時間:2022-03-06 16:23:30
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇科學本質范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
《修訂稿》結合十年來課堂教學中存在的主要問題,將《實驗稿》中的7條建議整合為4條,突出了重點,增強了建議的針對性。其一,在課程性質的描述上作了修改,著眼整體提高學生科學素養,彰顯學科性質,便于教師理解把握。其二,《修訂稿》“目標要求”的水平劃分、操作性、層次性等問題得到進一步明確,關注到知識的系統性和階段間銜接,具體界定化學實驗技能和實驗內容的要求,確定了學生必做的化學實驗,重寫了“教學情景”素材、增加了11個教學案例;“活動與探究建議”中某些活動任務的設計考慮各地的實驗資源,在操作性上得到加強,較好地回應了化學教學實踐中的突出問題,提出的實施建議更有針對性。其三,增刪了某些知識點,適當調整某些核心知識的學習水平層次等,落實減負精神。
對于我們一線教學實踐工作者而言,推進《修訂稿》的實施,需要在關注具體變化內容、強化評價改革的同時,更多地發掘《修訂稿》變化內容背后的立意。統觀變化,《修訂稿》在“立足科學素養、彰顯學科性質、突出科學探究”三個方面的立意十分明顯。
二、義務教育化學課程標準的教學期待
“立足科學素養、彰顯學科性質、突出科學探究”這三個方面內涵的理解與把握,需要我們作深入的理論與實踐研究,才有望把頂層設計思想轉變為實踐層面的改進。
(一)立足科學素養:需要基于課標的教學
研讀《修訂稿》,不論是從前言部分的課程性質到課程設計思路的修訂,從主體部分的課程目標到課程內容的微調,還是實施建議部分大刀闊斧的重寫與不惜筆墨的鋪陳,都立足于對科學素養內涵的把握,追求科學素養目標的全面達成。立足科學素養的課堂教學,需要我們一線教師加深對科學素養內涵的理解。在英文中,科學素養(scientific literacy)通常和另一說法“公眾理解科學”(public understanding of science)同義。它強調的是一種長期積淀下來的習慣、素養,是一種內在品質,其重點在于對科學的態度,觀察和思考問題的科學性以及批判精神,應當是指非專業人員對科學的理解程度,強調方法、觀念和態度(Maienschein et al., 1999),而不僅僅指一種短期的實用技能、解決實際問題的具體知識和辦法這樣的“科學專業素養”。
《修訂稿》強調的是立足科學素養,把它落實到義務段化學教學實踐中去,筆者以為應強化以下三個教學觀念:一是淡化學科界限,提倡學科內及學科間的綜合化。二是增強化學教學與社會的聯系,貼近學生的生活實際,即化學課程的生活化,在操作策略上提倡創設豐富多樣的基于學科觀念的教學情景等。三是加強科學與人文的融合,注重科學的人文化,具體通過改變學生的學習方式,如加強化學史、化學哲學與化學社會學對化學學科教學的指導作用,加強基于化學實驗的、有助于理解科學本質的科學探究內容和學習方式。因為,立足科學素養意味著要讓學生不僅知道知識的應用,而且了解知識“可能產生的影響”;不僅“知道科學技術在生活、生產中的應用”,還理解科學“在社會發展中的應用”,更加關注科學技術與社會的關系。在能力要求方面,更加強調“科學探究過程的一般方法”,分析“科學探究”的內涵,強調收集、整理、分析和運用信息的能力等。強調開展實驗研究,在實驗過程中提出發展交流、合作,使學科能力要求進一步具體化和結構化。在情意方面,更加強調質疑與創新、謙虛與合作精神等等。
以上分析可見,以“立足科學素養”統攝修改內容的《修訂稿》的實施,其實是新一輪初中化學課程改革征程的開始,它再一次要求我們在學習研究《修訂稿》的同時,一定要推進基于課程標準的初中化學教學實踐。要求我們以“用課標教”來取代“用教材教”和“為考而教”的教學習慣,初中化學教學與評價皆要遵從于標準,確保學生提高科學素養,促進在拓展質量內涵基礎上的達標,促進學生自由全面發展。與西方國家的具體實踐相比,基于標準的評價、問責方面的研究與實踐還未全面展開,有待拓展和深化。要使《修訂稿》由文本轉為教學實踐,教師在教學設計中應該始終基于標準,堅持以提高學生的科學素養為主旨設計教學方案,從制訂學期總體的教學方案到每一課時的教學設計,教師必須一以貫之地思考如何落實科學素養的目標,特別要注意挖掘化學知識所蘊含的科學方法以及價值觀目標要素,在實踐中能結合具體的學習內容將三維目標融為一體。
2影響高中生物教師的科學本質觀的因素
高等師范院校生物科學專業(師范類)相關課程缺失對理科師范生的科學本質觀進行調查的《科學本質觀的調查研究及對理科師范教育的啟示》一文中有如下結論:理科師范生總體上對科學本質的認識不理想。該調查覆蓋了物理、化學和生物三個專業的師范生。以南京市某高等師范院校生物科學專業(師范類)的課程為例。該高等師范院校生物教育專業的人才培養目標為:培養素養全面(兼具科學與人文基本素養)、基礎寬展、學識深厚、有持續發展潛力并具有創新精神和實踐能力的生物教育人才。培養生物教育專業的學生的科學本質觀是能達到該目標的重要方面。然而,在該高等師范院校生物科學專業(師范類)的課程設置中對于生物教育專業的學生的科學本質觀的培養內容卻存在缺失。
3提高高中生物教師的科學本質觀的策略
3.1生物科學專業(師范類)設置培養生物師范生科學本質觀的課程體系
生物師范生的生物專業課程(如微生物學等)也應進行專業課程師范化。目前的生物專業課程多以學科本位設置,過多地強調專業知識,而忽視了科學能力和科學精神。高等師范院校也僅以傳授科學知識為教學重點,而忽視培養師范生獲取科學知識的能力和進行科學研究的科學精神。這樣的缺陷會在某種程度上導致生物師范生的科學本質觀的不足。鑒于此,認為,高等師范院校的生物專業課程資源中也應當融入科學史、科學探究案例等有助于培養生物師范生科學本質觀的內容;同時,高等師范院校生物專業在進行生物師范生培養時,有必要就這類課程資源的使用作為教學的重點之一。
1、科學教育是建立在對科學本質認識的基礎上,它應引導學生初步認識科學的本質”,所以,幫助學生發展較全面而準確的科學本質觀是科學教育的根本目標之一。科學教育在一點一滴的實踐教育中無不體現著科學本質觀。
2、科學教育是一種以傳授基本科學知識為手段(載體),以素質教育為依托,體驗科學思維方法和科學探究方法,培養科學精神與科學態度,建立完整的科學知識觀與價值觀,進行科研基礎能力訓練和科學技術應用的教育。
(來源:文章屋網 )
【關鍵詞】科學/形上本質/歷史性變化/困境/現象學/超越
science/metaphysical essence/historicalchange/difficulty/phenomenology/transcendence
【正文】
近代以來,隨著人類認識世界的理性精神與科學方法的確立,科學顯赫的社會功效日益得到彰顯,現代科技正在空前地推動著人類社會的進步。自古希臘科學始,被設定的科學本質被人們崇為神明,許多形上的因素被注入了科學的本質之中。然而,隨著科學的深入發展和人類認識的不斷拓展,科學的形上本質及其設定正經受著前所未有的挑戰。如何看待與評價科學的形上本質,是科學哲學十分重要的問題。在眾多的維度與視域中,現象學為人們重新對待科學及其形上本質提供了嶄新的視野,并為人類走出科學的形上本質的困境奠定了基礎。
一、科學本質的設定及其歷史性變化
