论初中科学教材的设计

论初中《科学》教材的设计浙江省教育厅教研室方红峰我国在普通中学系统开设理科课程，一般认为是始于清政府颁发的“壬寅癸卯学制”，在近百年的科学教育中，初中阶段的理科课程基本是以分科的形式进行的。在20世纪30年代，受杜威、孟禄（P.Monre）和帕科斯特（H.Parkhurst）等美国教育家思想的影响，我国初中理科课程一度采用了综合课程的形式，但很快被分科课程所取代。20世纪70年代以来，国际范围内综合科学课程发展十分迅速。到了80年代末，我国教育界开始对课程综合化进行深入的理论研究，并有东北师大附中（1986）、上海市（1986）以及浙江省（1987）等地先后编制了初中综合科学的教材进行实验，其中的浙江省成功地在全省范围推广并使用至今，是规模最大和影响最深的一个范例。在世纪之交的1999年6月，我国政府根据21世纪经济社会发展的要求，在《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中，提出要“调整和改革课程体系、结构、内容，建立新的基础教育课程体系”的任务，于是新一轮基础教育课程改革开始启动。在新课程改革中，明确提出要“改变课程结构过于强调学科本位，科目过多和缺乏整合的现状，整体设置九年一贯的课程门类和课时比例，并设置综合课程，……”[1]，为此在初中阶段开设《科学》课程并颁布了课程标准。《科学》（7~9年级）课程标准（实验稿）》[以下简称《标准》]是我国历史上第一个由国家教育部颁布的综合科学课程标准，因而也具有划时代的意义。作为率先尝试开设综合科学课程的浙江省，申请了编制初中《科学》课程的项目，目前教材已经在多个国家级和省级实验区试用并得到认可。本文旨在探讨如何根据新课程改革的目标和理念以及课程标准来设计和编制初中《科学》教材，并与同行商榷。一、《科学》课程的目标从世界范围的一些发达国家和发展中国家来看，中学阶段的科学教育都无一例外地被确定为提高人的科学素养这个最终目标，即培养具有科学素养的人。自1985年10月在巴基斯坦伊斯兰堡召开的科学课程研制会议上，专家们对科学教育的内涵、内容、目标等作了界定，其目标一般地说是给予每个人适应改善生活质量所需的知识、技能和态度。[2]这个观点已越来越得到各国从事科学教育人士的赞同。对此英国皇家学会在1985年指出“改进公众对科学的理解是对未来的投资，这种投资能够成为促进国家繁荣、提高公共和个人决策质量、充实个人生活质量的重要因素”[3]；美国的科学教育者认为美国的生存和发展“不仅取决于受到良好教育的科学与工程人员，也取决于具有科学素养的民众”，为此《美国国家科学教育标准》着眼于实现“每个美国人都深谙基本的科学观念和基本的科学方法，因而都能生活得较为充实，工作得较为高效。”[4]的目标。基础教育阶段的各门课程，都承担着提高国民素质的任务，它们只是各有所侧重，但既有分工更有合作，构成一个整体的课程结构。初中《科学》课程是义务教育阶段一门十分重要的课程，它的任务更多地指向提高国民的科学素养，因此全面提高每一个学生的科学素养就成了《科学》课程的核心理念。1．《科学》课程的目标本次制定的《标准》也将提高每个学生的科学素养作为科学课程的总目标，强调通过初中科学课程的学习，学生能：①保持对自然现象较强的好奇心，养成与自然和谐相处的生活态度；形成崇尚科学、反对迷信、以科学的知识和态度解决个人问题的意识；②了解或理解基本的科学知识，学会或掌握一定的基本技能，并能用它们解释常见的自然现象，解决一些实际问题；初步形成对自然界的整体认识和科学的世界观；③增进对科学探究的理解，初步养成科学探究的习惯，培养创新意识和实践能力；④了解科学技术是第一生产力，初步形成可持续发展的观念，并能关注科学、技术与社会的相互影响。《标准》所规定的目标实际是从科学探究；科学知识和技能；科学态度、情感价值观；对科学、技术与社会之间关系的理解等四个纬度，规定了科学课程的任务。2．