科學本質觀及其養(yǎng)育（下）

吳俊明+張磊

摘要：要對科學作深入的了解，必須從了解科學本質觀開始。介紹了科學的各種界定及分界標準；討論了科學的本質及其歷史概括、科學本質觀的分類和結構，以及科學本質觀養(yǎng)育的必要性和現實意義?？茖W本質觀的養(yǎng)育不能孤立地進行。精心設計科學本質養(yǎng)育的內容和過程、改進養(yǎng)育的實施策略、提高教師的科學哲學修養(yǎng)、同步培養(yǎng)科學精神和品性等是搞好科學本質養(yǎng)育的基本策略。

關鍵詞：科學觀念；科學的界定；科學的本質；科學本質觀；科學教育

文章編號：1005–6629（2016）3–0003–07 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

3 科學的本質與科學本質觀

3.1 對科學本質的認識

對科學所作的多種多樣的界定涵蓋了人們對科學的豐富的認識，這些認識主要有：

科學必須實事求是，需要讓結論建立在證據基礎上，需要可以重復驗證；

科學探究是提出假說，再加以驗證，最后得出結論的過程；

科學研究需要恰當的方法，已知的方法未必能解決問題，科學是邏輯推理及人類想象和創(chuàng)造力的結合，科學研究還需要創(chuàng)造性；

理性思考和實驗驗證是科學研究的重要的基本方法，但它們也有局限性；

科學知識具有暫定性，可以被修改甚至被推翻，但是在一定時間內會處于穩(wěn)定的地位；

科學是解釋現象的一種嘗試，帶有主觀性，是無法絕對客觀的，科學家應努力識別并避免偏見；

科學既尊重經過驗證的事實，又會對原有的理論發(fā)起挑戰(zhàn)[31]；

科學研究需要清楚、誠實的報道；科學知識的應用可被判定好或壞，而科學知識本身沒有好壞之分；

科學家必須時常進行自我反省，需要對現存理論的合理性進行批判性思考；科學觀點受社會和文化因素的影響，是不斷發(fā)展變化的；

科學是社會傳統(tǒng)的一部分……

實際上，上述內容涉及多個方面和層次，盡管其中有的可能難以肯定屬于本質屬性，仍足以判斷科學本質是一個復雜的知識系統(tǒng)。

本質主義認為：任何事物都有與復雜多變的現象相對不變的本質，而且本質是唯一的，是屬于事物自身的，不是外部強加的，也不依賴于外部的任何關系而存在；人能夠透過現象認識事物的本質，科學研究的終極目標就是克服一切困難把握事物的本質；人對事物本質的認識就是真理，其他的都是偽知識?？梢?，本質主義信仰本質的存在并致力于本質的揭示和追求。但是，20世紀以來，面對現實世界的相對性、復雜性、不確定性和非完全性，傳統(tǒng)哲學家探究的不變本質受到普遍的懷疑和否定。例如，整體論者認為，本質主義只適用于認識簡單事物，對于復雜事物（例如人體生命）而言，一旦被分割，將會因此喪失許多信息而失真。事物的復雜程度越高，由分割引起失真的程度就越嚴重，因此，應該從整體的角度來把握復雜事物。反本質主義認為，本質主義肯定事物的本質永遠不變，認為研究者可以克服一切困難，通過研究能夠認識本質并最終獲得“終極真理”即本質是“荒唐可笑”的：世間萬物可能是像洋蔥那樣，現象和本質、形式和內容之間并沒有清晰的分界線，它們可能共同融合于“洋蔥瓣”之中，研究者若一瓣一瓣地剝下去，最后可能什么也找不到。因此，反本質主義認為本質問題是一個虛假的哲學問題，不承認本質的存在，拒斥現象和本質的二元區(qū)分，認為終極本質觀可能只是一種信仰，而非真實的存在。反本質主義還質疑本質主義對現象-本質認識的線性化和簡約化，認為本質主義先驗地把事物劃分為現象和本質兩部分，將事物的本質與事物的現象一一對應，在線性化認識事物的同時試圖從紛繁蕪雜的現象中找到號稱本質的東西，以“本質”的東西取代或忽略現象和“非本質”的屬性，把一切事物歸結為“科學方法”處理的題材，“渴望共性，蔑視個性”，是不合理的[32]。