科學本質的設定是人們開始對自然的認識和從事科研活動的形上沖動,它是科學發展的強勁而持久的動力。這種形上沖動作為前提,由來已久。這種預設的本質前提時常不被提起,因為它太“自然而然”了。追溯科學歷史發展的不同階段的本質設定及其歷史性變化,無疑是理解科學及其形上本質的重要基礎。
(一)古希臘:科學追溯本原
1.諸神作為規定性
原始人類的神話自然觀,基于自然界各種現象的人格化,以神靈的故事和傳說,表達人們對自然的態度和看法。神話自然觀認為,人與自然一體化,人在自然之中,而不在自然之外。同時,自然作為人格的存在是有意志的,天地萬物,均有靈性。神話自然觀的核心是自然崇拜與萬物有靈的觀念,世界各民族均經歷了這一階段,概莫能外。古希臘是科學思想與人類文明的重要發源地,在古希臘早期,希臘神話的人神相異同構和完備的諸神譜系是近代科學對象性與邏輯性的雛型。神話有其自身的內在結構和邏輯,神話思維的特殊性表現在其明顯的象征性,它是原始類比邏輯的基礎。神話自然觀對科學思想具有支配性的作用,諸神作為規定性,決定著自然現象的解釋。自然不是作為客體,而是作為另一主體。那時,尚未形成主客體的設立與被設立之關聯。
2.元素與原子作為萬物之始基
古希臘科學思想的形成受到了神話自然觀的規定,同時也受其局限。古希臘科學思想的發展過程,也就是不斷地與神話自然觀相分離的過程。以后,人們開始把自然設定為對象,探求自然的始基(arche)。始基在古希臘原意為開始、發端、起源,后來逐漸演化為原則和根據。基于此,古希臘力圖去尋找宇宙之秩序。這集中地體現在元素論者和原子論者的思想之中,其核心在于把宏觀層面上的可觀察性質還原為更基本的微觀層面上的量變。一般的看法是,在各種自然現象中,存在著不變的實體,即某種原初物質。在米利都學派的創始人泰勒斯那里,萬物的始基是水。在阿那克西曼德那里,始基是“無定形者。”愛非斯的赫拉克利特認為這種始基是“火”。恩培多克勒認為萬物的始基是土、水、氣、火等四種基本元素,這表明認識已開始從一元論轉向多元論。留基伯與德謨克利特把元素論發展成了原子論,設定原子這種不可再分的終極單位為始基,原子是永恒的與不滅的。
3.事物的本性是數
畢達哥拉斯學派與先前的學派不同,開始從抽象的數及其和諧來探求萬特之本原問題,在他們看來,一切事物都有量的屬性,都可以計數。作為本性,數揭示了萬物普遍具有量的規定性,這表明從數去解釋萬物的一種努力。他們的綱領是,數是萬物的本原。“因此,在他們看來,數是某種本質上不同于泰勒斯的水、阿那克西曼德的無限或者阿那克西米尼的氣的東西;它是某種與物質相對立,并且,雖然與物質密切聯系著但還是有區別的東西;某種限定物質并給物質以形式的東西。”[1](P37)這種自然觀把數與事物分開,使之成為獨立于事物并先于事物而存在的東西,加以絕對化與神秘化。宇宙的秩序是由數及其比例關系決定的。畢達哥拉斯及其學派關于數的思想對近現代科學產生了深刻的影響,這種影響表現在,近代以來,一個知識門類只有發展到了揭示和把握了對象的量的規定性與關聯性時,才有資格成為真正的科學。
4.作為最后根據的目的論
這是古希臘自然哲學中的一種重要觀點。目的是人類實踐活動的內在因素,目的性是人類活動的重要特征。目的論自然觀把這種目的性推廣到自然界,認為自然的一切現象和過程都服從于某種目的。蘇格拉底提出了神學目的論,認為自然和人都是由神安排的,神賦予了人體各部分功能和心靈,人就是要通過認識到自己心靈進而認識神的偉大。柏拉圖的理念體系是一個目的論的體系,認為最高的理念是善的理念,靈魂、精神事物按等級有序地達到最高的善。亞里士多德的質料、形式、動力和目的等四因說把自然看成以自身目的為目的,他持內在目的論觀點。他在生物學領域里,貫徹了內在目的論的思想。亞里士多德認為,世界是一個統一的有機整體,自然具有內在目的。自然的一切創造物都是目的性的。“然而,在亞氏的生物宇宙中,超自然的神并沒有任何地位。生物的一切合目的性的結構、機能、程序和行為都是自然內部機制作用的結果。”[2](P18)古希臘目的論對中世紀神學目的論產生了深刻的影響。
(二)中世紀:神學作為科學的規定
在歐洲中世紀,神學成為唯一的意識形態,占有絕對的統治地位,哲學、政治、法學都合并到神學中成為它的一個科目,人們的思想受到了嚴重的禁錮,哲學和科學成為“神學的婢女”。經院哲學把神學限于體系化和研究啟示的真理,哲學經由基督教的“教父哲學”成為經院哲學。奧古斯丁用“神創論”來解釋自然,并用之代替其它自然哲學。科學思想的發展受到了神學與宗教信仰的規定。人們普遍認為,上帝創造了世界、秩序和美,上帝作為科學的規定性,決定了科學的思想及其闡釋。“而《圣經》則把所有的事件,不論其多么無足輕重,都直接歸于上帝。自然事物不過是上帝的工具而已,自然秩序的建立不是依據其內在的邏輯,而是依賴于上帝對他的創造物的關注。”[3](P20-21)在宇宙觀方面,人們普遍堅信地心說的思想,這是受制于神學目的論的。近代以來,西方科學家的宇宙宗教感情,既是對宗教信仰的傳承,也是一種修正,因此這種感情不再設定人格化的上帝,而是指涉宇宙的和諧秩序與規律。
(三)近代:實體、客觀本質與嚴格決定論
從近代起,科學步入了科學方法論的自覺時期。古典歸納主義主要代表弗·培根的代表作《新工具》集中體現了他的方法論思想。他力主逐級歸納上升的科學程序,企圖通過排除法和“發現表”去發現事實間本質的相關。笛卡兒也相信科學知識的確實性,認為科學知識是一種類似于金字塔的東西,最低層是關于經驗事實的東西,頂端則是一般原理。笛卡兒力圖為十七世紀的新科學提供一個總的哲學框架,主張操守理性原則,從而為人類開辟出一個理性主義的時代。笛卡兒認為,在自然界中,物質是唯一的實體,物質的微粒是廣袤而無思想的實體。近代以來的實體原則,設定自然現象存在著與主體無涉的,通過理性才能認識的客觀本質,“而與近代科學有關的實體原則是由泰勒斯開創、后來在原子論者那里得到發展的實體原則。”[4](P124)該原則認為,在現象的變化中,實體是不變的。但究竟何為實體?紛爭不已。同時,近代認識論還承認在自然現象的關聯中存在著嚴格的決定論。當然,近代思辯的、超驗的形而上學研究受到了休謨、康德和以后的邏輯實證主義的批判,實體原則、嚴格決定論和形而上學受到責難。
(四)現代科學本質的不確定性與重返形而上學
近代以來形成的科學思想,在進入現代以后,一方面,仍然發揮著作用,產生著影響;另一方面,也遇到了挑戰。量子力學無疑突破了嚴格因果決定論。相對論也極大地突破了牛頓經典的或絕對時空觀的思想,相對論的方法基礎是概念邏輯,但愛因斯坦仍然不想放棄決定論的理想。在現代,粒子物理學的基本思想,仍然來源于古希臘。沒有原子論自然觀的思想,也就沒有現代的粒子物理學。當然,現代的系統自然觀無疑又是對先前思想的高度綜合。愛因斯坦后半生受決定論與形而上學沖動的支配,一直致力于統一場論的建立,力圖從一般結構和唯一決定性的作用定律中導出自然界中的一切力。邏輯實證主義在認識論方面具有強烈的反形而上學的傾向,在歷史上產生了重大的影響。但由于其自身的缺陷,尤其是證實原則遇到了難以克服的困難,同時科學與形而上學的分界線不可能變成他們預想的那么清晰。到了二十世紀60年代,隨著科學歷史主義的出現,人們已不再簡單拒絕形而上學的主張。相反,人們開始把形而上學的因素吸收進科學哲學理論,從而使形而上學進入了科學。
二、終極形上本質的探求及其困境
進入現代以后的科學,其背后的傳統也日趨復雜,一方面,近代形成的科學傳統仍然存在,并滲透到科學文化的各個層面與維度;另一方面,科學傳統正發生著急劇的變革。一直是科學發展巨大動力的對終極形上本質的探求的努力,陷入了極大的困境。這種終極本質究竟存在不存在?又應如何去理解與探求呢?有待于人們去認真思考與解答。
(一)有終極的實體始基嗎?
