對科學探究內(nèi)涵的辨析
——基于杜威實用主義哲學觀

黃開智 喬翠蘭

（1.華中師范大學物理科學與技術學院，湖北 武漢 430079；2.江蘇省姜堰第二中學，江蘇 泰州 225500）

科學探究（scientific inquiry）作為當今實施科學教育的重要方法，受到了各教育領域專家及一線教育工作者的廣泛關注.科學探究在當前經(jīng)常被理解成是一種高效的教與學的策略，教師通過設計科學探究活動以推進有效教學的達成，同時科學探究也可作為對學生學習結果的描述，包含了學生提出科學問題及在解釋、解決問題中所需要發(fā)展的一系列技能.［1］在當前基于核心素養(yǎng)理念下的基礎教育課程改革中，諸如“探究式教學”、“探究式學習”、“探究能力”等圍繞“探究”而衍生出來的各種概念充斥在各課程標準中（自然科學領域課程表現(xiàn)尤為突出），并被教育工作者所廣泛推崇.在課堂教學評價方面，是否有效開展了科學探究，不論是實踐探究還是理論探究，被視為衡量一堂優(yōu)質(zhì)課的重要標準之一.在高考試題命制方面，教育部發(fā)文強調(diào)“要優(yōu)化情境設計，增強試題開放性和靈活性，減少死記硬背和‘機械刷題’”，［2］其中“開放性”和“靈活性”折射出試題的探究性.可見，科學探究思想已經(jīng)滲透至“教”、“學”、“評”、“考”的各環(huán)節(jié).本文基于杜威的實用主義哲學觀，對科學探究內(nèi)涵進行重新審視.這有助于教師加深對科學探究理論的認識，開闊教學視野，拓展教學思路.

1 探究的常規(guī)理解

“探究”一詞，辭海給出的解釋是：探索研究，探究原因.探究可表示對事情的原因、真相、問題的進一步探索追究，以期望揭示因果關系，其近義詞有：探討、研究、鉆探等.“探究”的英文翻譯為inquiry等，而inquiry在牛津辭典的解釋有3層意思：（1）一個官方程序（process），以找出某事的原因或找出有關某事的信息；（2）關于某人/某事的信息請求（request）或者關于某人/某事的問題（question）；（3）提問或收集某人/某事信息的行為（act）.［3］其翻譯到漢語來則有：詢問、查詢、探究、調(diào)查、探索等意思.對比兩種語言的解釋及互譯情況，可以發(fā)現(xiàn)與“探究”緊密相關的詞語有：問題、程序、行為、原因等，因此，“探究”可通常被理解為：對某一問題或者情況進行有目的和有針對的發(fā)問，進而作出一系列指向問題解決的程序化行為.正是因為有了各式各樣的探究活動，人們對外部世界的認識才得以進一步提高，進而樹立信念以規(guī)范其他活動的有效展開.此時，探究便表現(xiàn)出了工具的屬性.

2 杜威的探究哲學

杜威（John Dewey）是20世紀美國著名的教育家、哲學家、心理學家，被公認為是“實用主義”理論及實踐的集大成者.實用主義哲學產(chǎn)生于19世紀70年代，其創(chuàng)立是建立在對傳統(tǒng)的唯心主義和唯物主義的批判和改造基礎之上，探索了確定哲學世界觀的方法問題，但絕不僅僅是功利主義和唯名主義的代名詞.［4］杜威作為實用主義理論大家，他指出，實用主義采用的是經(jīng)驗方法，將經(jīng)驗和自然、主體和客體統(tǒng)一起來，從而揭露自然的秘密，讓人類的探索道路不斷深入，經(jīng)驗不斷得到豐富，并在新的經(jīng)驗中開花結果.［5］探究作為杜威的核心思想之一，是人類解決實際問題的過程，關于探究理論的相關表述在他的諸多著作和論文中均有所提及.

