科学哲学的文化转向及其对科学教育的影响

[摘要]科学哲学的文化转向使人们对科学的本质的认识由传统向现代转变。科学知识是暂时性、主观性、建构性的，它会不断地被修正和推翻。科学哲学的文化转向推动了科学教育改革。培养学生的科学素养是科学教育目标，科学教育应更加重视知识的产生和形成过程。科学学习过程要以探究为主要形式，同时注重对学生进行科学情感、态度与价值观的培养。科学哲学的文化转向将促进科学与人文的融合。

    [关键词]科学哲学；科学的价值；科学的本质；科学教育

    [作者简介]蔡其勇，西南大学教育学院博士生，重庆教育学院院长助理、教授(重庆  400715)

    20世纪下半叶，西方科学哲学经历了由社会的到历史的、文化的及后现代的转向，科学哲学实现了从传统科学哲学到科学文化哲学的转变。经过文化转向之后的科学哲学所持的立场大致是一种文化学和人类学的立场，即一种广义的文化哲学立场，其根本标志就是对科学哲学的人文理解，力求纠科学文化之偏，实现科学主义与人文主义的融合。

    一、科学哲学的文化转向

    所谓科学哲学之“转向”，就是改变了原有科学哲学的主题和观念，实现了研究重点和研究方法的变换。“文化的转向”是经过逻辑经验主义及其遭遇的挑战和历史主义的发展实现的，也可以说是科学史、科学哲学和科学知识社会学研究共同汇成的一股洪流。

    自20世纪下半叶，西方科学哲学经历了从逻辑主义向历史主义，然后又从历史主义向后现代主义的转变，科学哲学的主题也随之发生重大的转变。逻辑实证主义者所研究的主题是：如何理解科学的逻辑结构；历史主义者所关注的主题是：如何理解科学的历史发展；而后现代主义者所强调的主题则是：如何理解科学与其他文化的相互关系。随着科学哲学主题的转变，科学哲学所涉及的内容和范围已经大大拓宽了。波普尔是科学哲学家中第一个有自觉意图建构文化哲学体系的人，他的科学哲学实际上就是科学文化哲学。他认为，科学理论都是试探性的假说，而且永远是试探性假说。因而我们必须从错误中学习，通过经验批判和理性批判细心地寻找错误，进而排除错误、逼近真理。但错误总是伴随着认识，伴随着科学的。这是一个永无止境的过程。从科学历史主义到新科学历史主义，科学哲学家们大都具有比较强烈的科学文化历史意识，从库恩到费耶阿本德再到劳丹的发展趋向表明，科学哲学必须跃出自然科学亚文化的范围而面向整个科学文化，走向科学文化哲学才是真正的出路。这一转向在科学知识社会学的发展中明显地得到反映。爱丁堡学派的重要代表人物巴恩斯认为，科学是一种亚文化现象，当然受到外部的整个大文化的影响。马尔凯更是要对科学作一种解释和文化意义的分析。这一切都意味着科学哲学开始走出单纯的科学文化局限，预示着科学哲学进一步走向人文主义，并带着更浓厚的文化哲学色彩。

    有学者认为，科学文化哲学可以看成是这样一种学科或研究方向，即将科学看做是一种文化或文化活动，从而对其进行哲学探究。一方面，科学哲学研究的对象依然是科学，只不过是它将科学作为一种文化或文化活动来研究，而不是仅仅局限于做认识论的研究，因而它既区别于传统的科学哲学，也区别于一般的文化哲学；另一方面，科学文化哲学依然是一种哲学研究，因此，比科学历史学、科学社会学等元科学更加靠近传统的科学哲学。如果说我们把传统的科学哲学理解为是一种狭义的科学哲学的话，那么，科学文化哲学可以理解为是一种广义的科学哲学。更进一步说，科学文化哲学将是对传统的科学哲学的深化和拓展。从科学哲学转向科学文化哲学，不仅有助于使科学哲学走出现有的困境，而且更重要的是将大大拓宽科学哲学研究的视野，从而为科学哲学的发展开辟广阔的前景，使科学哲学研究从认识论拓展到价值论，最大限度地整合元科学各分支，从而使科学具有更广阔的发展空间，有助于在科学与人文之间架起沟通的桥梁。

