科学观的文化转向与科学教育
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[摘要]科学观是科学教育的理论基础。传统科学观注重科学知识传授，基于传统科学观的科学教育是一种科学知识教育范式。科学文化哲学的科学观将科学视为人类的一种文化活动过程，基于科学文化哲学的科学观的科学教育是一种科学文化教育范式。科学文化教育的基本特征是：将科学教育目标定位于发展学生的科学素养；将科学教育内容从科学知识扩大到科学文化；将科学教育方式由授受转变为对话与建构。
[关键词]科学教育；科学观；文化转向
科学观是科学教育的理论基础，它影响着科学教育的价值取向。从历史的角度来看，科学观是一个动态的发展过程，科学的发展会推动人们对科学观认识的深化，而对科学观的全面深入了解又极大地促进了科学教育朝更合理、更科学的方向发展。总体来说，人们对于科学的认识经历了一个由知识到文化的转向，这是一个对科学的认识从静止到动态发展的过程，从关注客体的知识到关注主体的人的过程。与此相应，科学教育也应从片面的、关注知识的科学知识教育转向关注人的科学文化教育。
一、以传统科学知识哲学为理论基础的科学教育
传统科学哲学以逻辑实证主义为代表，逻辑实证主义是一种典型的科学知识哲学，它将科学看作并且等同于知识的体系。用石里克(M.Schlicklisten)的话来说，“每一门科学都是一个知识体系，即真的经验命题的体系”。科学知识以“事实”为基础，能够得到经验的证实，是最高级的也是唯一的知识，科学就是真命题的集合，科学被看作并且等同于静态的匀质的知识实体。以传统科学知识哲学为理论基础的科学教育是一种科学知识教育范式，这种科学教育从根本上说就是以知识为中心而不是以人为中心的教育，其主要特征包括以下几个方面。
(一)将科学教育目标定位于单一的认知领域
传统的科学知识哲学科学观把教育目标定位于单一的认知领域，认为科学教育就是为了让学生掌握人类积累下来的精确的科学知识。因为这些知识是对客观事物本质与规律的“反映”，对所有的人和所有的社会都是有百利而无一害的，因此，受教育者一旦掌握了这些科学知识，就能终生享用。总之，科学教育是为学生的未来生活作准备的，是为社会培养科技人才服务的工具。客观地说，这种科学教育目标观不是完全没有道理的。它在有效地组织科学教育、充分发挥教师的主导作用、短时间内提高学生的科学知识与技术水平方面有着不可否认的作用。然而，随着时代的发展，人类社会已经进入知识经济时代，社会对人的素质的要求越来越高。为此，科学教育改革日益彰显对人的呼唤的主题，培养人的科学素养、科学精神、科学世界观、科学情感等正在成为当代科学教育目标的新取向。因此，如果仍然囿于科学知识教育，势必导致科学教育目标的偏倚，进而导致受教育者人格的分裂和科学素养的低下。
(二)将科学教育内容看作是确定的知识系统
传统的科学知识哲学科学观认为，科学教育内容是一种确定的、封闭的知识系统，是存在于教科书中的科学知识的集合体。科学知识可以被发现。但不能被创造；科学知识可以被传递与接受，但不能被建构。基于这种认识，传统理科教材内容在编排上存在以下两个特点：一是课程内容按学科门类划分为多个孤立的和缺乏横向联系的科目，内容的安排注重的是学科内部知识的逻辑性和线性积累性；二是对外部世界中的关系脉络一概用一致的确定性符号体系来描述。这种课程内容的编排不可避免地会产生以下两种弊端：第一，造成了科学教育内容的封闭性。学生生活的外部世界被分解得支离破碎，学生面对的是单一的封闭的科学世界，不能有效地与生活世界沟通，难以使学生对生活世界形成完整的认识。学生学到的仅仅是脱离真实情境的书本上的抽象知识，难以实现知识迁移，难以培养解决实际问题的能力；第二，造成了科学教育内容的绝对性。学生面对的科学世界是确定性、绝对正确的客观知识(符号体系)，教学不过是执行某种程序，按部就班地把知识输入到学生的头脑中，其间不允许有断裂、突变、分岔、偶然性和错误发生，这种对客观世界的确定性的解释不利于培养学生的问题意识和批判性思维能力。
