论科学课程作为“研究假设”*

2012-07-17张磊

当代教育科学 2012年17期

●张磊

“科学”实则包括了自然科学和社会科学在内的一切有系统的学问，本文是在自然科学或经验科学层面使用“科学”一词。科学课程是科学教育的重要依据，但对课程的不同认识将影响课程作用的正常发挥，如“课程即科目”将“课程”视为一种学习科目、教材或教科用书，主张学科知识是主要学习内容，学科教育目标在于传承、捍卫并巩固学科知识。这忽视了学生对于学习活动的主观性认识、创造力和思考能力；忽视了教育过程的动态因素，易使教育过程成为学科内容的单向灌输过程；将“课程”沦于“学科本位”；只注意学科内容的知识权威性，忽视学生的个别差异。“科学课程作为有待师生检验的‘研究假设’”是在科学哲学研究成果的基础之上对课程的重新认识，值得进一步深入研究与思考。

一、科学课程作为“研究假设”的逻辑起点

“科学课程作为‘研究假设’”以科学史与科学哲学的研究成果为支撑。科学史与科学哲学的研究表明，科学是并永远保持是一个探索。这是由于经验科学不可能产生对理论的最终证实或证否，科学陈述的客观性实质上在于它们能被主体间相互检验。因而，科学理论不是在所谓得到证实的真命题以及由它们构成的理论基础上的静态地简单累积，而是动态的在原有知识基础上的生长，即将以前已完成的东西合并为不断生长的、并必然穿越时间而进步的结构。这意味着“世界不是一成不变的事物的集合体，而是过程的集合体。”[1]决不能仅仅以科学陈述的形式的或逻辑的结构作为经验科学的特征，还应建立以经验科学的方法作为其特征的思想，即处理科学理论的方式，将“经验解释为经验科学的方法”。[2]而且“科学的精神并不存在于孤立的观察、实验或规律之中。这种精神倒是可以在科学家所采取的一般观点中以及他们所应用的研究方法中看到。”[3]

于是，科学课程使学生获得知识，但又不至于单纯地获取知识和有关的技巧形式，还企图把所获得的知识统一起来，使学生形成持久的性向和态度。这种科学的思想态度就是不再去理所当然地承认事物，而去采取一种批判的或探究的和试验的态度，意味着某种信仰以及对它的有关陈述不再被认为本身是自足的和完备的，而被当做是一些结论。结论是“科学的”，意指建立一个判断秩序的可能性，强调探究的内在逻辑，而不是强调探究结果所具有的特殊形式。因而科学的真理并不仅仅存在于已获得的真理的积累中，对已有的理论的验证中，它还存在于无穷探索的开放的特点中。这就是根据理论系统是否准备继续接受新的考验，它们或早或迟有可能被证伪的特点，意味着开放的理性不仅是方法，它还是一种构筑思想系统的能力，而这些思想系统不是一经建立起来就最终确定了的，而是能够不断重组的。

因而，科学教育实质上是对科学理论进行检验的方法、精神与态度。科学知识不仅仅是关于世界的概念、原理和规律的体系，而且还内在地包含了认识世界的方法体系，包含了关于世界的观点、对待世界的态度以及情绪等方面，意味着科学知识的学习过程必然要求一个批判的或探究的检验过程。因此，新课程确立：1.知识、技能，2.过程、方法，3.情感、态度、价值观的三维目标体系，并明确主张学生学习方式从接受式学习向探究式学习的根本转变，这都是以科学史和科学哲学的研究成果为依据的。

二、科学课程作为“研究假设”的发展理路

既然经验科学永远保持探索的性质，科学知识也始终处于接受检验的状态之中，那么科学课程就必然是有待师生进一步探究的假设，而不是有待理解和记忆的结论与成果。

（一）科学课程作为“研究假设”的意义

科学课程作为“研究假设”是指，科学课程实质上是一套教学内容与教学方法的建议说明，以表明在课堂情境对理论进行检验的实际可能性，将课程视为有待师生在教学过程中加以检验的“研究假设”。是说教育的目的不应屈服于作为固定知识的权威，而必须把已有知识作为思考的材料，用以发展理解、“负责的判断”和“批判反思”的能力。因而，课程不是在预期学生将出现的行为结果的基础上，选择和组织的课程经验，而是能够反映知识的内在价值和发展脉络的课程内容与过程原则。

