对科学本质的认识[1]
《现代汉语词典》中对“科学”概念的解释为：“反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。”但科学并不是一个静态的知识体系,而是一个包含知识、方法和态度等多向度活动的动态体系。美国科学促进会(AAAS)对科学本质从科学知识、科学探究、科学事业三个方面来阐述,认为科学知识的本质是：世界是可认知的,科学知识是可变的,科学并不能解决所有的问题;科学探究的本质是：科学讲究证据,科学是逻辑和想象的结合体,科学具有解释和预测的功能,科学试图确定和避免偏见,科学反对权威;科学事业的本质是：科学是一种复杂的社会活动,科学分成专门领域并在不同情况下进行研究,科学必须考虑伦理原则,科学家既作为专家又作为公民参与公众事务。这是一种比较权威的对科学本质的描述。
在科学教育领域,对于科学的本质认识有一些基本的共识：第一,科学知识是暂定性的,会改变,但是在一定时期会相对稳定。第二,科学知识基于(或至少部分基于)观察和实验的论证。第三,科学知识是具有主观性的和受到理论驱使的,个人的追求、信念、先前知识、训练、经验和期望等会影响科学研究。第四,科学知识涉及人的推测、想象和创造(设计解释的构建)。第五,科学是一定文化和社会背景中的人类事业。此外,学生应当理解观察与推测的区别、科学定律与科学理论的区别。
由温·哈伦(英国)编著,韦钰翻译的《科学教育的原则和大概念》(科学普及出版社,2011年7月第1版)一书中指出,科学作为一种人类文化,通过教育不断传承和发展,产生了“科学中的14个大概念”和“科学教育的10项原则”。
科学中的14个大概念：
①宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。
②物体可以对一定距离以外的其他物体产生作用。
③改变一个物体的运动状态需要有净力作用于其上。
④当事物发生变化或被改变时,会发生能量的转化,但是在宇宙中能量的总量总是不变的。
⑤地球的构造和它的大气圈以及在其中发生变化的过程,影响着地球表面的状况和气候。
⑥宇宙中存在着数量极大的星系,太阳系只是其中一个星系——银河系中很小的一部分。
⑦生物体是由细胞组成的。
⑧生物需要能量和营养物质,为此它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争。
⑨生物体的遗传信息会一代代地传递下去。
⑩生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。
科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。
科学上给出的解释、理论和模型都是在特定的时期与事实最为吻合的。
科学发展的知识可以用于开发技术和产品,为人类服务。
科学的应用经常会对伦理、社会、经济和政治产生影响。
科学教育的10项原则：
①在义务教育的所有年级,学校都应该设置科学教育项目,以系统地发展和持续保持学习者对周围世界的好奇心、对科学活动的热爱以及对自然现象的理解。
②科学教育的主要目的应该是为了使每个人能够参与有依据的决策和采取适当的行动,这对保证他们个人、社会以及环境的健康和协调发展是重要的。
③科学教育具有多方面的目标,科学教育应该致力于：
◆理解一些科学上有关的大概念,包括科学概念以及关于科学本身和科学在社会中所起作用的概念;
◆收集和运用实证的科学能力;
◆科学态度。
④基于对概念的审慎分析以及基于当前对学习是如何发生的有关研究和理解,应该给出为了达到科学教育各个方面目标的清晰进程,指出在不同阶段需要掌握的概念。
⑤应该从学生感兴趣并与他们生活相关的课题开始,逐步进展到掌握大概念。
⑥学习的经验应该明晰地反映出既包含科学知识,也包含科学探究的理念,并且符合当前科学和教育方面的见解。
⑦所有科学课程活动都应该致力于深化学生对科学概念的理解,同时应该考虑其他可能的目标。例如,科学态度和能力的培养。
⑧为学生设置的学习项目以及教师的职前教育和专业发展,都应该与为达到原则③中所设置目标需要的教与学的方法保持一致。
⑨评测在科学教育中具有关键的作用。无论是对学生学习过程的形成性评测,还是对学生学习进展的总结性评测,都必须考虑到所有的学习目标。
⑩为了达到科学教育的目标,学校的科学项目应该促进教师之间的合作,并需要社会其他力量包括科学家的参与。
总之,对于科学本质的认识,经历了从客观知识观、科学探究观发展到包括知识、方法和态度的本质观的过程。随着教育和科学的发展,人们逐渐认识到科学本质的丰富内涵,科学不仅仅是系统化的知识体系,也是一种方法论体系,而且也是包括科学态度与科学精神的价值观体系。