自古希臘始,科學就以探求自然界的始基為己任,雖然對于究竟什么是實體,看法不一。有人把實體當作是物質性的東西,而柏拉圖則認為實體是形式的和永恒的。斯賓諾莎認為上帝是永恒存在的實體。對于現代科學來說,實體就是物質,而變化則是實體的運動。但對于微觀世界,粒子物理學所探討的粒子,并不基本。有最終不可分的粒子嗎?如果可分,那么究竟如何去認識層出不窮的粒子及其屬性呢?“場”的概念提出后,科學對實體的探求并未完結,只是這種追根溯源的探究顯得更加復雜。尤其是關系實在論對實物實在論提出了挑戰,直觀的客觀性,受到了現代物理學的沖擊。隨著相對論與量子力學的建立,把事物性質的探求的客觀性純粹設定在主體之外,已經站不住腳了。這種純客觀性的理想正在為關系實在論所代替。蒯因基于批判經驗主義的兩個教條的需要,闡發了迪昂的論點。在蒯因看來,包括邏輯、數學、自然科學和人文科學在內的整個知識和信念系統,都象一個場。具有經驗意義的單位不是個別陳述,而是整個系統。蒯因把邏輯實證主義所反對的本體論問題恢復為科學的正當問題。在他看來,任何一門科學理論都會有“本體論的承諾”。科學的數學化是近現代科學取得成功的重要標志,數學化的理想基于絕對的證明,而這個目標卻極難實現。正如克萊因所說:“我們必須認識到絕對的證明只是個目標而不是現實,是一個我們所追求但很可能永遠達不到的目標,它可能只不過是一直為人們所追尋而永遠捉摸不定的幽靈。”[5](P328)這里,涉及到數學的精確性與思想的深刻性的矛盾問題。
(二)本質與現象的分離及其問題
近代以來的科學基于笛卡兒的認識論,隨著科學的發展,以二元論為代表的經典認識論受到了極大的挑戰,科學與哲學的一般基礎發生了動搖。近代以來,科學的本質觀設定,在紛紜繁雜的自然現象背后,存在著不變的本質,科學的任務在于透過現象探究本質。本質主義認為,世界可分為現象的世界和現象背后的實在即本質的世界。科學關聯現象背后的有關本質的理論,進而用這種理論來解釋可觀察的現象。本質主義相信,人們能夠發現這種真正的科學理論,并成功地最終確立其真理性而克服一切懷疑。由于本質及其復雜性,再加上本質與現象區分的相對性,以及二者相關的層次及其關系的錯綜復雜性,這種嚴格區分遇到了難以克服的困境。也就是說,在近代科學時期,這種二元分離的格局已難以適應科學與哲學發展的需要。哈貝馬斯深刻地揭示了這一困境,他認為:“形而上學把本質和現象區別開來所依據的視角,和對存在者的整體性的期待一起消失得無影無蹤。科學對現象加以概括的基本結構,僅僅和解釋理論的有效性范圍相吻合,而不再存在于整體性的相關領域中。”[6](P34)這充分表明,基于二元論的形而上學預設的根本失敗。這種二元分離已成為科學與哲學新思想的巨大障礙。
(三)世界和宇宙有終極圖景嗎?
科學思想史也就是科學不斷地追尋世界和宇宙的圖景的歷史。關于世界和宇宙的圖景,宗教與神學也提供了其看法。上帝創世說一般都認為上帝在創造中為自然安排了秩序、合理性和愛。雖然,有其難以確證的方面,但這種觀點在其特定視域中也有一定的合理性,這在于“這種創世說直接導致了一種觀念,認為宇宙具有規律,這種規律可以被人類發現。”[7](P62)近代以來,科學把世界和宇宙的圖景納入到理性的基礎之上。縱觀科學史,有如機械論圖景、進化論圖景等,相對論與量子力學的產生也為認識世界和宇宙提出了有效的圖景。人類運用科學對世界和宇宙的圖景,展開了各式各樣的構想,并極大地豐富了人類的認識。“因為人類科學的偉大就在于,人在科學中學會了用他自己和他的整架物理的和心理的機器,越來越廣泛地計算,就像是用一個與別的事物處在嚴格的因果關聯中的陌生事物一樣;就在于人會用這些方法給自己描繪出一幅世界的圖像。”[8](P33-34)仍然存在的問題是,科學能為世界和宇宙提供最終的圖景嗎?這是極其困難而又有待于人們去不斷回答的問題。人類在科學與理性方面,有無最終的根據?科學哲學中的預設主義認為,科學事業中確實存在某些不會被修正或抵消的東西,但預設主義遭受了巨大的沖擊,預設的東西不斷被推翻。實際上,作為科學研究前提的假定、科學方法、推理規則和元科學概念不能完全獨立于科學的發展,而是隨之發生歷史性的變化。這正如懷特海所說:“科學比宗教更容易發生變化。任何科學界人士在現代都無法不加修正地采用伽利略或牛頓的信念,甚至連自己在10年以前的全部科學信念也不能不加以修正。”[9](P175)終極圖景的存在及其尋求都是困難的,然而,作為動力,卻一直促使科學不斷地在探索中發展。
(四)存在者的追問和存在之被遺忘
存在問題是現代思想的根本問題,這基于科學對存在的遺忘。科學一直把具體的存在物即存在者作為自己的對象,科學真理乃是關聯于存在者的真理。存在是一個比存在者更為重要卻被遺忘的概念。古希臘巴門尼德摒棄了個體事物間質的差異,以及同數有關的多、可分性、流動性等,提出了一個最抽象的,既無質的差異又無量的區分的存在范疇。巴門尼德將真理與意見作出了區分,在巴門尼德那里,真理直接關聯于存在。巴門尼德將“存在”與“非存在”相對照的概念作為自己的出發點。如果把“存在”相應于光明的和火熱的要素,而“非存在”相應于黑暗的和陰冷的要素。在巴門尼德看來,“因此,當‘溫暖的’(‘存在’)占優勢,思想就具有更多的真理。”[1](P53)而意見相關于對立面的統一。近代以來,科學的探索一味地沉溺于對存在者的追求,并把它作為形上本原,從而遺忘了作為存在者之根本的存在自身。“存在的遺忘在此意味著,思想在它那方面遺忘了存在,因為它不知道存在和存在者之間的本體論的區分。”[10](P59)海德格爾在沉思科技的時候,對此流露出了憂慮。由于偏離了最原初的努力,科學只是揭示真理的一種方式,并未切中本性的真理,也不能增進對存在的理解。
三、科學形上本質的現象學超越
進入二十世紀,自然科學在各個領域都取得了巨大的成就,科學被當作真理的唯一形式,并支配著人類的思想。胡塞爾則意識到現代科學正在陷入一種危機之中,這危機最終是人的生存困境,而他的現象學正是力圖實現對科學困境的超越。胡塞爾和海德格爾等許多現象學思想家為人們超越傳統的科學本質觀,作出了極有價值和意義的不懈努力。
(一)對實體原則與對象性思維的批判
實體原則與對象性思維是傳統科學觀的內核。近代以來,實體問題成為頗有爭議的主題之一。在這里,實體一般被規定為能夠獨立存在的、作為一切屬性的基礎和萬物之本原的東西。近代笛卡兒從主體出發去解釋實體,認為實體是獨立存在而又為我們知覺到的屬性所賴以存在的主體,即物質和心靈,它們各自獨立,又都依賴于能自己存在而不需要其它事物幫助的實體,即上帝,上帝才是真正的實體。斯賓諾莎繼承與改造了笛卡兒的實體理論。以后還有不少哲人對此提出過自己的觀點。近代以來的對象性思維基于一種主體對客體的設定,主客體分立的二元論,對象性思維成為科學思想中占支配地位的思想。在胡塞爾那里,意向性雖指向某對象,但這種指向卻不同于近代主客體背景上的對象性思維,它內在于純粹意識,在意向性關切的純粹意識中,不再有外在對立。胡塞爾的現象學力圖從根本上消解這種對象性思維,揚棄了傳統的認識論問題對科學思想的束縛。科學力圖為生活世界量裁一件理想的衣服,即所謂客觀科學真理的衣服。在胡塞爾看來,“正是這件理念的衣服使得我們把只是一種方法的東西當作真正的存在,而這種方法本來是為了在無限進步的過程中用科學的預言來改進原先在生活世界的實際地被經驗到的和可被經驗到的領域中唯一可能的粗略的預言的目的而被設計出來的。”[11](P62)其實質在于,近現代科學混淆了方法和存在,這是受實體原則與對象性思維的影響而發生的。
(二)本質與現象分離的終結