  二、科学哲学的文化转向与科学本质观的转变

    由科学哲学转向科学文化哲学，涉及包括理论、方法论和价值论在内的整个科学哲学的范式转变。科学哲学文化转向有可能真正从整个社会、历史和文化的背景中来理解科学，理解科学精神和科学价值，也将深刻地影响人们对科学的本质的认识和理解。科学哲学的文化转向使人们对科学本质的认识从实证主义转向历史主义，最后转向建构主义。

    (一)逻辑实证主义科学本质观

    最早对科学本质发表看法的英国科学哲学家罗吉尔·培根(Ronger Bacon)指出，“科学就是推理加经验”，“没有经验，任何东西都不可能被充分认识。因为获得认识有两种方法，即通过推理和通过经验。”。

    逻辑实证主义认为，知识来自于纯粹客观的观察，再经由所谓的科学方法得到科学知识或理论，其中所谓的科学方法就是培根的归纳法。整个科学探究方法的过程，就是先以开放的眼光观察自然现象，然后发现某些规则，随后在心中形成假说，再收集资料验证假说，若假说成立就变成为科学知识。所以，只要完全遵循上述的过程所产生的知识就可称为科学知识。逻辑实证主义对科学本质的认识主要有以下几个方面。第一，科学知识。任何没有经过科学探究方式所得到的结论，都不是科学知识；科学知识的形成过程是相当客观的，为此，科学知识是绝对的真理；科学知识的增加，就代表着真理不断地累积。第二，科学方法。观察是科学知识的来源，而且观察是一个价值中立、客观的活动，为此，通过观察所得到的资料一定是客观的。科学探究方法是由收集资料——分析、比较、归纳资料——提出假设——验证假设——得出结论等程序构成的。凡是没有依据此模式的探究方法不能确定为是科学方法。第三，科学事业。科学家的任务就在于发现自然界的真理。科学家应该永远保持价值中立，是客观的研究者。

    (二)历史主义科学本质观

    历史主义代表人物库恩认为，科学中的观察和方法具有相当的理论依赖性，拥有不同的理论前提或范式的科学家相当于生活在不同的世界之中，科学是一个进化与革命、积累和飞跃的不断发展过程，是范式的转换。每一次科学革命就是一次范式的转换。库恩提出了科学进步与发展的模式：前学科——常规学科——危机——革命——新的常规科学——新的危机。他指出，“范式的转变使科学家和向他们学习的那些人越来越接近真理”。[5]库恩认为，把教科书上的知识当做不变的真理，把实验仅当做验证科学概念和原理的方法去教学生，容易使他们形成绝对化的科学知识观、错误的科学方法论和片面的科学发展观。科学的发展过程就是常规科学与科学革命互相补充、不断交替的过程。常规科学时期主要是量的积累和进化过程，科学家以保守的收敛式思维为主；科学革命则是质的飞跃过程，它要求科学家采取发散式思维，善于批判、勇于创新。

    (三)建构主义科学本质观

    建构主义认为，科学知识的获得是科学家根据现有的理论(原有知识)来建构科学知识，它强调科学知识是暂时性、主观性、建构性的，它会不断地被修正和推翻。建构主义彻底否定了科学知识的客观性，强调科学知识的主观性和建构性。“在建构主义看来，知识不再是纯粹客观性的。可以将科学知识看成由假说和模型所构成的系统，这些假说和模型是描述世界可能是怎样的，而不是描述世界是怎样的。这些假说和模型之所以有效，并不是因为它们精确地描述了现实世界，而是以这些假说和模型为基础精确地预言了现实世界。”[6]建构主义强调科学的本质即科学探究。科雷特和奇佩特认为，科学本质的范畴与内涵如下。第一，科学是探究自然的思考方式(a way of  thinking)。科学必须建立在真实的证据基础之上，甚至根据证据可以推翻权威；科学知识是无法绝对客观的，科学知识是建立在将假说提出后，再加以验证，提出结论的过程；归纳法与演绎推理在。科学中具有重要的作用；因果关系的推理只能视为一种可能，而非绝对的关系；类推或由果倒因的倒推是科学解释自然现象的两种形式，但它们也有局限性；科学家必须时常反省，思考现存的理论的合理性。第二，科学是一种探究方式。科学家所采用的方法没有一定的程序，而是对问题采取有组织的方式，不接受毫无根据的资料。而且要有一种观念，依靠合适的研究方法未必能真正解决问题，因为并非所有的问题都能被解决。第三，科学是知识的集合体。科学家使用不会被人们所怀疑的方法即科学方法来建立科学知识体系，但这些科学知识必须经常面对质疑、验证，进而发现其错误的地方，再加以修改，甚至完全推翻，或证实其合理之处而接受它。因此，科学知识具有动态性本质与暂时』生本质。建构主义对科学知识的客观性的否定启示我们，每一种理论与法则的建立都隐含着科学家们的科学探索精神和科学方法的运用知识的建构过程。无论科学知识发生怎样的变化，这种精神和科学方法的运用是始终如一的，它们才是科学的本质。