反本質主義是一種后現代的哲學觀點，有其合理的一面，它提示我們，在認識和處理復雜事物，認識和處理一般與特殊、認識與實踐、人文與科學之間的關系時需要對具體問題作具體分析。

科學家在看待科學的本質上存在廣泛差異，科學本質的多樣性觀點是不可回避的事實[33]。

3.2 科學觀發(fā)展的歷史概括

人類對科學的認識是逐步充實、豐富、深入、變化和發(fā)展的。根據歷史資料，亞里士多德大概是最早提出科學的概念的（不過，他是用“自然哲學”一詞來表示對自然世界的研究的，他所使用的“科學”一詞涵義與現代所謂的科學并不相同）。亞里士多德認為，分析學或邏輯學是一切科學的工具；哲學是廣義的科學，是經過理性思考的知識，研究哲學意味著從研究特定現象提升為研究事物的實質。他把科學看成是一種精神成果，認為科學是知識的范疇之一[34]。他的科學著作內容涉及天文學、動物學、胚胎學、地理學、地質學、物理學、解剖學、生理學等古希臘人已知的各個學科，簡直就是一本百科全書[35]。后來，在漫長的中世紀，科學被宗教統(tǒng)治、壓制，科學和科學觀的發(fā)展處于停滯狀態(tài)，造成亞里士多德的科學觀在人類歷史中延續(xù)了很長時間。

直到歐洲文藝復興運動解除了宗教對人類思想的長期禁錮、資本主義在歐洲興起，促進人們對科學的認識和思考，上述狀況才得到改變。在這個背景下，近代自然科學的鳴鑼開道者、英國近代唯物主義哲學家和思想家弗朗西斯·培根在17世紀初發(fā)表的《學術的偉大復興》中提出：科學的任務就是發(fā)現事物運動的規(guī)律和規(guī)定性（“形式”），從而獲得行動上的自由，以便征服自然。科學的真正的與合理的目的在于造福于人類生活，用新的發(fā)明和財富豐富人類生活。他還認為：人們要了解世界，就必須首先去觀察世界、收集事實，然后再用歸納推理手段從這些事實中得出結論。他指出科學是實驗的科學，并且首次總結出科學實驗的經驗方法——歸納法，對近代科學發(fā)展起了指導作用。他認為經院哲學阻礙了當代科學的發(fā)展，極力批判經院哲學和神學權威，為自然科學的發(fā)展掃清道路。培根最早闡述了科學的目的、性質和正確的發(fā)展途徑，表述了近代科學觀[36]。弗朗西斯·培根的科學觀是自從亞里士多德以來最有影響的科學觀，是人類科學觀發(fā)展歷程中的一個里程碑。endprint

19世紀下半葉，馬克思和恩格斯運用辯證唯物主義和歷史唯物主義，站在歷史的高度考察自然科學，深刻地揭示自然科學是“人的本質力量的公開揭露”[37]，幫助人類“從理論上征服自然”[38]，認為科學是“腦力勞動的產物”，是“社會發(fā)展的一般精神成果”，生產是科學產生和發(fā)展的基礎，科學是“人的生產力發(fā)展”所表現的一個方面、一種形式[39]，“是一種在歷史上起推動作用的、革命的力量”[40]。馬克思和恩格斯闡明了科學與社會的關系、科學與歷史的關系，使人類的科學觀發(fā)生了革命性的變化，是人類科學觀發(fā)展歷程中的新的重要里程碑。

20世紀下半葉以來，許多學者分別從哲學、歷史、社會學、文化學等角度繼續(xù)對什么是科學進行探索；人們逐步認識到：科學不僅是一種知識體系，它也是一個過程、一類方法、一種活動；科學是生產力（或生產力因素），是一種社會建制，是一種文化；科學是人與自然的對話；是知識體系和知識生產的的實踐活動的統(tǒng)一。人類的科學觀有了進一步的發(fā)展[41]。

