波普爾科學(xué)哲學(xué)思想對科學(xué)教育的影響

劉發(fā)茂 林長春

(重慶師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，重慶 401331)

英國天文學(xué)家邦迪曾說:“科學(xué)就是科學(xué)的方法，科學(xué)的方法就是波普爾所說的方法?！笨茖W(xué)哲學(xué)發(fā)展到上個世紀(jì)確實(shí)經(jīng)歷了一次方法論上的革命，科學(xué)的方法已經(jīng)不再是以維也納學(xué)派為代表所提倡的“邏輯實(shí)證主義”，它已逐漸被波普爾所倡導(dǎo)的“證偽主義”所替代。

事實(shí)上，波普爾早年曾是維也納學(xué)派的成員之一，也直接參加過維也納學(xué)派的活動。正是出于對維也納學(xué)派的核心“可證實(shí)性”的了解和對科學(xué)活動的深入思考，波普爾才相信“可證偽性”比“可證實(shí)性”更重要。如何在科學(xué)和偽科學(xué)之間作出明確的區(qū)分，一直是科學(xué)哲學(xué)的一大熱點(diǎn)。“可證偽性的標(biāo)準(zhǔn)就是解決這個分界(科學(xué)與偽科學(xué))問題的一種方法，因?yàn)樗f那些陳述或者陳述系統(tǒng)要夠得上科學(xué)，就必須能同可能的觀察或想象得到的觀察發(fā)生矛盾才行?！保?］(55)波普爾通過科學(xué)與偽科學(xué)分界問題，宣告了“證偽主義”的興起，同時還批評著“可證實(shí)性”，認(rèn)為“它幾乎把所有事實(shí)上典型地屬于科學(xué)的東西都排除掉了?！保?］(57)盡管波普爾和維也納學(xué)派有著一定分歧，但他仍舊都被看成“經(jīng)驗(yàn)主義者”，即認(rèn)為直接經(jīng)驗(yàn)是完全可靠的。同時波普爾又應(yīng)該被看成一個“反歸納主義者”，這也是他與維也納學(xué)派的一大分歧所在。哲學(xué)家休謨企圖用習(xí)慣或習(xí)俗給歸納法作心理學(xué)上的解釋?？档聻榱朔瘩g休謨的詰難苦苦思索，但結(jié)果卻不能讓人滿意。羅素則用“火雞悖論”說明了歸納法的不可靠。面對歸納法存在的問題，即如何從觀察陳述推出理論，波普爾在《猜想與反駁》中提出了自己的方法:“這種方法就是大膽地提出理論，竭盡我們所能表明它們的錯誤(通過我們的觀察);如果我們的批判努力失敗了，那就試探地加以接受?！被谶@樣的方法，科學(xué)發(fā)展有一個基本而全新的模式:問題(P1)→猜想(TT—暫時性理論)→反駁(EE—錯誤消除)→新的問題(P2)→……科學(xué)始于問題，由我們的觀察排除不合適的暫時性理論，使我們來到一個新的問題面前;在不斷解決問題的過程中讓科學(xué)逐漸升華，無限地逼近真理。波普爾在歸納問題上的態(tài)度和維也納學(xué)派大相徑庭，波普爾的態(tài)度是一種富有理性和批判精神的態(tài)度。邏輯實(shí)證主義者則是一種教條主義的態(tài)度——“通過試圖確證我們的規(guī)律和圖式來證實(shí)它們，甚至達(dá)到漠視反駁的程度”。［1］(71)

以證偽主義為核心的波普爾科學(xué)哲學(xué)揭示了科學(xué)發(fā)展的動態(tài)圖景:知識不應(yīng)被看成是無可懷疑的絕對真理，表明了批判精神在科學(xué)活動中的重要作用，標(biāo)志著科學(xué)哲學(xué)已經(jīng)開始脫離邏輯實(shí)證主義的研究框架而進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期，科學(xué)哲學(xué)研究的中心問題逐步由對科學(xué)命題的邏輯分析轉(zhuǎn)移到了對科學(xué)發(fā)展模式的關(guān)注。［2］(79－82)波普爾科學(xué)哲學(xué)思想對科學(xué)教育有哪些影響呢?