三、科学哲学的文化转向推动科学教育改革

    科学哲学的文化转向改变了人们对科学本质的认识。人们对科学本质的认识，也深刻地影响着科学教育的改革。科学教育的目的不仅是要让学生获得科学知识，更主要是使他们形成关于自然的基本观点，获得探索自然规律的方法，培养学生的创新精神和实践能力，发展学生的科学素养。科学教育的内容要呈现科学知识的产生和形成过程，科学教学要以探究为核心。

    (一)课程目标：培养科学素养

    科学哲学的文化转向使人们对科学的认识从经验到过程再到建构，从而推动了科学课程目标的深刻变革。20世纪中小学教育，科学教育目标大体经历了如下发展轨迹：科学知识——科学方法——科学素养。[8]20世纪初的科学教育等同于科学知识的教育，它关注科学事实、科学概念、科学定律、科学原理的传授，这些知识符合斯宾塞“为完满生活做准备”的价值标准。60年代以后，对科学方法的重视日益突现，许多有识之士意识到，从某种意义上讲，一部自然科学史就是自然科学研究方法的发展史。“任何一门学科走向科学的过程都是形式化、符号化、建立数学模型和实验模型的过程。不同学科构建符合自身研究特性的形式、符号和数学模型的方法，就是这门学科特有的思想方法和工作方法。”[9]科学知识的陈旧率加速，与其掌握各种具体知识毋宁掌握生命力更持久的科学方法。20世纪末期，科学素养已成为科学教育的最高宗旨。与科学知识、科学方法相比，科学素养的人文色彩明显加强。

    (二)教学内容：融入HPS教育理念

    科学哲学转向科学文化哲学，将最大限度地整合元科学各分支，从而使科学具有更广阔的发展空间。它不仅有助于对科学的哲学研究从认识论拓展到价值论，而且有助于将渗透在元科学各分支中的哲学思想挖掘出来并且整合起来，从而建构起更加完备的科学哲学，并使其朝着真正意义上的科学哲学迈进。科学哲学的“文化的转向”是科学史、科学哲学、科学社会学汇聚的一股洪流，它将推动科学教育内容改革。

    HPS教育即将科学史、科学哲学、科学社会学(history，philosoplly and s()ciology of scierice，缩写为HPS)的有关内容引入科学教育中，以期促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和创造力。开展HPS教育，必须重构科学知识体系，采用一种内容更丰富的“大科学课程”模式。[10]这一模式不是将大量的内容或某些学科教育知识内容简单相加，而是从社会、历史、哲学的角度对自然科学内容进行重新编排，使学生不仅学到科学概念、理论和定律，而且也可以使他们学到有关科学史、科学哲学、科学社会学等方面的知识。知道自然科学知识的发展不仅仅是靠积累得来的，它是自然科学范式渐变和革命的结果，也可能使他们学到曾经和正在接受挑战的那些概念、命题、公式和定理，学到最新的、系统的自然科学知识，从而使学生建立“开放的”知识观和“完整的”自然科学知识体系，真正领悟科学本质。在中小学科学教育中，最重要的就是要对学生开展科学史教育，将科学史写人各学科教材中，教师结合教学内容给学生讲科学家的故事，让学生从科学知识形成的历史过程中感受到前人在进行科学研究时所遇到的艰难险阻，表现出的巨大的创造智慧和不畏艰险的奋斗精神。

