科學本質的年齡階段性對科學教育啓示論文

[摘要]科學的本質特徵在很多方面形成的基本共識爲學校進行科學本質教育提供了可能性。科學的本質特徵具有兩面性，不同年級學生對其有不同程度的理解。學生的科學本質觀具有循序漸進性，隨着年齡層次的增長，學生對科學本質的理解越來越接近科學的本來面貌，因此，學生們對科學的本質的理解具有年齡階段性。在科學教育中，對學生的科學本質觀的要求也應該注意年齡階段性，應該透過不同的方式讓不同年齡階段的學生對科學本質觀有不同程度的把握。

[關鍵詞]科學本質觀；年齡階段性；科學教育

對科學的本質的認識、理解就是科學本質觀。關於科學的本質，一直存在着爭論，但大多數人相信的確存在着科學的本質問題。科學教育界經過討論後一致認爲，科學的本質的構成成分應該是學校科學課程中基本的、中心的內容。隨着科學教育的發展，對科學的本質的描述越來越多地出現在國家檔案和科學課程檔案中。

一、科學的本質特徵的兩面性

科學的本質特徵具有兩面性和複雜性，對於科學的本質的同一特徵存在着後現代相對主義傾向和現代現實主義傾向兩種觀點，有些觀點甚至是針鋒相對的。後現代相對主義傾向描繪的特徵更適於人文社會科學和藝術創作，現代現實主義傾向描繪的特徵更適於自然科學。對美國的《國家科學教育標準》和《科學素養的基準》中有關科學本質的論述進行整理和提煉，可以發現許多對反映科學本質的兩面性的說法。

實際上，對科學本質的基本特徵的理解不應該把兩種傾向的觀點完全對立起來，科學的發展本身就是這兩個方面的辯證統一，科學本質的基本特徵就是一個矛盾的統一體，正如《面向全體美國人的科學》中所說的：

雖然科學家反對能獲得絕對真理的概念，並認爲其中不確定性是事物本性的一部分，但絕大部分知識都具有持久性。

科學的本質是透過觀察驗證。但是，科學理論只適用於已經觀察到的現象是不夠的，理論還應能適用於那些創立理論時尚未觀察到的現象，也就是說，科學理論應具有預見性。

科學研究和其他工作一樣，要藉助於能帶來知識的資訊和觀點，這一般要透過具有相關學科專長的人來實現。但是，在科學史上，著名的權威也曾多次出現過錯誤。

二、學生對科學本質認識的年齡階段性

作爲科學哲學家、科學歷史學家和科學社會學家就是要認識科學事業的複雜性和多面性，但對於學生就不應該完全如此，因爲學生對科學本質的理解與年齡相關。比如，年齡較小的學生憑經驗描述結果，而年齡較大的學生更注意透過實驗驗證理論或發現有關的機理。在校學生學習科學不能夠反映科學家們的所有科學活動，向初學科學的人特別是中小學生提供哲學上非常精確但又不過分複雜的關於科學的本質的描述是不合情理的。因此，對科學的本質特徵的兩面性的理解要與科學教育的年齡階段性相適應，例如，科學的相對真理性不應是小學階段的兒童所需要理解的，對於初中階段的學生也應只讓其初步瞭解，因爲他們還沒有能力辨別和理解什麼是客觀、什麼是主觀、什麼是真理，以及它們的相互關係。學生們對有些複雜的抽象的概念在理解上的欠缺，會隨着時間的流逝和經驗的積累而逐漸減少，孩子們長大後，會像人類對自然科學的認識過程一樣——從絕對化到相對化，逐步認識科學的侷限性。

正基於此，美國《國家科學教育標準》對三個年齡階段的學生提出了不同的科學本質的標準；《科學素養的基準》分得更細，對4個年齡階段結束時要求知道的科學的本質做出了規定。筆者對上述兩個文獻對科學的本質的同一構成因素的各年齡階段的要求進行了整理研究後發現，對同一個科學的本質的構成因素的要求，年齡層次越高，越趨向於後現代相對主義傾向的觀點。例如對“科學的相對性”的理解，《科學素養的基準》要求：

