科學(xué)本質(zhì)在物理教科書科學(xué)史部分的呈現(xiàn)與啟示

李婷婷 劉茂軍

摘 要：科學(xué)本質(zhì)作為國內(nèi)外教育研究領(lǐng)域的核心理念，將提高學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解程度作為發(fā)展其科學(xué)素養(yǎng)的重要基礎(chǔ).從科學(xué)知識、科學(xué)探究和科學(xué)事業(yè)三個維度出發(fā)，通過對2019年人教版高中物理必修系列教科書科學(xué)史部分的統(tǒng)計(jì)和特點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)教科書科學(xué)史部分出現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)部分維度的缺失、分布不均衡且以隱性方式呈現(xiàn)的特點(diǎn).基于此，建議在編寫教科書時應(yīng)注重教科書中科學(xué)本質(zhì)的合理編排，增加對科學(xué)本質(zhì)的體現(xiàn).其次，教師要提高自身對科學(xué)本質(zhì)觀的理解，不斷學(xué)習(xí)，并注重在教學(xué)過程中向?qū)W生滲透科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵.

關(guān)鍵詞：科學(xué)本質(zhì);科學(xué)史;高中物理

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）03-0021-03

基金項(xiàng)目：2017年度吉林省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究重點(diǎn)課題“運(yùn)用數(shù)字化傳感器改進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號：JLSJY2017Z014）.

作者簡介：李婷婷（1994-），女，吉林公主嶺人，碩士研究生，研究方向：物理學(xué)科教學(xué).

通訊作者：劉茂軍（1978-），男，遼寧東港人，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、課程與教學(xué)論.

我國的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出高中物理核心素養(yǎng)分為“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”這四個方面[1].其中“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”中明確提出“在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)·技術(shù) ·社會·環(huán)境（STSE）的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感.“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理、STSE等要素，這是科學(xué)本質(zhì)首次明確出現(xiàn)在物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，是歷史性的進(jìn)步[2].可見科學(xué)本質(zhì)對于學(xué)生的重要性也日益明顯.國外也十分重視科學(xué)本質(zhì)的滲透，將HPS教育作為提升科學(xué)本質(zhì)的主要途徑.“HPS”（History Philosophy and Sociology of Science），中文譯作“科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會學(xué)”.HPS教育的內(nèi)容主要來自科學(xué)教育領(lǐng)域，通過科學(xué)教育可以拓展學(xué)生思維，增強(qiáng)科學(xué)意識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，從而有效地滲透學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀.可見在國內(nèi)外均將科學(xué)本質(zhì)觀作為教育領(lǐng)域的核心理念，提高科學(xué)本質(zhì)觀指日可待.

1 概念界定與分析框架

科學(xué)本質(zhì)被定義為“科學(xué)的認(rèn)識論，科學(xué)作為一種思考方式，科學(xué)知識價值的信念及科學(xué)的發(fā)展[3]”.由于科學(xué)本質(zhì)的復(fù)雜性，對于科學(xué)本質(zhì)的領(lǐng)悟，學(xué)者有不同的見解.即便如此，不同的學(xué)者對現(xiàn)代的科學(xué)本質(zhì)仍可以達(dá)到共識.學(xué)者認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)主要包括三部分：第一是科學(xué)知識，科學(xué)知識是有用的，可以幫助人們對于世界的理解，但不能解決所有問題;第二是科學(xué)探究，科學(xué)要求實(shí)事求是，科學(xué)探究的過程要求邏輯和想象相結(jié)合，注重探究過程，避免偏見;第三是科學(xué)事業(yè)，科學(xué)作為一種復(fù)雜的社會活動，它要求科學(xué)家在探究過程中既要遵循普遍準(zhǔn)則，又要在參與公共事務(wù)時以公民的身份出現(xiàn).本文以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，以劉健智對于科學(xué)本質(zhì)的理解為基礎(chǔ)，通過參考栗素姣和牛波等人對教科書的分析框架，建立了本研究的理論框架，內(nèi)容見表1.

2 研究結(jié)果

2.1 科學(xué)知識層面的統(tǒng)計(jì)與特點(diǎn)分析

由于科學(xué)知識的局限性，我們需要不斷地修正和改善，當(dāng)新的現(xiàn)象、新的問題出現(xiàn)時，就需要在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷地改變和擴(kuò)增.新人教版教科書特別指出了科學(xué)知識的暫時性，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)知識是永無止境的，人們絕對不可以宣稱知識已經(jīng)達(dá)到至善至美的程度，從而提高學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀.