2.1 探究與經(jīng)驗

經(jīng)驗作為杜威實用主義哲學的關鍵概念，它與探究有著密切的邏輯關系.杜威在《經(jīng)驗與自然》（Experience and Nature）（1929）一書中，開宗明義，提出了經(jīng)驗的自然主義思想.杜威所謂的“經(jīng)驗”實際上包羅萬象，舉凡人和自然打交道的方方面面都在其中，甚至是思辨的哲學、宗教等活動也在這個經(jīng)驗之中.他指出，“在自然科學中，經(jīng)驗和自然是聯(lián)合在一起的，經(jīng)驗既是關于自然的，也是發(fā)生在自然以內(nèi)的”，同時他還指出，“如果研究者要讓他所發(fā)現(xiàn)的東西成為真正科學的東西，那么他就必須利用經(jīng)驗的方法”.這是因為“經(jīng)驗是達到自然、揭露自然秘密的一種而且是唯一的一種方法”.［6］這表明，經(jīng)驗是加深人類認識科學的方法，當經(jīng)驗一步步伸張到自然內(nèi)部時，就是人類解決問題的過程，即為探究過程.此外，杜威聲稱“經(jīng)驗即實驗”，他批判柏拉圖和亞里士多德提出的有關經(jīng)驗的純粹理性概念，并對其進行理論改造，認為經(jīng)驗本身首先包括存在于人和他的自然和社會環(huán)境之間的主動關系.這種主動關系顯然是通過實踐活動去表現(xiàn)，而實踐必然是屬于經(jīng)驗范圍內(nèi)，也即經(jīng)驗性表現(xiàn)出實驗性.在通向自然的事實和規(guī)律的大道上，經(jīng)驗必須被明確控制著，這使得探究表現(xiàn)出有序的推理和演算，更表明探究或實踐從屬于基本性質(zhì)的經(jīng)驗.

2.2 探究與情境

在杜威晚年完成的著作《邏輯：探究的理論》（Logic：The Theory of Inquiry）（1938）中，對探究給出了一種較為明確的定義，即“探究是一種受控制或指導的轉化（transformation），是從一種不確定的情境（indeterminate situation），到一種其成分的差異和關系都是確定的情境（determinate situa-tion），后者將初始情境之各要素轉換為統(tǒng)一的整體”.［7］與此同時，杜威還強調(diào)：“人們?nèi)绻氚l(fā)現(xiàn)某種東西，就必須對事物做一點什么事情，他們必須改變環(huán)境.”［8］由此可見，探究的過程就是做的過程，就是對情境進行改造的過程，而探究表現(xiàn)為一種工具或手段，其作用是將原先開放的、矛盾的、令人不安的不確定的情境通過思維活動改造成安定的、封閉的明確情境.此外，探究不是隨意進行的，而應該朝著達成某一結果而努力.努力過程使得探究活動表現(xiàn)出了兩個方面的操作性，其一是涉及觀念或概念的操作，這代表著可能的解決方式；其二是涉及觀察的技巧或工具的操作，這代表著所使用符號、限定詞和命題、推理等邏輯手段.［9］杜威認為，這是由于探究的社會性及文化性所致.［10］

2.3 探究與思維

杜威哲學的另一個比較關鍵的概念就是思維.他在芝加哥大學任職的近10年間，針對學校苦于課程的繁多、教師苦于工作的加重等現(xiàn)象，試圖找到一種統(tǒng)一的元素，并在教育方法上進行應用以降低上述教學上的紛亂，便系統(tǒng)性地思考了“科學的思維態(tài)度”，于1910年出版了《我們怎樣思維》（How We Think）.書中，他采用描述性的寫作風格，對多種思維案例進行了分析和總結，得出一個思維過程應該含有5個邏輯步驟：（1）感受到的困難；（2）困難的定位和定義；（3）想到可能的答案或解決辦法；（4）對聯(lián)想進行推理；（5）通過進一步觀察和實驗肯定或否定自己的結論，即樹立信念或放棄信念.［11］這5個步驟被稱為“思維五步”，在1916年出版《民主主義與教育》（Democ-racy and Education）及1933年再版的《我們怎樣思維》表述上雖有所不同，但本質(zhì)確是一致的.［12］杜威后來將該思維步驟應用于教學之中，被后世稱為“五步探究教學法”，至今都深刻影響著教學實踐.杜威對探究和思維的關系的認識是深刻的，他認為人類最好的思維便是“反省的思維”（reflec-tive thinking），其原因之一是反省的思維能促起探究.［13］這是因為反省的思維具備連貫性，它不止于觀念或信念的“連續(xù)”（sequence），更要求有連續(xù)的“結果”（consequence）.這種持續(xù)的、有步驟的連貫過程，前一步?jīng)Q定后一步的結果，后一步參照前一步的成因，一步一步，相因而生，相輔而立，最終讓探究的勇氣得以繼續(xù)，探究的過程得以控制，探究的信念得以增強.

