在學(xué)生素養(yǎng)評(píng)價(jià)體系中顯得無足輕重,但可能成為潛在的自我探究課題的來源。因此,博物精神的引入,為學(xué)生科學(xué)能力的發(fā)掘提供了更多的可能性。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生用學(xué)到的科學(xué)知識(shí)與思維去解決他們感興趣的問題,倡導(dǎo)與鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)用己所長解答心中的疑惑。這正與希臘科學(xué)所倡導(dǎo)的自由相一致。有了這樣的精神和身體力行的能力,我們才能在追求科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)精神的道路上邁出新的一步。

現(xiàn)實(shí)的學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)體系可能與人類內(nèi)心對(duì)知識(shí)的追求方向并不一致,不分情況對(duì)熱門專業(yè)與方向的一味追捧帶來的只能是學(xué)生個(gè)性上的缺失,真正的因材施教是讓他能夠用自己的方式去表達(dá),與他人、與世界交流。都說成功沒有捷徑,但我以為,一個(gè)人如果發(fā)現(xiàn)了自己的天賦并堅(jiān)持付出努力,便更容易接近成功,更能呈現(xiàn)富有個(gè)性、出類拔萃的自己。然而,我們并不是發(fā)現(xiàn)不了自己的天賦,而是缺乏堅(jiān)持下去的勇氣。我國自古以來不乏優(yōu)秀的博物學(xué)著作,我們應(yīng)從傳統(tǒng)文化中獲得自信,守護(hù)學(xué)生探索世界的好奇心,讓個(gè)性化教育成為可能。《詩說中國》的作者毛曉雯說:“缺乏個(gè)性的飲食背后,其實(shí)是缺乏詩意與內(nèi)涵的靈魂。”同樣的,缺乏個(gè)性的教育,其實(shí)是對(duì)創(chuàng)新思維的扼殺,是缺乏科學(xué)認(rèn)識(shí)與反思的盲從。

博物學(xué)內(nèi)涵豐富、歷史悠久,還有許多有價(jià)值的內(nèi)容等待我們?nèi)グl(fā)掘?!睹绹鴩铱茖W(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中提到:“懂科學(xué)能給人以愜意感和興奮感——這是每一個(gè)人都應(yīng)分享到的好處?!彪S著生活水平的提高,學(xué)習(xí)科學(xué)的目的將不會(huì)只限定在謀生、獲利的角度,人們逐漸希望獲得的是精神上的滿足與充實(shí)感,是思維活動(dòng)所帶來的精神享受。博物學(xué)所倡導(dǎo)的始于興趣、逐步積累、親近自然的方式,能夠讓我們?cè)诎l(fā)展科學(xué)教育、豐富自我、彰顯個(gè)性等方面獲得更多的啟示。

(劉 琪,《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》編輯部編輯,有機(jī)化學(xué)專業(yè)碩士。)

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