一、科學(xué)本質(zhì)觀的轉(zhuǎn)變

從19世紀(jì)到20世紀(jì)早期，科學(xué)哲學(xué)一直被邏輯實(shí)證主義統(tǒng)治著，這一時期的科學(xué)本質(zhì)觀被稱為“經(jīng)典科學(xué)觀”。它大致包括:(1)自然界是真實(shí)和客觀的;(2)科學(xué)知識是有效的;(3)科學(xué)知識的證據(jù)來自觀察;(4)科學(xué)知識的有效性可以通過試驗(yàn)加以檢驗(yàn);(5)科學(xué)知識具有特殊的認(rèn)識論地位;(6)科學(xué)知識是一種不斷增加的事實(shí)資源。在經(jīng)典科學(xué)觀的影響下，科學(xué)教育的各個方面無不打上它的烙印。自美國在20世紀(jì)60年代前后掀起科學(xué)教育的改革以來，世界各國都在致力于科學(xué)教育的研究與革新，科學(xué)教育的研究和改革已成為世界性的熱潮。有不少研究者同時指出，當(dāng)時發(fā)展的科學(xué)課程深受傳統(tǒng)的邏輯實(shí)證主義的影響?！皩τ谠诖藭r期中一些科學(xué)哲學(xué)家提出來的有關(guān)科學(xué)知識的本質(zhì)、科學(xué)方法的特征和科學(xué)知識的成長等等方面一些新的觀點(diǎn)，并未受到新課程的科學(xué)家、教育家、心理學(xué)家和科學(xué)教育專家學(xué)者之重視與采納。”［3］

但隨著時間推移，到20世紀(jì)80年代，這種局面開始有所改觀。西方國家興起的建構(gòu)主義思潮對科學(xué)教育改革產(chǎn)生了深刻影響。實(shí)際上，這種建構(gòu)主義和波普爾的證偽主義有著很深的淵源。他們都認(rèn)為:科學(xué)知識的獲得是科學(xué)家根據(jù)現(xiàn)有的理論(原有知識)來建構(gòu)科學(xué)知識，它強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識是暫時性、主觀性、建構(gòu)性的，它會不斷地被修正和推翻。他們否定了科學(xué)知識的純粹客觀性，強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識的主觀性和建構(gòu)性?！霸诮?gòu)主義看來，知識不再是純粹客觀性的?？梢詫⒖茖W(xué)知識看成由假說和模型所構(gòu)成的系統(tǒng)，這些假說和模型是描述世界可能是怎樣的，而不是描述世界是怎樣的。這些假說和模型之所以有效，并不是因?yàn)樗鼈兙_地描述了現(xiàn)實(shí)世界，而是以這些假說和模型為基礎(chǔ)精確地預(yù)言了現(xiàn)實(shí)世界?！保?］(126)他們同時強(qiáng)調(diào)科學(xué)的本質(zhì)即科學(xué)探究?？评滋睾推媾逄卣J(rèn)為，科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵如下:(1)科學(xué)是探究自然的思考方式(a way of thinking)。科學(xué)必須建立在真實(shí)的證據(jù)基礎(chǔ)之上，甚至根據(jù)證據(jù)可以推翻權(quán)威;科學(xué)知識是無法絕對客觀的，科學(xué)知識是建立在將假說提出后，再加以驗(yàn)證，提出結(jié)論的過程;歸納法與演繹推理在科學(xué)中具有重要的作用;因果關(guān)系的推理只能視為一種可能，而非絕對的關(guān)系;類推或由果溯因的倒推是科學(xué)解釋自然現(xiàn)象的兩種形式，但它們也有局限性;科學(xué)家必須時常反省，思考現(xiàn)存的理論的合理性。(2)科學(xué)是一種探究方式。科學(xué)家所采用的方法沒有一定的程序，而是對問題采取有組織的方式，不接受毫無根據(jù)的資料。而且要有一種觀念，依靠合適的研究方法未必能真正解決問題，因?yàn)椴⒎撬械膯栴}都能被解決。(3)科學(xué)是知識的集合體?？茖W(xué)家使用不會被人們所懷疑的方法即科學(xué)方法來建立科學(xué)知識體系，但這些科學(xué)知識必須經(jīng)常面對質(zhì)疑、驗(yàn)證，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其錯誤的地方，再加以修改，甚至完全推翻，或證實(shí)其合理之處而接受它。這樣一種有著證偽主義特色的建構(gòu)主義科學(xué)本質(zhì)觀，逐漸成了20世紀(jì)末期科學(xué)教育的主導(dǎo)。難怪著名的科學(xué)教育家馬修斯(M·Matthews)也驚呼:“建構(gòu)主義是一個非常有影響的科學(xué)教育理論。在過去三十年中有超過五千篇的論文集中于建構(gòu)主義與教育這樣一個主題，還有數(shù)不清的會議論文與眾多的著作?！保?］可以說，波普爾的證偽主義不僅影響了建構(gòu)主義，還在很多的現(xiàn)代科學(xué)教育理論中都發(fā)揮著積極的作用。