如同歷史已經顯示的那樣，今后科學活動的不斷發(fā)展和變化，會使人們對科學本質的認識進一步發(fā)展和變化，對科學的界定也會相應變化。

3.3 當今科學本質觀的分類

科學本質問題至今仍然受到哲學家的關注，學者們還在不斷提出各種各樣的看法，也仍然沒有一個公認的結論。為了厘清對科學本質的認識，有必要對有關看法進行適當的分類。怎樣才是適當的方法？筆者認為，適當的分類方法應該有利于厘清、整合和深化對科學本質的認識。從這個思路出發(fā)，不妨逐步擴大視界、拓展維度，對各種科學本質觀作如下分類[42]：

（1）從靜態(tài)看，科學是人類認識世界和改變世界的經驗知識的理論概括，是結合精神因素和物質因素于一體的系統(tǒng)化、理論化的實證知識體系（其中也包括科學活動的方法知識體系）。

（2）從動態(tài)看，科學認識隨著實踐的深入和擴展而不斷豐富和發(fā)展，原來不成熟的、錯誤的認識逐漸地被成熟的、正確的認識取代。從相對微觀的角度看，科學是探究的過程，似乎是一種“方法”。但是，“更宏觀的考察使我們能夠把科學看成是一種過程，它包含著方法，但也有不可簡化為方法論規(guī)則的那些方面”[43]。單憑科學方法“不夠解釋整個科學在長期中的進展情形，必須一談相當于科學戰(zhàn)略的某些事情，才能完成這幅圖景”[44]。

（3）從社會現象看，從近代以來，科學是社會分工的一種專門職業(yè)，一種特殊部門，一種社會組織形式，一種社會建制，一種社會事業(yè)，一種新興的社會產業(yè)。早在20世紀50年代初，貝爾納就指出：“科學建制是一件社會事實，是由人民團體通過一定組織關系，聯(lián)系起來，辦理社會上某些業(yè)務。[45]”

（4）從活動性質看，科學是人類反映外部世界、探索客觀事物奧秘以獲取知識的認識活動，是實踐（實驗）活動和理論研究活動的辯證統(tǒng)一；科學又是一種物質性的社會活動，是現代社會中的一種獨立的精神生產活動，是一種社會勞動，是一種生產力因素。

（5）從歷史角度看，科學是一種文化，是一種由歷史淀積而成的生存方式：科學活動及其成果，科學對待事物的基本態(tài)度和方法（包括應有的科學精神和科學態(tài)度在內）是各歷史時期人類文化的重要內容。

其中，第（1）、（2）類較明顯地包含著微觀的認識，第（3）、（4）、（5）類分別從空間和時間角度拓展了視野，是宏觀的認識。

袁維新認為[46]，從科學哲學的視角，可以粗略地把科學本質觀分為傳統(tǒng)的科學本質觀與現代的科學本質觀兩類，傳統(tǒng)的科學本質觀主要有經驗主義（歸納主義）科學本質觀、實證主義科學本質觀、理性主義科學本質觀和邏輯實證主義科學本質觀；現代的科學本質觀主要有證偽主義科學本質觀、后實證主義科學本質觀、歷史主義科學本質觀和建構主義科學本質觀。這種分類對于認識科學本質觀的思想淵源是有意義的，但比較抽象和粗糙。

有人分別介紹不同科學本質觀的出處或作者的觀點。例如，分別介紹美國科學促進協(xié)會在《面向全體美國人的科學》等書中闡述的科學本質觀、《美國國家科學教育標準》中的科學本質觀、N. G. Lederman對科學本質內涵的界定、McComas等人根據對8個國際科學教育標準中關于科學本質部分所作分析最終統(tǒng)整出的14項高度重疊性的科學本質觀點等等。這實際上只是羅列，并不是分類，不能起到分類應有的作用。

3.4 當代科學本質觀的結構

當代科學已經成為人類特殊和復雜的活動，有其特定和多樣的動機、目的、功能、價值，有其復雜的運行過程、機制、結果、內部和外部聯(lián)系，成為一個越來越復雜的系統(tǒng)，其體量也越來越大，這決定了科學的本質具有很強的復雜性，決定了科學本質觀會具有復雜的結構：從不同的層面、不同的側面和視角（例如從靜態(tài)的外部表現；動態(tài)的目的、過程和結果；微觀的內部機制；宏觀的功能、外部聯(lián)系和相互作用，以及不同的領域、范疇等等），會發(fā)現科學本質的不同內容。上面對科學本質觀的分類，也從特定角度反映了科學本質觀的結構。

