1、1科学教育的认识论基础：从“实证主义”走向“反映主义”19 世纪下半叶，初等义务教育逐渐在美国推行起来，以自然科学知识为主要内容的科学教育在学校课程中也取得了合法地位。美国教育开始摆脱欧洲形式主?x 教育传统的影响，进入教育理论和实践创新的时期。进入 20 世纪，随着社会变革的加速和中等教育的普及，科学教育经历一系列的变化和改革，如进步主义、要素主义、结构主义。这三个阶段的科学教育，建立在实证主义认识论的基础之上。在当前背景下，科学教育的认识论要从“实证主义” （positivism）转向“反映主义”（reflectivism） ，探索科学教育新模式。 一、从“进步主义”到“结构主义” 进步主
2、义教育是 20 世纪上半期盛行于美国的一种教育哲学思潮，源于反对传统形式主义教育的运动，主要观点包括以儿童为中心的学生观、以生活为内容的课程观、以解决问题为方法的教学观等。在科学教育领域，进步主义运动的代表人物是克雷格（G.S.Craig）和杜威（J.Dewey） 。作为首位获得科学教育博士学位的学者，克雷格发展了小学科学教学模式，强调将一般原理和通用法则作为科学教育的知识目标，经验、活动和科学方法是实现这些目标的手段。克雷格的科学教学模式影响美国科学教育长达 30 年之久。作为实用主义哲学的代表人物，杜威旗帜鲜2明地提出“儿童中心”的思想，强调科学教育必须从学习者已有的经验开始，达到对科学概
3、念和原理的充分理解。他赞同将科学方法作为科学教育的主要目标，总结出反省思维的“五步法” 。进步主义运动是科学教育发展的一个重要时期，此时自然主义倾向逐渐减弱，以科学知识和科学方法为目标的现代科学教育的雏形已经出现。 在 20 世纪中叶，作为一种传统主义、保守主义的教育哲学流派，要素主义反对进步主义一味地强调儿童的兴趣和需要的做法，强调知识的客观性、系统性、逻辑性和顺序性，关注科学事实、科学概念、科学定律、科学原理的学习。这一观点试图将科学教育的重点转向科学知识本身，为 20 世纪 60 年代美国科学课程改革重视学科知识打下舆论基础。 美国 20 世纪 60 年代的科学教育改革是在结构主义理论的
4、指导下开展的。由于对结构理解的不同，出现了两种观点相异的课程观，主要代表人物是布鲁纳（J.Bruner）和施瓦布（J. Schwab） 。布鲁纳将科学知识看成静态、分学科的知识体系，重视科学知识与科学方法的内在联系，认为只有经过亲身探索获得的知识才是最有价值的，倡导通过发现学习来掌握科学知识。施瓦布反对把科学知识当作真理教给学习者，强调把科学视为一个寻求证据、揭示自然规律的漫长过程，主张引导学习者通过一系列的科学探究（scientific inquiry）活动去体验科学过程，使用科学方法，形成科学观念。 从实施结果看，布鲁纳过于强调学科知识结构，忽略儿童的经验和兴趣，致使大部分课程难以被学生接
5、受。施瓦布则将科学探究能力解析为一系列“过程技能” ，认为这些技能可以通过练习来独立发展，无须得3到概念的支持，这使科学教育走入另一个误区1。 从认识论角度看，进步主义运动和结构主义课程改革是建立在逻辑实证主义的基础上的。逻辑实证主义（logical positivism）也称逻辑经验主义（logical empiricism） ，主要观点是：科学知识是客观、实证和线性积累的，由有意义的命题组成，而判断命题是否有意义，在于是否能够用逻辑分析和经验实证的方法判断真伪。在逻辑实证主义的认识论中，如果一个命题能用逻辑分析的方法加以证明，这个命题就具有逻辑意义；如果一个命题能被经验事实加以证实，这个命
6、题就具有经验意义；如果一个观点既不能用逻辑分析证明，也不能用经验事实证实，这个命题就是无意义的，必须排除在科学知识之外2。 根据逻辑实证主义认识论，科学方法就是从经验出发，通过分析和演绎得出规律性的通则。显然，这是施瓦布倡导的科学探究的基本过程。在这一过程中，研究者首先根据已有的知识提出一系列假设，然后设计和开展实验获得必要的数据，并通过分析数据对各种假设进行检验（如被证实，则接受；如被证伪，则拒绝） 。与经验主义认识论只注重对实物和现象的感知不同，逻辑实证主义认识论既重视经验实证，也重视逻辑分析，集中表现在遵循“假设检验”模式的科学探究过程中。 从进步主义运动和结构主义课程改革的实践看，以下
