教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識及其教學(xué)影響
——基于對一線教師的調(diào)查

田春鳳 郭玉英

(1. 內(nèi)蒙古包頭師范學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 040130; 2. 北京師范大學(xué)物理學(xué)系,北京 100875)

教學(xué)過程本質(zhì)上是認(rèn)識過程,知識觀是科學(xué)教學(xué)的認(rèn)識論基礎(chǔ),知識觀的發(fā)展變化必然會(huì)引起科學(xué)教學(xué)的改革．很多研究者從不同角度探討了科學(xué)知識觀的轉(zhuǎn)型及其對科學(xué)教學(xué)的影響,指出傳統(tǒng)科學(xué)知識觀(包括經(jīng)驗(yàn)主義或邏輯實(shí)證主義等)指引下科學(xué)教學(xué)存在的問題,以及以建構(gòu)為特征的現(xiàn)代知識觀對科學(xué)教育的意義．教師作為科學(xué)教學(xué)的實(shí)施者和教學(xué)過程的主導(dǎo),其知識觀(即對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識)必然影響其教學(xué)行為,從而影響科學(xué)教學(xué)的實(shí)施效果．

新一輪課程改革提出學(xué)科核心素養(yǎng)的概念,科學(xué)本質(zhì)作為科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成也被顯性提出,成為科學(xué)教育的重要目標(biāo)之一．以物理學(xué)科為例,學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等4個(gè)方面,其中科學(xué)本質(zhì)是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要構(gòu)成要素,也是形成正確科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的基礎(chǔ)．科學(xué)本質(zhì)包括科學(xué)知識的本質(zhì)、科學(xué)探究的本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)三個(gè)維度的內(nèi)容．可見,科學(xué)本質(zhì)教育已經(jīng)成為物理課程與教學(xué)的重要目標(biāo)之一．相關(guān)研究指出,教師的科學(xué)本質(zhì)觀會(huì)通過其教學(xué)行為,間接影響學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的形成．

綜上述,教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識對于科學(xué)教學(xué)具有重要的影響．通過對全國多省市151位中學(xué)物理教師的問卷調(diào)查,了解教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識現(xiàn)狀,進(jìn)而討論其對科學(xué)教學(xué)的影響,期望能助力教師科學(xué)知識本質(zhì)認(rèn)識的發(fā)展,助力以核心素養(yǎng)為靈魂的新一輪科學(xué)課程與教學(xué)改革．

1 科學(xué)知識本質(zhì)的內(nèi)涵

概括目前科學(xué)本質(zhì)教育的研究成果,認(rèn)為科學(xué)是人們對自然界的描述和解釋,在尋求解釋的過程中,必須以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),并依賴于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的檢驗(yàn),但是科學(xué)知識并非外在物質(zhì)世界的拷貝,它包含著人類豐富的想象力和創(chuàng)造力,是建構(gòu)出來的;科學(xué)知識具有穩(wěn)定性和持久性,但未來也可能改變,并不斷發(fā)展和進(jìn)步．具體來說,包括如下幾點(diǎn).

(1) 建構(gòu)性.

科學(xué)是為了發(fā)現(xiàn)自然界的客觀規(guī)律,但發(fā)現(xiàn)的過程不是單純對客觀世界進(jìn)行真實(shí)的描述,科學(xué)是解釋自然的一種嘗試．[1]

(2) 實(shí)證性.

科學(xué)知識以對觀察經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),[2]科學(xué)強(qiáng)調(diào)和尊重經(jīng)驗(yàn)事實(shí)對科學(xué)理論的檢驗(yàn)．[3]

(3) 條件性.

科學(xué)知識不是絕對真理,只能在一定條件和范圍適用,也不能解決所有的問題．[3]

(4) 暫定性.

科學(xué)知識具有相對穩(wěn)定性,并不斷發(fā)展和進(jìn)步,[3]科學(xué)知識兼具持久性和暫定性．[1]

1）多用途原則：土地利用變更分析與管理系統(tǒng)應(yīng)具有多種用途，既要滿足土地現(xiàn)狀對于信息處理的要求，還要滿足土地利用變更對信息處理的要求，同時(shí)還要為土地定級、估價(jià)以及土地利用規(guī)劃等工作提供科學(xué)依據(jù)。

(5) 邏輯一致性.