袁維新提出，科學知識本質觀、科學認識論本質觀和科學探究本質觀是當代科學本質觀的要素與結構，并概括和介紹了比較有代表性的魯巴和安德森（Rubba & Andersen）的科學知識本質觀、萊德曼（Lederman）的科學認識論本質觀和科萊特與奇爾伯特（Collette & Chiapetta）的科學探究本質觀[47]。筆者認為，對當代科學本質觀的結構進行研究，是認識當代科學本質時不能回避的，是必要的和有價值的，但對要確定科學本質觀的要素和結構，尚需要作深入的思考和討論。

4 科學本質觀的養(yǎng)育

科學素養(yǎng)是人在先天遺傳素質的基礎上，經過教育與實踐養(yǎng)成和發(fā)展的、內在的、穩(wěn)定的、能長期發(fā)揮作用的，跟認識自然、利用自然和保護自然有關的內在品質?？茖W素養(yǎng)由意識層面、認知層面、情感層面和行為層面等要素構成。其中，意識層面（或稱精神層面）的科學觀念、科學思想、科學精神包括了對科學本質、科學價值、科學技術與人類和社會的關系以及科學倫理等認識在內，是上位的，它們指導認知層面、情感層面和行為層面，是更為基本的品質[48]。提高學生的科學素養(yǎng)是科學教育的根本目標，對科學本質的理解是科學素養(yǎng)的重要組成部分。所以，進行科學本質教育，促進學生對科學本質的理解十分必要，是科學教育的重要目標之一。endprint

4.1 科學本質觀養(yǎng)育的價值和必要性

科學本質的教育價值首先在于有利于學生形成正確的科學觀，能初步識別科學與非科學，并為識別科學與偽科學奠定基礎。其次，有利于培養(yǎng)學生的批判精神、求是精神和求真、求實精神，領會科學的精神。再次，有利于學生領會、理解科學的方法與過程，培養(yǎng)他們崇尚科學、熱愛科學的積極情感和態(tài)度。

不注重科學觀念、科學思想、科學精神的“科學教育”是沒有靈魂的教育，不是真正的科學教育。而科學本質觀乃是科學觀念、科學思想、科學精神的養(yǎng)育基礎、養(yǎng)育之本，搞好科學本質觀養(yǎng)育是重中之重。

4.2 科學本質觀養(yǎng)育的現實意義

為什么現在又要討論科學本質觀的養(yǎng)育？其主要原因是：陳舊、錯誤的科學觀以及舊的教育思想、教學模式嚴重地干擾了我國學校的科學教育教學，使之出現了較大偏差，亟待從科學本質觀著手予以糾正。當前存在的主要問題是：

4.2.1 以僵死的、程式化的探究教學取代科學本質的養(yǎng)育

不少人認為，實行探究教學就是進行科學本質教育，而他們所實行的“探究教學”是讓學生按照“由課本或教師提出問題——學生猜測答案——按照課本或教師預定方案實驗——順利地得出跟課本一致的結論”這個固定程式進行的。在他們看來，科學本質的養(yǎng)育很簡單，沒有曲折、疑難、挫折、爭辯等等，只要如此操作一番，就可以自然地達到目的了。

4.2.2 灌輸教條，忽視行動，膚淺、簡單，缺乏文化自覺

不少人認為，科學本質就是對“什么是科學”的回答，這意味著它是一個具體的知識，只要讓學生記住標準答案就行了。不僅如此，所有的科學教學內容都可以這樣來教。雖然他們在口頭上也強調知識的實際應用，在制訂科學教育目標時特別強調知識及其應用能力的培養(yǎng)，但實際上把按照（美其名曰“運用”）教科書進行知識的傳授與獲得放在第一位，不重視對偽科學的揭露和批判，也不注意科學與技術的區(qū)分和聯(lián)系。記憶成了學生獲取知識的主要方法，所謂應用主要就是用于解題以應對考試，實驗教學則成了“照譜炒菜”獲得預定答案的活動，成了應付性的點綴。