    (三)教学方法：科学探究教学

    科学哲学的文化转向，使人们对科学研究从认识论拓展到价值论。历史主义的科学哲学已经深深地触及到科学价值论的内容。要实现对科学价值的理解，必须变革科学教学及学习方法，让学生充分认识科学知识产生与形成过程，认识科学的影响及其作用，以及对人与社会的价值。

    在科学教学中，教师应积极主动地实施探究教学模式，恰当运用多种教学策略，激发学生学习科学的积极性和主动性。教师必须转变教学策略，在传授知识的过程中，让学生体会到知识的形成过程，要通过“探究”让学生“建构”知识。“科学探究是科学家们用以研究自然并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径，也是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。”[11]教师应引导学生按照“提出问题、进行猜想和假设、制定计划和设计实验、获得事实与证据、检验与评价、表达与交流”的科学探究程序进行科学知识的学习和理解。实践证明，采用探究教学模式让学生经过发现问题、提出问题、探索问题和解决问题的过程，领悟科学研究中的痛苦、茫然、焦虑与挫折，体会惊奇、激动、顿悟、充实与兴奋，从而加深对科学本质的认识，掌握科学知识，促进科学情感态度与价值观的形成。

    (四)学习方式：学生自主探究

    科学既是关于自然的系统的知识体系，也是人类探究、认识自然的过程，同时，也包含有态度情感与价值观方面的问题。学生自主探究的过程将在科学与人文之间架起沟通的桥梁，使学生在掌握科学知识、科学方法的同时，形成科学情感态度与价值观。美国科学教育家费尔E．马丁指出，科学教育的内涵有三个方面：科学知识。、科学能力和科学态度。第一，科学知识，包括事实、概念、原理和理论；第二，科学能力，包括观察、分类、交流、测量、估计、预测和推理等基本能力，以及明确问题、控制变量，给出操作定义、假设、实验、图形化、解释、模型化和研究等综合能力；第三，科学态度，包括情感态度和智力态度。[13]长期以来，我国科学教育的内容一直把传授和掌握系统的科学知识放在首位，从科学的本质来看，这是片面的，没有反映科学的全貌。

    探究既是一种实践活动又是一种智力活动。对儿童来说，他的探究行为常常集中在那些能让他产生直接兴趣的、可感知的事情上。同时，探究又是一种有效的学习策略，学生可以通过探究来交流他们的知识。学生参与科学探究活动使他们有机会从自己探究的结果中直接获得准确的反馈。探究学习可以不断地给学生提供亲自对事情做出决定的机会。在活动中，学生以一种真实可靠的方式掌握概念，因而他们能意识到自己所达到的概念理解水平。在科学探究学习中，学生的观察能力、提出问题的能力、分析问题和解决问题的能力、归纳总结能力、表达能力、合作能力等多方面能力都会得到提高，同时，会加深他们对科学知识的理解，帮助他们进一步理解“做”科学的本质。科学教育不仅要让学生获得系统科学知识，更重要的是使学生树立科学的自然观，掌握认识世界的科学方法，理解科学与社会的相互作用。为此，必须为学生学习科学创设条件，让他们自主探究，逐步掌握科学知识、科学方法，培养科学情感态度与价值观，加深对科学的认识，形成正确的科学的本质观，提高学生的科学素养。

