库恩的范式论述

●专题研究

科学史、科学哲学和科学教学

魏冰

[内容提要]在国际科学教育界,人们对科学史

( Histor y)、科学哲学( philo so phy )和科学教学( Science teaching )——常一起简称为HPS①——在科学教育中的作用日益重视。HPS教育的基本意图是,不但要

让学生学习科学内容,还要让他们了解“科学的本质”( The Natur e of Scie nce)。HPS有以下作用: ( 1)使科

学密切联系个人、伦理、文化和政治因素,从而使科学

人文化; ( 2)使课堂教学更富有挑战性和思考性,从而

加强学生的批判性思维技能; ( 3)有助于更全面、准确

地理解学科内容。本文从课程改革、科学课程、科学哲学和科学教育三个方面介绍HPS的最新理论与实践。[关键词]科学教学、科学哲学、科学史、HPS、科

学课程、科学教育、科学本质

课程改革中的HPS

谈到HPS不可避免地要提到两个国家的科学课

程,即英国的“国家科学课程”和美国的“2061计划”。前者已在实施,后者是一组长期的、综合的科学课程

改革方案。这两项课程计划都不同程度地涉及到科学

史和科学哲学。

在英国“国家科学课程”中HPS内容占5%左右。

英国国家课程署( N CC)在介绍这部分内容时说: “学

生应该理解科学概念随时间而变化、发展的方式,理

解这些概念及其应用是如何受到社会、伦理、精神和

文化背景的影响的”。②他们要求中小学学生能够: ①

把基于科学事实的主张与没有基于科学事实的主张

和论断区别开来;②思考特定的科学概念或理论是如

何与其历史、文化背景相关联的;③学习一些科学争

端的实例和科学概念的变化、发展方式。

1989年,美国科学促进会( AAAS)出版了一个题

为“科学为所有的美国人”( Science fo r All

America ns )的研究报告。③该报告汇集了“2061计划”的第一阶段的研究成果。报告要求学生应从三个方面

理解科学的本质: 科学世界观、科学的探究方法、科学

事业的性质。报告的第一部分共有12章,其中有两章

专门讨论科学史和科学哲学。第一章题为“科学的本质”,内容包括: 科学的客观性、科学的可变性、区别科学和伪科学的方式、证据及其与理论证明的关系、科

学方法、解释和预测、科学伦理、以及科学的社会组织等。在第10章“科学史的透视”中,作者提出把科学史

引入科学课程有两个原因: 其一,若没有具体的科学

实例,关于科学发展和运作的概括将是空洞的; 其二,

科学发展过程中的人物、历史对于我们继承文化遗产

具有重要意义。按照既能说明历史问题又具有显著文

化特色的标准,文中选择了以下10个科学史事件作

为范例: 行星地球、万有引力、相对论、地质时代、大地构造、物质守恒、放射性、核裂变、疾病性质、工业革命。

以上两个课程计划都认为HPS并不是主张科学

内容由科学史或科学哲学代替,也不指望学生理解诸

如实在论和工具主义这样的争论性问题,更不要求他

们能详细列举多个原因说明为什么伽利略是正确的

而红衣主教是错误的,而是要求学生从基本的科学事

实中领悟科学的精神实质、科学发展的一般规律和科

学家的特质。总之,通过HPS给学生一个关于科学和—52 —

一九九九年第三期比较教育研究

①

②

③Nati onal Curriculum Cou ncil , Sci ence in the

nati onal curriculum. York , 1988.

Am erican As sociati on f or th e Advancement

of Sci ence, Sci ence f or all Am erican. Wash -

ing ton, 1989.

也有人把HPS理解为科学史( hi st ory)、科

学哲学( phil osophy)和科学社会学( soci ology)

的简称,但从文献来看, 有关的研究多涉

及前两者。

科学家的真实( authentic)印象,而不是神化了的或教

科书式的印象。

科学课程中的科学史

在英国,最早提倡科学史教育可追溯到1851年。

当时的英国科学促进会( BAAS)主席在一次演讲中呼

吁: “我们要教给年轻人的,与其是科学结论不如是科

学方法,更不如是科学史”。BAAS在1917年的年会上

再次提出,科学史教育是通融学校课程中人文科学和

自然科学的良方。直到本世纪六、七十年代,该协会还

在其报告中多次敦促把科学史和科学哲学纳入科学

课程中。从实践方面来看,尽管在各个时期都有热心

的科学教育工作者积极响应,也陆续设计了一些科学

史教材,但总的说来,科学史教育没有形成大的气候。

有专家分析主要原因是,广大科学教师本身没有受到

多少科学史和科学哲学教育。正像BAAS六十年代一

份报告指出的那样, “他们(科学教师)的行为和思维

都是职业训练的结果,缺少对科学本质和目的的理

解”。这种情况一直延续到八十年代。

二战以后,美国的科学史教育首先在高等学校兴

起,出现在供非理科大学生选修的自然科学课程中。

其间,影响力重大的人物是哈佛大学校长、著名教育

家、化学家科南特( J. Co nant )。科南特在大学生的通

识教育中用案例教学法实施科学史教育获得了极大

的成功。他的一系列关于科学史教育的报告和教材在

当时及以后相当长一段时间里成为畅销读物。其中最

著名的有“理解科学: 历史的方法”( 1947)、“实验科学史——哈佛案例(二卷)”( 1957)等。科南特的理论和

方法对六十年代的“哈佛物理课程”以及八十年代的“2061计划”都有极其重要的影响。不仅如此,科南特对科学哲学的发展也有重大影响。著名科学哲学家库

恩( T. Kuhn)回忆道: “是科南特第一个把我引入科学史,并由此改变了我关于科学发展的本质的认识”。①

但是,高等学校的科学教育人文化趋向并未给当

时的中等学校带来太大的影响。六十年代发端于美国

的理科课程现代化运动基本上未顾及科学史和科学

哲学。但有两个例外,它们分别是前文提到的“哈佛物

理课程”和“生物科学课程研究”( BCCS)。克洛普佛( L. Klo pfer )首次把科南特的案例教学法引入中等学

校,开发了“哈佛物理课程”(高中生使用)。该课程以

科学史为线索展示了科学的文化和精神价值,为中等

学校引入HPS教育塑造了一个典范。实践证明该课程

是成功的,在其鼎盛时期有15%的美国高中生使用这

个课程。但该课程没有充分考虑对教师的科学史和科

学哲学培训,这在一定程度上影响了它的实际效果。BCCS由美国著名的生物学家、哲学家和教育家

施瓦布( J. Schw ab)主持设计。该课程在教学方法上强

调科学史实教育,以突出“作为探究的科学”这一教学

思想。施瓦布在BCCS的“教师手册”中写到: “作为探究的科学教学的本质是让学生理解在科学发现过程

中,问题是怎样提出的,如何得到验证的,最后又是怎

样得出结论的。它还应当包括适当处理科学疑问和科

学的不完整性。还应提倡科学史,因为它关注的是人

和事而不是概念本身。科学探究有人文价值的一

面”。②

科学哲学和科学教育

1985年,美国“科学教育”杂志上的一篇文章“科

学教育和科学哲学: 二十五年的互不往来”在科学教

育界引起强烈反响。作者认为,从五十年代末到八十

年代初科学教育和科学哲学相互孤立地发展,即科学

哲学家不关心科学教育问题,科学教育也不吸收科学

哲学的新观点。事实上,正是在这二十五年里科学哲

学发生了急剧的变化,涌现了波普尔( K. Po oper )、库