在科學課程的設計和教材編制方面存在相應的情況：科學教材基本上都在講述科學的概念和原理，把知識看成是現成的靜態(tài)的結論，有關科學的本質、科學知識是如何形成和發(fā)展的內容鳳毛麟角，少得可憐。在我們的教科書中很少介紹有關的爭議和批評，這是十分反常的。

對于科學本質、科學精神的忽視，必然導致科學思維方式和行為方式的缺失，導致忽視科學認識的歷史，割斷科學與歷史環(huán)境的聯(lián)系，從而導致科學文化的缺失。

4.2.3 宣揚科學萬能

對科學的膚淺認識還導致了科學萬能等一系列錯誤認識，例如：科學方法是唯一合理的認識世界的方法；科學知識和科學方法都是永遠正確的；人類運用科學可以控制、征服和戰(zhàn)勝大自然而無所不能，等等。

4.3 當前搞好科學本質養(yǎng)育的基本策略

針對我國科學本質觀養(yǎng)育的現狀，要搞好當前的科學本質養(yǎng)育，需要從以下幾方面著手：

4.3.1 精心設計科學本質養(yǎng)育的教學內容和過程

前已述及，科學本質觀是對關于科學的種種具體認識的概括。只有在日常的科學教學中注意引導學生形成和積累關于科學的點滴認識和事實素材，才能為其形成和發(fā)展科學本質觀建立可靠的認識基礎。因此，有計劃地開展科學本質觀養(yǎng)育工作，重視從學生實際出發(fā)，對科學本質觀的養(yǎng)育工作做出具體規(guī)劃，首先有計劃地讓學生在事實素材基礎上初步概括形成關于科學的點滴認識，然后再形成或加深諸如本文“3.1”節(jié)中列舉的、跟科學本質觀有關的科學特質的認識，為在適當時機概括科學本質做好準備，是很重要的。

在這方面，國外一些做法可以作為我們的借鑒。例如，英國國家科學課程標準規(guī)定，學生在每個學段學習的知識、技能和理解都包括科學探究、生命過程和生物、物質及其性質、物理過程4個相同的領域。在“科學探究”這一領域，課程標準在每一學段都從“科學中的觀點與證據”、“調查技能”兩個方面提出了相應的教學要求，“調查技能”主要側重于如何“做科學”，“科學中的觀點與證據”則主要側重于“如何看待科學”或“理解科學”，即有關科學本質的教育。表1列出了各學段“科學中的觀點與證據”的教學要求[49]。

這些教學要求是根據學生的發(fā)展水平提出的，在不同學段對這些觀點的教學要求有所不同，體現了科學本質教育的階段性和連貫性。

再如，國際文憑組織（IBO）專門編制了一份入門介紹材料《科學的本質》。其中包含5個部分：1.什么是科學和科學探索；2.理解科學；3.科學的客觀性；4.科學的人文性；5.科學素養(yǎng)和公眾理解科學。每一部分列出數量不等的要點，提示教師和學生在有關章節(jié)教學中予以注意。這種做法也頗有借鑒價值[50] *。

4.3.2 改進養(yǎng)育的實施策略[51]

為了搞好科學本質觀的養(yǎng)育，有人提出開設有關的顯性課程或專門課程（例如“科學本質”課程，融合科學史、科學哲學、科學社會學的“大科學課程”，“融合科學本質的綜合性科學課程”等等）。我們認為，這些提議有灌輸之嫌，也不符合我國中學的實際情況、缺乏現實性，在對科學課程擠壓加大的大勢下是難以行得通的。從我國中學教育的實際出發(fā)，應該實實在在地重視采取和用好下列措施：

4.3.2.1 讓學生在解決問題的科學實踐活動中認識和體驗科學的本質

人類對科學本質的認識是在科學實踐活動中得以形成和發(fā)展的，學生對科學本質的認識不應該是例外。這里所說的科學實踐活動主要是指科學探究活動，不是科學應用活動。這意味著，需要開展和搞好科學探究教學。

科學探究教學活動應該是科學研究過程的精致“重演”，既包含發(fā)現問題、提出假設、設計研究方案、收集并研究資料、得出結論、表達和交流結果等重要的常規(guī)環(huán)節(jié)，又要從具體課題的實際出發(fā)，靈活機動。探究教學活動的目的不僅是得出結論、學習方法過程，更重要的是通過真實的探究過程對科學有進一步的了解。endprint