四、科学哲学的文化转向促进科学与人文融合

    逻辑实证主义者把科学哲学看做是“经验科学知识论”，历史主义者不仅将研究“科学(知识)的逻辑”拓展到研究科学(知识)发展的合理性问题，从而大大拓展了“经验科学知识论”的研究，而且更多地关注科学发展的社会、历史和文化背景及其对科学的影响和作用，强调科学并不是价值中立的，它与其他文化并不存在一条截然分明的界线。而后现代主义的焦点与其说是科学，倒不如说是“文化的整体”，特别是人文文化。它强调在“文化的整体”中来理解科学，特别是以人文主义的视角来理解科学，用模糊主义的整体论来彻底模糊科学与艺术、政治乃至宗教的区别。于是，他们不仅将科学消解于整个文化(特别是人文文化)，而且还将科学哲学消解于一般的文化哲学(特别是人文哲学)。从科学哲学转向科学文化哲学，对于沟通两种文化的意义重大，将从根本上改变以往哲学的定位，从而有可能真正从整个社会、历史和文化的背景中来理解科学，理解科学的精神和科学的价值，也有可能真正接近科学与人文两种文化的距离，深入考察和研究两种文化之间的内在联系，并在两者之间架起相互理解的桥梁。更重要的是，将促进科学哲学与人文哲学、科学文化与人文文化、科学教育与人文教育的融合，从而推动整个人类文化的普遍繁荣和人的全面发展。

    科学与人文的融合也是现代社会和知识经济发展的必然要求。现代社会既是一个高科技日益增长的知识经济社会，又是人的精神生活不断丰富发展的人文社会。人类追求物质需要和精神需要的同时，满足成为推动科学教育与人文教育日趋结合的理性力量。当前，人和社会的发展以及人类解除所面临的种种深刻危机都需要人文的力量，因此，科学、技术、社会和人的发展的要求决定了当代科学教育应是科学教育和人文教育相结合的课程文化价值取向。[14]人类社会发展的危机呼唤加强人文教育。如生物技术、信息通讯技术的发展等，需要人们从人文社会伦理、法律等方面去研究科技的发展给人类所带来的负面效应。知识经济的发展也迫切需要科学与人文的融合。知识经济时代要求人们具有科学和人文两方面知识，才能具有处理和运用各种信息的综合能力。知识经济要求人们具备更强的创新能力，科学知识和人文知识的融合是创新得以实现的基础。

    科学与人文的融合不能简单理解为增加科学教育和人文教育课程的数量，使课程中既见科学又见人文，科学与人文的融合应使科学教育与人文教育内在的有机融合，具体表现为以下几个方面。科学教育与人文教育并重。从培养全面发展的人的角度来重视科学和人文在教育中的地位。科学教育要树立为人文教育服务的理念。科学教育和人文教育的失衡表现为学习自然科学的学生人文关怀的缺失，因此，教育要有人文关怀，科学教育的根本目的还是为了人类的更好发展。同时，人文教育必须重视科学教育的基础作用。

    当今世界，科学教育改革充分体现了科学与人文融合的理念，是对科学哲学的文化转向的回应。科学教育明确了对学生进行科学素养的培养，突出以探究为核心的科学教育理念，强调学生在探究的过程中产生体验、感悟、最终内化为结果。通过科学探究，学生运用自己已有经验发现问题、提出问题、分析问题与解决问题，从而产生新的科学知识，形成科学技能，培养其科学情感态度与价值观，促进科学知识与人文知识的融合。

    参考文献：

    [1]洪晓楠．20世纪西方科学哲学的文化转向[J]．求是学刊，1999，(6)．

    [2][3]孟建伟．从科学哲学走向科学文化哲学[J]．自然辩证法研究，2003，(6)

    [4]王巍．科学哲学问题研究[M]．北京：清华大学出版社，2004．16—17

    [5]托马斯·库恩．科学革命的结构[M]．北京：北京大学出版社，2003．153．

    [6]孙可平，邓小丽．理科教育展望[M]．上海：华东师范大学出版社，2002．126．

    [8]郝京华．当代国际中小学科学教育发展的趋势及其启示[J]．小学自然科学，2000，(7 8)．

    [9]袁振国．反思科学教育[J]．中小学管理，1999，(12)．

    [10]石中英．知识转型与教育改革[M]．北京：教育科学出版社，2001．156—166．

    [11]国家研究理事会．美国国家科学教育标准[S]．北京：科学技术文献出版社，1999．30．

    [12]中华人民共和国教育部．科学(7～9年级)课程标准实验稿[S]．北京：北京师范大学出版社，2001．11．

    [14]刘克文．我国中小学科学教育的价值取向[J]．教育研究。2007，(6)．