把握“科学本质”的内涵是高质量开展科学教育的关键——对科学新课标中“科学本质”的理解

刘兵 _ 清华大学人文学院科学史系教授，博士生导师，教育部义务教育科学课程标准修订组核心成员

在2022年4月颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“科学新课标”）中，有一个重要、但部分科学教师对之理解还不够清晰和明确的概念，这就是“科学的本质”（或“科学本质”）。

首先，在“科学新课标”总论性的“课程性质”部分，就有“义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程”这样的表述，而在“课程目标”的“总目标”部分，则提出要“初步认识科学的本质”。

其次，在“教学提示”和“教材编写建议”部分，也都提到了“科学本质”的概念。更重要的是，这次课标的修订将聚焦学生发展核心素养作为指导思想，而在“科学新课标”所设定的科学观念、科学思维、探究实践和态度责任这四条核心素养，在科学观念和态度责任这两条的说明中，也都提到了对“科学本质”的认识。

那么，“科学的本质”究竟是指什么呢？

在“科学新课标”中，并没有对“科学本质”给出一个具体明确的定义，甚至也没有像某些国外类似的科学教育文献那样，直接将“科学本质”作为内容标准的单列要求。但结合“科学新课标”所要求的素养导向，以及“科学本质”概念在科学课标各部分的出现，表明了它不仅限于对某个特定核心素养的培养的意义，而是贯穿于以核心素养为基础的各项课程目标，是一个更为上位的概念。

至于“科学新课标”没有给出科学本质的明确定义，也可以理解为在科学课标中对之的表达具有某种开放性。

从上个世纪80年代开始，随着美国“2061计划”明确地在科学素养培养中提出对科学本质理解的要求以来，国际、国内形成了对科学教育中的科学本质问题的研究热潮。但关于科学本质究竟包括哪些内容，学术界既有一些共识，也存在着部分分歧和争论。我们可以先举几个有代表性的例子，来看看关于何为科学本质的权威说法。

1989年，美国科学促进协会在《面向全体美国人的科学》中建议，应该从科学的世界观、对科学探究的认识和对科学事业的认识这3个维度来理解科学本质。[1]这实际上是从哲学、科学方法论和科学的社会运行的角度来理解科学本质。

到了2013 年，在美国的《下一代科学教育标准》（The Next Generation Science Standards，简称NGSS）中，又提出了理解科学本质的8个基本方面: 科学研究要使用多种方法，科学知识是以经验证据为基础的，科学知识在新的证据下不断修正，科学的模型、定律、解释方法和理论可以解释自然现象，科学是一种认知方式，科学假定在自然系统中存在某种秩序和一致性，科学是一项人类的事业，科学致力于解决有关自然和物质世界的问题。[2]

除了不同的说法之外，关于科学的本质，人们也是有一些共识的。曾有人通过对8种比较权威的国际科学标准文献的比较分析，从中总结出来其对于科学的本质的一致性看法[3]，这些有“共识”的内容多达14条之多。但值得注意的是，其中许多或是在我们的课标里没有被提及，或是在某种程度上构成了对我们传统理解中的科学观的“挑战”。

如果要对科学本质给出一个比较现实的定义或者解释的话，可以这样说：在科学教育中，关注对科学本质的教育就是要让学生“形成对于‘科学是什么’的总体性理解”。这也就是说，在科学教育中，要让学生理解科学的特点是什么、科学知识是如何被研究出来的、科学有什么功能、科学的规范是什么，以及科学的价值和社会影响等内容。对于教师来说，要达到这样的教学目标，就需要超越传统只注重传授科学知识的认知，应该需要对以科学为对象的人文研究有一定的了解和掌握。

例如，在科学哲学这个学科中，对于何为科学、科学与非科学的划界、科学研究的逻辑和方法等问题，都有着长期的研究积累，而这些问题，对于从哲学的角度来理解科学究竟是什么，是极有启发性的。又如，在前面提到对科学本质内容的国际“共识”中，有一条是“观察渗透理论”。这本来就是上个世纪60年代在科学哲学领域中提出的重要学说，对于让人们理解作为近现代科学之重要基础之一的“观察”，以及对于“观察”与已有理论的关系，对于“眼见为实”是否为真等问题，也都是非常重要的。尽管在我国目前的课标中还没有专门提及，但若要真正理解科学的基础、研究方法等相关问题，对这样的科学哲学学说有了解显然也是有意义、有价值的。

从科学史学科的角度来看，最新版的科学课标中提及科学史的地方比前一版有明显的增加。“教学提示”和“教材编写建议”部分提到科学史时，更是直接将其与科学本质联系起来。的确，应该说，从对核心素养培养的角度来说，在科学教学中引用科学史的资源是便于体现科学本质的方式之一。课程内容中，科学革命就是科学史研究的重要主题之一。但需要注意的问题是，有效地利用科学史进行教学，是以对科学史有较深刻的理解为前提的，因为科学史有着不同的类型，教师具有良好的科学史素养才有可能对科学史和科学史素材作出合理的选择。

科学社会学也是一样。作为科学本质的一些核心内容，像科学的社会运作模式、科学的规范等，早就是科学社会学研究的问题。而像科学课标中所要求的对于科学、技术、社会、环境之间的关系的认识，实际上也是与科学社会学密切相关的延伸领域STS（Science, Technology and Society或Sciece and Technology Studies）关注研究的核心问题。

类似地，还可以提到许多其他的以科学为对象进行人文社会科学研究的学科，它们也都与科学教育中关注的科学本质联系密切。这也就是说，对科学本质的理解和把握，需要视野宽广的跨学科准备。

由于我国传统的对科学教师的专业培养，对于以科学为对象的人文研究这部分内容重视不够，因此，在这方面有所改进，以及对现有教师进行必要的“补课”，是在科学教学实践中落实科学课标中科学本质教育目标的迫切需求。