科學(xué)知識體系必須具有內(nèi)在的邏輯性、一致性,[4]當(dāng)新的知識產(chǎn)生時(shí),力求修正原來的概念,而不是徹底否定原來的概念是科學(xué)的準(zhǔn)則．[5]

(6) 可預(yù)測性.

科學(xué)知識反映了人類對自然本質(zhì)的認(rèn)識,對自然現(xiàn)象具有一定的解釋和預(yù)測功能．[3]

2 研究方法與結(jié)果分析

2.1 調(diào)查工具的設(shè)計(jì)

調(diào)查問卷的設(shè)計(jì)是以科學(xué)知識本質(zhì)的界定為依據(jù),參考國內(nèi)外關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的調(diào)查問卷設(shè)計(jì)而成．問卷共包含12道題目,每一道題目都是一條關(guān)于科學(xué)知識本質(zhì)的表述,被試者需要做的就是選擇自己對這一表述的態(tài)度,如完全同意、同意、不確定、不同意或完全不同意．(如表1)

表1 問卷題目樣例

2.2 研究對象的選取

調(diào)查樣本為151位來自全國多省市(主要包括北京、天津、甘肅、湖北、廣東、安徽、河南、河北等14個(gè)省市)的初、高中物理教師．具體情況如表2所示．

表2 研究樣本基本情況

2.3 調(diào)查結(jié)果與分析

2.3.1 當(dāng)代建構(gòu)知識觀認(rèn)識模糊,與傳統(tǒng)發(fā)現(xiàn)知識觀并存

傳統(tǒng)的知識觀認(rèn)為科學(xué)知識是客觀事物的真實(shí)表征或摹寫,強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識的確定性、客觀性、普遍性、價(jià)值中立性等特征．當(dāng)代科學(xué)知識觀最大的特點(diǎn)就是其建構(gòu)性,認(rèn)為科學(xué)知識是建構(gòu)的,增加了科學(xué)知識的不確定性、文化性、境域性和價(jià)值性．[6]

2.3.2 絕大部分教師承認(rèn)科學(xué)知識的實(shí)證性,但也認(rèn)為實(shí)驗(yàn)并不是檢驗(yàn)知識正確性的唯一標(biāo)準(zhǔn)

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)”,這是科學(xué)知識實(shí)證性的最通俗表述,調(diào)查顯示,絕大部分教師認(rèn)為“科學(xué)知識必須接受觀察、實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)”且有38.4%表示非常同意．但對科學(xué)知識實(shí)證性的另一表述,由于所設(shè)置的情境不同,教師的認(rèn)識情況并不一致．對于“一個(gè)科學(xué)假說如果得不到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,即使是正確的,也不會(huì)被其他科學(xué)家所接受”這一表述,表示同意和不同意的比例相當(dāng),各約有40%的教師支持,且有約20%的教師表示不確定,此表述雖有一定歧義,并涉及到對科學(xué)家團(tuán)體的認(rèn)識,但調(diào)查結(jié)果也足以說明部分教師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)并 不是檢驗(yàn)知識正確的唯一標(biāo)準(zhǔn)．

2.3.3 大部分教師都承認(rèn)科學(xué)知識的條件性,但仍有部分教師對此持懷疑態(tài)度

調(diào)查顯示,68.2%教師認(rèn)同科學(xué)知識的條件性,即認(rèn)為科學(xué)知識的正確性總是相對于特定的條件而言的．但也有21.4%表示不確定．這表明,仍有不少教師認(rèn)為科學(xué)知識的正確性是絕對的和無條件的．我們知道很多科學(xué)規(guī)律都有其成立的條件和適用范圍,在規(guī)律教學(xué)中討論其適用范圍和條件是非常重要的內(nèi)容,持此觀點(diǎn)的教師與這樣的教學(xué)要求或行為是矛盾的．

2.3.4 絕大部分教師都承認(rèn)科學(xué)知識的暫定性,且認(rèn)識較穩(wěn)定

問卷中有兩道題目分別從正反兩方面表達(dá)了對科學(xué)知識暫定性的認(rèn)識,且情境不同．調(diào)查顯示,大部分(多于70%)教師的認(rèn)識是一致的,且承認(rèn)知識的暫定性．對兩種不同情境認(rèn)識情況略有差異,但較穩(wěn)定,有72.1%認(rèn)為“科學(xué)知識具有暫定性,未來可能改變”,只有17.8%持否定態(tài)度;對“如果科學(xué)家準(zhǔn)確無誤地做研究,就能保證得到的科學(xué)理論是絕對正確的,不會(huì)隨時(shí)間而變化”這一表述,有83.4%的教師持否定態(tài)度,但表示不確定的教師較多,有約12%．這也表明,有部分教師認(rèn)為只要科學(xué)研究客觀、準(zhǔn)確就能保證科學(xué)知識的絕對準(zhǔn)確性．

