中西科学教育的比较及其启示

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  • 更新时间2018-11-02
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  摘要:我国科技协会2010年公众科学素养调查结果显示,公民的科学素养远远低于美国、加拿大等西方国家。本文通过对中西科学教育的比较分析,发现中西科学教育在科学本质理解、科学教育目标和内容、科学教育方法等方面存在差异。因此,在当前教育全球化这一大背景下,我国科学教育的改革与发展必须要借鉴、吸取西方发达国家的先进理念,以提高我国公众的科学素养为旨归。


  关键词:中西科学教育;科学本质;科学素养;科学方法;比较研究;


  作者简介:宋广文/曲阜师范大学教育科学学院教授(曲阜273165);曹红/曲阜师范大学教育科学学院硕士(曲阜273165);


  科学技术是推动时代发展的原动力。一国科学技术的发展水平如何在很大程度上受制于该国科学教育的质量。因此,在科学技术迅速发展、国际竞争日益激烈的今天,科学教育仍是国际上各国关注的焦点问题。西方科学教育经历了300多年的改革与发展,至今已取得了世界瞩目的成就,公民的整体科学素养已经达到了很高的水平。相比之下,我国公民的科学素养却远远低于西方发达国家。1999年中国科技协会倡导的《2049全民科学素质行动计划》(简称《2049计划》)提出,到2049年,即建国100周年时,全民具备科学素养,该计划指出要在尽可能短的时间追赶发达国家,逐步缩小我国与发达国家的差距。[1]我国新一轮的基础教育课程改革也提出,要以培养公众的科学素养为宗旨。因此,探寻我国科学教育与西方发达国家到底存在哪些差异,以反思我国科学教育改革发展中存在的不足,应该是每一个科学教育工作者需要深思的和亟待解决的重大问题。这不仅关系到我国科学教育改革与发展的未来,关系到中华民族在激烈的国际竞争中能否立于不败之地,更关系到每一位公民身心的全面和谐发展。


  经过对中西科学教育的比较研究,我们发现中西科学教育的差异性主要体现在中西科学教育观念上的差异,这种差异具体表现在以下三个方面:


  一、科学内涵理解的差异


  西方科学界认为“科学并不是一种外在的知识体系,它是人类的一种探究活动,是人们对于真理的不懈追求和对于未来的无限探索和求知”。[2]科学不同于真理。科学是人们对客观世界的认识,探索的结论,具有时代的特点。“科学的精神在于追求真理”。绝大多数西方后现代科学哲学家和科学史学家都有这样的共识,像波普尔、拉卡托斯、劳丹。拉卡托斯在他的名作《科学研究纲领方法论》中就详细地阐明了科学的本质。他认为,科学本质上是一个有严密逻辑关系的命题体系。一门科学学科,是由“硬核”作为基本命题,以及由“硬核”逻辑推演出来的“保护带”命题组成。[3]波普尔认为:“科学命题必须是有可能被证明是错误的命题。换句话说,不可能证明是错的命题就肯定不是科学命题。”[4]劳丹认为,科学的本质在于解决问题,“科学基本上是一个解决问题的活动”。[5]他们的学说都反映出有关科学本质的以下共识:不存在永恒不变的科学真理,科学在本质上是相对的、可变的、处在不断地修正与发展过程中。科学本质上是“一种探索活动”,而知识只不过是科学的产物而已。之后,科学哲学的“历史学派”著名代表人物库恩在其《科学革命的结构》一书中就从更为广阔的范围考察了科学的本质。他利用“范式”这一远远超出科学哲学范畴的概念进一步揭示了科学作为一种探究活动的历史性、情境性和非连续性本质。[6]西方科学本质观一致要求科学教育在教学中以“科学探究”为核心。探究不仅是科学学习的方式,而且是科学学习的手段,更是科学教学的一种指导思想。它“包括科学知识是如何根据新发现的证据、逻辑分析以及科学界急诊得到修正的解释而改变的,还包括为什么会有这样的改变”。[7]通过科学探究的过程,学生不仅学到了科学知识,更主要的是学生理解了科学知识的产生和发展过程,形成了合理的科学本质观,培养了学生的科学意识、科学态度和科学情感。而我国的科学本质观是以传统的科学观为基础的科学教育。传统的科学观认为科学是“反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系”。“科学是被证明了的客观真理”。[8]这种以“知识体系”和“绝对真理”为观点的科学本质观是狭隘的、片面的,它使我国的科学教育演变成了学科教育或者是科学知识教育。在传统科学观的影响下,我国的科学教育往往只注重科学知识的积累,忽视科学方法的训练、科学精神的养成。认为“让儿童们死记科学事实比允许他们自由的观察探索事物获得的教育好的多”,[9]科学知识对于学生来讲只不过是教材中的“文字符号”,现实中的“谋生工具”。试问在传统科学观的指导下进行地教学,学生的探究意识从何而来?学生的创造精神、批判性思维何以产生和培养?因此,西方合理的科学本质观值得我们借鉴和学习。