在經典認識論中,本質與現象是二分的,以主體設立客體為前提。這里的本質指事物內在的、相對穩定的方面,它隱藏在現象后面并表現在現象之中。現象則是事物外在的、易變的方面,是本質的表現形式。與之相關聯的是近代以來的符合論的真理觀,但這些思想在現代遇到了嚴峻的挑戰和難以克服的困境。胡塞爾的現象學主張“回到事情本身”,在他看來,不存在脫離現象之外的本質,現象即本質,進而提出了自己對科學本質的獨到見解。胡塞爾并不否定科學,而是力圖使哲學成為一門嚴格意義上的科學,以此來避免歐洲科學的危機。胡塞爾現象學思維方式對哲學對象性思維方式的破壞是根本性的,這既不是為了消解科學的確定性,也并非要取消科學的理性,而正是為了確保絕對確定性的理想不至于毀滅,現象學方法力圖為科學理性與確定性提供足夠的保證。在現代與后現代思想中,突顯于近代的本質與現象的分離不再有意義,為走出由這種分離帶來的諸多困境奠定了思想基礎。
(三)關切存在者的存在和存在自身
古希臘以來,尤其是進入近現代科學時期,科學一直把追求與探索存在者作為己任,但存在者的存在和存在自身卻往往被遺忘了。隨著科學的不斷發展,人類取得了越來越多的關于存在者的知識,存在問題卻被遮蔽起來。基于科學自身的特質,科學并不能很好地追問存在,也并非追索存在者的唯一可能的方式,這正如海德格爾所說:“科學研究既不是這種存在者唯一可能的存在方式,也不是它最切近的可能存在方式。”[12](P14)海德格爾揭示了科學在探究存在問題上固有的不足。科學主義往往把科學視為最佳的甚至唯一的探知存在者的方式,從而在科學思想上產生了迷誤,陷入了困境。科學關注存在者,但這種關注最多的是理性上的,難以切近存在者的存在之維。因而,只有通過現象學還原的方式,回到存在,才會使人類理智走出此困境。海德格爾并非否定科學,而是力圖為一切門類的科學建立一個更為根本的、與此在相關切的基礎存在論前提。
(四)回到生活世界與詩意居住
在胡塞爾的本體論中,他極力強調生活世界的本體論意義,這是一種實質本體論,這對于理解自然科學的深層問題至關重要。科學來自于生活世界,科學世界與生活世界,既有不少的區分,又存在許多的關聯。同時,科學對生活世界產生著重要影響。在談到實證科學的局限性時,胡塞爾說:“實證科學贈予我們以極為豐富的、得到科學‘說明’的各種事實,而這些事實卻不能為我們提供幫助,因為它們原則上——連同整個科學——都帶著一個謎的維度,對這些謎的解答將成為我們的終生問題。自然科學并沒有在任何一點上為我們解開當下現實的謎,解開我們生活、活動、存在于其中的現實之謎。”[13](P63)在胡塞爾看來,他的先驗現象學具有“奠基”的作用,它為一切科學、數學、歷史和宗教奠定基礎。作為前科學世界,這里的生活世界一般指人們生活于其中的現實的具體的周圍世界,它是唯一實在的、通過知覺實際地被給予的,并能被經驗到的世界。海德格爾晚期的世界是天地人神的嬉戲與合一,與胡塞爾的生活世界有相近之處,但海德格爾更強調對存在自身的切近和四元的語言性。生活世界不僅是科學而且還是人類所有實踐的基地與領域。科學的歸納與規范并不能改變生活世界并使之失去原有的根本意義,而是基于生活世界。胡塞爾把現象學作為純粹的意識科學,在他看來,科學力圖探究的終極的理性基礎,只能存在于純粹意識之中,而不可能存在于客體的對象世界里。人們正在忘卻原本是科學世界根基的生活世界,因此應該重返生活世界。當然,回到生活世界不是外在地,而是內在地,這是人類走出因科學而帶來的困境的必由之路。也只有這樣,人類才能實現詩意的居住。
【參考文獻】
[1] [德]E·策勒爾.古希臘哲學史綱[M].濟南:山東人民出版社,1992.
[2] 桂起權.科學思想的源流[M].武漢:武漢大學出版社,1994.
[3] [荷]R.霍伊卡.宗教與現代科學的興起[M].成都:四川人民出版社,1999.
[4] 劉杰.科學的形上學基礎及其現象學的超越[M].濟南:山東大學出版社,1999.
[5] [美]M.克萊因.數學:確定性的喪失[M].長沙:湖南科學技術出版社,1997.
[6] [德]于爾根·哈貝馬斯.后形而上學思想[M].南京:譯林出版社,2001.
[7] [英]A.E.麥克格拉思.科學與宗教引論[M].上海:上海人民出版社,2000.
[8] [德]馬克斯·舍勒.人在宇宙中的地位[M].貴陽:貴州人民出版社,1989.
[9] [英]A.N.懷特海.科學與近代世界[M].北京:商務印書館,1959.
[10] 彭富春.無之無化——論海德格爾思想道路的核心問題[M].上海:上海三聯書店,2000.
從理論上來看,人類對科學本質的認識主要有兩種觀點:一種是邏輯實證主義的傳統觀點;另一種是建構主義的現代觀點。邏輯實證主義認為,知識是來自客觀事物的觀察,而觀察是中性的,不帶主觀偏見,因此,一旦實驗驗證確立下來的知識就是真理、不可的。建構主義現代觀點認為,科學知識是科學家根據已有理論與實驗建構而成,由于科學技術不同,人類的認識水平不同,客觀檢驗的標準與尺度不一樣,建構的科學知識是暫時性,可被與修改的。《美國國家科學教育標準》指出:科學是格物致知的一種路徑,其基本特點是以實證為判別尺度、以邏輯為論辯的武器、以懷疑為審視的出發點。[1]張開遜概括了科學本質觀,當發現新的證據和對已有事實有新的解釋時,科學知識將會改變;科學知識最終是建立在經驗和證據之上的;人類的想象和創造性參與了科學知識發展的所有階段。[2]科學是一種探究,是一種人人(每個學生)都可以做的探究活動;科學是一套價值觀體系,科學研究的社會性目的是通過將科學轉化為技術促進社會發展,從而造福人類;科學是知識體系,科學知識是人們對自然界的意義建構,是人們在一定范圍和條件下對自然事物的合乎邏輯的闡釋。[3]
2.科學本質觀解讀的啟示
基于科學本質觀的理論與實踐層面的解讀,我們認為,科學是一種關于自然、社會與思維的知識體系;科學是一種思維方式;科學是一種價值取向。所以,科學教學的價值不僅是為了使學生獲得高分,也不是為了一張錄取通知書,而是為了提高學生的科學素養。諾貝爾獎獲得者勞厄所說:“教育無非是一切已學過的知識都遺忘掉的時候所剩下來的東西。”教育的核心內容就是思維方式、價值取向。課堂教學作為滲透科學本質觀的主要途徑之一,教師應運用科學探究教學,揭示科學是一門耐人尋味探索性學科;展示技術創新的過程,培養學生求真、求實、創新的態度和精神;以實證的意識組織教學內容,引導學生科學需要證據;合理地運用科學史實激活“靜態”的文本知識,引導學生理解科學不是一成不變經典,而是發展變化的運動。
二、科學本質觀視角下的科學教學策略
1.運用科學探究教學,引導學生理解科學是探究的過程
科學的核心是探究,教育的重要目標是促進學生的發展,科學課程應當體現這兩者的結合,突出科學探究的學習方式。[4]因此,在課堂教學中實施科學探究教學,通過學生探究學習及時總結與反思,以增進學生對科學文化的體驗和理解,實現知識的個人建構和社會建構的統一,這就更能增進學生對科學本質某些方面的理解。在“月球”的教學中,教材呈現了許多月球的面貌、宇航員生活的情景及其與地球、太陽比較的數據,如果僅僅以材料分析去展示“數字化”的月球,可能會讓我們的學生感到學習科學不過就是一系列記憶各種數據和知識的機械的過程,這有悖于“從某種意義上說,科學的探索是一種帶有探究性學習的活動”的科學教育宗旨,對于學生學習方式和思維習慣的養成及對學習興趣的形成都是極為不利的。如果我們換一種思維,以探究的理念去選取教學內容并加以整合,就會產生意想不到的效果。例如,教師以“望月、探月、登月”的思路去整合古人望月后的想象、探月的方法及現代人登月后的深入研究等,引導學生體驗古人望月、探月思想方法以及現代人登月后親眼所見月球面貌展開的探索,這樣學生就在探究的過程中形成對月球新的認識,同時領悟科學的本質是一種探究的過程。
2.展示技術創新的過程,引導學生認識科學與技術的關系