2.3.5 盡管大部分教師認(rèn)識到錯(cuò)誤理論并非毫無用處,但對新舊知識的邏輯一致性的認(rèn)識較為模糊

調(diào)查顯示,盡管絕大部分(近93%)的教師并不贊同“錯(cuò)誤理論是毫無用處的”這一觀點(diǎn),但對“新的科學(xué)理論總是建立在原有理論基礎(chǔ)上,二者在某種程度上是一致性”這一表述,卻只有57.6%的教師表示同意,即明確承認(rèn)新舊科學(xué)理論之間的邏輯一致性,而有約20%的教師對此表示不同意和不確定．

2.3.6 絕大部分教師承認(rèn)科學(xué)知識的可預(yù)測性,且認(rèn)識較為穩(wěn)定

調(diào)查顯示,有83.5%的教師認(rèn)為“經(jīng)證實(shí)的科學(xué)知識具有一定的解釋和預(yù)測功能”,只有約10%表示不確定,有6.6%表示不同意．這表明,絕大部分教師承認(rèn)科學(xué)知識的可預(yù)測性,且認(rèn)識較為穩(wěn)定．

總的來說,中學(xué)物理教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識并不理想,傳統(tǒng)與建構(gòu)的科學(xué)知識觀并存,但更傾向于傳統(tǒng)知識觀,具體來說,教師對條件性、暫定性和可預(yù)測性的認(rèn)識較好;對建構(gòu)性、實(shí)證性和邏輯一致性的認(rèn)識不太理想．此外,教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識也不夠穩(wěn)定,面對不同的問題情境,反應(yīng)往往不一致,甚至出現(xiàn)矛盾．

3 討論

3.1 成因及建議

大部分教師在受教育過程中沒有接受過專門的科學(xué)本質(zhì)相關(guān)課程的學(xué)習(xí),如科學(xué)史、科學(xué)方法,科學(xué)哲學(xué)等,教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識是在科學(xué)學(xué)習(xí)與教學(xué)過程中自發(fā)形成的,而大部分教師所接受的科學(xué)教育潛移默化地使他們形成了傳統(tǒng)發(fā)現(xiàn)知識觀．但同時(shí)他們在接受科學(xué)教育相關(guān)課程或培訓(xùn)時(shí),接觸過建構(gòu)主義等現(xiàn)代科學(xué)教育理論,或者通過其他途徑對科學(xué)本質(zhì)有過了解,因此在一定程度上認(rèn)可科學(xué)知識的建構(gòu)性,但這種認(rèn)識并不牢靠,往往與傳統(tǒng)知識觀一起并存于教師頭腦中,這與學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的前概念特點(diǎn)類似．

要幫助教師形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀,可從如下幾方面入手:首先,教師培訓(xùn)中采用HPS或STSE等教學(xué)模式,對教師進(jìn)行專門的科學(xué)本質(zhì)教育;其次,建立有利于科學(xué)本質(zhì)觀改變的概念生態(tài),如增加科學(xué)本質(zhì)相關(guān)課程的培訓(xùn),如物理學(xué)史、科學(xué)方法、科學(xué)探究等;最后,教師本人應(yīng)主動(dòng)針對教學(xué)過程中遇到的科學(xué)本質(zhì)相關(guān)問題進(jìn)行反思,有意識地提高自己的科學(xué)本質(zhì)觀．

3.2 對科學(xué)本質(zhì)觀整體發(fā)展的影響

科學(xué)本質(zhì)包含3個(gè)維度的內(nèi)容,即科學(xué)知識的本質(zhì)、科學(xué)探究的本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)的本質(zhì),科學(xué)本質(zhì)的三維內(nèi)容并非完全獨(dú)立,而是一個(gè)有機(jī)的整體,在一些具體項(xiàng)目之間存在著相互作用關(guān)系．科學(xué)知識本質(zhì)是根本,教師對科學(xué)知識本質(zhì)認(rèn)識上存在的上述問題必然會(huì)影響其對科學(xué)探究本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)本質(zhì)的認(rèn)識．