二、科學(xué)教育目標(biāo)和理念的調(diào)整

1957年，(前)蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，震驚了西方資本主義國家，特別是美國。美國國會于次年通過了《國防教育法》，強(qiáng)調(diào)“國家安全要求最充分地發(fā)展全國男女青年的智力資源和技術(shù)技能”，國家防務(wù)“有賴于掌握從復(fù)雜的科學(xué)原理發(fā)展而來的現(xiàn)代技術(shù)”。［6］(384)美國國會通過立法的形式，從國防戰(zhàn)略的角度，對科學(xué)教育實(shí)施了改革，而這次改革也旨在培養(yǎng)美國科學(xué)界未來的精英。遺憾的是，最后由于“20世紀(jì)60年代后的課程改革使教材難度過大，同時也忽略了基礎(chǔ)知識與基本技能的培養(yǎng)，導(dǎo)致美國中小學(xué)知識水平的下降”［7］(20)而宣告失敗。在談到上個世紀(jì)60年代美國科學(xué)教育改革為什么以失敗告終，很多學(xué)者都認(rèn)同這樣一種觀點(diǎn):“這次科學(xué)課程改革沒有吸收當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)的研究成果作為理論基礎(chǔ)，新科學(xué)課程的哲學(xué)基礎(chǔ)仍然是歸納主義的或邏輯經(jīng)驗(yàn)主義的”［8］(281)，因而只能說是一種“早已為哲學(xué)家們所拋棄的科學(xué)觀”［8］(108)。同時，這種科學(xué)教育目標(biāo)和教育理念“雖然表面上對每個學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育，但內(nèi)在的目標(biāo)不過是培養(yǎng)科學(xué)家而已”［9］，也是這次改革失敗又一大重要原因。