科學理論常常可以轉化為技術原理,科學促進技術發展,技術又為科學的發展提供有力的支撐。[5]在初中科學教材中,雖然有許多科學與技術的例子,像克隆技術、試管嬰兒、磁懸浮列車、轉基因技術、組織培養技術等;但由于這些技術離學生太遙遠,缺乏親近感,所以教師常常讓學生自學閱讀了解,效果不佳。為此,教師在課堂教學中應恰當地選擇教學內容,展現技術的改進過程,啟發學生根據技術的合理性進行評價,以創新的眼光看待科學與技術的關系。例如,在“認識顯微鏡結構”的教學中,如果按照傳統的教學方法,教師平鋪直敘,先介紹結構,再講解顯微鏡各結構的作用。學生被動地聽,索然無味,學到的只是知識的結論,而蘊含在知識背后的科學思想與方法卻得不到應有的挖掘。為了激活學生的思維,教師可以先設置問題,要觀察肉眼難以看見物體的結構,我們該怎么辦?驅動學生思考,用顯微鏡,然后提出能否用放大鏡制成一架顯微鏡,一個放大鏡放大能力不夠,是否可以再增加一個放大鏡等問題。同時,讓學生分別將一個放大鏡和兩個放大鏡組合去觀察同一根頭發,通過比較得出兩個放大鏡能提高放大能力。然后,讓學生回顧剛才使用兩個放大鏡的不便之處,通過討論、引導得出結論,需要支架將它們固定,需要螺絲旋鈕以便移動。接著,教師再設置問題,觀察的物體放在哪里?如果光線較暗時怎么解決?怎樣使物體放大得更大些?通過討論,引導學生得出需要臺面且臺面要挖小孔、用鏡子反射光線、制造暗箱及需要備用多個放大鏡等等。順著學生的想法,教師可以與學生一起畫圖、修正形成顯微鏡的雛形,然后展示1665年荷蘭人用兩塊透鏡制造出的顯微鏡,最后出示真實的顯微鏡。以這樣的方式展示顯微鏡演變和技術創新的過程,學生不但能對顯微鏡的結構及其各部分的作用有深刻的印象,避免了死記硬背,而且讓他們親身體驗顯微鏡的制作過程,覺得“我好象也能想到、也能做到”,同時領悟科學的發展和技術的提高需要許多人的共同參與和合作等等,從而更好地認識科學與技術之間的關系。
3.以實證的意識組織教學內容,引導學生認識科學需要證據
科學知識在很大程度上依賴于觀察、實驗證據、理性的論據和懷疑。[6]為此,我們在處理初中科學教材內容時應該具備實證的意識,依據課程標準對教材內容進行有序加工、組織,以提高課堂教學效率。例如,在執教“地殼的變動”教學內容時,教師可以用科學探究實證的思想組織教學內容。提出問題:有什么證據可以證明地殼在不斷地變動?接著讓學生建立假設,如果地殼發生了變動,那就會留下痕跡。然后引導學生從地球內部結構上找證據,從已有的地殼變動記錄上找證據。最后師生共同歸納地殼變動的證據:(1)屬上升運動的有三根石柱的沉降,喜馬拉雅山形成,剛果盆地的形成;(2)屬下降運動有三根石柱的沉降,黃河三角洲形成;(3)屬緩慢運動有喜瑪拉雅山的形成,東非大裂谷的形成;(4)屬劇烈運動有青藏高原隆起;剛果盆地的形成。然后得出結論,地殼確實在變動。從這個例子我們可以知道,初中的科學教師要完成新的教學任務,就要加深對科學課的理解和認識,根據教材內容的特點、學生的認知規律,以實證的視角組織與加工教材,不斷提高學生的實證意識,提高學生對科學本質觀的理解。
科學的本質是近年來世界范圍內科學教育改革所關注的熱點問題之一。1996年美國國家科學院頒布的“美國國家課程標準”明確指出,理解科學的本質是科學素養的重要組成部分。我國新頒布的《科學(7~9年級)課程標準》中也提到,“通過科學教育使學生逐步領會科學的本質”。因此,科學教師有必要在科學教育中促進學生對科學本質的了解,以達到科學教育的目標。
一、科學的本質
從詞源學上看,“科學”(science)一詞來源于拉丁文中的scientia,意思是知識、求知。
Lederman(2002)提出,科學知識不是絕對的真理,沒有唯一而萬能的科學研究方法。
我國學者郭湛在《中國大百科全書?哲學》中認為:“科學是以范疇、定理、定律形式反映現實世界中多種現象的本質和運動規律的知識體系。”
從上面的表述看到,由于認識的角度不同,人們對“科學的本質”的認識也是不同的。筆者認為:科學的本質應是系統的知識體系與科學探究活動的統一,它包含科學知識與能力、科學過程與方法、科學態度與精神等基本要素,既具有客觀性、精確性,又具有合理性、真理性。
二、科學教育中加強科學本質教育的策略
科學本質教育一直是我國科學教育的一個薄弱環節,為強化科學本質的教育,提升學生的科學素養,我們應積極采取相應的策略來實施科學本質的教育。
(一)采取設置綜合性科學課程的策略
國內外科學教育的實踐表明,在中學階段設置融合科學本質內容的綜合性科學課程是加強科學本質教育的基本途徑。目前,浙江省率先嘗試開設了綜合性科學課程,為達成《科學(7~9年級)課程標準》所規定的科學探究,科學知識和技能,科學態度、情感價值觀,對科學、技術與社會之間關系的理解的四個目標,在教材設計上,力求實現從知識本位走向知識、過程和文化的統一;從學科本位走向科學本質和教育本質的統一,打破了學科的界限。這樣既加強了學生的基礎性學力,又提高了學生的發展性學力和創造性學力,使學生真正領悟科學的本質。
(二)采取探究式教學策略
探究教學模式是指學生在教師的指導下,采用科學研究的方式進行的一種教學活動。它實際上是科學研究過程的簡略的“重演”,讓學生運用類似科學家工作的方式來獲取知識。實踐表明,采用探究教學模式,讓學生像科學家那樣,經過發現問題、提出問題、探索問題和解決問題的過程,學生就會像科學家那樣,從經歷科學研究中的痛苦、茫然、焦慮與挫折到體驗驚奇、激動、頓悟、充實與興奮,從而認識和領悟科學的探究本質。
(三)教學中采取融入科學史的策略
科學是一個永無止境的探究活動,而科學史則能更加真實地反映出科學家的學術生涯和科學的演變過程。因此,用歷史的觀點進行科學教學,把科學成果的發現過程展現為歷史的過程,讓學生在特定的歷史背景下能更準確地領悟科學的本質。如《原子的結構模型》教學:湯姆生提出的葡萄干面包模型―盧瑟福提出的原子核式結構模型―波爾提出的分層模型―現代科學家提出的電子云模型,這個過程能讓學生了解科學知識的建立是一個長期的、經過許多人艱苦探索、不斷修正和完善的過程。
(四)利用科學故事的教學策略
某些科學知識對學生來講比較枯燥,理解起來也有些困難,若以科學故事的形式進行教學,則不僅能夠提高學生的學習興趣,還可以幫助學生了解科學研究的具體方法。
這里借助Catherine Milne對科學故事進行了分類,大致分四類:
1.科學英雄的故事:主要講述某位科學家為科學發展作出了巨大貢獻,如愛因斯坦與相對論的故事。
2.科學發現的故事:主要講述某些意外事故的發生揭開了某些科學知識的神秘面紗,如魏格納在病床上意外地受到了大西洋兩岸海陸輪廓吻合性的啟發,于1912年提出了“大陸漂移學說”。
3.科學公示的故事:某些科學現象及其作用為人們所熟知,但一直沒有得到概括、提煉,直到某科學家提煉出了相關的科學概念,如食物鏈、重力、濕度等概念。
4.受政治影響的科學:主要講述不同國度、種族、文化、宗教等背景的人為科學事業做出的貢獻,如伽利略、牛頓等。
另外,還可以利用科學史中的科學失誤進行教育。因為不是所有的科學活動都能造福人類,某些不慎重的科學研究和成果會給社會帶來一些災難性的后果。如DDT的使用、物種入侵現象等。可以利用這些科學史上的反例,加深他們對科學本質,尤其是科學事業的理解,培養學生嚴謹縝密的科學思維、批判性思維及強烈的社會責任意識。
三、幾個值得注意的問題
研究表明,教師對科學本質的認識程度,比其擁有科學知識的多少更能直接影響教學水平和教學效果。因此,教師在進行科學本質教育時,應以具體教學行為為載體,并盡可能使用“觀察”“推論”“猜測”“可能”“支持”等話語。
綜上所述,科學就其本質來講,實際上是人類對所觀察或認識到的自然現象進行合理解釋或說明的過程,它是一個不斷發展和自我矯正的探究過程。所以,正確理解科學本質對確立科學教育的指導思想、目標、教學策略等都具有重要的意義。
參考文獻:
新西蘭教育部于2007年公布了修訂的《國家課程》(The New Zealand Curriculum),該課程確定了8個學習領域,包括:英語、藝術、衛生與體育、語言、數學與統計、科學、社會、技術。其中,科學課程標準文本大致由前言、課程目標和內容標準3個部分組成。“前言”簡介了什么是科學(What is science about),為什么要學習科學(Why study science),以及科學學習領域是如何構造的(How is the learning area structured)。“課程總目標”(the fundamental aims)分解為一系列分支學習領域的成就目標(achievement aims),而分支學習領域的成就目標又是通過相應領域的內容標準即分級成就目標(achievement objectives)系列來達成的。科學課程的分支領域包括科學本質、生命世界、地球與空間、物理世界和物質世界等5個部分。以上內容框架設計見表1。
