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新世纪初中科学课程的教育哲学研究

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新世纪初中科学课程的教育哲学研究

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　　一、初中科学教育的价值和功能　　我国中学学科教育中曾经强调双基教学，把科学教育目标具体化为使学生掌握基础知识和基本技能，并由此发展出精讲多练的教学法，这正是传统教育思想的集中体现。这种教育思想裨上反映了人们对科学教育价值和功能的认识。在50~60年代，人们认为科学教育的本质和功能是使学生认识自然，获得利用自然、改造自然的能力，培养有文化的劳动者。　　到了70年代末和80年代初，我国出现了科技人才的断层。当时，党和政府提出了到本世纪末实现四个现代化的宏伟目标，可是，现代化建设面临的最大困难是，科人才奇缺。所以，培养现代化建设人才就成了国家的当务之急，也成了教育界第一等重要的任务。在这样的情况下，发展智力，培养能力便理所当然的成为科学教育的重要目标，在这个时期，科学教育的价值和功能被理解为培养更多的科学家和工程师，以适应现代化建设的需求。　　随着社会和经济的发展，基础教育的价值和功能被确定为提高全体国民的素质。科学教育的价值和功能便相应地被明确为提高国民的科学素质。这是建国以来教育思想的一次重大的根本性的变化。但对什么是科学素质以及如何培养国民的科学素质等问题，迄今还没有形成共识。从课程编制的角度考虑，笔者认为以下问题是科学教育应该研究的问题。　　（一）初中理科教育的目的主要不是培养未来的学科专家，而是使所有受教育者具备最基本的常识、能力和情感。教育的结果要引起理念和行为上的变化。　　（二）科学素质的核心是科学理念。科学理念是人对自然筇科学的基本看法，包括正确的自然观、科学观、科学思想和科学认识论，表现为科学精神、科技意识、科学方法、科学态度和科学道德。在此基础上构建科学认知的框架，确立行为取向和态度。因此，科学理念是一个人参与科学学习和科学活动的基本支撑点，对人的认识与实践活动有决定性的导向作用。初中科学课程，不能无视这一点。　　（三）科学教育要使学生具有认识世界、解决问题的科学基本能力，这种能力包括：1、对重要的科学事实、概念、原理的理解；2、把相关的科学知识运用于日常生活的能力；3、进行科学探究的能力；4、能理解科学技术的特点，并能据此进行判断；5、能正确理解科学、技术、社会三者的关系，并关心其发展。　　（四）一个人的科学理念和科学基本能力不是凭空而来的，是在对具体的科学知识、技能和方法的学习与实践活动过程中，通过内化、升华而逐渐形成、发展起来的。任何科学问题的认识和解决，任何科学思维和实践的活动，都必须以一定的知识和技能为基础，其结果又表现为新的知识和技能的获取。在这样的循环过程中，一个人对客观世界的认识便越来越丰富，能力水平也越来越高。同时逐步建立起对自然和科学稳定的兴趣、观点和态度，并最终上升为科学理念。　　（五）初中科学课程的内容不应过于形式化、专业化。那样的课程难以联系实际，不易引起学生的兴趣，不利于培养适应现代化社会需要，对科学有一定了解的社会主义建设者和接班人；还会使学生的思维和视野过早地受到学科的局限，不利于创新精神的培养。因此，应突出能在认知发展上起“先行组织者”作用的基本概念，增加科学过程、科学方法与科学史的内容。　　（六）不能把科学与技术混淆，也不能以为通过对科学的学习就能提高科技水平和能力，教育要适应技术飞速发展的时代，初中科学课程应实施科学、技术、社会相结合的教育，即STS教育。STS教育主张科学为大众，强调合作和参与，强调科学、技术与社会的兼容。其基本精神是要把科学教育与当前的社会生活、生产的发展结合起来，要求科学技术能够更好地为人服务。　　二、以辩证唯物主义的自然观为指导　　如何看待人与自然的关系？60年代后生态学研究的繁荣是自然科学的一大发展，并被迅速引进到社会科学领域，建立了社会生态学等交叉学科。但是，随之而来的人本主义和自然主义的复苏应该引起我们的重视。人本主义是一种从生物学意义上解释上的学说，德国哲学家费尔巴是其主要代表。