相關(guān)調(diào)查也說明了這一點(diǎn),如:對教師科學(xué)探究本質(zhì)的調(diào)查顯示,大部分教師雖然意識到科學(xué)研究方法的多樣性,承認(rèn)想象或聯(lián)想等創(chuàng)造性方法的價(jià)值,但對科學(xué)探究創(chuàng)造性的認(rèn)識不足,大部分教師認(rèn)識到科學(xué)探究的主觀性,但這種認(rèn)識并不牢固．[7]對教師科學(xué)事業(yè)本質(zhì)的調(diào)查也顯示,有很多教師認(rèn)為“科學(xué)是人類認(rèn)識世界的方式中最有效的,比文學(xué)、藝術(shù)和宗教要高明一些”,或認(rèn)為“科學(xué)家整體而言比其他人更客觀．”

3.3 對科學(xué)教學(xué)的影響

教師對科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識存在的問題也必然表現(xiàn)在教學(xué)上,造成目前科學(xué)教學(xué)諸多不令人滿意的現(xiàn)象.

首先,雖然教師認(rèn)可科學(xué)教學(xué)的新理念和新方式,但由于他們的科學(xué)知識觀仍趨于傳統(tǒng)發(fā)現(xiàn)知識觀,這就出現(xiàn)了目前傳授知識的情形仍然很明顯,似乎教師的任務(wù)就是幫助學(xué)生存儲和記憶課本上的科學(xué)知識,教學(xué)評價(jià)的依據(jù)也是以學(xué)生能否全面、準(zhǔn)確地再現(xiàn)科學(xué)知識為主．甚至存在著部分教師讓學(xué)生以機(jī)械記憶的方式來學(xué)習(xí)科學(xué),以背誦科學(xué)知識或科學(xué)術(shù)語代替理解的現(xiàn)象．此外,也導(dǎo)致很多教師忽視學(xué)生的前科學(xué)概念及其對教學(xué)的影響,忽視教學(xué)中的生成性因素,特別是當(dāng)學(xué)生表現(xiàn)出“差異”行為或觀點(diǎn)時(shí),教師往往不能給予恰當(dāng)?shù)奶幚?而是用自己的預(yù)設(shè)來評判學(xué)生的表現(xiàn)或回答,造成學(xué)生的質(zhì)疑精神和創(chuàng)造性的喪失．

其次,教學(xué)內(nèi)容的安排注重學(xué)科知識邏輯,缺少對真實(shí)科學(xué)世界的關(guān)注,部分教師很少將科學(xué)知識與科學(xué)實(shí)踐聯(lián)系起來,不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),不重視真實(shí)科學(xué)情境的創(chuàng)設(shè),無論是知識的講解,還是知識的運(yùn)用常常采用抽象的邏輯符號來描述．學(xué)生學(xué)到的僅僅是脫離真實(shí)情境的抽象知識,難以實(shí)現(xiàn)知識遷移,難以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力．需強(qiáng)調(diào)的是,這里所說的情境是指將學(xué)生的學(xué)習(xí)置于真實(shí)情境之中,或通過學(xué)生解決科學(xué)實(shí)踐中存在的真實(shí)問題來獲得知識,建構(gòu)對知識的理解,這完全不同于很多教師所采用的講授知識過程中舉一兩個(gè)實(shí)例,或做一二個(gè)實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生深化對知識的理解．

最后,即便教學(xué)中教師采用了實(shí)驗(yàn)或探究的方式,但也會(huì)出現(xiàn)這樣的情景:做幾個(gè)實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出“客觀”而“準(zhǔn)確”的觀察,進(jìn)而歸納得到科學(xué)結(jié)論;或在進(jìn)行科學(xué)探究教學(xué)時(shí),將探究的重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)操作和對數(shù)據(jù)的歸納分析上,忽視探究中的問題和猜想的作用,忽視學(xué)生新穎的觀點(diǎn)或方案．學(xué)生只是通過菜單式的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),去發(fā)現(xiàn)教師已預(yù)設(shè)好的標(biāo)準(zhǔn)答案．這很容易使學(xué)生認(rèn)為所有的科學(xué)知識都可通過準(zhǔn)確的觀察而得到,科學(xué)反映的是自然界最真實(shí)、客觀的面貌,同時(shí)也不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神．