科学教育的本真与教学方法

科学教育从字面上讲包括两层含义:一个是科学, 一个是教育。因此要理解科学教育必须要理解科学是什么。

一、科学 (science)

科学一词的英文源于拉丁文的s c i o, 后来又演变为scientia, 最后成了今天的写法science, 其本意即知识。中国典籍《礼记大学》中有“致知在格物, 格物而后知至”, 这里的格物意即实践, 用格物致知表示实践出真知。到了1893年, 康有为引进日本的转译并使用“科学”二字。严复在翻译《天演论》等科学著作时, 也用“科学”二字。此后, “科学”二字便在中国得到了广泛的应用。

在众多文献中, 一般粗略地定义科学是一种知识体系和一项社会事业。没有说清楚到底是怎样的一种知识体系, 鲜有人给过严格的定义, 这里是一个扬州电大教师贾湛对科学一词较具体的定义:科学是一种最逼近真理的尽可能不包含自相矛盾的知识体系, 且是一项社会事业。

在知识体系前加了两个定语“最逼近真理”和“尽可能不包含自相矛盾”, 这也正表达了科学含义中很重要的两个意思:怀疑和无尽的探索。“最逼近真理是强调科学的特质, 与其它相比, 科学最强调怀疑, 因为科学是以不存在先知先觉为前提的。”保持怀疑的态度对科学这类学科来说, 无疑是非常重要的, 科学史上两个重量级人物笛卡尔和马克思都不约而同的把“怀疑一切”当成是自己的座右铭。CCTV-10《走近科学》栏目也把“从疑问开始”作为标语向大众宣传科普。“尽可能不包含自相矛盾”就是在表达科学无尽探索的特点, 科学总是对未知的世界进行研究, 科学的发展就是建立在反复地完善或推翻以前论断的基础上。

同时科学也是一项社会事业, 一个人是无法有所建树的。真正重视科学则首先注意科学环境的创造和维护。科学是复杂的过程, 因此需要教育, 需要许多的科学家的共同劳动, 也需要广大民众的理解和各方面的支持。理解科学是什么的一条捷径是弄清楚科学的方法。经典的科学方法有两大类, 即实验方法和理性方法, 具体的说主要就是归纳法和演绎法。归纳法即是将特殊陈述上升为一般陈述 (或定律定理原理) 的方法, 简而言之, 即由特殊到一般。演绎法即是应用一般陈述 (或公理定律定理原理) 导出特殊陈述或从一种陈述导出另一种陈述的方法。牛顿的万有引力理论就是借用了发现演绎法。从牛顿把天上的星体运动与地上的苹果落地相联系到如今的大统一理论, 就不难发现物质现象的背后的确很可能有统一的本质, 这样就完全可能用很少特殊的陈述推导出对大千世界的各种现象的正确陈述。

“科学方法似乎毫无趣味、很难理解, 但是它比科学上的发现要重要得多。”国际科普理论学者认为, 科学方法是科学素养中最重要的内容, 普及科学和科学教育最重要的就是要理解科学方法并应用这些科学方法解决自己生活和工作中的各种问题。特别是在我们缺乏理性基础的国度更应该强调学习科学思维方法。

科学与技术不同, 是上层建筑的一部分, 因此其有精神层面的描述。我国的蔡德诚教授把科学精神归纳为“六要素”, 即:客观的依据、理性的怀疑、多元的思考、平权的争论、实践的检验、宽容的激励。

而只有理解了以上这些, 才能真正开始谈科学教育, 才有了谈科学教学的基础。

二、科学教育 (science education)

个人认为, 科学教育的本质, 即在教育所营造的氛围中, 让学生像科学家一样亲历科学的探究发现过程, 从中学习到知识、获得科学的思维方法, 以及丰富的情感体验, 并能运用所学在他们以后的生活中去解决各种遇到的问题。科学教育是为让人生活得更美好的目标而服务的。

根据对科学 (science) 和科学教育 (science education) 的理解, 我认为科学教学 (science teaching) 应该注意如下几点:

1、着力于营造科学探索的氛围, 给学生足够的空间进行自己的科学探索。

根据科学的发展史和科学教育纲要的要求, 学习者应该要多亲历探索科学的过程, 教者只是起辅导作用, 或引领, 或点拨, 或共同参与、交流, 不是宣兵夺主, 是创设条件。