费尔巴哈认为，世界上除了自然以外，再没有其他东西，人是自然界的一部分，是自然界的最高表现。他说：新哲学（指他本人的哲学）将人连同作为人的基础的自然当做哲学唯一的、普遍的、最高的对象--因而也将人类学连同生理学当做普遍的科学。[1]自然主义则试图用自然原理来解释社会现象，如用自然规律、气候条件、地理环境、种族特点等来解释社会发展。恩格斯曾指出：这各历史观“是片面的，它认为只是自然界作用于人，只是自然条件到处在决定人的历史发展，它忘记了人也反作用于自然界，改变自然界，为自己创造新的生存条件。”[2] 　　近年来发展迅速的“行为科学”和“社会生物学”正是这些思潮的产物。行为科学把动物笔为学的知识向社会领域推广，把一切社会现象都还原为行为，把行为作为研究社会的基础；社会生物学以生物学知识为基础来探索社会学现象。如果从行为科学和社会生物学出发来说明人与自然相统一，并以此为中心概念建立科学课程体系，结果必然会如同19世纪的社会达尔文主义用进化论和生存斗争来说明来解释社会现象一样，把学生和思维引入歧途。　　因此，我们在科学课程中讲人与自然的关系时，要避免犯人本主义和自然主义的错误，应该帮助学生建立辩证唯物主义的自然观。一方面，要让学生认识和改造自然的过程中推动了社会的发展和人类自然的进步；另一方面，又要让学生认识人是自然生态系统的一员，人在改造自然的过程中一定要遵循自然规律，要不断调节自己与自然的关系，使两者趋于和谐统一。我们应当使学生就人与自然的关系建立一种既积极能动，又唯物辩证的观点。以此为基础，让学生建立正确的生态观、环境观、资源观和人口观。　　三、坚持历史唯物主义的人类发展观　　60年代，西方社会面临日益激化的各种社会矛盾和日益尖锐的全球问题的困扰，工业污染严惩能源危机频频发生，南北差距加大。在这种情况下，产生于第一次世界大战末的存在主义哲学迅速流行，成为西方的主要哲学流派。存在主义脱离人的社会性来考察人性，认为人在选择和创造本质时是“绝对自由”的，它不受社会关系的总和，是由社会实践和社会条件以及所处的社会地位决定的这个基本原理。同时，存在主义对人类发展前景又充满了悲观主义，它把人生建立在虚无的基础上，认为人的存在只是一种变幻莫测的意识冲动，只有死亡才是不可避免的。　　存在主义是西方社会各种矛盾和危机的产物。60年代初的西方社会危机，使一些人对人生的意义和价值失去信心，对人类的命运和前途感到忧虑，但又找不到出路，存在主义刚好反映了人们的这种心理。因此，存在主义盛行时，其影响远远超出了单纯的哲学范围而波及西方社会精神生活的各个方面。70年代初，托夫勒的《未来的冲击》（1970年）和《经济痉挛》（1975年），罗马俱乐部的《增长的极限》（1972年）等影响很大的著作都反映了这种社会思潮。这个时期的国外中学科学课程不可避免地受到了存在主义哲学的影响，其表现以生态悲观主义最为突出。它们在讲述生态、环境、资源、人口等人类面临的紧迫问题时，都有很强的危机感。有一定的危机感这是好事，但讲过了头，就会走向历史唯心主义。对这个问题，我们要有清醒的认识。　　我们认为，人类通过生产劳动和社会劳动，不断加工改造自然物，赋予它们新的、非自然的社会属性，创造了工具、农田、建筑物、合成材料、人造天体等人工自然物。同时，以人工自然物为基础，又形成了宠大的人工生态系统，如农田生态系统、城市生态等。这样，就在原生自然的基础上，产生出人类生产与原生自然融为一体的人工自然。这是社会的进步，也是自然的进化。由于过去人类在物质资料生产和人类自身生产中的自发性和无政府状态，在创造人工自然的过程中也产生了一些消极因素，造成了一些不良后果。例如，对自然资源的过分消耗，生产和生活废弃物对环境的污染，某些地区出现了人口过度增长等。然而，随着生产和科学技术的发展，人类社会的进步，人工自然必将产生更大的变革。人类必将逐步消除其消极因素，发挥其积极作用。目前，建立自然保护区，保护野生动植物，合理采伐森林和进行渔猎，控制人口增长，优生优育等，都是积极有效的措施。因此，生态悲观主义是没有道理的。实际上，从70年代后期开始，事态的发展便证明了人类是能够解决这些社会危机的。因此，在西方哲学界，存在主义从60年代后期开始衰落，70年代后，已不再有大的影响。　　