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為什么要在科學課程中講科學史———STS和HPS教育論文

作者:第一論文網 更新時間:2015年10月26日 21:11:14

這兩年,我們分期在本雜志中介紹歷史上的科學家和科學實驗,講述一些科學史上的小故事。為什么要在科學課程中講科學史呢?

1科學史有助于科學素養和人文精神的培育

科學課程通常指自然科學領域里的物理、化學、生物和地理等學科的相關課程。在我國基礎教育的小學階段即設置有科學課,中學階段設置有物理、化學、生物和地理等課程,大學階段有諸多的學科和專業課程。在我國的科學課教育中非常注重知識的傳授和技能的培養,而在人文精神和科學精神的培養上比較欠缺。導致這一現象出現的原因之一是我們關注了科學知識和科學技術發現的結果和它們的應用價值,而忽略了科學發現的歷程中所體現的人文價值。這是我們要在科學課中講歷史的重要原因之一。

從教學實踐來看,各層次的科學課教學中,學習者對科學史都是非常感興趣的。如果把科學史上科學發現的歷程和科學知識在現實生活中的應用融入教學中,科學就是活的過程而不是單純的知識。而且人類學習自然科學知識的認知過程與人類探索自然的認識過程在秩序上是基本一致的,所以根據科學史開展科學課的教學符合人類學習認知的特點,使學生能夠更好地理解和掌握所學知識。同樣,人文精神的形成也與人類認識自然的過程密不可分。因此科學發現的歷程既是人類認識自然的過程也是人文精神的形成過程。

科學課中講歷史還可以從對科學原理的歷史認識過程中,更深入和準確地理解科學知識。科學課程和科學教育不僅是學習科學知識,更要理解科學的本質。通過了解科學概念的形成和演變過程,可以使我們認識科學的不確定性、真理的相對性。從科學發現的背后了解各種認識論的形成和沖突,從而建立科學的價值觀,培育科學精神,而科學精神本身就是人文精神的組成部分。科學教育的重要目標就是培養科學精神和人文精神。

哈維的心血運動論、牛頓的數學原理、哥白尼的日心地動說和愛因斯坦的相對論,這些自然科學中的偉大發現和重要理論的建立過程,無一不曲折且充滿爭議,無一不體現了科學價值和人文價值對人類文明的雙重影響。

科學爭論、科學知識的不確定性和可變性、甚至科學丑聞不能否定科學本身,反而有助于對科學的理解,認識到人類對科學本身的認知和理解也是具有轉換特性的。

科學教育的主要目標不是培養少數的科學精英,而是培養具有科學素養和人文精神的公民。在這一目標中,科學史在科學教育中具有重要的作用。把科學史融入在各級各類科學課程的教學中,用科學史的溫床培育學生的科學素養和人文精神,傳播人類文明,推動人類社會的發展與進步。

2STS和HPS教育理念在科學教育中的應用

STS是指科學(Science)、技術(Technology)和社會(Society)。STS以科學史、科學哲學和科學社會學等學科為基礎,在學科融合的基礎上進行理論綜合,形成對科學、技術與社會之間相互關系的新的認識和理解的交叉學科。而HPS教育最初是指科學史(History)、科學哲學(Philosophy)和科學教學(Scienceteaching),后來HPS教育逐步演化為科學史(History)、科學哲學(Philosophy)和科學社會學(Sociologyofscience)。HPS教育的核心思想是:改變科學教育中用解釋科學概念來傳播科學知識為主的傳統教育模式,主張從科學史的角度還原科學知識形成的本來面目,在了解科學發現的過程中,學習科學方法、培養與自然科學有關的人文精神、價值觀以及科學技術與社會的關系等。

STS和HPS的基礎都是科學史,它們都提倡科學史與科學教育特別是科學基礎教育的結合。所以我們不難看出在科學課中講歷史的重要性。最早將科學史和科學哲學引入到科學教育中的是德國物理學家、生物學家和哲學家馬赫(ErnstMach,1838~1916)。馬赫在19世紀末就提出將科學史和科學哲學融入科學教育,他認為:“每一個年輕學生都要切身感受一些科學和科學的發現,并達到其最終的邏輯結果。這種學習材料自然主要與科學名著選讀聯系起來。這樣,教師就可以使少數有影響的、簡明易懂的‘科學’思想在學生頭腦里生根,使其深思熟慮。”遺憾的是馬赫的思想在當時并未得到廣泛的重視。直到二戰后,以美國哈佛大學校長科南特(JamesBryantConant,1893~1978)為首的一批學者,認為:“學生需要對科學建立起一定的理解,這樣才能使他們把自然科學的發展和人類活動聯系起來。不僅要讓學生理解實驗科學的基本方法,還要讓學生理解科學作為一種有組織的社會活動的發展過程。要實現這一目標,最好的方法就是讓學生‘再體驗’科學史事件。”由此,HPS教育開始在大學和中學中推廣。

澳大利亞的馬修斯(MichaelR.Matthews)在1994年出版的Science Teaching:The RoleofHistoryandPhilosophyofScience 一書對科學史在科學教育中的應用的方法、價值進行了較為全面的概況和總結,是一本較為權威的參考書。

3重要的科學史案例是科學教育的重要資源

了解科學史上的重要案例可使我們的教學更精彩。在生命科學領域,國內外有很多的優秀的生命科學史著作,從不同的層面、不同的視野回顧和分析生命科學史上的重要事件和人物、生物學實驗過程及一些核心概念形成的歷程。

哈佛大學的恩斯特??邁爾(ErnstMayr,1904~2005)在1982出版的?生物學思想發展的歷史?(涂長晟譯的中文版第二版由四川教育出版社2010年出版)是科學史上的名著之一。邁爾原籍德國,畢業于柏林大學,后入美國國籍,在哈佛大學工作多年,從事動物學的研究工作,被譽為“20世紀的達爾文”。

?生物學思想發展的歷史?著重介紹和分析了現代生物學主導思想形成的背景和發展,特別是不同學派的爭論而形成的生物學思想發展的歷史。有些章節可能需要讀者有較好的生物學背景。

馬格納是美國普渡大學的科學史領域的教授,其2002年出版的?生命科學史(第三版)?(劉學禮譯的中文版由上海人民出版社于2009年出版)從生命科學的起源到現代科學的創立;生理學、微生物學、遺傳學、分子生物學等學科的建立和發展等內容,非常生動地介紹了生命科學中的重要事件、重要人物、生物學各學科之間的聯系、方法論的形成與發展、生物科學與社會的關系,是一本很容易上手的生命科學史教材。

大名鼎鼎的沃森(JamesD Watson)(獲1962年諾貝爾生理學或醫學獎)1968 年寫的?雙螺旋———發現DNA 結構的故事?(劉望夷重譯的中文版由化學工業出版社于2009年出版)被譽為科學史上的名著。它是DNA 雙螺旋結構的發現者沃森對那段歷史的個人回顧,而DNA 雙螺旋結構的發現被認為是20世紀最偉大的科學成就之一。這本書還沒有出版就飽受爭議,出版后更是爭議不斷。從這本書本身及其爭論中,我們可以看到不同的人物從不同的角度和不同的立場在科學貢獻中的態度不同。

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