2.4 探究與科學

科學是什么？這是一個古老而又年輕的話題，一千個觀眾眼里有一千個哈姆雷特，其歷經(jīng)古典科學、中世紀科學、文藝復興及早期現(xiàn)代科學、啟蒙時代科學到近現(xiàn)代科學等過程.一般認為，科學是建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形式、組織等進行預測的有序知識系統(tǒng).這些系統(tǒng)知識分布在自然科學、社會科學、思維科學、形式科學等領域.從杜威的實用主義哲學觀來看，科學的本質(zhì)是一種控制和利用自然世界的工具，是包含科學知識、科學方法、科學精神和態(tài)度在內(nèi)的統(tǒng)一體，其根本目的在于造福人類.［14］也有學者認為，科學是一種幫助人類認識世界的方式或方法，包含有價值和信仰的知識的組合體.［15］那探究與科學究竟有何關系？該問題可從杜威對探究模式及成分的分析中窺見端倪.杜威認為，人類進行探究的模式主要有“常識探究”和“科學探究”兩類，而他在基于“自然科學的實驗探究的內(nèi)容”中，進一步明示了科學的實驗探究模式是用來調(diào)節(jié)常識的探究方法.這種探究方法的應用不僅存在于自然科學中，也可推廣至其他領域的探究活動中.杜威的觀點表明，他是堅定的科學探究方法的推崇者，并默許了科學應作為探究的一個載體及有效方法，通過邏輯重建的方式，去解決社會的、人文的、精神的、藝術的等其他領域的所有問題.

3 科學探究的定義及內(nèi)涵

在辨析了杜威的探究與經(jīng)驗、情境、思維、科學等概念間的關系后，我們可以清晰地看到探究對于加深人類對客觀世界的理解和認識，表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)越性.這種優(yōu)越性表現(xiàn)在操作上滿足有理可循、思想上體現(xiàn)整合統(tǒng)一、結果上符合實用價值取向等3個方面.為適應科學技術迅猛發(fā)展，生產(chǎn)生活方式不斷革新的時代，科學探究方法的運用無疑是最好的選擇.就目前來看，關于科學探究的定義及內(nèi)涵，還有著許多看法，本節(jié)主要從結構性、功能性和操作性3方面對科學探究展開論述.

3.1 結構性定義及內(nèi)涵

上文提到，杜威對探究的定義是明確的，即探究一種受控制或指導的轉化，是從一種不確定的情境，到一種其成分的差異和關系都是確定的情境，后者將初始情境之各要素轉換為統(tǒng)一的整體.該定義涵蓋了“轉化”、“兩種情境”、“整合”3個要素，是典型的結構性定義方式.［16］狹義上的科學探究是探究在自然科學領域的合理延伸，因此該定義方式也可照搬至科學探究.其具體內(nèi)涵可從以下幾個方面進行闡明.

首先，科學探究是一種轉化.這種轉化是建立在為實現(xiàn)某種目的的基礎上，是一個主動與自然界溝通的過程，區(qū)別于那些漫無目的的行為或改變.例如，當富蘭克林看到天空劃過的震撼的閃電，照亮了大地，于是他就想去收集電并加以利用，進而出現(xiàn)了“引電”、“集電”等實現(xiàn)“利用電”為目的的行為.

其次，科學探究附著于情境.自然情境乃是客觀存在于人之外的，人又處于各種情境之中，而生物體有著追求安全和穩(wěn)定的情境需要，則將不確定的情境向著確定情境過渡實為本性使然.科學探究可以使得情境的變得確定，其確定性則體現(xiàn)在“成分的差異和關系”上.例如，牛頓在觀察到“蘋果落地”的情境，并想到“月球懸掛于地球上方而沒能像蘋果一樣掉到地球上”的情境，前后兩種情境顯然具有較大的“成分差異”，但同時也表現(xiàn)出一定的“關系”.這兩種讓人不安的自然現(xiàn)象促使他開展探究，終得確定情境——蘋果落地和月球繞地球公轉實為同樣性質(zhì)的力（萬有引力）在不同情境的表現(xiàn)不同所致.這種確定的情境，給予了牛頓精神上的保障.