7、三个问题值得思考：（1）科学教育是立足于儿童的经验和需求，还是立足于科学知识本身的逻辑结构？（2）是不是所有的科学知识都可以并且应该采用探究学习的方式来获得？如果不是，需要补充哪些学习方式？（3）儿童的日常经验经常和科学概念与原理不一致，甚至存在矛盾和冲突，如何处理4两者间的关系？20 世纪 70 年代以来，正是这三个问题推动着科学教育理论和实践的发展，在相关理论的背后，蕴含着对“实证主义”认识论的反思和批判，而“反映主义”认识论受到越来越多的关注。 二、有意义学习理论与概念转变理论 20 世纪 70 年代，奥苏贝尔（D.P.Ausubel）从有意义学习（meaningful learning
8、）的角度出发，重新解释了发现学习，将其纳入一个更大的学习方法体系。奥苏贝尔认为，有意义学习的实质，是在新知识与学习者认知结构中已有的适当观念间建立非人为的和实质性的联系。这一论断既给出有意义学习的定义，也明确了机械学习（rote learning）与有意义学习的两条标准。 奥苏贝尔从学习内容的角度将学习分为表征学习、概念学习和命题学习三种类型，从学习方式的角度将学习分为接受学习（reception learning）和发现学习（discovery learning）两种形式。他的发现学习与布鲁纳的发现学习在含义上是不同的。布鲁纳的发现学习要求学习者像科学家那样思考问题，通过参与探究发现基本的原
9、理或规则；奥苏贝尔所解释的发现学习，不仅包括科学探究，而且包括运用、问题解决、创造等活动形式。显然，奥苏贝尔没有将科学学习的方法局限于科学探究，不仅提出多种发现学习模式，而且强调有意义接受学习在科学教育中的重要作用。 从学习机制角度看，奥苏贝尔的有意义学习理论强调“同化” （assimilation）过程，但忽视学习的另一侧面“顺应”（accommodation）过程，即当新知识与学习者原有的观念存在矛盾，学习者不得不通过改变原有观念来适应新知识的过程。在科学教育中，观5念的转变往往发生在学习者原有概念（也称“前科学概念”或“前概念” ）存在错误的情况下。大量研究发现，科学教学往往只关注科学概
10、念（如物体落地的速度与重量无关）的传授，但科学概念的传授不能自动地校正儿童原有的前概念或错误观念（如重的物体会更快落地） 。在教学之后，儿童往往仍然顽固地坚持原来的错误观念。也就是说，儿童没有“顺应”正确的科学概念，或者说，没有将前概念转变为科学概念。 针对这一现象，研究者从不同的角度探讨了影响概念转变的条件和机制。波斯纳（G. J. Posner）等于 1982 年提出“概念转变模型”（conceptual change model） ，解释了概念转变的条件及个体的知识背景对概念转变的影响3。波斯纳等认为，原有概念（前概念）发生转变必须满足以下四个条件：（1）对原有概念的不满；（2）新概念的
11、可理解性；（3）新概念的合理性；（4）新概念的有效性。此外，概念转变还受到个体知识背景的影响。波斯纳等将个体的知识背景称为“概念生态” （conceptual ecology） ，包括反例、类比与比喻、其他领域的知识、一般信念与观点等方面。 在实证主义认识论的影响下，波斯纳等认为，科学概念在可理解性、合理性、有效性等方面优于个体的前概念，并以学习者对前概念和科学概念的认识与评判，来描述概念转变的过程。然而，大量研究发现，学习者的一些前概念往往根植于一个稳定的概念生态中，难以转变为科学概念。针对这一现象，心理学家直接考察个体概念生态的结构和特点，并以此为基础解释概念转变的机制。 弗斯莱特（S.V
12、osniadou）在发展心理学关于儿童朴素理论研究成果6的基础上，从框架理论（framework theory）和具体理论（specific theory）的角度解释了概念转变的机制4。弗斯莱特认为，儿童的原有概念根植于对它们起约束作用的框架理论和具体理论。其中，框架理论是个体所具有的本体论和认识论的前提，由儿童的朴素理论发展而来；具体理论是对具体事物的信念或心理模型，在特定问题情境中受框架理论的约束而生成。弗斯莱特认为，学习者错误的心理模型容易转变为科学概念，但心理模型背后的框架理论则很难转变。因此，仅仅促成心理模型的转变，并没有实现完满的概念转变，需要进一步促进学生对自己的本体论和认识论概
