上海市科技教师课程 发达国家对青少年科学素质教育基本理念的发展_

上海市科技教师课程发达国家对青少年科学素质教育基本理念的发展华东师范大学王顺义一、发达国家对提高国民科学素质重要性的认识过程提高国民科学素质的工作可分为学校正规的科学教育和社会非正规的科学普及工作两个方面。对学校正规的科学教育，发达国家如美国、英国、法国、德国和日本等国，一直都是极为重视的，政府完全是在制定教育发展规划及其政策和承担教育经费中起主导作用。对社会非正规的科学普及工作，发达国家在历史上一般来说，是先由科技社团主导，然后政府资助，其力度呈不断加强的趋势，到20世纪80年代便普遍采取政府推动的办法。如在英国，科学普及工作最早是由1799年成立的皇家科普协会和1831年成立的英国科学促进会主导，其间政府只是作些资助。但从20世纪80年代以来，发达国家政府都意识到，提高公民的科学素质的工作十分重要，应作为其科学技术政策的一部；鉴于该工作的公益性、社会性和市场手段调节失灵性，政府应该而必须在此工作上需要发挥作用。政府认为公众科学素质提高的重要性，不仅一方面在于当今科学技术素质是人们从事任何职业的重要基础，它利于促进国家经济和社会的发展；另一方面还在于，公众科学素质提高有利于社会支持政府在研究和发展方面的投入政策。1、英国是怎样做的？在国外提高公众的科学素质的工作，最早是起源于英国科技社团。1660年英国皇家学会的职能主要是通过“学术交流”，促进科学研究工作的开展。但到1799年成立的英国皇家研究院，其职能就拓展为两个，除了进行原创性的科学研究外，还将向公众普及科学知识作为它的主要职能，在这方面的活动有：面向公众和社会作科学报告和演讲，旨在弥补学校科学教育，激发公众的科学热情。1799年成立的皇家科普协会和1831年成立的英国科学促进会，其职能则主要是从事“科技普及”的工作。从此，提高公众的科学素质和进行原创性的科学研究活动，便开始成为一个国家科技工作的“一体两翼”。20世纪80年代以来，国外科技社团更加意识到通过科学普及工作来促进公众科学素质的重要性。要求公众“了解”科学知识，也进一步发展为要求公众“理解”科学。最为典型的是英国皇家学会1985年发表了著名的《公众理解科学》的研究报告。1993年英国政府发表了科技政策白皮书《实现我们的潜能——科学、工程与技术战略》，阐述了英国政府科技发展的总体战略，其中将促进公众对科技的理解作为科技发展战略之一。据此英国政府推出了一个名为“公众认知计划”的科普计划，支持英国科学促进协会等一些科普组织开展活动。二、发达国家关于科学素质的界定1，发达国家关于科学素质内涵的拓展（1）两维度说20世纪80年代之前，发达国家认为，公民科学素养至少包括两个基本方面：一是掌握科学术语和概念，二是掌握科学实验中的基本技能。当时，学校科技活动也基本上是围绕培养学生这两个方面的科学素质转的。（2）三维度说1983年美国学者米勒提出科学素质的新框架，他认为科学素质有三个方面，一是掌握科学术语和概念，二是理解科学处理现实问题中的过程和方法，三是理解科学、技术与社会的关系。下面是他用来测试美国国民（包括青少年）科学素质的调查问卷，从中反映了米勒关于科学素质框架的三个方面：科学素养调查问卷第一部分关于对科学知识的理解1.地心非常热（对）2.所有的辐射都是人为造成的（错）3.人类呼吸的氧气来自植物（对）4.父亲的基因决定孩子的性别（对）5.激光因汇聚声波而产生（错）6.电子比原子小（对）7.抗菌素能杀死病毒(错)8.宇宙产生于大爆炸（对）9.千百年来我们生活的大陆一直在缓慢地漂移（对）10.就我们目前所知，人类是从早期动物进化而来（对）11.吸烟会导致肺癌（对）12.早期人类与恐龙生活在同一时代（错）13.被辐射过的牛奶经过煮沸后可以安全饮用（错）14.热气流上升，冷气流下降（对）15.月亮本身不会发光（对）16.发射火箭等空间探索活动影响气候（错）17.盐的成分是碳化钙（错）18.抛一枚硬币得到国徽面的机会是一半（对）19.钻石是非金属材料（对）20.