在初中科学课程中，我们应该基于上述的认识，向学生讲人与自然的关系，讲保护环境立历史唯物主义的人类发展观。　　四、课程的科学本体论概念　　建国后我们的科学课程一直非常强调对学生进行辩证唯物主义教育。这种教育主要包括6项内容：1、世界的物质性；2、物质运动的普遍性；3、运动形式与物质层次的对应性，也即各种物质运动形式的特殊性；4、自然界由简单到复杂，从低级到高级的演化；5、演化采取量变到质变和否定之否定的形式；6、物质运动和深化的原因是事物内部以及事物与外部条件之间的矛盾（内因和外因势利导。从科学本体论的角度看，这个哲学框架突出的是物质和运动。　　自从系统论、控制论、信息论作为新科学方法论出现，并得到文学应用后，人们进一步认识到，自然界的基本属性，除了物质性外，还有系统性。从宏观来看，宇宙是由各种天体系统组成的系统；从微观来看，分子是原子或离子经各种化学键的作用而组成的系统；生物体更是与外界环境有不断的物质、能量和住处交换的复杂的开放系统；至于生态与环境问题所涉及的，就是生物或人类与非生物共同构成的复合系统。新世纪的初中科学课程应该的科学本体论的意义上引进系统概念，这样有助于克服传统科学课程的一些认识上的偏差。　　（一）关于事物间的联系　　系统中诸元素的相互作用，由贝塔朗菲系统方程描述：议程意为自然系统中任何一元素状态的变化，是该系统所有元素的函数（或相互作用的结果）。根据这个议程，组成系统的诸元素间互为因果关系。传统的初中科学课程非常突出单因素进行考察的方法。事实上，这种方法只适应于人工严密控制的简单系统，与我国过去实行的单一计划经济相适应。而在对大量的、随处可见的自然事物或其他复杂系统进行研究时，不能只进行单因子分析，而要注意元素之间的普遍联系和相互作用。这促联系和作用常常不是简单的某元素为因，某元素为界，而是表现为随机、统计的关系。建立这样的观点，可以减少看问题的片面性，有利于克服建立在近代科学基础上的自然观机械论和决定论的弊端。　　（二）关于平衡　　一个系统的结构结构获得稳定？首先是元素之间通过相互关系而形成限制和约束。例如，在一个生态系统中，草食动物的数量限制了肉食动物的数量，而肉食动物的捕食反过来又影响草食动物的数量，从而避免了绿色植物被过度地取食。这样，绿色植物、草食动物、肉食动物之间就会达到某种平衡，生态系统才能维持。这样的例子很多，如组成分子的原子之间的相互作用及其平衡是分子结构稳定的基础。因此，平衡是系统结构稳定的前提，要避免那种认为平衡是相对的，矛盾斗争引起的不平衡才是绝对的认识偏差。　　（三）关于信息　　任何自然系统都有三要素：物质、能量、信息。在比较简单的系统中，平衡是通过物质和能量的交换达到的（如可变电阻器对电路的调节、化学平衡的还有甚至主要是信息交换（如神经调节）。因此，在系统概念的基础上可以引进信息的概念。　　（四）关于环境　　系统的环境是指与系统组成元素有直接相互作用而又不属于这个系统的事物的集合。例如，一种生物的环境就是它所处的生态系统中的其他生物以及非生物因素的总和。因此，从系统的观点看，某一层次的系统及其环境，将组成上面一个层次的系统。其实，任何一个系统的存在，都依赖于环境给它提供的条件。如原子、分子这样的物质系统都只能在一定的环境条件（温度、压力等）下存在，更不要说生物了。由于每一个自然系统都需要特定的环境才能存在，所以环境对系统都调节作用并对系统进行选择。　　综上所述，从科学本体论的角度考虑，初中科学课程最基本的概念，除了物质（包括物质的结构和属性）和运动（包括能量）外，还应包括系统、信息、平衡、环境、调节和选择等。　　五、课程的科学认识论　　从认识论的角度看，科学是通过一定的方法进行研究与探索的过程。科学课程应让学生了解科学的过程。　　（一）科学探索的起点　　科学探索从观察开始，这是近代时期唯物主义经验论者的一个重要的观点。他们认为，科学认识的基本程序是通过观察、测量和实验，获得经验事实性的知识，然后从经验事实中，通过归纳与假说，上升到定律，再逐渐形成理论。基本认识程序是：事实--定律--理论。这一观点由英国哲学家弗兰西斯。培根首先提出的，它在历史上起过积极的进步作用而且影响深远。迄今为止，我国初中科学课程的科学认识论基本上采用这个观点。　　20世纪30年代，英籍科学哲学家波普尔提出，不是假说来自观察，而是观察来自假说。