新西蘭科學課程標準中的科學本質內容標準及其特點
從表1可以看出,在“科學學習領域”中把“科學本質”作為5個學習領域之一,并且放在首位。在該課程標準列出的“分級成就目標”
(相當于課程內容標準)中,把從小學到高中(1-13年級)的“科學本質”分為8個不同水平,其具體內容見表2。
考察以上新西蘭科學課程標準中有關科學本質內容標準的設計框架,可以看出在1-13年級科學本質教育的內容都包括相同的4個維度,但分為8個水平,即在不同年齡學習階段的目標要求有所側重,體現了科學本質教育目標水平的層次性、階段性和連貫性。和其他許多國家科學課程標準相比較,應該說在這方面是新西蘭科學課程標準的一大特色。
啟示
通過以上簡要介紹我們可以發現,新西蘭中小學科學教育中的科學本質教育實施首先是由國家中小學科學課程標準來規定的,而且對不同階段的學生有明確的目標和內容要求,這對在我國理科(科學)課程標準修訂和完善中強化科學本質教育提供了一些有益的啟示。
把科學本質作為理科課程目標和內容標準的組成要素
科學教育的一個重要的目標是培養具有科學素養的人,而科學素養的核心組分就是對科學本質的理解。《義務教育生物學課程標準》(2011年版)“課程性質”部分明確提出:“義務教育階段的生物學課程是自然科學領域的學科課程,其精要是展示生物科學的基本內容,反映自然科學的本質” 。生物學作為自然科學課程的一個分支,在科學本質的教育上,理應承擔起應有的責任和道義。人們一般認為,科學是科學知識、科學方法和科學精神三個方面組成的一個不可分割的有機整體。課堂教學作為教學活動的基本組成部分,課堂學習必然成為學生人生中一段重要的生活經歷,影響著他們當前及今后的多方面發展和成長。因此,站在學生發展的角度,站在生物學科責任的高度,在教學實踐中,我們大膽嘗試,努力構建融“科學知識、科學方法、科學精神”于一體的生物課堂,力求在潛移默化中幫助學生理解科學的本質,沐浴科學理性的光輝。本文以義務教育課程標準 “說明dna是主要的遺傳物質”的具體內容為例,闡述課堂教學中是如何進行科學本質教育的。
1. 關注科學知識——在教學中凸顯概念教學
中國科學院院士黃昆教授曾說:“客觀的規律我們一般都是通過一定的科學概念去認識的,而這些概念本身就在一定程度上反映著規律的本質。”諾貝爾獎獲得者李政道博士也多次提到:“在學習中,一定要把基本的要領搞清、記牢。”《義務教育生物學課程標準》(2011年版)的最大變化之一就是在內容標準的每一個主題下,都增加了 “教學中,教師要幫助學生形成以下的重要概念……” 概念教學的重要性由此可見一斑。因此,我們如果關注科學知識的學習,就毫無疑問地要在教學中凸顯概念教學。
例如在整體上,我們注重“概念梳理”。濟南版初中生物學《遺傳的物質基礎》一節中,教材首先在引言中描述了遺傳的定義,然后編排了“細胞核是遺傳的控制中心”和“ dna是主要的遺傳物質”兩目內容。本節課對應的課程標準中要求學生形成的重要概念是“ dna是主要的遺傳物質。基因是包含遺傳信息的dna片段,它們位于細胞的染色體上。遺傳性狀是由基因控制的”。針對課程標準要求和教材內容,我們抓住“遺傳的物質基礎”這一主線,圍繞“遺傳”這一概念,將“細胞核——染色體——dna——基因”這一組概念由宏觀到微觀、從現象到本質按照四個層次前后貫通起來,并融合遺傳物質的結構、成分、作用等知識,使得學生也能圍繞“遺傳的物質基礎”這一內容,發掘本節出現的概念(如遺傳、染色體、dna、基因等)間的內在聯系,通過概念圖、思維導圖等形式,使學生能在更高的層次上、從整體上予以把握和理解概念的本質,形成知識體系。
又如在細節上,我們著力“概念理解”。如在學習“基因”這一概念時,教材只是給出這樣的文字“dna上有許多與遺傳相關的片段”“不同的基因貯存著不同的遺傳信息,也就是說生物表現出的不同特征是由不同的基因控制的。”顯然,這樣的簡要描述比較抽象,為了讓學生便于理解,我們使用了拼圖的方法,即用卡通畫的形式分別畫出人的頭發、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴各三種,并且在每一個特征的旁邊都寫出了其特定的堿基序列。操作時學生兩個人一組,每一組都得到頭發、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴各三種圖片和一張空白臉的紙,學生根據自己的喜好進行選擇,把選定的特征剪下來拼成一張卡通人物的臉,并在其左側按照頭發、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴的順序把相應的堿基序列貼上。然后小組依次把畫貼在黑板上進行比較。因為選的堿基序列不同,所以拼出的臉也不一樣。學生驚奇地發現全班的卡通人物居然沒有人拼得一樣。為什么出現這樣的結果呢?我請學生來計算這張臉的組合方式共有多少種,大家通過計算發現竟然有35即243種之多。其實這才涉及五個特征,人的形態、生理特征遠有成百上千之多,都考慮在內的話又有多少種組合呢!此時,學生對于“基因是包含遺傳信息的dna片段,遺傳性狀是由基因控制的”的重要概念已深有感觸并且深刻理解認同。
再如在練習中,我們加強“概念鞏固”。依據認識論的觀點,一個完整的教學過程必須經過“由感性的具體發展到抽象的規定,再由抽象的規定發展到思維中的具體”這樣兩個科學抽象的階段。作為一門研究各種生命現象和生命活動規律的自然科學,毫無疑問,生物學知識是從生活中來,最終還要回歸生活的。學生學了生物學概念后,我們還要設法使學生所學的生物學知識走向生活和更為廣闊的社會。在練習鞏固階段,我們有目的地選編一些生物學知識應用于生活的題目,用概念和原理去解答問題,使概念教學落到實處。如我們設置了這樣一道練習題,“在日常生活中,你會發現同卵雙生者長得幾乎完全一樣。你能運用所學的知識解釋原因嗎?”學生們分析的結果是:“因為同卵雙生者是由同一個受精卵發育而來的,這對雙胞胎就具有相同的細胞核;因為細胞核相同,所以染色體相同;因為染色體相同,所以 dna相同;因為dna相同,所以基因相同;因為基因相同,所以貯存的遺傳信息相同;因為遺傳信息相同,也就是建造生命的‘藍圖’一樣,因此同卵雙生者長得幾乎完全一樣。”很顯然,這樣的回答很精彩,這樣層層深入、邏輯性強的分析、推理,體現了學生對科學知識從表面感知到本質理解的思考過程,深化了本節課中的概念學習。
生物學概念是反映生物學本質屬性及特征的形式,是構成生物學知識體系的重要組成部分,處于學科知識最為本質和中心的地位。我們在求學生涯中,會學習很多的生物學知識,可是隨著時間的流逝,一些知識漸漸地被淡忘掉了,但總是有那么一些知識依然清晰地保存在我們的腦海之中,甚至伴隨我們一生,這就是一些重要概念,如與光合作用、呼吸作用、遺傳與變異、生態系統等相關的知識。從某種意義上講,凸顯概念教學,幫助學生建構重要概念,對提高學生的生物科學素養,理解科學本質有著重要的意義。
2.學習科學方法——在教學中彰顯探究理念
生物學是一門建立在觀察和實驗基礎上的科學。科學家進行科學認識的基本方式是探究活動,科學知識是科學家在探究基礎上獲得的。因此,學生進行學習活動的基本方式應該是探究活動,學生理解科學及其科學本質的學習活動也應該是科學探究活動。探究式學習是新課程改革大力提倡的學習方式,無論是《生物課程標準》(實驗稿),還是2011年版《生物學課程標準》都將“倡導探究性學習”作為課程基本理念之一。所不同的是,后者更加關注科學探究與科學本質之間的關系,其中增加了這樣的文字描述:“生物科學不僅是眾多事實和理論的匯總,也是一個不斷探究的過程。科學探究既是科學家工作的基本方式,也是科學課程中重要的學習內容和有效的教學方式。本課程倡導探究性學習,力圖改變學生的學習方式,幫助學生領悟科學的本質……” 顯然,通過探究活動,有助于學生真正理解生命科學的研究方法和本質,并將對生命科學的理解和科學探究的經歷內化為生物科學素養。