扩展和突破这种定位与以往的理科教育目标相比有较大的扩展和突破，表现在：①体现了科学教育共同趋势——精英教育与大众教育的统一。无论国际还是国内，科学教育都走过同样的路，即从精英教育，过渡到大众教育，再趋向于精英教育与大众教育的统一。也就是从强调培养科学家，过渡到培养“合格”国民，再趋向于提高每个国民的科学素养。②从知识本位走向科学知识、科学过程、科学文化的统一。以往的理科课程的教育目标基本定义为学科的基础知识、基本技能和思想教育。很多事实和证据表明这种对科学教育的目标界定是不能满足当代社会发展的需要的，如中国科协在1992年、1994年、1996年、2001年依据国际上较为通行的指标体系对我国公众的科学素养进行了四次调查，前三次调查的结果基本一致，我国公众具有基本科学素养的比例仅为0.3%（1996），美国为6.9%、欧共体为4.0%（均为1990年结果）；2001年第四次调查结果是我国公众具有基本科学素养的比例为1.4％。《标准》既重视基础知识和基本技能，又强调对过程和文化的理解，也就是既要加强学生的基础性学力，又要提高学生的发展性学力和创造性学力，这是符合当前国际科学教育的潮流的。③从学科本位走向将科学本质和教育本质的统一。学科本位过于偏重学科知识的获得，忽视社会和学生发展的需求。《标准》则强调课程应基于学生思考和学习的方式、语言发展和文化背景，重视学生的经验及其在此基础上发展学生对科学本质的理解，这就将科学本质和教育本质统一于科学探究之中。《标准》所规定的科学课程的任务，需要通过一定的媒介和手段来实现，教科书是其中的重要媒介之一。如何根据中国的国情构建科学教材的框架，将课程改革的理念和《标准》的思想充分体现出来，从而实现科学教育的目标，是值得慎重考虑的课题。二、我们的思考反映人类活动的某一领域的课程如何开设的问题，大多数的课程专家认为必定要与人们对知识、社会和学生的认识有关，如泰勒（R．Ｗ．Tyler）认为课程的目标来源是：对学生的研究、对当代社会生活的研究和学科专家的意见；美国学者坦纳夫妇（D．andL．Tanner）与塞勒（J．Saylor）等人主张，一种有效的课程的基础是：社会、学生、知识[5]。换言之，任何一种课程的设计也都必须基于这三大基点，以产生较为平衡的课程。为此在教材设计时，也就必须对这三大基点进行思考，明确应当持有的知识观、学生观和社会观，这是教材设计的基本观点。1．教材设计的基本观点（1）知识观科学知识应当包括科学的概念原理知识和过程方法知识，即科学理论知识和科学方法，以及基于这些知识的科学自然观。目前在我国中学理科教育中，科学主义（scientism）对科学知识的基本观点占有着主导地位，科学主义认为：科学理论知识是经过实证检验过的、是具有永恒价值的真理性知识；科学认识的过程当然就是逻辑实证的过程，即事实→定律→理论的过程；自然图景则是一种还原的机械自然观。然而，现代科学哲学的研究，尤其是20世纪50年代科学哲学发生了急剧的变化，涌现了如波普尔（K.Poper）、库恩（T.Kuhn）、邦格（BungeM.）等一批杰出的科学哲学家，形成了包括证伪主义科学观和历史主义科学观在内的当代科学哲学。虽然他们的观点并非完全一致，但都对科学主义的逻辑实证进行了批判。关于科学的本质。科学主义认为科学的特点表现为科学理论体系可通过逻辑推理加以证实，或者得到经验或各种身体感觉的证实的，这种知识是具有永恒价值的，即真理。受这种观念的影响，在我国科学教育中，无论是课程编制还是教学过程中，一切科学理论都是以绝对真理的面目出现的。但当代科学哲学不认为有绝对的真理存在，库恩在《科学革命的结构》一书中提出，科学并不是知识长期积累的结果，而是不断被学术上剧烈的革命所打断的一系列和平的间歇，旧的“范式”即一组旧的理论、准则和方法论会不断被新的“范式”所取代。那种把科学理论看成是明确的或被证明了的观点具有根本性的错误，科学知识是可错的，科学的过程是证伪的过程，是在寻找错误的过程中，不断逼近真理的过程，而不能达到真理。科学知识在本质上是一种猜想的知识，它是大胆的假设。