如海王星和冥王星的发现，就是根据牛顿万有引力定律进行计算被证实的，这种发现又反过来证实万有引力定律的科学性。波普尔主张科学认识的程序是：问题--试探性假说--批判与检验。那么假说又是从哪里来的呢？波普尔认为，它来自爱因斯坦所说的“自由创造”或“创造的直觉”。但在认识论上唤起人们对科学创造精神的重视。　　当代许多科学哲学家的观点介科二者之间，如有人主张科学探索程序是从观察中提出问题，为解决问题而提出假说，为检验假说而进行实验，最终形成理论。实际上，科学探索的程序可能是多元而不是单线的。然而，有一点是大家都赞同的，就是科学探索从问题开始。没有问题，就引不出假说，就不知道要观察什么和怎样观察，要收集什么材料和怎样整理这些材料。正是在这个意义上，爱因斯坦指出：“提出一个问题比解决一个问题重要。”我们的科学课程应让学生了解科学探索的起点，学习如何发现问题并提出问题。　　（二）科学一般方法教育　　对学生来说，初中科学课程是他们接受严密的科学教育的开始，在此之前，他们很少有科学知识的积累，在获得这些知识的过程中，他们发展起来的主要是经验方法和猜测性的思辨。经验方法的主要手段是观察和描述事实，以表象为基础进行粗浅的概括。这在某种程度上也能深化对自然的认识，也能深化对自然的认识，但也往往会导致错误的结论，形成所谓“前科学概念”。他们的狂测性思辨是非常随意的，从他们喜爱的童话中可看出其思维的特点。它们往往是夸张的、非逻辑的、无时间序和空间序的。初中科学课程知识体系的学习，要从常识水平进入科学水平，那么在方法上也应该相应地从经验方法上升到科学方法论。实际上哲学方法论不能代替科学一般方法，所以我们应该结合有关内容讲授观察、实验、调查、模拟、比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、科学假说等基本科学方法。　　（三）科学认识模式　　除了让学生了解科学一般方法外，还应该有选择地向学生介绍一些科学成果的认识模式。例如，牛顿的认识模式是逻辑方法与实验方法的结合。就力学而言，他首先抽象出力的概念，然后用推理（归纳和演绎）的方法构建力学体系，更重要的是引进教学方法，最后用公理化方法构成体系。他同时又十分重视实验的作用，提出“用实验建立法则”，主张对科学真理性的判定来自实验。牛顿的科学认识模式尽管有其不足，但在科学史上有很重大的意义。又如，道尔顿创建原子论和达尔文建立生物进化论的科学认识模式，都是非常具有教育价值的材料。科学认识论的教育可使学生懂得书本上的知识是怎样获得的，要实现知识创新，应该怎样进行工作；同时让学生运用科学认识论去观察周围的世界，提出问题，给出假设，并尝试用实验去证实和解答，这样，就能使学生装的学习超越单纯掌握书本知识的范畴，开始创造性的学习。这对培养学生的探究精神和创造力，具有十分重要的作用。　　六、对科学本质的认识　　笔者认为，对科学本质的认识应该成为课程的重要内容。对初中学生来说，这方面的教育要达到两个目的：一是将科学与非科学或反科学的东西相区别；二是对科学有一个正确的认识，建立正确的科学观。　　（一）如何区别科学与非科学　　逻辑经验主义者认为，科学的特点表现为理论体系的逻辑性和经验的可证实性。20世纪80~90年代，我国曾发生过一场涉及面颇广的“水变油“骗局。在总结教训时，人们注意到两点：一是不能用表演代替实验，二是不能以直观（水加入某种物质燃烧后，水没有了，表演者说都烧掉了）替代理性分析。说到底，就是在逻辑经验主义提倡的理论体系的逻辑性和验的可证实性这两个方面犯了错误。　　（二）什么是科学　　传统的教科书给予学生的是这样的认识：科学就是真理，科学是已被人类发现的关于自然规律的知识体系，只要学好它，我们就无所不能了。这种观念严重束缚学生的思想，杨振宁教授在对中美学生作比较时，认为中国学生的一大不足是“胆子太小，觉得书上的知识是天经地义的，不能够随随便便地加以怀疑”。[3]事实上，科学或科学活动本身总是存在不足的，今天认为是正确的东西，明天也可能会发现它的错误。所以，我们不能将科学定义为真理性的知识，只能定义为对真理不得性知识追求。波普尔提出：凡是可证伙的理论体系才是科学的。[4]当然，他所指的证伙并不是逻辑上或事实上已被证伙，而是说在逻辑上或经验上有可能被证伙。这种理论强调了科学的批判性，强调一切现行科学理论如同牛顿力学一样都是暂时的。　　