為了搞好科學探究教學，既要善于利用富有典型性的經典探究案例，又要注意選擇學生熟悉、具有真實性的實際案例，特別注意能讓學生在辨明“似是而非”中提升認識、“振聾發(fā)聵”的反面案例（例如“重物落得快”和“運動需要力來維持”的爭論；范海爾孟、波義耳和拉瓦錫等人關于水變土的實驗及解釋、對燃燒現象的解釋、拉瓦錫的呼吸實驗、哈維血液循環(huán)說的確立、有機質腐敗“自然發(fā)生”說的否定，以及發(fā)生在20世紀的“聚合水”事件和低溫核聚變事件[52]等），實行多樣化探究活動與示范性經典探究案例結合。要堅決扭轉探究教學“照譜炒菜”或者“表演”、“走過場”、“重技能，輕思考”等形式主義、表面主義的做法，重視對過程方法的思考，而不只是重視對過程方法的體驗，更不是追求獲得預期的結論；注重引導學生強化對探究的問題、過程、方法、證據以及結論等要素的反思，重視質疑、批判與反省；努力改進和完善、優(yōu)化探究教學模式。同時，也注意引導學生了解科學與技術的區(qū)別與聯(lián)系。

4.3.2.2 強化教學對話與討論

對話與討論有助于啟發(fā)和提升學生的認識，特別適用于科學本質的教學。中學生（特別是高中生）對哲學思考已經開始具有興趣，在圍繞有關科學本質問題的對話與討論中，除了引導學生思考“是什么”、“為什么”、“怎么樣”等基本問題外，還可以就事物的本體*、方法、過程和認識論等特別提出“你已經知道（或確定）什么？”、“你為什么知道（或能確定）？”、“你是怎么知道（或確定）的？”、“我們的思考可靠嗎？”、“我們還可以怎樣思考？”、“有沒有反例？”、“有沒有例外？”、“怎樣應對意外情況？”等等具體問題，引導學生通過對話與討論進一步認識科學，同時又要注意有序深化，不操之過急，注意揭露和批判偽科學。

4.3.2.3 注意滲透、融合科學史、科學哲學知識

科學本質的養(yǎng)育不能脫離科學知識的學習孤立地進行?？茖W本質涉及科學的歷史、哲學與社會等方面，在學生可以理解的程度上，在科學課程與教學中融合科學史，讓學生在有事實依據的歷史背景或情境中學習科學，有利于學生在獲得科學知識的同時，了解科學概念、定理和理論的發(fā)現和演變的邏輯過程，進而歷史地看待科學知識和科學方法，領悟科學的本質。

4.3.3 重視教師科學哲學修養(yǎng)的提高

為了促進學生對科學本質的認識，在科學教學中，教師不但要有“學科學（learning science）”、“做科學（doing science）”意識，還要有很強的“理解科學（understanding science）”意識；不能只關注“學生知道什么”，更要關注“學生如何知道”、“學生有沒有可能犯錯誤”。

我國科學教師的職前、職后教育中都沒有科學哲學類課程，目前的科學課程與教學論教材也很少涉及這方面的內容，致使科學教師對科學以及科學的本質、價值、方法、過程、發(fā)展等問題的認識比較膚淺，存在著缺失甚至錯誤。一些教師孜孜不倦地灌輸科學結論、進行題海訓練，甚至宣揚非科學、偽科學，嚴重影響了對學生科學素養(yǎng)的養(yǎng)育，卻還自以為在為科學教育嘔心瀝血。針對這種現實，有必要在教師職前、職后教育中增加科學哲學方面的內容，大力提高教師的科學哲學修養(yǎng)。

4.3.4 同步培養(yǎng)科學精神和品性

前已述及，科學活動的成效對其主體的精神追求和某些品性都有特別的要求，這種特殊的規(guī)定性在科學的界定中應該得到反映。反過來，要真正了解科學的本質，形成正確的科學本質觀，必須了解并初步具備科學精神和一些重要的科學品性（他們常常通過優(yōu)秀科學家的言行表現出來）?？茖W本質觀的養(yǎng)育不能孤立地進行，這是需要我們予以足夠注意的。

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