把握“科學本質”的內涵是高質量開展科學教育的關鍵
——對科學新課標中“科學本質”的理解

劉兵 _ 清華大學人文學院科學史系教授，博士生導師，教育部義務教育科學課程標準修訂組核心成員

在2022年4月頒布的《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“科學新課標”）中，有一個重要、但部分科學教師對之理解還不夠清晰和明確的概念，這就是“科學的本質”（或“科學本質”）。

首先，在“科學新課標”總論性的“課程性質”部分，就有“義務教育科學課程是一門體現科學本質的綜合性基礎課程”這樣的表述，而在“課程目標”的“總目標”部分，則提出要“初步認識科學的本質”。

其次，在“教學提示”和“教材編寫建議”部分，也都提到了“科學本質”的概念。更重要的是，這次課標的修訂將聚焦學生發展核心素養作為指導思想，而在“科學新課標”所設定的科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任這四條核心素養，在科學觀念和態度責任這兩條的說明中，也都提到了對“科學本質”的認識。

那么，“科學的本質”究竟是指什么呢？

在“科學新課標”中，并沒有對“科學本質”給出一個具體明確的定義，甚至也沒有像某些國外類似的科學教育文獻那樣，直接將“科學本質”作為內容標準的單列要求。但結合“科學新課標”所要求的素養導向，以及“科學本質”概念在科學課標各部分的出現，表明了它不僅限于對某個特定核心素養的培養的意義，而是貫穿于以核心素養為基礎的各項課程目標，是一個更為上位的概念。

至于“科學新課標”沒有給出科學本質的明確定義，也可以理解為在科學課標中對之的表達具有某種開放性。

從上個世紀80年代開始，隨著美國“2061計劃”明確地在科學素養培養中提出對科學本質理解的要求以來，國際、國內形成了對科學教育中的科學本質問題的研究熱潮。但關于科學本質究竟包括哪些內容，學術界既有一些共識，也存在著部分分歧和爭論。我們可以先舉幾個有代表性的例子，來看看關于何為科學本質的權威說法。

1989年，美國科學促進協會在《面向全體美國人的科學》中建議，應該從科學的世界觀、對科學探究的認識和對科學事業的認識這3個維度來理解科學本質。[1]這實際上是從哲學、科學方法論和科學的社會運行的角度來理解科學本質。

到了2013 年，在美國的《下一代科學教育標準》（The Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）中，又提出了理解科學本質的8個基本方面: 科學研究要使用多種方法，科學知識是以經驗證據為基礎的，科學知識在新的證據下不斷修正，科學的模型、定律、解釋方法和理論可以解釋自然現象，科學是一種認知方式，科學假定在自然系統中存在某種秩序和一致性，科學是一項人類的事業，科學致力于解決有關自然和物質世界的問題。[2]

除了不同的說法之外，關于科學的本質，人們也是有一些共識的。曾有人通過對8種比較權威的國際科學標準文獻的比較分析，從中總結出來其對于科學的本質的一致性看法[3]，這些有“共識”的內容多達14條之多。但值得注意的是，其中許多或是在我們的課標里沒有被提及，或是在某種程度上構成了對我們傳統理解中的科學觀的“挑戰”。

如果要對科學本質給出一個比較現實的定義或者解釋的話，可以這樣說：在科學教育中，關注對科學本質的教育就是要讓學生“形成對于‘科學是什么’的總體性理解”。這也就是說，在科學教育中，要讓學生理解科學的特點是什么、科學知識是如何被研究出來的、科學有什么功能、科學的規范是什么，以及科學的價值和社會影響等內容。對于教師來說，要達到這樣的教學目標，就需要超越傳統只注重傳授科學知識的認知，應該需要對以科學為對象的人文研究有一定的了解和掌握。

例如，在科學哲學這個學科中，對于何為科學、科學與非科學的劃界、科學研究的邏輯和方法等問題，都有著長期的研究積累，而這些問題，對于從哲學的角度來理解科學究竟是什么，是極有啟發性的。又如，在前面提到對科學本質內容的國際“共識”中，有一條是“觀察滲透理論”。這本來就是上個世紀60年代在科學哲學領域中提出的重要學說，對于讓人們理解作為近現代科學之重要基礎之一的“觀察”，以及對于“觀察”與已有理論的關系，對于“眼見為實”是否為真等問題，也都是非常重要的。盡管在我國目前的課標中還沒有專門提及，但若要真正理解科學的基礎、研究方法等相關問題，對這樣的科學哲學學說有了解顯然也是有意義、有價值的。

從科學史學科的角度來看，最新版的科學課標中提及科學史的地方比前一版有明顯的增加。“教學提示”和“教材編寫建議”部分提到科學史時，更是直接將其與科學本質聯系起來。的確，應該說，從對核心素養培養的角度來說，在科學教學中引用科學史的資源是便于體現科學本質的方式之一。課程內容中，科學革命就是科學史研究的重要主題之一。但需要注意的問題是，有效地利用科學史進行教學，是以對科學史有較深刻的理解為前提的，因為科學史有著不同的類型，教師具有良好的科學史素養才有可能對科學史和科學史素材作出合理的選擇。

科學社會學也是一樣。作為科學本質的一些核心內容，像科學的社會運作模式、科學的規范等，早就是科學社會學研究的問題。而像科學課標中所要求的對于科學、技術、社會、環境之間的關系的認識，實際上也是與科學社會學密切相關的延伸領域STS（Science, Technology and Society或Sciece and Technology Studies）關注研究的核心問題。

類似地，還可以提到許多其他的以科學為對象進行人文社會科學研究的學科，它們也都與科學教育中關注的科學本質聯系密切。這也就是說，對科學本質的理解和把握，需要視野寬廣的跨學科準備。

由于我國傳統的對科學教師的專業培養，對于以科學為對象的人文研究這部分內容重視不夠，因此，在這方面有所改進，以及對現有教師進行必要的“補課”，是在科學教學實踐中落實科學課標中科學本質教育目標的迫切需求。