课程计划人员可以从教室情境之外提供课程法则，以制定教师可资借鉴与遵循的课程指示。但由于学生各不相同，而且教室情境也有所差异，因此，每一位教师必须根据个别教室情境中的实际经验，去接受、修正或拒绝任何普遍性的规则或原理。意味着学校教师必须考虑其所处的具体教室情境与可能的课程教学效应，将课程作为研究假设与学生一起在教室情境当中进行检验或修正。因而，课程作为研究假设强调教育过程中，教与学互动的重要性，意在强化学生的认知发展，用以学习解决问题，而不再是事实与信息的累积与灌输，从而协助学生学习探究促成类化迁移。一方面在教学方法上帮助学生学习如何学习；另一方面在教学材料上提供学习机会以强化学生不同的心智功能。

其实所有课程皆可视为有关知识、教学与学习本质的“研究假设”。教育知识本身不是可以事前明确界定或规定的课程目标，概念本身也不是单一绝对的知识结构，因而教学的目的不是要学生寻求统一的标准答案，而是引导学生从探究过程中进行没有标准答案的讨论与学习，以进入多元社会文化的对话之中，并经由讨论探究的方式而学习、了解各种不同意见，以提供学生发展心智能力的机会。而过去的教师往往通过课程或依赖教科书教导学科知识，并且把教师必须遵守课程或教科书中的学科知识，视为理所当然。因而，超越传统观点，教师与学生必须对课程内容持怀疑与批判的观点，并通过实际的检验评估课程内容或理论的价值，以引导学生质疑的思辨与批判态度，进而增进师生的认知、情意与技能的发展。

由此可见，课程的意义不只是代表一套预定的教学内容大纲，而是将一种教育理念与教育价值转化为教育过程中教学现实的具体说明，意味着师生需从研究的角度来处理课程所蕴含的教育理念与知识本质，将其视为可进一步探究的问题。因而，课程是开放的研究假设、可以质疑的方法与内容，而不是理所当然的教条与命令。教师与学生正是共同进行研究的学习伙伴，如此的课程所处理的教育知识，允许教师与学生在教室实际情境中加以主动构建，教学成为知识和方法学习的动态生成过程，才对师生具有教育意义。

（二）科学课程作为“研究假设”的作用

科学课程作为“研究假设”的课程观点视课程内容为可供质疑与验证的假设，从而重视教师的教学方法、学生学习的思考模式、师生之间的互动因素以及这些因素变项彼此之间的动态交互作用。一方面，课程不仅可以随着时代的社会变迁与时俱进，而且重视课程革新以及学校教师的专业成长与教育专业自主性，重视教师的教育专业能力发展。这意味着学校教师必须从事课程探究以获得教育理解，方可将教学方法与课程实施加以有效的联结，进而将有效的课程落实于实际教学之中，而非将课程与教学视为截然划分的两极。因而，科学课程作为一套教学内容与教学方法的建议说明，尤其为教室情境中的“运作课程”提供了可资借鉴的“运作”途径，即以课程作为教育设计的手段与工具，引导学生顺利进行学习之旅。这意味着教师对政府所规划的课程目标与教学内容及方法，可以因时因地、因对象而加以制宜与权衡，因而成为教室层次重要的课程开发和建构者。课程实则为协助教师与学生进行教学与学习的导引说明，而非用以压制教师和学生的控制工具。另一方面，课程作为“研究假设”，也同时表明必然通过探究与检验的过程方能习得知识，建构起学生自己的“习得课程”。