最后，科學探究追求統(tǒng)一整合.當科學探究將不確定的情境轉化為確定情境后，謀求性質(zhì)、規(guī)律的統(tǒng)一整合便是其最終的價值所在.一方面，那些不確定的成分通過探究被人們所理解，成分間的關系被揭示，不一致性便被打破，為整合提供了可能.另一方面，對科學探究的探究態(tài)度得到夯實，探究價值得到彰顯，如同牛頓最終提出的萬有引力理論般，讓人類擁有了理解自然、適應自然并嘗試改造自然的勇氣.

通過對“杜威式”的科學探究內(nèi)涵分析，使得這種結構性定義變得更為清晰，進一步加深了對科學探究理論的認識.因為杜威的探究理論是一種動態(tài)的認知活動的總和，是人類認識自然的工具，也是經(jīng)驗與被經(jīng)驗的歷程，而科學作為一種認知活動的主要范式，故而科學探究也可以認為是一種對人類認知不斷進行修正和改造的過程.

3.2 功能性定義及內(nèi)涵

19世紀初至20世紀中期，在以皮爾士（Charles Peirce）、詹姆士（William James）、杜威等為首的美國本土實用主義哲學家的思想引領下，加之世界動蕩不安的背景格局的影響下，美國呼吁重新考慮和改革美國的教育體系，以適應未來科學社會的發(fā)展.1991至1995年期間，由美國國家研究理事會（National Research Council）的主導下，經(jīng)過廣泛的調(diào)研和詢證，研制了《國家科學教育標準》（National Science Education Standards）（以下簡稱《標準》），并于1996年正式頒布，由此推進了美國科學教育的全面實施.

在《標準》的第1章“引言”里，指明了培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的是科學教育的愿景.一方面，對學科的理解可以提供個人的滿足感和興奮感；另一方面，科學的信息和科學的思維方式可以指導人們對生活中出現(xiàn)的一些問題作出明智的決策.而在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面，《標準》提出了一個廣泛而深刻的科學教學觀點，即科學探究是科學和科學學習的核心.這里釋放了一個重要信號，就是脫離了科學探究的科學學習是虛妄的.

那么，何為科學探究？在《標準》中，科學探究被視為超越“科學作為一個過程”（science as a process）的重要步驟，且多次出現(xiàn)“作為探究的科學”（science as inquiry）的表述，同時《標準》對“科學探究”采用了功能性的定義，即“科學探究是指科學家研究自然世界，并根據(jù)他們工作的證據(jù)提出不同解釋的方式，科學探究還涉及學生培養(yǎng)科學思想、知識和理解的活動，以及了解科學家如何研究自然世界”.［17］這種定義顯然是受到了杜威實用主義的影響，從科學教育層面上突出對科學探究方法的使用和目的的強化.

有研究認為，上述關于科學探究的定義并沒有從操作性的角度出發(fā)，僅強調(diào)了學生應該學習什么樣的科學、教師應如何教授科學及評價學生.［18］實際上，若對上述定義進行簡化處理，則應為“科學探究是方法，科學探究是活動”.那么，是什么樣的方法，什么樣的活動呢？對此，可以從3個方面進行理解：其一、科學探究可以作為一種教師教學的策略，通過設計多種課堂或課外的探究內(nèi)容任務，助力教學的有序開展；其二、科學探究可以作為學生開展各種學習活動的方法，增強對科學概念、知識、技能、思想的理解和掌握；其三、我們要像科學家那樣進行科學探究活動，對收集的證據(jù)進行合理解釋，以揭示物質(zhì)的客觀世界秘密，從而促進自我精進.