皮球抛起后会落下是因为地球的引力作用（对）21.光速比声速快（对）22植物在夜间的呼吸是吸进二氧化碳释放出氧气（错）23细胞是构成生命的基本单位（对）24.肝制造尿（错）25.阳光可导致皮肤癌（对）26、地球绕太阳转，其转一周为一年第二部分关于对科学方法的理解1、您认为下列哪些是科学研究中常用的方法（可多选）A．□反复试验B.□归纳推理C.□反复思辨D.□找极端事例2、两位科学家想知道一种降血压的药物是否有效，第一位科学家把药分给1000个高血压患者服用，观察有多少人血压降低；第二位科学家把药分给500个高血压患者服用，而不给另500个高血压患者服用，看两组试验哪组患者血压降低。这两种方法哪一种更好？A．□给1000个病人服用的方法好B.□分两组试验的方法好C.□不知道这种更好的方法是一种什么方法？3、当您听到“科学研究”这个词时，您是否理解它的意思？A、□理解B、□有些理解C、□不理解你知道的科学研究方法有：4、当人们说：“办事要讲科学”，这意味着：A．□办事要做科学实验B.□办事要先看科学读物C.□办事要遵循日常经验D.□办事要讲究科学方法E.□不知道5、医生告诉一对夫妇，由于他们具有相同的病态基因，如果他们生育一个孩子，这个孩子患遗传病的机会为四分之一，这是否意味着：-1正确2不正确3不知道A如果他们生育三个孩子，那么这三个孩子都不会得遗传病B如果他们的第一个孩子有遗传病，那么后面的三个孩子不会得遗传病C如果他们的前三个孩子都很健康，那么第四个孩子肯定得遗传病D他们的孩子都有可能得遗传病6、保持室内空气新鲜的较好做法是：A．□喷洒空气清新剂B.□打开窗户和门，让房间通风C.□打扫卫生D.□整理房间7、如果您在乘坐电梯时出现了故障，您认为最好的做法是A．□大声呼救B.□攀爬顶窗C.□按响警铃D.□扒电梯门E.□通过跳跃使电梯启动8、您觉得下面哪种做法是正确的A．□睡觉前喝一杯浓茶B.□饭后做剧烈运动C.□受凉后喝姜汤D.□通宵娱乐9、家里新买回的电器或数码用品，您通常会：A．□先阅读说明书，然后按说明书使用B.□一般不看说明书，尝试使用C.□一般由别人指导D.□一般由家人代劳10、当有人给您讲他遇到鬼时，您会：A.□不可全信，不可不信B.□认为他肯定在撒谎C.□认为他讲的现象事出有因，但决不是鬼D.□认为他的判断是对的11、你认为算命科学吗？A．□非常科学B.□有点科学C.□不太科学D.□完全不科学E、□不知道12、爱迪生发明电灯是通过什么方法？A．□突然想到B.□许多次实验C.□数学计算D.□不知道第三部分：对科学技术的社会影响的理解1、对于兴建核电站，您有怎样的看法？A．□利益超过危险B.□利益与危险参半C.□危险超过利益D.□说不清楚2、关于电脑，您觉得A．□生活必不可少B.□有没有无所谓C.□没什么作用D.□说不清楚3、您是否有个人电子邮箱？A、□没有B、□有（选B继续填下面）A.□经常使用B.□不经常使用C.□不使用D.□没听说过4、当您使用电脑时，通常是为了（可多选）A.□上网聊天B.□浏览新闻C.□发邮件D.□打游戏E.□使用办公软件F.□其他5、对下列研究您有什么看法？1利大于弊2弊大于利3利弊差不多4说不清楚5不知道A克隆技术的研究B使人长寿的研究C改变物种的研究D信息网络的研究E基因工程的研究6、您认为科学技术对下列方面的影响如何？1主要是积极影响2主要是消极影响3积极消极影响差不多4影响不大5说不清楚A生活水平B道德水准C工作条件D生活情趣E公众健康F国家繁荣G生态环境7、您最期望科学技术能解决哪些问题（选1—3项）A.□癌症及常见病的治疗B.□环境保护C.□生活水平的提高D.□增产粮食E.□新产品的开发F.□减少犯罪G.□长寿H.□对自然灾害的预见I.□控制人口J.□其他（3）四维度说到20世纪90年代，发达国家对米勒科学素质体系又增加了第四方面，即对科学的情感态度与价值观的基本理解。这可以从我们在前面的英国皇家学会的《公众理解科学》报告和美国科学促进会的《普及科学：美国2061计划》的有关引文中看出。