  二、科学教育目标和内容的差异


  科学教育的目标是选择科学教育内容的重要依据。科学教育目标不同,教育内容相应的也就不同。当前,西方国家对科学教育目标进行了改革,认为科学教育的终极目标是提高青少年和公众的科学素养,也即培养具有科学素养的人,以此来为以后的人生做准备。[10]随着高科技的发展,高科技一方面在为人们的生活提供方便的同时,另一方面也给人类的生存带来了很多负面效应,比如环境破坏、生态失衡、人口激增等。因此,为了促使人们更加关注其与科学、社会的关系,西方各国制定的科学教育目标中也充分体现了STS思想,即都强调对科学-技术-社会三者关系的理解,正确运用科学技术的知识、技能、方法、价值观来解决社会中的问题。[11]


  西方科学教育的内容不仅极为广泛,除物理、化学、生物外,还涉及地球科学、天文学、微电子学、环境科学、人口学等与技术和社会发展密切相关的科学知识。而且体现了时代性,比如开设了HPS(科学史、科学哲学、科学社会学简称HPS)课程,用科学哲学、科学社会学和科学史学的思想观和方法论来指导科学教育;增加了STS课程,“它是以科学技术与社会相互关系和科学技术在社会生产、生活和发展的应用为内容的科学教育”。[12]通过STS课程,使人们理解科学技术与社会之间的相互作用,并使他们更有效的利用科学来解决实际问题。除此之外,西方各国充分重视科学教育的人文价值。科学的人文价值是连接科学主义与人文主义的桥梁。在科学教育中主张将科学教育和人文教育融合,从而促使个体产生“求真求知”的需要、服务社会能力的发展、精神和人格特征的完善,自我价值得以实现。[13]我国的教育目标仍以我国从20世纪50年代沿袭下来的“双基”(基础知识、基本技能)为主,而且双基中又尤以基础知识为重。基础教育课程改革中,科学知识与技能的教学仍是重要的教育目标。科学教育目标亦是如此。虽然随着我国新课改的实施,也要求以培养青少年的科学素养为目标,但是在中国长期的应试教育体制之下,很难实施。[14]由于我国长期对科学观、科学教育的错误理解,根本上否认科学教育自身的人文性,导致了科学教育与人文教育的分离。而实践证明“科学教育本身内容必须人文化”,现实的发展要求科学教育必须彰显自身的人文意蕴。科学教育与人文教育的断裂也是导致我国公众科学素养的低下的重要原因之一。按照国际通用的美国国际科学素养促进协会主任米勒(Miler)教授的科学素养三维模型进行测算,2003年进行的第五次科学素养调查,我国公众的科学素养水平达到1.98%,比2001年的1.4%增长了约0.6个百分点。但是1989年加拿大公众科学素养已经达到4%;1992年欧盟公众科学素养水平已经达到5%;2000年美国公众达到基本科学素养水平的比例为17%。2010年我国具备科学素养的公民比例达到3.27%,而2007年美国具有科学素养的公民就已经比例高达25%。这充分说明我国公众还不具备基本程度的科学精神和科学意识,也不具备基本的科学思维方法和应用科学方法解决社会及生活中实际问题的能力。与发达国家相比,我们仍然有很大的差距。因此,面对21世纪对人才的新要求,培养学生的科学素养己经是刻不容缓的事情了。


  三、科学教育教学方法的差异


  杨振宁在美国石溪与中国访问学者和研究生的谈话中讲到:“在美国各个校园里,中国研究生读书考试一般相当好,有不少是名列前茅。在石溪的校史上,有些中国研究生的考试不敢讲是绝后,至少是空前的。但是,考试以后要搞研究工作的时候,好象有些困难,甚至于有人觉得也许中国人的脑筋不能够作研究工作,就只会参加考试。”[15]这充分暴露了我国科学教育中教学方法方面的不足以及培养学生创造力上的欠缺。在西方发达国家由于受皮亚杰建构主义以及加涅发现学习理论的影响颇深,他们普遍认为,科学教育应该以儿童探究为中心,鼓励儿童在与周围环境的相互作用中,通过自身的动手操作和动脑思考,主动探索科学知识发生和发展的过程,让他们自己去发现科学结论,并且使新的科学概念经过与头脑中原有的旧概念发生冲突、协调、印证和澄清等过程,将其纳入到原有的知识体系,或者是生成新的知识。[16]在我国的实际科学教学中,教师受传统应试观念的影响在教学中依然采用填鸭式的教学方法,课堂中形成了“教师讲-学生听”的被动局面。学生为了应付科学考试,只需要记住考试的内容,不必主动去思考科学结论是如何产生和发现的。如此机械的、僵化的教学方法致使学生在解决实际问题中过于模型化和公式化,久而久之使学生丧失了个体创造精神和批判思考的能力。这与我国造就创新人才的要求相差甚远,难以适应未来社会的需要。


  所以,科学学习应该是一个能动的过程,是一种探索活动。学生学习科学是凭借自己原有的认知结构对科学知识进行选择和加工处理的过程,学生的学习只有通过自身的操作活动和主体参与才是有效的。因此,西方各国在教学中普遍使用发现法、合作-探究法、情景教学法等。这些生动活泼的教学方法,强调学生的主体地位,倡导师生之间的互动合作,极大地促进了学生科学的创造精神、求实精神、自由精神和审美精神的培养。在这方面,我们也应深入反思并批判地学习。


  由以上比较可以看出,我国的科学教育与西方相比确实存在着一定程度的差距,我们应在深刻反思这种差距的同时,吸取西方科学教育之精华,去其糟粕,以便早日赶上世界科学教育改革的步伐。