通過對人教版物理教科書中科學(xué)史對科學(xué)知識的體現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)，由表2可知，教科書科學(xué)史對科學(xué)知識的體現(xiàn)共28次.分冊來看，科學(xué)知識的本質(zhì)體現(xiàn)較好的是第三冊，共13次，其比例占到教科書中總比例的46.4%，體現(xiàn)較差的是第二冊，僅6次，占總比例的21.4%.從維度來看科學(xué)知識的本質(zhì)體現(xiàn)較好的是認(rèn)識性，占到39.3%，體現(xiàn)較差的是預(yù)見性，僅為7.1%.由定量分析的結(jié)果可見，教科書中科學(xué)史均對“認(rèn)識性”“暫時性”和“累積性”體現(xiàn)的較好，對“預(yù)見性”體現(xiàn)較差，將不利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造思維.

2.2 科學(xué)探究層面的統(tǒng)計(jì)與特點(diǎn)分析

新版教科書在緒論部分就指出物理學(xué)科的本質(zhì)，是研究物質(zhì)及其運(yùn)動規(guī)律的科學(xué).實(shí)驗(yàn)奠定物理學(xué)的基礎(chǔ)，是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要途徑.通過科學(xué)探究活動，學(xué)生能夠經(jīng)歷與科學(xué)工作者相似的探究過程，學(xué)習(xí)物理知識與技能，體驗(yàn)探究的樂趣.從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神.

由表3對教科書中科學(xué)探究呈現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)可知，科學(xué)史部分對科學(xué)探究體現(xiàn)總共有29次.分冊來看，科學(xué)探究的本質(zhì)體現(xiàn)較好的是第二冊，其比例占到教科書中總比例的37.9%.體現(xiàn)較差的是第一冊，僅占總比例的27.6%.從分析維度來看，科學(xué)探究的本質(zhì)體現(xiàn)較好的是方法多樣性，占到20.7%，體現(xiàn)較差的是非客觀性，僅為6.9%，其余的依次是邏輯推理性、質(zhì)疑性、實(shí)證性和公開性.第三冊教科書中對于各個維度體現(xiàn)的較為均勻，可見教科書中出現(xiàn)對科學(xué)本質(zhì)的部分維度仍存在欠缺的情況.雖然教科書指導(dǎo)著教師的教學(xué)方向，但其缺少質(zhì)疑性和方法多樣性，就培養(yǎng)具有質(zhì)疑性和多樣性運(yùn)用科學(xué)方法的人才來說缺少優(yōu)勢.

2.3 科學(xué)事業(yè)層面的統(tǒng)計(jì)與特點(diǎn)分析

科學(xué)事業(yè)就是應(yīng)用科學(xué)，如農(nóng)、工、醫(yī)、計(jì)算機(jī)、圖書館可以應(yīng)用在科學(xué)知識上;科學(xué)知識的先進(jìn)性直接決定科技的生產(chǎn)程度，科學(xué)家將科學(xué)知識和分析技巧應(yīng)用于科技生產(chǎn)，因而也將影響行政決策：即科學(xué)—科技—社會之觀點(diǎn).

通過對教科書中科學(xué)史對科學(xué)事業(yè)體現(xiàn)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，由表4可知，教科書中科學(xué)事業(yè)體現(xiàn)總共30次.分冊來看，體現(xiàn)較好的是第三冊，其比例達(dá)到總比例的50%，體現(xiàn)較差的是第二冊，僅占到總比例的20%.分維度來看，在教科書中體現(xiàn)較好的是關(guān)于科學(xué)家的身份，比例高達(dá)70%.體現(xiàn)較差的是科學(xué)與道德，僅為6.7%.由此可知教科書中科學(xué)史對于科學(xué)家的身份、地位及成就的介紹較好，比如“伽利略是偉大的物理學(xué)家和天文學(xué)家，…奠定了現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ).”寥寥數(shù)語較為全面地介紹了伽利略的生平，使學(xué)生對于伽利略有了全面的了解，促使學(xué)生去思考伽利略取得成功的原因，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的精神.