到2年級結束時，學生們應該知道“在不同的地方進行同樣的科學研究，一般就採用相同的方法。”這裏的關鍵詞是“一般”和“相同”，這明顯是現代現實主義的觀點；

到5年級結束時，學生們應該知道“科學研究可以採用許多不同的形式。”這裏的關鍵詞是“可以”和“不同”，這是介於現代現實主義傾向和後現代相對主義傾向之間的觀點；

到8年級結束時，學生們應該知道“科學研究沒有固定的步驟，但通常包括一些共同內容。”這裏的關鍵詞是“沒有”“通常”和“共同內容”，這明顯是後現代相對主義的觀點；

到12年級結束時，學生們應該知道“研究內容和研究方法有不同的傳統，但有些共同信念。”這裏的關鍵詞是“不同”“有些”和“共同信念”，這與前一個階段相比更具有後現代相對主義傾向，因爲關鍵詞“有些”比“通常”更具有不定性；而關鍵詞“共同信念”比“共同內容”更加不具體和抽象，“共同信念”是指科學所有領域的進步都依賴於智慧、勤奮的工作、想象力、甚至機遇，而“共同內容”是指蒐集相關事例，運用邏輯推理和想象提出假設，對所收集到的事例進行解釋和判斷。

因此，學生的科學本質觀具有循序漸進性，隨着年齡層次的增長，學生對科學本質的理解越來越接近科學的本來面貌。 三、科學本質教育的年齡階段性

根據前面的論述，筆者認爲，科學教育的不同年齡階段對學生的科學本質觀的要求應該是不一樣的，總的一個原則是應該與學生的生活密切相關。對學生來說，科學本質的定義應該便於他們接受、理解，並且與他們的日常生活密切相關，應該明確地把學生或公民對科學的認識與依據科學所做出的決定聯繫起來，這樣也能得到科學哲學家、科學歷史學家和科學社會學家的一致認可。

（一）小學階段

在小學階段，讓兒童認識現代科學的理性、漸進性和普遍性是最重要的，不應該讓學生了解科學的'後現代相對主義傾向的觀點，應該教給他們現代現實主義傾向的經典的客觀真理的科學主義觀念，讓他們在幼小的心靈充滿着對科學的嚮往、對科學家的崇拜，激發起他們學習科學的興趣。

（二）初中階段

在初中階段，可以適當地讓學生了解一些後現代相對主義傾向的科學本質觀，引導學生逐步認識科學的本質。仔細解讀我國《科學課程標準（7－9年級）》要求學生認識的科學的本質一些特徵，可以看出，這些科學的本質特徵雖然包含了科學本質的後現代相對主義傾向的觀點，但主要還是科學本質的現代現實主義傾向的觀點。筆者認爲，對於學習科學的新手（特別是小學生），過分地強調後現代相對主義傾向的科學本質觀，對學生進行科學教育是不利的，對於學生進行科學研究方法的學習更是不利的。

（三）高中階段

對於基礎教育的最後階段即高中階段的學生來說，他們的對客觀世界的認識和辨別能力已基本成熟，例如，高一學生的科學本質觀偏向於後現代相對主義科學本質觀，尤其在科學具有暫時性、創造性與主觀性方面。因此，高中生所認識或理解的科學的本質相對較多的應是後現代相對主義傾向的科學本質觀（但不是全部）、科學本質的兩面性以及科學的本質特徵的辯證統一性。

科學本質觀的年齡階段性決定了科學本質教育的年齡階段性，也就是說，在科學教育中，應該透過不同的方式讓不同年齡階段的學生掌握不同的科學本質觀，正如美國《科學素養的基準》對學生的科學本質觀的要求中所說的：

（幼兒園至二年級）在形成科學世界觀之前，這些早期主動參與的科學經歷，可以產生自然界統一信念的一個方面：同一性；

（三年級至五年級）當孩子們繼續對這個世界展開調查時，透過着重解釋不一致性，使一致性的前提得到強化；

（六年級到八年級）讓學生開始涉及諸如科學知識的延續性問題，特別是科學的可變性問題，並非爲是過早。應該讓學生既知道科學知識的量變，又知道質變；

（九年級到十二年級）專題研究可以使學生有機會來考察如科學理論和科學實踐的侷限性等問題；考察不同的科學形成的不同的知識特性；並考察已有科學的確定性和對這種確定性的突破之間的緊張關係。

可以用《科學素養的基準》中的一句話對這個問題作個結論：“在低年級時，無須對這些問題（筆者注：指科學事業）進行清晰的討論，但是，隨着學習不斷進步，應越來越多地涉及這些問題。到學生畢業時，他們應能自如地用通用的語言談論科學事業的本質，並且能夠理解新聞中討論的科學問題。”