到1996年，《美国国家科学教育标准》指出：“所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策，参与公民事物和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”“有科学素养就意味着一个人对日常所接触的各种事物能够提出、能够发现、能够回答因好奇心而引发出来的一些问题。有科学素养就意味着一个人已有能力描述、解释甚至预言一些自然现象。有科学素养就意味着一个人能读懂通俗报刊刊载的科学文章，能参与就有关结论是否有充分根据的问题所作的社交谈话。有科学素养就意味着一个人能识别国家和地方有关科学的决策，并且能提出有科学技术根据的见解。有科学素养的公民应能根据信息来源和产生此信息所用的方法来评估科学信息的可靠程度。有科学素养还意味着有能力提出和评价有论据的论点，并且能恰如其分地运用从这些论点得出的结论。”（《美国国家科学教育标准》，科学技术文献出版社，1999年版，第28页）在上述第二段引文中，共有六个命题。其中，第一个命题涉及“科学兴趣，探索科学的冲动”的科学素养，第二个命题涉及“对科学原理的理解和应用”的科学素养，第三个命题涉及“理解科学概念和原理”的科学素养，第四个命题涉及“以科学的态度来参与社会事务”的科学素养，第五个命题涉及“科学价值判断”的科学素养，第六个命题涉及“科学思维习惯”的科学素养。所以，到20世纪90年代末，发达国家一般认为，公民同时达到对科学知识(术语和概念)的基本理解，科学的研究过程的基本理解，科学的情感态度与价值观的基本理解，科学技术与社会关系的基本理解程度，就可以被认为具备了基本科学素养的水平。发达国家科学教育界普遍认为，这种科学素养应该被看作青少年应具备的最基本的对于科学技术的理解。科学素养的概念并不是指对科学已经达到一种很好的理解程度，而是指一种基本的程度。（4）增加技术素质内容的比重发达国家的科学素质的概念，原本是科学素质和技术素质的总称。这在反映四维度说的《普及科学：美国2061计划》等文本中都表述得很清楚，但技术素质的内容只是掺合到以表述科学素质为主的文本之中。自2000年美国国际技术教育协会研制《美国国家技术教育标准：技术学习的内容》，2002年的美国技术素养委员会的《从技术角度讲，为什么美国人需要对技术有更深入的了解》之后，技术素质的内容则自成体系，与表述科学素质的文本并列。有关这方面的内容，由于非常丰富，我们将单列，在后面第十讲中介绍。2、科学素质内涵拓展的科学本质观变迁的基础合理的科学素质观，是建立在对科学本质的准确理解的基础上的。因此，在回答“科学素质”之前，应该先弄清“什么是科学”，这就涉及到所谓“科学本质观”的问题。但是，人们的科学本质观也是众说纷纭，莫衷一是的。20世纪初以来科学本质观发生过三次变迁，即从“常识性”的科学本质观发展为“经验主义”的科学本质观，接着出现“理性主义”的科学本质观，最后出现“历史主义”的科学本质观。这些变化对科学素质观的发展产生了实质性影响。（1）常识性的科学本质观科学是什么？自古以来有人说，科学是一种知识系统，这是一种常识性的科学本质观。这种常识性的观点是有一定的合理性的，因为作为科学研究的成果即科学理论，比如欧几里得几何学、哥白尼的日心说、牛顿的经典物理学、爱因斯坦的相对论、道尔顿的原子论、达尔文的进化论、赖伊尔的地质学原理等等，确实是一种知识，而且是一种系统的知识。但是，这种常识性的观点是有很大的局限性的，它没有把科学的本质刻画出来，因而也不能达到将科学和非科学、前科学、伪科学的界线划分出来。（2）经验主义的科学本质观自近代以来，科学家往往强调通过实验检验来断定科学定理的真理性，也就是说，科学是最讲究“实证”的。这一特点哲学、宗教等知识系统却并不具备。于是，经验主义特别是二十世纪上半叶的逻辑经验主义便把“可确证性”作为科学的本质特征。他们认为，科学是一种可确证的知识体系。那么怎么确证一个命题是科学的命题呢？那就是将这个命题所断言的