2、保护学生的好奇心和培养他们的探索欲 (即科学定义中的无尽的探索) 。

天文学家卡尔萨根曾经说过:每个人在他们年幼的时候都是科学家, 因为每个孩子都和科学家一样, 对自然界的奇观满怀着好奇和敬畏。科学的探究过程就是对一个个未知领域的认识过程, 没有强烈的好奇心和探索欲, 谈科学一律都是假打。例如, 就某一个科学的探索来说, 一般的过程是发现 (观察) →探究→结论→反证结论→最终得出结论, 如果没有好奇心连第一个环节都无法开始, 而没有探索欲就不会发展到第二个环节。因此, 我把此放在科学教学中要注意问题的首位。

3、引导学生心存怀疑。

科学最强调怀疑 (即科学定义中的最逼近真理) , 笛卡尔和马克思都不约而同的把“怀疑一切”当成是自己的座右铭, 科学教学中也应该引导学生理智地怀疑一切, 正所谓科学探索从疑问开始。

4、以探究为中心。

“以探究为中心的科学教育”的思想、理论和方法就发源于美国, 同时得到了世界各国的高度评价和认同, 当前世界科学教育改革的核心是变“以知识体系为中心的科学结论教育”为“以探究为中心的科学过程教育”, 强调在过程中学习, 在体验中学习。中国的教者受厚重的传统影响颇深, 要多注意这个问题, 多借鉴西方在这方面做得出色的地方, 尽力做到以探究为中心。

5、运用科学方法开展科学探索。

不管是真正科学家的科学探索, 还是老师指导学生的科学探索都要运用科学的方法, 否则就不是科学探索。科学的方法有归纳法和演绎法, 科学教学就是带学生用这些方法去搞研究, 去探索未知, 收获新知。教者无需告诉他们用的是什么方法, 因为这不是重点, 特别是在小学阶段, 学生不用去知道哪些晦涩的理论, 掌握方法体验过程更重要。

6、拓宽学生视野, 关注生活中的科学, 提高解决问题的能力。

通过了解美国的科学教材, 发现教材中除了编有课文外, 还有一个叫做《科学、技术与社会》的课后栏目。其介绍了与社会生活密切相关的科学技术新成就, 以及人类普遍关注的社会问题。例如, 《胡萝卜对人体的益处》、《有毒的垃圾应怎样处理》、《摩天大楼的高度问题》等等。这些内容既与各章教学内容有一定的联系, 又与社会实际结合起来, 使学生大开眼界, 并可以从小培养他们爱科学、学科学的兴趣, 以及关心他人、关心社会的意识。因此, 在实际的科学教学中, 教者要根据实际情况为学生拓宽视野, 引导他们多注意身边随时都发生着的科学。

7、强调真实, 适当争论、适时激励。

之所以把这两个放在一起, 是因为它们都是由科学精神“六要素”中衍生出的概念。我认为这也是科学教学中应该着力提倡的, 是科学教学三维目标中的情感态度。强调科学探索过程的真实, 承认真实的科学结论对科学很重要, 对学生人生观、世界观的塑造也很重要。适当的争论、适时的激励有助于形成科学的氛围。就像为什么小小的德国出那么多哲学家, 为什么小小的卡文迪许实验室出那么多著名科学家?为什么贝尔公司微软公司有那么多的发明?这一切说明科学环境太重要了。

在整个人类的发展史中, 科学无疑占据着举足轻重的地位, 科学的智慧之光闪烁在人类历史进步的每个角落, 而科学也是一项社会事业, 需要所有人共同的努力, 一个国家的强大, 科学的力量功不可没, 因此, 科学教育也承载了强国的任务, 但科学教育落实到每个教师那里, 成为科学教学的时候, 就确实是任重而道远的了, 因为毕竟, 像语文数学这些有几千年文化传统的科目都尚且还有值得探讨的未知领域, 况科学教育乎?处于襁褓中的婴孩难道不是最需要保护吗?“路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索”我相信只要集合众人的智慧, 科学教育终会寻出个光明大道。

摘要：要进行科学教育, 首先应该知道科学是什么, 知道科学是怎样探索的。而科学教育是让受教育者获得科学的知识和获得科学地解决问题的能力, 让受教育者真正睁开理智的双眼, 从奇异中发现科学, 从大量非科学中获得有价值的遗产。科学教学是教者运用科学的方法演绎科学教育的过程。

关键词：科学,本真,科学教育,科学教学