隨著以波普爾證偽主義為基礎(chǔ)的建構(gòu)主義的興起，科學(xué)教育逐漸擺脫了邏輯經(jīng)驗(yàn)主義的束縛，在世界各國科學(xué)教育的教學(xué)方式改革中也逐漸凸顯出這一特點(diǎn)來:科學(xué)教育理念從培養(yǎng)精英到以所有學(xué)生為培養(yǎng)對象，科學(xué)教育的目標(biāo)從知識結(jié)構(gòu)到培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。其中科學(xué)素養(yǎng)這一核心概念，在《面向全體美國人的科學(xué)》一書中集中“反映了最近科學(xué)哲學(xué)觀點(diǎn)的精華”［10］。(1)易謬主義(Fallibilism):科學(xué)家認(rèn)為，即使無法獲得盡善盡美和絕對正確的真理，要說明這個世界及其怎樣運(yùn)轉(zhuǎn)，得到日益精確的近似真理是能夠做到的。(2)持久性(Durability):科學(xué)發(fā)展具有連續(xù)性。當(dāng)一個有影響的概念要求保存下來并變得更加精確，修正概念而不是徹底地否定概念，是科學(xué)的準(zhǔn)則。(3)反對墨守成規(guī)(Antimethodism):反對認(rèn)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)只存在唯一的方法。沒有一條道路可以擔(dān)保準(zhǔn)確無誤地引導(dǎo)科學(xué)家獲取科學(xué)知識，強(qiáng)調(diào)科學(xué)活動的創(chuàng)新性。(4)科學(xué)與非科學(xué)的區(qū)分(Demarcationism)?？茖W(xué)與非科學(xué)之間仍然是可以明確區(qū)分的。［11］(37－40)從以上列舉的關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)的四個方面，我們不難找出波普爾證偽主義的痕跡。同時，這樣的一種科學(xué)素養(yǎng)更多地是面向每一個民眾，即《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中編者所強(qiáng)調(diào)的:“所有的學(xué)生，不問其年齡、性別、文化背景或族裔背景，不論他們有何殘疾，有何志向，也不管他們對學(xué)科學(xué)懷有什么興趣，受到了什么激勵，都應(yīng)該有機(jī)會接受科學(xué)教育，以使自己具有高度民主的科學(xué)素養(yǎng)?！保?2］(25)由此，我們可以看出波普爾證偽主義在對科學(xué)教育的目標(biāo)和理念的確定中，做出了許多積極的貢獻(xiàn)。

三、科學(xué)教學(xué)模式向探究式教學(xué)模式的轉(zhuǎn)化

由于科學(xué)哲學(xué)的文化轉(zhuǎn)向，使人們對科學(xué)研究從認(rèn)識論拓展到價值論。歷史主義的科學(xué)哲學(xué)已深深地觸及到科學(xué)價值論的內(nèi)容。要實(shí)現(xiàn)對科學(xué)價值的理解，必須變革科學(xué)教學(xué)及學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生充分認(rèn)識科學(xué)知識產(chǎn)生與形成過程，認(rèn)識科學(xué)的影響及其作用，以及科學(xué)對人與社會的價值。探究式教學(xué)正是在這樣的背景下因運(yùn)而生。最早模式是由美國伊利諾斯探究訓(xùn)練所所長薩其曼所倡導(dǎo)的，經(jīng)過二十幾年的研究發(fā)展，又有許多著名教育家提出不少新的思維模式。除薩其曼之外，還有泰巴的歸納式思維模式、施瓦布的科學(xué)探討式，以及奧蘇伯爾的前置組織因子模式等。同時還通過了一部綱領(lǐng)性的標(biāo)準(zhǔn)(《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》)，“要求‘學(xué)科學(xué)作為一種過程’，作為學(xué)生們學(xué)習(xí)諸如觀察、推斷和實(shí)驗(yàn)等諸種能力的過程。學(xué)科學(xué)的中心環(huán)節(jié)是探究”［12］(2)，并明確指出“科學(xué)探究是科學(xué)與科學(xué)學(xué)習(xí)的核心”［12］(21)。如果僅就探究式教學(xué)的方法而言，我們不妨先來看看“探究式教學(xué)之父”薩其曼的探究式教學(xué)方法的五個階段:

1.提示問題階段。

(1)說明探究問題時的步驟和規(guī)則。

(2)提示問題——教師提示足以使學(xué)生發(fā)生困擾的問題。

2.收集資料:求證階段。

(1)認(rèn)清問題中的事物本質(zhì)和各種情況。

(2)認(rèn)清問題是怎樣產(chǎn)生的。

3，收集資料:實(shí)驗(yàn)階段。

(1)分清每一個變量。

(2)假設(shè)并驗(yàn)證每一個因果關(guān)系。

4.建立假設(shè)的階段。

根據(jù)探討的結(jié)果，對問題提出說明。

5.分析探討過程。

檢查本單元的探究過程，改進(jìn)發(fā)展更有效的方法。

我們可以清晰地發(fā)現(xiàn)薩其曼的探究式教學(xué)的五個階段和波普爾的科學(xué)發(fā)展的模式(問題(P1)→猜想(TT—暫時性理論)→反駁(EE—錯誤消除)→新的問題(P2)→……)是多么相像，而在這樣一個不同于邏輯實(shí)證主義者所倡導(dǎo)的“可證實(shí)性原則”的過程中，科學(xué)的發(fā)展或者說知識的積累始終是一個動態(tài)的發(fā)展的過程。可以說，探究式教學(xué)在某種程度上，是波普爾哲學(xué)在科學(xué)教育領(lǐng)域的一種實(shí)踐。當(dāng)然除了探究式教學(xué)的方法和波普爾的科學(xué)發(fā)展模式有相似之處，更重要的是兩者都提倡一種波普爾所謂的科學(xué)的精神。同時“教師和學(xué)生一起以科學(xué)探究的精神，積極主動地探索、認(rèn)識自然界”［13］(45)。這也就是說教學(xué)雙方都必須具備這樣的科學(xué)精神:第一，從錯誤中學(xué)習(xí)和敢于犯錯誤的精神。應(yīng)該始終牢記，“科學(xué)是實(shí)驗(yàn)性的事業(yè)，錯誤是在所難免的。”［14］(270)第二，敢于批判的精神。波普爾認(rèn)為，科學(xué)是在競爭和選擇的過程中發(fā)展的，只有批判才能前進(jìn)，“批判，是任何理智反戰(zhàn)的主要動力”［14］(270)。他勉勵科學(xué)家要敢于批判他人，批判權(quán)威，并且也要敢于批判自己。第三，創(chuàng)新精神。波普爾認(rèn)為，在否定舊理論后要依靠美感和靈感創(chuàng)設(shè)新理論，只有這樣才算完成一次認(rèn)識的目的?？茖W(xué)的精神不僅是現(xiàn)代科學(xué)教育的需要，也是波普爾哲學(xué)耀眼之處。

總之，以“證偽主義”為核心的波普爾科學(xué)哲學(xué)對科學(xué)教育的科學(xué)本質(zhì)觀、科學(xué)教學(xué)目標(biāo)和理念，以及科學(xué)教育模式等都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神的科學(xué)教育的今天，以“證偽主義”為核心的波普爾科學(xué)哲學(xué)是塑造創(chuàng)新靈魂的重要理論基礎(chǔ)與動力源泉?？茖W(xué)永遠(yuǎn)沒有終點(diǎn)，人們只能通過不斷地探索、懷疑、批判來否定、建設(shè)理論。正如波普爾所說:“科學(xué)不是建立在堅(jiān)固的基巖上，可以說，科學(xué)理論的大膽結(jié)構(gòu)聳立在沼澤之上，它就像豎立在木樁上的建筑物，木樁從上面被打進(jìn)沼澤中，但是沒有到達(dá)任何自然的或既定的基底;假如我們停止下來不再把木樁打得更深一些，這不是因?yàn)槲覀円呀?jīng)達(dá)到了堅(jiān)固的基礎(chǔ)，我們只是在認(rèn)為木樁至少暫時堅(jiān)固得足以支持這個結(jié)構(gòu)的時候停止下來?！薄?5〕(103－104)

［1］波普爾.猜想與反駁［M］.上海譯文出版社，1986.

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［4］孫可平，鄧小麗.理科教育展望［M］.華東師范大學(xué)出版社，2002.

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［10］蔡鐵權(quán).科學(xué)哲學(xué)觀點(diǎn)的變化對科學(xué)教育的影響［J］.全球教育展望，2008，(2).

［11］M·Matthews.Science Teaching:the Role of History and Philosophy of Science［M］.New York:Routledge，1994.

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［15］波普爾.科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯［M］.沈陽出版社，1999.