例如,在課的總體設計上,探究理念是“神”。《遺傳的物質基礎》一節中,教師將整節課置于一個大的探究背景下,讓學生在探究理念的指引下,一步一步抽絲剝繭、層層深入地進行科學知識的學習,更為重要的是從中認識和學習科學方法。①科學探究的“提出問題”環節。課開始,當學生明確了遺傳的概念之后,提出本節課的核心問題——“遺傳同生物的其他生命活動一樣,也有其物質基礎。那么它的物質基礎又是什么呢?”②科學探究的“猜想假設、實證推理、得出結論”環節,其大體過程如下:在問題的驅動下,學生的學習活動迅速進入一種“探索”狀態,開始探究的“旅程”。師問:“除病毒外,生物體基本的結構和功能單位是細胞,生命的奧秘也一定藏在細胞里。細胞的基本結構是細胞膜、細胞質和細胞核,那么,你認為細胞中與遺傳有關結構會是什么呢?”學生大膽猜測,之后通過分析“傘藻嫁接實驗”和“克隆羊多利”的誕生過程,得出細胞核是遺傳的控制中心。于是,“探索”線索轉向“探秘細胞核”,“那么,細胞核里又有什么呢?”在觀察洋蔥根尖的細胞分裂裝片,找到了染色體后,探尋的目光繼而轉向“探秘染色體”,“染色體的組成又是怎樣的呢?”通過化學成分分析得知,染色體包含蛋白質和 dna。“那么遺傳物質又會是誰呢?”科學家通過一系列實驗,證明了dna是主要的遺傳物質。“那么dna上又會有怎樣的發現呢?”在對dna的研究探索中找到了dna上有許多與遺傳相關的片段——基因,最終控制遺傳的“秘密圖紙”終于被找到了,那就是不同的基因貯存著不同的遺傳信息,也就是說生物表現出的不同特征是由不同的基因控制的。
又如,在課的細節處理上,探究活動是“本”。在學習“細胞核是遺傳的控制中心”這一內容時,教師先是選取了教材上的傘藻嫁接實驗作為素材,并作如下處理:借助多媒體動畫,說明實驗的基本處理方法,讓學生大膽猜測可能的結果。通過問題情境的呈現,學生容易得出新長出的傘帽形狀由基部的假根來決定,為什么由基部的假根來決定,學生也容易猜測到是因為假根中有細胞核。這時教師設問:“在假根中不僅有細胞核,也有少量的細胞質,你能設計一個補充實驗來進一步證明傘帽的形狀是由假根中的細胞核決定的嗎?”通過學生的討論和教師的點撥,增加了一個核移植實驗,即將其中一種傘藻的細胞核移植到去核去“帽”的另一種傘藻中,看其“帽”的形狀。此時,這個實驗不僅是對教材的一個很好的補充,更為重要的是將學生的思維進一步引向深入,在思維爬坡中讓學生進一步深化對科學方法的學習,對科學本質的理解——“科學是格物致知的一種途徑,其基本特點是以實證為判斷尺度,以邏輯作論辯的武器,以懷疑作審視的出發點。”
德國哲學家叔本華曾說過:“記錄在紙上的思想就如同某人留在沙灘上的腳印,我們也許能看到他走過的路徑,但若想知道他在路上看見了什么東西,就必須用自己的眼睛。”探究學習是學生了解科學方法的重要過程,這是因為學生不可能簡單地通過聽教師講授和自我記憶來真正理解和掌握科學方法。學生只有在參與探究的體驗中,才能感悟科學方法,領會運用的精髓,從而更加深刻地認識和理解科學的本質和價值。
3.感悟科學精神——在教學中融合科學史實
科學作為人類的發明和思想方法,是人類文化的一個重要組成部分,也是一個不斷發展和逐漸完善的事物。在其發生和發展的各個特定時期,都有許多科學家傾注大量精力,遭遇各種困境,經歷無數失敗,但又憑借著頑強毅力、聰明智慧和通力合作,才在科學的歷史長卷中寫下輝煌的一頁。美國芝加哥大學教授、著名的生物學家、科學教育家施瓦布曾在bscs的“教師手冊”中寫道:“應提倡科學史,因為它關注的是人和事而不是概念本身……”。我國普通高中生物課程標準中實施建議部分明確提出“注重生物科學史的學習。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路,理解科學的本質和科學研究的方法,學習科學家獻身科學的精神。這對提高學生的科學素養是很有意義的”。顯然,在生物教學中融合科學史實,不僅有助于學生理解生命科學知識和科學方法,還可以促使學生養成客觀、創新、合作、質疑、堅忍不拔、積極進取等科學態度與精神。
例如,可以針對教材欄目完善生物史實。《遺傳的物質基礎》一節中,魯版教材安排了欄目“相關鏈接”——dna奧秘的揭示,其文字描述如下:“1953年4月,在英國劍橋大學卡文迪什實驗室里,美國科學家沃森和克里克,通過對dna的x衍射照片進行研究,建立了dna雙螺旋結構模型,揭開了dna的奧秘,使遺傳學的研究進入到分子水平。兩位科學家也因此獲得了諾貝爾獎。” 眾所周知,dna分子雙螺旋結構的重大發現,可是說是生物學史上具有里程碑式意義的一項重大事件。我國著名的生物學家談家楨指出:“dna分子雙螺旋結構的發現,不僅是生物科學的重大突破,也是整個自然科學的輝煌成就,其意義足以同迄今已有的任何一次科學發現相媲美”。因此,抓住這一生物學歷史事件,挖掘其中蘊藏的科學精神成為本節教學的一個亮點。
于是,我們對這一科學史實進行了相關完善,鑒于dna雙螺旋結構中很多生僻的專業術語超過初中學生的理解能力,此處主要針對科學家的團結協作、敢于創新的科學精神進行設計,補充了弗朗西絲?克里克、詹姆斯?沃森、莫里斯?威爾金絲、羅薩林?富蘭克林等對dna雙螺旋結構的發現做出重大貢獻的四位科學家的史料。又如,還可以針對教材知識點拓展生物史實。對于教材“dna是主要的遺傳物質”這一內容,我們抓住“主要”二字,對遺傳物質的發現史進行簡單補充,目的有二:一是展示dna 發現的科學歷程,讓學生感悟科學家的堅忍不拔、鍥而不舍精神;二是讓學生認識到科學的開放性,即科學是無止境的,承前啟后的不斷完善過程。據此,我們補充了“dna是主要的遺傳物質的發現史”這一資料。因為初中學生知識水平和學習能力的限制,我們對有些事件只是提及而已(如肺炎雙球菌的轉化實驗等),但當問到:“從上述生物學史當中,你有何收獲或是感受?”時,學生們普遍認為:生物學的發展,凝結了無數科學家艱苦的勞動。沒有堅忍不拔的毅力和不畏艱險的精神是不可能取得成功的。
新修訂的初中科學課程標準明確指出初中科學課程是體現科學本質的課程。“科學課程是建立在對科學本質認識的基礎上,它應引導學生初步認識科學的本質”。所以,幫助學生發展較全面而準確的科學本質觀是科學教育的根本目標之一。在科學教學過程中必須滲透科學本質教育。
一、在充分體驗中構建科學知識體系
科學知識的形成是一個不斷修正、不斷深入,以逐步逼近客觀存在的過程。個體的創新知識只有充分接受集體的評議、判斷、篩選后,才可能有選擇地被接納為共識而成為集體知識。
在“力的存在”教學片斷中,為了讓學生在充分體驗的基礎上構建知識體系,設計了如下教學程序:
1.創設情境,引導提出問題
(1)生活化的情境:舉重比賽、拔河比賽、騎自行車等生活中有力存在的現象。
(2)引導提出問題:
問題1:什么是力?
問題2:力是怎樣產生的?
問題3:力的作用是否一定要通過物體之間的相互接觸而產生?
問題4:力的大小能比較嗎?
問題5:力的作用效果有什么?
問題6:力的作用是相互的嗎?
問題7:施力物體是受力物體嗎?
2.有效體驗,構建知識體系
(1)有效體驗活動:進行推門、拉椅子、提書包、壓書等體驗活動。
繼續討論:在推土機推土、牽引車拉故障車、起重機提貨物、壓路機壓路等過程中,提出問題1:什么物體施加了力?什么物體受到力?
(2)歸納小結:力是物體對物體的作用,當物體間發生相互作用時就產生了力。
問題2:沒有物體,能產生力嗎?
(3)交流:力不能脫離物體單獨存在;每個力都對應兩個物體:一個物體施加力,叫做施力物體;另一個物體受到力,叫做受力物體。
問題3:互相不接觸的兩個物體間能產生力的作用嗎?
(4)實驗體驗:磁鐵吸引鐵釘
問題4:相互接觸的兩個物體間一定有力的作用嗎?