因而，科学课程作为“研究假设”实质上是指，不仅应将课程内容视为有待师生检验的“研究假设”，而且实际教学情境中教师更需进一步采取假设—检验的教学思路，以思辨质疑的教育批判方式辅助以实验检验的经验方法，来实施政府事前规划的课程，籍以启发学生的心智成长，而不是一味地灌输政府规定的课程内容与方法。因此，科学课程作为“研究假设”强调批判性思维，重视批判性教学方法，鼓励学习者质疑、探究、讨论的学习方式。教师与学生在课程实施过程中，互相担负起建构课程并评价课程的责任，因而是一种平等、互惠、协商与教学相长的“互为主体”的平等关系与过程。[4]

三、科学课程作为“研究假设”的实践之路

由于科学的无尽探索性总是以解决不完的问题形式表现出来，是“科学始于问题，又终于问题。”[5]或曰“打破一个谜团，其实不过是用另一个谜团来解释它而已”。因此，科学课程的设计与实施以问题为中心展开，才更符合科学发展的逻辑与人类认识发展的线索。

（一）以问题为中心设计科学课程

问题实质上是在历史和现实中那些不能尽如人意的地方，发现有待于进一步解决的疑难。问题的牵引使科学得以发展、人类生活得以展开。这就是人们在不断地提出问题、解决问题又不断发现更多疑难的过程中，解决疑难读懂自然，同时实现自身的价值和理想也读懂自己。永远解决不完的问题缠绕着人类，也同样伴随着每个人的一生，使不断探究各种各样问题答案的过程，成为人们生存的基本姿态。一方面一个个问题的解决积累着人类的成就感、积累着人类的自信，也同时积累着人类进一步解决问题的勇气；另一方面也确实有更多的问题等待着人们去解决，时时向人类的意志、耐力和智力挑战，使人们无法不继续努力、无法躺在以往的成就上停滞不前，而是只能面对困难、面对问题、面对挑战。从而使提出问题、解决问题、生成更多的问题……，也必然成为科学课程的基本样态，使问题成为科学课程中最具有生命活力的积极因素。

因而，学习内容以问题的形式间接呈现出来。问题不仅是科学研究的出发点，是开启科学之门的钥匙，而且研究表明，学习产生的根本原因不是感知（尽管学生学习是需要感知的），而是问题，即对问题的敏感性和对问题的一贯热情，或如希腊人说的，要紧的是惊奇的本性，而不是方法或者技巧。所以，现代学习方式特别强调问题在学习活动中的重要性。一方面强调通过问题来进行学习，把问题看作是学习的动力、起点和贯穿学习的主线；另一方面通过学习生成问题，把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。于是，科学课程所遵循的重要原则，是以能否激发师生积极思考、提出值得探讨的问题和寻求解题策略的不懈努力为依据。

科学课程以问题为中心展开的方式可以多种多样。如美国初中物理教科书《能量》，是以能量为主线按照“能量和物质”、“能量和力”、“热能”、“电能”、“声能”和“光能”等六个主题把力学、热学、电磁学等内容有机地整合起来。而英国的义务教育教科书《社会中的科学与技术》，则是将各个学科通过围绕一个共同的起组织作用的观念相互协调起来，彼此联合为一个综合性学科，以突出学生作为探索者角色的探究意识。如“生物能量”这一单元涉及内容有：生物能量是再生能量来源，不同于石化燃料，后者是不可再生的；生物能源来源于太阳，植物通过光合作用把太阳能转化为生物能量；生物能量有三种形态：固体燃料（木柴、木炭、垃圾）、液体燃料（酒精、植物油）和气体燃料（生物气体）。而且提出诸如下面的问题：在英国，烧木头的炉子和木柴取暖器很普遍，这将引起什么问题？废渣填埋生物反应器常用于从垃圾中得到生物气体，你认为哪种家庭垃圾最合适放入其中以得到生物能量？…。[6]这些问题关涉家庭和全球，综合生物、地理、化学、物理等学科，气象问题与环境问题也都纳入学生的视野之中，但都是围绕“生物能量”这一主题。这样以问题为中心组织课程内容使学生沉浸于问题式学习，通过建构整个情景的意义，使知识学习与应用之间建立起密切联系。