(三)将科学教育方式等同于忠实地授受科学知识
传统的科学知识哲学科学观认为，科学教育的内容是确定的、系统的知识，在科学课程的实施中，教师的责职是忠实地传递知识，学生则是被动地接受知识，而不能参与知识的发现与建构。从学的方式来看，科学课程的学习方式就是“读书”(读科学教材)，就是记往教师传授的或书本上的科学知识。正如弗洛姆(E.Fromm)指出的，这种学习方法“不是把学过的东西硬塞进记忆里，就是小心翼翼地保存他们的笔记本”。这种学习方式不可避免地会产生以下两种弊端。第一，导致学生的机械学习。学生从理论到理论地“学科学”，失去了感性经验的支撑，必然导致学习的表面化，不利于学生理解科学概念。第二，导致学习的被动性。从教的方式来看，传统科学教育以书本为中心，教师的主要任务是传授书本上已成定论的知识，学生则被动地接受这些知识。总之，由于传统科学教育关注的是教师如何教，如何高效地传递书本知识，忽视了学生如何学，如何探究知识发生过程和自主建构认知结构，从而不利于培养学生的实践能力和创新精神。
从上述分析可以看到，以传统科学知识哲学为理论基础的科学教育，存在的主要问题是重知识、轻文化，重接受、轻创造，对科学的理解仅停留在书本上，缺乏科学探究过程的深切体验与对科学本质的深入理解，是一种科学知识教育范式。传统的科学知识教育缺乏对科学精神的培养，使学生有知识而无文化。由此可见，在传统的科学知识哲学科学观的影响下，科学教育变成了追求高效率地传授科学知识的机械劳动，教师心目中有教书而无育人，有知识而无生命。学生被当成需要加工的原料而不是鲜活的生命个体来看待。科学教育由于过度强调科学知识技能、忽视情感态度，过度强调科学的工具价值、忽视科学的育人价值，造成个体人格失衡，最终使教育与社会发展和人的发展相脱节，使作为教育对象的学生成为“单向度的人”。
二、科学观的文化转向
20世纪60年代以来，传统的科学哲学经历了一次非常重要的转向，不再局限于对科学作传统的知识论、方法论或认识论的研究，而是将科学视为一种文化，即“文化的转向”，从而出现了新的科学哲学――科学文化哲学。
科学文化哲学所持的立场大致是一种文化学和人类学的立场，其根本标志就是对科学的人文理解，将科学作为人类的一种文化活动，其中心是创造知识的人，而不是被人创造的知识。波普尔(K.Popper)是科学哲学家中第一个有自觉意图建构文化哲学体系的人，他的科学哲学实际上就是科学文化哲学。波普尔认为，科学理论都是试探性的假说，而且永远是试探性假说。因而我们必须从错误中学习，通过经验批判和理性批判细心地寻找错
误，进而排除错误，逼近真理。但错误总是伴随着认识，伴随着科学。这是一个永无止境的过程。这样，那种认为自然科学等同于全部真命题的集合的观念就很难成立了。自波普尔以后，从科学历史主义到新科学历史主义，科学哲学家们大都具有比较强烈的科学文化历史意识。例如，历史主义科学哲学家瓦托夫斯基(M.w.Wartofskv)更明确地指出人们对科学理解所存在的“二律背反”：“一方面我们知道科学是理性和人类文化的最高成就；另一方面我们同时又害怕科学业已变成一种发展得超出人类的控制的不道德和无人性的工具，一架吞噬着它面前的一切的没有灵魂的凶残机器。”郾瓦托夫斯基认为，科学哲学的实质内容是把科学思想的概念和模式当作人文主义理解的对象而进行阐释。“达到科学的人文理解就是在自身中实现和认识到由科学本身所例证的那种概念理解的模式；去影响一个人自己的理解与科学所显示出的那种理解之间的和睦关系，这就使得我们有可能认识科学思想的充分的人文主义。”