库恩特别强调科学中人的因素。波普尔的论点是：当允许证伪时，一个科学假设的生命力在于它没有被证伪。关于科学认识的过程。科学主义对科学认识的过程持归纳法的观点，即科学认识来自观察，科学理论来自对某种现象的特定例证的大量观察，在每一个例证中都可以找到某种特征。但当代科学哲学则共同认为，观察是理论浸染的（theoryladen），知识、信念决定这我们的知觉；人在接受感觉印象时决不是空白的，而是他原来所具有的理论（preconceptions）在很大程度上决定着观察到什么。因此，观察本身不是客观的、中性的，一个人的知觉必定依赖于他的信念、价值观和以往的知识和经验（汉森）。他们认为科学的发生来自先前的理论，并非来自观察，更多地依靠爱因斯坦所说的“自由创造”或“创造的直觉”。关于自然观。科学主义秉承的是机械自然观的二原论思想，认为万物皆自然，人也是自然的一部分，只要知道宇宙的本性就能通晓人的本性，反对把自然和人进行区别对待，反对主观意志的投入和作用。在它所构造的图景中，漠视或删去了他自己、他的人性和认识主体。在这种自然观的指导下，学生得到的是一个破碎的自然图景，很可能会使人类从自然环境中游离出来，使人际关系变得冷漠，使人丧失本应具有的人性。而现代科学自然观是整体论和有机论的自然观，它坚持人与自然的相互限定、相互依赖和相互包容，坚持人与自然的密切联系，他们是不可分离和内在统一的。毫无疑问，我们应当摒弃绝对真理的知识观，在向学生介绍科学知识时，应当阐明科学理论的这些特点，即尽管科学上的多数主要概念已经经过了大量的实验和观察的证实，这些概念在未来似乎不可能发生重大变化，但所有的科学观念都不是最终的真理，原则上要接受变更和改进的。当科学家们遇到与已有的解释不一致的新的实验证据时，他们的确要改变有关自然界的概念，而事实上他们也已经是这样做的。不再将知识作为绝对真理来呈现，这将有利于学生怀疑的态度和科学精神的培养。科学发生的归纳和反归纳之争，提醒我们科学认识的过程不是只有唯一的一种途径。科学认识过程应当是多元的，但有一点却是可以肯定的，那就是科学的认识都起源于问题，没有需要进行解释的新问题，也就没有科学研究和探索的目标，就不可能有假说和进一步的证明。为此，在科学课程内容的选择中，我们应当将科学的两种知识结合起来，即概念原理性知识和过程性知识结合起来，因为两者是相互依存的、相互作用的。我们不仅应当将科学结论告诉学生，还应当将为什么从事这些结论的研究，这些结论的获得过程及在获得过程中所经历的种种曲折的过程，不同科学工作者、不同科学团体对某一结论所进行的种种针锋相对的争论、冲突和斗争告诉学生，即重视科学史的价值。科学的知识和探究过程都具有重要的教育价值和方法论的价值，这种知识和过程的结合，将使学生敢于对科学研究成果、实验、观察、理论模型和科学家所提出的解释进行评价和质疑，发展学生对已有理论或新的理论的形成过程和结论进行评价的能力，使学生敢于探索和创造，并使他们的个性得到发展。同时我们应当秉承现代有机自然观，强调人与自然和谐统一。这样我们就有可能在科学课程中将科学和人文进行整合，使科学不再是“价值中立”的，不再与价值分割、与生活世界剥离，使科学不再成为“迷途的羔羊”、成为控制人类的工具，这样也能很好地进行社会价值观的调适。（2）社会观在我国传统的科学教育课程中，对学校和社会的关系上，基本是持“学校教育工具论”的观点，强调培养的学生应当如何适应社会生活，教育要为社会的某项任务服务等。这种观点带有很强的功利性，没有充分考虑教育也是社会不可或缺的一种主体，还极易造成学校教育的波动，不利于教育的发展。同时，在课程内容选择上，被动地适应社会生活，将课程内容作为社会经验的复制，虽然解决了继承的问题，然而“个性的多样化，自主性和首创精神”又从何谈起呢？这样怎么能培养出富有创新精神和实践能力的新一代呢？因此，新的综合科学课程应持超越论的观点，将学校教育视为火热的社会实践的一部分，应当主动选择社会生活经验，参与社会价值观的调适，并对社会生活