3.3 操作性定義及內(nèi)涵

作為杜威實用主義哲學的堅定追隨者，施瓦布（Joseph Schwab）對“科學探究”鐘愛有加，他于1961年在哈佛大學作了題為《作為探究的科學教學》（Scientific Teaching as Inquiry）的報告.報告中，他對科學教育進行了詳細闡述，并指出：科學的本質(zhì)是探究，科學教育目標是學生理解作為探究的科學，而實現(xiàn)這一目標的重要途徑就是開展探究教學.［19］顯然，施瓦布對科學探究是寄予厚望的，他極力倡導將科學探究應用于學校的科學教育領域，同時還鼓勵師生應用科學探究，開展探究教學和探究學習.受此觀點影響，部分專家對科學探究提出了兩種理解，一種理解是：“科學探究”是“科學中的探究”（inquiry in science），主要強調(diào)學生在自然科學學習中所開展的探究性學習方式；另一種理解是：“科學探究”是“關于科學的探究”（inquiry about science），主要強調(diào)學生在經(jīng)歷科學教育過程中需要增強對科學本質(zhì)的理解和掌握相關的探究技能.這兩種理解均拋開了科學探究的深奧哲學背景，突出“生為本、師為輔”的特點，讓科學探究圍繞“培養(yǎng)素養(yǎng)、習得知識、掌握技能”為操作的核心.

在上述背景下，結合杜威的探究理論，科學探究可定義為：科學探究是學生在接受基于經(jīng)驗的、思維的和情境的科學教育過程中所需培養(yǎng)的科學素養(yǎng)和掌握的系列能力，也是科學家進行科學探究的縮影，一般涉及觀察、問題、信息、規(guī)劃、實驗、數(shù)據(jù)、證據(jù)、推理、解釋、預測、傳達等多方面元素.這種定義突出概念的操作性，可從以下幾個方面進行理解.

首先，科學探究是學生要做的事情，而不是對學生做的事情.學習科學作為一個積極的心理過程，動手的同時，也要形成思想的經(jīng)驗.學生應該會分辨什么是科學，什么不是科學，科學能做什么和不能做什么，科學如何為社會做貢獻.其次，期望學生像科學家那樣進行科學探究是一種美好的愿景，它能起到鑒古知今的功效，并能讓學生在探究中隨時收獲自己的報酬，促進更好地生活和生長.當然，這絕不是簡單地重蹈前人足跡，也不是簡單地回顧探究歷程.再次，這種定義與杜威的“五步探究教學法”相類似，之所以沒有套用“探究五步”，不是否定這種步驟，實則為了避免學生在操作上導致思維僵化，進而阻礙了學生豐富的思維活動，如同本論文在創(chuàng)作之時，也并未按照先摘要后正文，先整體再部分的方式進行.最后，科學探究是由多種方法及特殊應用所組成，這些應用和方法是在長期的思維反思中所逐步形成，它由諸多元素組成，如多方面的觀察，提出有意義問題或假設，檢查信息來源，分析已有經(jīng)驗，規(guī)劃調(diào)查，根據(jù)實驗證據(jù)審查已知情況，使用工具收集、分析和解釋數(shù)據(jù)，推理模型，提出答案、解釋和預測，傳達結果等.

4 結語

科學探究概念源自美國，興起于美國，也是當前全球教育科學的大趨勢.因應其有著豐富的哲學背景和實用價值，故而展現(xiàn)出了強大生命力.站在杜威實用主義哲學觀的視角下，嘗試對科學探究內(nèi)涵進行重新審視，可以說是一次精神的再發(fā)育.誠然，科學探究也并非十全十美，在教學實踐過程中，也遭受到了眾多的批判，如絕對的科學主義傾向、標準主義傾向、忽略抽象思維、貶低歷史知識的權威等等.此外，科學探究也會受到社會發(fā)展和文化差異的影響.凡此種種，可用馬克思名言總結：哲學家們只是用不同的方式解釋世界，而問題在于改變世界.我們難以像哲學家一樣，對某個問題有著非凡的認識，但是在實踐的道路上，我們永不停歇.恰如本文在嘗試闡明科學探究的內(nèi)涵中，也僅僅是根據(jù)所掌握的資料作出的“對科學探究的探究”.文中對某些表述的理解難免存在斷章取義之嫌，但這些理解無疑是有助于加深對科學探究理論的認識，進而反思常規(guī)探究教學研究與實踐.再有，雖然當前我國基礎教育階段十分強調(diào)科學探究，但在實施過程中也面臨著諸多困境，如科學探究的評價標準不清、科學探究的模式不明、科學探究的形式單一等等，顯然，這些都是值得繼續(xù)跟進研究的.