科学文化哲学的科学观表现为以下几个特征。第一，关注“人”。传统科学知识哲学的科学观是典型的科学知识论，而科学文化哲学的科学观是将科学视为人类的一种文化活动，因此它更关注创造知识的人，是以人为中心或以人为本的科学哲学。第二，关注科学的文化背景。科学文化哲学试图寻找科学知识背后的文化背景和文化根源，从文化的角度来审视科学。传统的科学哲学排斥形而上学，科学被认为是“价值中立”的，而当文化进入科学领域后，价值自然也进入了科学的领域，实现了从单一的科学理性到多样的价值理性的转变。科学不再是冰冷的理性而是富有人性了。第三，关注人创造科学知识的过程。科学知识的创造过程是一个体现科学精神、体现人文气息的鲜活的过程，科学作为人类的一种文化活动，既有历史性又有人文性，科学文化哲学实现了从关注知识的抽象的逻辑模式到关注创造过程的转变，实际上是在试图揭示科学的人文性。科学文化哲学突破了狭隘的知识论视野，将科学放到整个人类文化背景中考察，凸显科学的人文蕴含，将科学与人文的对立消弭于无形之中，指引了科学教育的发展。
总之，一方面，科学文化哲学的着眼点不再从逻辑出发，为科学去构造一个又一个的逻辑体系，相反，它试图真正把握科学历史和现实的实际过程，探究在历史上究竟有什么样的文化因素，通过什么样的方式和途径，在促使或推进科学的产生、成长和发展；在现实中又有什么样的文化因素，通过什么样的方式和途径，在推动着科学的变化和变革。另一方面，科学文化哲学不再仅仅锁定在科学认识论和方法论的逻辑范畴，相反，它更关注整个科学发现和创造过程中人的因素和文化因素，在它那里，整个科学发现和创造的文化过程不仅涉及认识论和方法论，更重要的是还涉及本体论，即具有洞察力和创造力的人。只有透彻地理解人(创造者)及其所蕴含和展现的全部的人性和文化，才能深刻地把握科学认识论和方法论的精髓，才能真正起到科学认识论和方法论的作用。
三、以科学文化哲学为理论基础的科学教育
传统科学知识哲学的科学观否定了科学自身的人文价值，将科学理解为一种狭隘的知识体系。科学文化哲学通过对科学的历史的、文化的思考，多维度、多层面地揭示了科学的人文价值。它对科学的哲学反思与超越拨开了科学教育的迷雾，指引着科学教育挖掘自身的人文蕴含，彰显自身的人文价值。我们认为，以科学文化哲学为理论基础的科学教育是一种关注学生全面发展的科学文化教育范式，它有利于发展学生的科学素养。科学文化包括科学知识、科学方法和科学精神。科学知识是人们认识客观世界的物质成果，是科学劳动的果实和产品，负载着科学方法和科学精神，是科学文化的基础。科学方法最能够体现出科学思维的过程与品质，是科学文化最主要的表现形式。科学精神是科学家共同体在追求真理的科学活动中，将科学知识、方法内化后所形成的独特的精神气质，是科学文化的核心与精髓。由此可见，所谓科学文化教育，就是以学生发展为本的教育，就是全面发展学生科学素养的教育，它不仅关注科学知识教育，更加关注科学方法教育和科学精神培养，其主要特点体现在如下几个方面。
(一)将科学教育目标定位于发展学生的科学素养
传统的科学知识哲学科学观把教育目标定位于掌握科学知识。科学文化哲学科学观反对科学知识的客观性与确定性，认为知识不过是人们对客观世界的一种解释、假设或假说，它不是问题的最终答案，它必将随着人们认识程度的深入而不断地改变，不断地出现新的假设和解释。科学文化哲学科学观强调对科学的多元理解，重视科学的人文性、发展性、动态性、情境性以及意识形态特征，无疑凸显了科学的文化价值。这启示我们科学教育目标不应要求学生仅仅停留在掌握科学知识层面，还要培养学生合理的科学观念和科学精神，使其了解科学的社会功用及其负面影响，具备对科学技术进行社会决策的责任感和素养。经过半个世纪的发展，“国际科学教育界普遍认为，在基础教育，尤其是义务教育阶段，科学素养教育应是学校理科教育的重要目标”。根据科学文化哲学的科学观，基础教育阶段科学教育的核心目标是培养学生的科学素养，而科学素养至少包括科学知识、科学技能、科学观念、科学精神和科学审美能力等五个方面。科学观念、科学精神、科学审美能力是以往我们的理科课程教学所忽视的，实际上，无论作为科技工作者还是合格的公民，这些素养都是必不可少的。科学教育培养的不是工具化了的人，而应该是有知识、有思想、有能力、有情感、能创新的合格公民。