逻辑实证主义和波普尔的理论均有其不足，20世纪50年代以后发展起来的历史学派，认为科学的目的不是去追求永恒的真理，而是解决面临的问题。笔者并不主张要在初中科学课程中讲述逻辑经验主义、证伙主义或历史主义的观点，而是说，我们在向学生介绍科学知识时，应该讲述科学的特点和价值。同时，不应该把一切理论都作为绝对真理呈现，而应注意现代科学哲学思想的渗透，让学生形成科学理念。我们在前面已经讲到，科学理念才是科学素质的核心。　　七、实现科学课程本土化　　从科学教育的价值观来看，科学课程除了教给学生科学知识、科学技能和科学方法外，更重要的是要培养他们正确的科学思想。而是说在我国古代的科学思想中，“天人合一”是个极具代表性的命题，其哲学基础是“和合”观念。在长期探讨中，对它形成了不同的解释，其中所表现的科学思想比较复杂，便不乏真知灼见，特别突出的就是人与自然和谐发展的观念。春秋时，思想家范蠡认为，天道就是日月运行和四时代谢所表现的自然规律，认为“夫人事必将与天地相参，然后乃可以成功”。庄子说：“人与天一也”，“有人，天也；有天，亦天也”。他认为天是自然，人是自然的一部分，因而天与人是合一的。唐代刘禹锡进一步提出了“天人交相胜”的观点，认为自然界和人类社会各有自身的规律，它们的作用也不相同，有时人胜天，有时天胜人。正是在这种科学思想指导下，古人很早就重视环境保护，如秦之前，就有“春三月，山林不登斧；夏三月，川泽不入网罟，以成鱼鳖之长”的记载。1975年12月在湖北云梦发掘的秦代古墓中出土了大量竹简，其中记载的“田律”应是世界上第一个环境保护法规，伐林木、渔猎等都作了规定并有处罚措施。此外，许多方的古建筑，包括北京的四合院，都有许多关于人与环境关系的考虑。当然，“天人合一”并非现代的可持续发展战略中人与自然和谐发展的概念。可持续发展是对人与自然关系认识的历史发展结束结果，其中经历了农业文明、工业文明和后工业文明的阶段，而“天人合一”的社会基础是农文明对自然环境的高度依赖。　　况且中国传统文化学问中化而为一，导致对科技成果过于人文化的筛选，以及对科技价值观的压抑。然而，从所周知，近代科学的直接渊源在西方，中国古代的四大发明也好，近代科技成就也好，均未能形成系统。19世纪当代科学被相进到我国时，洋务派人士提倡“中学为体，西学为用”，企图把近代科学纳入中国封建文化体系之内，以至五四运动打起“科学”的旗号，以近代科学理性和实证，批判中国的旧文化。此后，二元对立思维一直主导思想界，以至近代学校的科学课程与中国文化传统相脱节，便成为一个无法改变的事实。我国中学科学教育已近百年，而未能做到本土化。建国以来，中学科学教学一直强调爱国主义教育，但收效不大，根源可能就在此。毛泽东同志在《新民主主义论》中指出：“清理古代文化的发展过程，剔除其封建性的糟粕，吸收其民主性的精华，是发展民族新文化提高民族自信心的必要条件。”我们之所以提出科学课程本土化的问题，其目的就在毛泽东同志指出的：一是为了发展民族新文化，二是提高民族自信心。这件事的可能性如何？当前，可持续发展即人与自然和谐发展的思想已成为全人类发展的指导思想。1988年1月，在巴黎召开的诺贝尔奖获得者会议发表的宣言指出：“果人类要在21世纪生存下去，必然回头2500年，去吸收孔子的智慧。”笔者认为，如果吸取“天人合一”思想，以它作为科学课程的科学指导思想，在这个基础上实现科学课程的本土化，应该是一件可能完成也应该完成的事。中西文化合璧的过程将带来全新的初中科学课程，它既继承以观察、实验为基础，形式逻辑思维为框架，以追求理论的简单性为美学标准的近代科学认识传统，又具有重视经验直觉认识的内省体验认识，采用多元逻辑思想形式，多侧面、多层地把握世界的动态性和有机统一性的中国传统科学认识特点。　　历史验告诉我们，决定课程教材改革能否成功主要有三个要素：一是改革方案是否缜密、科学；二是能否为广大教师、学生和家长所接受；三是各有关部门是否支持。哲学体系是课程的核心。如何辩证唯物主义和历史唯物主义为指导，确定初中科学课程所涉及的教育哲学问题的定位，是课程编制的一项先导性、基础性的工作。谨以此文求教于同仁。

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