(5)體驗活動:互相接觸而不發生力的作用。
(6)歸納小結:相互接觸的兩個物體間不一定有力的作用。相互不接觸的兩個物體間也可能有力的作用。
(7)構建知識體系:
二、在充分體驗中實施科學探究活動
科學是以多樣統一的自然界為研究對象的探究活動,是建立在證據和理性思維的基礎上的,其基本動力是人類的好奇心和求知欲以及經濟與技術發展的需求。科學探究是創造性思維活動、實驗活動和邏輯推理交互作用的過程,往往需要經過多次循環,不斷有新的發現和問題,在解決這些問題的過程中推動科學的發展。
在實驗探究過程中,受諸多因素的影響,偶爾會出現實驗現象、實驗數據、實驗結論與實驗預期不相符。此時如果教師能加以引導,利用教師或學生的實驗誤差來讓學生探究,激發學生思考實驗數據不符的原因并提出相關的問題。也可以通過成功的實驗組和沒有成功的實驗組進行討論,碰撞出思維的火花,讓成功的實驗組的同學體會到實驗操作可能會出現的問題,讓沒有成功的實驗組理解實驗誤差的本質,從而在問題的探究過程中滲透科學本質觀的教育。
【實驗探究案例】:物質升高的溫度與哪些因素有關?
【教材實驗】:教材是提供如左下圖的實驗方案
【學生試做】:實驗難以成功
【分析敗因】:就如何保證讓兩個不同的燒杯獲得相同的熱量時,教材強調提供兩個相同的酒精燈、火焰相同、鐵圈的高度相等、石棉網相同等,但事實上要做到這一點是很難的,顯然教材所設計的實驗要求有點過于牽強。
【提出方案】:此時就可以讓學生分組討論,對教材中的實驗進行探究,形成解決問題的方案。有些討論組通過討論設計了如右下圖所示的實驗方案,由此可見學生的思維能力是無窮的,我們敢于質疑教材,敢于提出問題。
三、在充分體驗中領悟科學的開放系統
科學是一個開放的系統。科學知識具有相對的穩定性并不斷發展和進步,它不是絕對真理,只能在一定的條件與范圍內適用,也不能解決所有的問題。可驗證性是科學知識的重要特征,科學強調和尊重經驗事實對科學理論的檢驗。
在用大氣壓解釋生活現象——用吸管喝飲料時,幾乎全部的學生會認為飲料之所以進入口內,是嘴巴吸力的作用,而并未意識到這是大氣壓強作用的結果。為此,教學設計為在課前準備了兩個清潔的錐形瓶,一個裝滿飲料,另一個裝上大半杯飲料,都塞上穿有硬質玻璃管的橡皮塞,上課時指定一位公認的力氣較大的男生來吸裝滿飲料的一瓶,另一瓶請一個女生進行實驗,結果多次實驗發現,女生很輕松用吸管喝到進料,男生費了很大的勁也沒喝到。這時我打開男生的橡皮塞,再用吸管去吸,飲料很容易被吸出。通過這兩種情形的對比,學生可以確認,飲料進入口中,關鍵不是吸力,進而提問:“飲料進入口中是什么在起作用呢?”“尾部未切割的田螺,我們為什么無法吸出螺肉?”把難以理解的問題簡單明了化。
四、在充分體驗中滲透科學思想教育
中圖分類號G30 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)108-0005-02
0引言
2008年6月21日甬臺溫鐵路工程甌江特大橋126#至127#墩移動模架過孔作業過程中,后支撐門架右側的主吊帶斷裂,發生移動模架墜落,事故造成7人死亡,19人受傷;2007年宜萬鐵路高陽寨隧道2#線進口(DK109+250)處發生山體坍塌3000余立方,共計造成35人死亡;2007年9月9日福廈鐵路龍江特大橋11#墩,澆灌墩身混凝土過程中,由于模板施工加固不合格,致使模板爆模,發生墜落事故,造成3人死亡。通過這些典型事故的深入分析,舉一反三,吸取教訓,增強憂患意識,充分認清違章違紀的危害性。筑牢“安全第一”的思想防線,切實做到珍惜生命,立足崗位想安全、抓安全、保安全,建本質安全型平安工地。
1 本質安全的概念
本質安全是安全管理的嶄新理念,就是堅持“規范管理、教育培訓、制度建設和創新科技投入并重”的工作思路,創造性的思維,提高技術業務水平、管理效能,以安全為前提,超額完成施工任務。通過設計、管理、教育等手段使生產設備或生產系統本身具有安全性,即使在誤操作或發生故障的情況下也不會造成事故的功能,通過追求企業生產流程中人物、系統、制度等要素的安全可靠、和諧統一,使各種危險因素始終處于受控制狀態,進而逐步達到本質安全型工地。安全管理應充分體現以人為本的管理理念,通過人管人、制度管人、教育育人,理性的、系統的將安全工作落實到實處,同時加大安全設備、設施的投入和創新科技的使用,盡可能地把事故降到最低。
2本質安全模式
2.1本質安全管理
本質安全中強調了管理的手段,科學的管理是實現安全生產的目標。首先應該努力提高管理者的素質。鐵路企業諸多問題都存在于管理之上,如何保安全,怎樣抓,從何地方抓,哪些是關鍵,薄弱環節在哪,很多干部是大處無序,小處無法,大都憑經驗管理,頭痛醫頭腳痛醫腳的方式普遍存在。再者鐵路管理者絕大多數是業務出身,但真正懂經營、善管理的并不多,管理滯后成為約束鐵路安全的瓶頸,不解決管理有效性的問題,鐵路的安全就很難上臺階。這就需要管理者不但心里時刻要想著抓安全,還要有思路如何保安全,通過具體的管理措施能保證安全。其次,增加新鮮的血液,增強活力。近幾年,越來越多的大學生開始投入到鐵路建設中來,他們雖然初涉鐵路行業,相對的行業經驗偏少,但是思維靈活,點子多,往往能提供好的建議和措施。雖然其不能參與到管理層面中,但是管理層可以廣開納言,收集好的管理理念,真正的將安全落實到實處。再次,完善安全工作標準體系。鐵路項目管理不僅僅在一級或二級(一級指的是項目部領導層、二級指的是架子隊管理人員)層面上,還要深入到三級(三級指勞務分包隊伍)人員中。各級管理干部到施工一線中了解工作情況,要將施工過程中人的不安全行為、物的不安全狀態以及環境對人和物的影響因素遏制在萌芽期。工作中要把一、二、三級的聯動起來,豎直指揮和橫向聯系保持通暢,確保項目的安全運作。
2.2本質安全教育
本質安全中還提到了教育的方式,構建本質安全需要創新教育培訓理念,強化培訓效果。現如今不論是人員的進場、節假日施工、季節性施工、安全活動、“四新”(新工藝、新材料、新技術、新設備)施工等等都需要進行人員的安全培訓教育,可如今的教育太拘泥于形式,而忽視了教育的本質。分析國內鐵路施工中發生的生產安全傷亡事故,施工人員的不安全因素占到高達90%的比例,即缺乏基本安全常識、自我保護意識不強是主要原因,所以必須加強施工人員的安全教育。安全教育要增強針對性,不同的人員進行不同的教育,防止以偏概全,教育中要體現“干什么、學什么、掌握什么”的培訓目的,盡可能的采取實物培訓和基本安全常識、操作要領相結合的培訓方式,使項目管理人員和一線操作者真正能夠對作業的對象、所處的環境、可能存在的危險源有一個比較全面的認識,讓教育培訓真正具有目的性、實效性。同時做好班前教育、班中檢查、班后總結工作,真正落實互保聯保責任,減小事故的傷害程度,降低事故發生的概率。
2.3本質安全的建設
本質安全的建設需要投入新的設施設備和科技的創新。安全投入是人員、技術、設施等安全生產成本的投入,是安全生產的重要經濟、物質保障,也是保護和提高生產力的重要表現形式。安全生產的硬件、軟件的改造與更新,安全生產環境的改善必須投入,有投入才會有更高的回報。就目前鐵路施工行業來看,越來越多的大型機械,高新技術被應用到其中,大型機械和高新技術的應用確實是給鐵路市場帶來較大的效益,但是設備的管理及維修養護工作并不能及時的跟上,造成設備長期積勞損傷,施工過程中時有設備引起的生產安全事故。對于這樣的情況,如何保持機械設備的安全狀態成為首當其沖需要解決的問題。本人認為應強化責任落實,推行領導干部包保責任制,建立專門的機械設備問題庫,逐一明確整改要求,細化領導責任,采取定點、定人、定車輛包保,實行銷號制度,實現閉環管理。并在日常的工作中加強領導干部包保情況考核,嚴格追究責任,確保整改的設備問題得到徹底地解決,完善長效機制。
3 結論
近些年,國家出臺了一些列關于做好平安鐵路工作的措施,為鐵路的發展注入了新的活力,在新的鐵路市場環境下,施工安全工作越來越受到國家、企業和社會的重視,準確預測項目安全狀態、監控生產過程安全、分析安全發生原因已成為施工企業項目安全管理的工作重點。如果各個項目部能認真的做好以上工作,并在此基礎上積累經驗,不但能為以后的安全管理工作打下基礎,還達到預期的本質安全型工地的效果,能更好的促進整個行業安全管理水平的提高。
參考文獻
[1]事故案例匯編[M].上海:上海鐵路局,2010.