(二)将科学教育内容从科学知识扩大到科学文化
就教育内容而言，科学文化哲学的科学观要求变科学知识为科学文化。传统的科学教育内容是一种以结构化、符号化、形式化方式陈述的学科课程。从教育学的角度分析，这种有系统知识结构的学科课程，只能给学生以知识，不能给学生以思想；只能给学生以方法，不能给学生以科学精神。学科课程的根本缺陷在于“抹去了科学产生的文化背景，遮蔽了科学的人文特性，从而使理科课程成为有特性没有人性的符号系统，损失了科学教育的精神价值”。因此，我们要理解科学，发挥科学教育的文化价值，必须丰富科学课程的文化品性，将科学教育的内容从科学知识扩大到科学文化，具体可从以下几个方面人手。
首先，设置融合科学史、科学哲学、科学社会学的“大科学课程”。近年来，一种新的科学教育范式――HPS教育正在悄然形成。HPS教育是对“科学史(History of Science)、科学哲学(Philoso-phy of Science)和科学社会学(sociology of Sci-ence)”教育的简称。HPS教育旨在扩展科学教育的视野和科学教育的内容，提倡从科学史、科学哲学、科学社会学视角理解科学，筛选、编排科学教
育内容，以期使科学教育有效地全面提高国民的科学素养。
其次，在科学课程与教学中融合科学史。科学史能更加真实、丰富地反映科学家的学术生涯和科学的演变过程，从科学发展的历史中可以感受到前人在科学研究中所遇到的艰难险阻、表现出的巨大的创造智慧和不畏艰险的奋斗精神，因而具有极大的教育价值。对于理解科学本质而言，在科学课程与教学中融合科学史，让学生在特定的历史背景或框架中学习科学，可以使学生在了解科学概念、定理和理论的发现和演变过程的基础上，更准确地领悟科学的本质。
再次，开发STS(科学、技术与社会)课程，促进学生理解科学、技术和社会的本质及其相互关系。STS课程的特征是综合反映科学、技术和社会的本质及其相互关系，把科学的内容放到社会的背景中来编制。STS课程不仅体现了自然科学、社会科学、人文科学的综合，而且从科学、技术、社会等方面多视角、全面地向学生描绘科学世界的图景，从而引导学生更客观、更全面地认识世界，并在这个基础上实现对学生的科学素养的培养。
(三)将科学教育方式由授受转变为对话与建构
从科学教育方式来看，科学文化哲学的科学观要变授受方式为对话与建构。传统科学教育方式就是向学生传授知识，教师的教科学变成了传授教科书上规定的知识内容，学生的学科学变成了“读书”，记住教师传授的或书本上的科学知识，以便获得测试和考试成功所需要的“正确答案”。科学文化哲学的科学观认为，科学教育的实质在于创设一定的情境，让学生在与情境的对话中完成科学知识的建构。根据对话者与环境的关系，科学知识的“对话――建构”一般包括以下四种方式。一是“人与物理环境的对话一建构”，这是一种变革现实的活动性对话―建构，是在人(学习者)与物理环境相互作用中实现对物理现象的变革和知识的建构的过程，这是师生对话一建构的条件之一。二是“人与文本的对话――建构”，包括教师与文本的对话――建构、学生与文本的对话――建构。这是一种意义阐释性对话――建构，是对文本的理解、阐释、再发现和意义重建，它也是教学中师生对话――建构的重要条件之一。三是“人与人的对话――建构”，包括教师与学生的对话――建构，学生与学生的对话――建构。这是在人与文本、人与环境对话――建构的基础上进行的合作性、社会性意义生成过程。四是“人与自我对话――建构”，这是一种反思性对话――建构，是个体通过对自身内在经验和外在世界的反思，实现对知识(关于外部世界)和自我身份的双重建构过程。