13、念进行反思，才能引发概念的根本性转变。 齐（M.T.H. Chi）等从“本体论类别” （ontological categories）的角度解释了概念转变的机制5，将概念分为物质、关系和过程三种最根本的本体论类别，每种类别概念下逐级衍生出更为具体的子类别概念。在这一概念体系中，同一类别下的概念间的转变称为“分支转移” ，不同类别下的概念间的转变称为“主干转移” 。显然，分支转移较易实现，主干转移较难实现。 弗斯莱特和齐等的理论虽然放弃了科学知识本身的逻辑结构，转而从儿童心理结构的角度探讨概念转变的层次，但没有提出促进深层次概念转变的有效方法。究其原因，是这些理论没有从根本上突破实证主义认识论的
14、束缚。具体地说，这些理论仍然相信科学知识是客观、可实证和线性积累的，强调通过一个预设的教学活动，将学习者的前概念转变为科学概念。在这一背景下，舍恩（D.Schon）提出的“反映性?践”（reflective practice）理论，受到人们的关注。 7三、反映性实践与反映性教学 舍恩的“反映性实践”理论，是对实证主义认识论的一种解构性观点。这种解构主要表现在以下三个方面：（1）被实证主义认识论所约束的实践者，往往会发现自己处于两难境地，他们依据理性的科学方法得出严谨的专业知识，难以应对各不相同、复杂、不确定的现实问题，而能够应对这些问题的艺术性方法却不符合专业知识的严谨标准。 （2）面对不熟悉
15、的任务，我们有时会在行动前在头脑中做出计划，但这些计划往往会在行动过程中根据形势的变化不断调整。 （3）面对熟悉的实践活动，人们往往凭借即时反应和直觉展开行动，而他们所依赖的知识通常是内隐、无法用言语叙述的，也难以进行逻辑分析。 在我国，许多教育学者将“反映性实践”翻译成“反思性实践” ，这是一种根本性的误解。舍恩“反映性实践”的含义不只是“思考” ，而且涵盖思想、情感和行为表现的多边对话活动，包括实践者与对象的对话、实践者与他人的对话、实践者与自己的对话。 “反映性实践”的目的，是通过多边对话活动推进实践者的探究，这是思想与行动相互缠绕的促使疑惑转变到释疑的过程，在这一过程中，实践者行动的质
16、量和能力也在不断发生变化6。 显然， “反映性实践”蕴含一种不同于实证主义的全新的实践认识论，本文将这种认识论称为“反映主义” （reflectivism）认识论。根据这一认识论，可从以下三个方面思考科学教育改革的方向：（1）虽然大部分科学概念能够用语言和符号清晰地陈述出来，但必须认识到，作为认识框架的本体论概念难以用语言陈述出来，它们以一种非常隐蔽的方式影8响学习者对科学概念的理解。 （2）为了促进学习者本体论概念的转变，不能一成不变地按照预先制订的计划进行教学，而是要引导学习者“在行动中反映” （reflecting-in-action） ，通过持续性的多边对话促成转变的发生。 （3）为了
17、提高学习者“在行动中反映”的能力，需要鼓励学习者开展“对行动的反映” （reflecting-on-action） ，即以行动为对象的反映，包括行动结果、行动本身、隐含在行动中的直觉认识，以及它们彼此之间的相互关系。如果能够做到以上三点，我们就能进入一种新的教学模式反映性教学（reflective teaching）中。 参考文献： 1于海波.西方科学课程的历史考察J.当代教育论坛，2005（15）. 2郭俊立.关于科学知识理论的历史演变及发展趋势J.齐鲁学刊，2005（2）. 3Posner G.J.Strike K.A. Hewson P.W. et al. Accommodation o
18、f A Scientific Conception： Toward A Theory of Conceptual ChangeJ.Science Education，1982，66（2）. 4Vosniadou S.Capturing and Modeling the Process of Conceptual ChangeJ. Learning and Instruction，1994，4（1）. 5 Chi M.T.H. Slotta J.D. De Leeuw N. From Things to Processes： A Theory of Conceptual Change for Learning Science ConceptsJ.Learning and Instruction，1994，4（1）. 6唐纳德?舍恩著.夏林清译.反映的实践者：专业工作者如何在行9动中思考M.北京：教育科学出版社，2007. 责任编辑：孙建辉