（二）以问题为牵引实施科学课程

实践表明，一个人一旦向自己提出了某个问题，并产生了解决它的欲望，形成“问题意识”，就能更敏锐地感受和觉察与该问题有关的信息，提高对无关信息的抗干扰能力。问题使人的注意力具有明显的指向性与选择性，对持续进行有目标的思维、探索活动具有显著的激励功能。因此，物理新课程标准明确要求学生 “能在观察物理现象或物理学习过程中发现问题，有初步的提出问题的能力。”提出问题是思维活跃的表现，是独立思考的开始。鼓励和引导学生发现并提出问题，用问题贯穿整个教学活动，不仅能帮助教师更清楚地了解学生的思维状况并为教学活动提供依据，还能有效地促进学生不断地反思自己的思考，构筑自己的认知网络、习得课程。因而，激励学生自己提出感兴趣、有价值的问题，唤起学生解决问题的欲望，事实上是学生学习的基本条件。

物理教材中许多概念和规律的教学也都是以探究式展开的，这为培养和锻炼学生的探究能力和提出问题的能力提供了很好的机会。比如《凸透镜成像》这一节，教师就可以在利用凸透镜将太阳光汇聚成一个最小、最亮的光斑照射在火柴头上，使火柴头被点燃的基础上，启发学生思考：为什么凸透镜后方出现一个光斑并将火柴点燃？（学生易想到是凸透镜对太阳光的“会聚”作用）那么凸透镜为什么会将光线“会聚”？“光斑又是什么”？（学生）会试着猜想：光斑是太阳经凸透镜所成的像吗？如果这个光斑真的是太阳的像，是不是其它物体也能通过凸透镜成像？从而激发学生用实验探究凸透镜成像规律的欲望。当学生发现蜡焰真的能经凸透镜成像时，进一步启发思考：凸透镜成像与已学过的“小孔成像”和“平面镜成像”有什么不同？凸透镜成像也会有什么规律吗？并引导学生看书（了解凸透镜有将平行光线会聚于一点的特性，平行于“主光轴”时的会聚点称为凸透镜的“焦点”以及“焦距”的概念）。为了研究的精确性还可以引入“物距”、“像距”等概念，那么能否用“焦距”、“物距”、“像距”三者之间的关系来表达凸透镜成像的规律？……

当探究过程结束，可再一次让学生思考课前提出的光斑问题，并因此让学生掌握一个用太阳光粗略测量凸透镜焦距的方法。课后作业可如下设置：你了解爸爸妈妈与奶奶爷爷戴的眼镜有什么不同吗？照相机和显微镜是怎么回事？你能了解多少凸透镜的应用？于是，整个教学过程老师除了不断引发学生思考，提出探究问题之外，几乎没讲任何东西——概念的建立是通过学生自己读书获得，实验设计也是学生自己来做，结论更是学生自己来说。在学生有条不紊、忙得不亦乐乎之际，老师只是点拨、提醒，并将课堂学习延伸到课外。可见，以问题为中心的学习方式，使学生不再是被动的接受和再现教师传授的知识，而是成为主动的探究者，知识建构过程的自我指导的、负责任的参与者，并通过把先前知识与新知识建立联系来建构意义，从而成为一个有效的、可实现的学习框架。

事实上，早在1975年斯腾豪斯就在《课程研究与编制导论》一书中以学校教师的教育专业观点，表达了“课程即研究假设”（curriculum as hypothesis）的思想，认为课程应该是一套教学内容与教学方法的建议说明，并将课程视为有待教师在教室情境脉络的教学过程中加以考验的一套“研究假设”。但由于这种课程观点“没有提出一个细致的、需要严格遵守的设计步骤，事实上这种课程编制模式也只是一种编制的思想或思路”，[7]从而没有真正落实于课程实践。正因为如此，这种观点被认为对教学实践中的教师来说，无论是在专业素养方面，还是在参与课程研究方面，都是一个巨大的挑战，从而很容易流于形式，甚至只是沦为一种教育改革理想情境的口号！然而，困难不是止步不前的理由，基于科学哲学的研究成果，在课程理论与实践中进一步研究与应用这一思想，并使之成为具有可操作性的思维框架，是研究者的当务之急。