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1、HPS教育思潮与科学教育改革,2006级博士生 王慧君,报告的大致思路,HPS教育对科学本质的探索与追问HPS教育对科学教育(教学)的影响基于HPS教育思想的两种科学教学模式,一、HPS教育思想的内涵,HPS的称谓 即“科学史、科学哲学和科学社会学”,是英文History,Philosophy and Sociology of Science的缩写词。HPS教育思想 科学史、科学哲学和科学社会学共同担负着阐述科学的本质、提高科学教育质量的使命。 把科学史、科学哲学和科学社会学的有关内容纳入科学课程中以提高科学教育的质量,是近年来国际科学教育界高度重视的一个课程理论课题。,一、HPS教育思想的内
2、涵,HPS的称谓 即“科学史、科学哲学和科学社会学”,是英文History,Philosophy and Sociology of Science的缩写词。HPS教育思想 科学史、科学哲学和科学社会学共同担负着阐述科学的本质、提高科学教育质量的使命。HPS教育的旨趣 扩展科学教育视界,丰富科学教育的内涵,提高科学教育的质量,二、HPS教育的发轫与沿革,在科学教育中进行科学史、科学本质或科学方法教学的思想由来已久,不少的科学家、教育家在不同时期都曾提出过这样的思想甚至有过尝试。但这个问题重新受到国际科学教育界的高度重视,并以HPS教育的形式再次进入科学课程中,则是近年来的事。,二、HPS教育的发
3、轫与沿革,首先把科学史引入科学哲学并使其相互渗透、联为一体的当推美国著名科学史学家和科学哲学家库恩。正如拉卡托斯所言:“没有哲学的科学史是盲目的,没有历史的科学哲学则是空洞的。” 但是,即使在60年代科学课程现代化的“黄金时期”,同时关注科学史和科学哲学的学者也寥寥无几,只有布鲁纳、施瓦布、鲁宾逊、克劳普福、赫尔顿、卢瑟福等人为了改进科学教学认真地探讨了科学史和科学哲学,但大多数科学教育专家那时还未注意到这个方面。所以,那时科学教育与科学史和科学哲学彼此缺乏必要的联系。这种分离状况直到80年代中期尚未完全改变。 1979年,在美国科学哲学学会年会上,埃尼斯对科学哲学和科学教学作了全面评述,他说
4、:“除了一些例外,科学哲学家对于科学教育问题表现出明显兴趣的并不多。”达西尔则在1985年发表的一篇题为科学教育与科学哲学:25年互不相干的发展的论文中也指出,西方国家在科学课程改革中由于有关学科之间缺乏交流而失去了良好的合作机会,从而也失去了为科学课程改革提供坚实的理论基础的机会。,二、HPS教育的发轫与沿革,教育关注科学史、科学哲学和科学社会学对科学教育的作用与以往开展这些活动的不同之处在于:有组织、有规模、有核心()80年代末期成立了国际科学史、科学哲学与科学教学研究小组,迄今已举办了三次HPS与科学教学的国际会议。()1992年创办了国际学术刊物科学与教育(Science & Educ
5、ation)专门刊登科学史、科学哲学和科学社会学与科学教育有关的论文,并在世界范围内发行。()科学史、科学哲学和科学社会学围绕“对科学本质的追问和探索”进行对话和交流,“三堂会审”,相互补充、相互促进。,二、HPS教育的发轫与沿革 H、P、S三家因“科学本质”而联手,科学元勘 science studies 把科学本身作为学术考察对象的学科,统称为科学元勘。它主要包括科学哲学、科学史、科学社会学和科学文化批判等研究哲学研究2000年第l期 科学元勘中SSK学派的历史与方法论述评 清华大学哲学博士刘华杰,二、HPS教育的发轫与沿革 HPS与科学教育的渊源,关于科学的本质,在不同的历史时期人们用不
6、同的术语来表达,并且受到不同学科理论的支持。科学教育中对科学本质的执着追求“经受了依据教育学、哲学和心理学所作的批评,并继续不断地传授关于科学和科学研究的本质的假设。这种探讨自19世纪科学进入学校课程时起就不曾间断过。” 但是,对科学本质的追求并不是一蹴而就的事,因为人们对科学本质的认识不仅有不同的观点,而且在不断深化。这就使得科学哲学、科学社会学、科学史与科学教育教学变得密不可分。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学哲学的讯息 自科学产生,便产生了相应的科学观。随着科学的进步和发展,人们的科学观也随着发生变化。 科学观可粗略分为传统科学观和当代科学观两种。其中,传统科学观包括归纳主义和实证
7、主义,当代科学观包括证伪主义、历史主义和新近出现的建构主义。 不同时期的科学观对科学本质的解释,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学哲学的讯息 1.纵观科学观的发展,可以说是一个否定之否定过程,很难说孰优孰劣,它们都是对前一种或前几种观点的修正、补充或彻底否定。这种运动与“摆钟的摆动”相似,但每摆动一次,人们对科学本质的认识就会加深一些。 2.由科学哲学的发展历程来看,人们对科学本质的视域在逐渐加宽。 科学本体论 (科学事实实验和工具(技术和方法)科学理论系统(牛顿的自然哲学之数学原理) 科学认识论 (心理学、建构主义) 科学价值论 (历史学、社会学、社会问题、环境问题、伦理问题),二、HPS
8、教育的发轫与沿革,来自科学社会学的讯息 由于当代科学社会学兴起较晚, 它对科学教育的影响与科学哲学和科学史相比要小得多,但它对科学的诸多解释对科学教育产生的影响却愈来愈大。 20世纪70年代以来,美国及整个西方的科学教育界开始对60年代的科学教育改革进行反思,对改革失败的原因做了多方面的分析,并从改革的外部环境和内部因素两方面总结经验和教训。 随着科技迅猛发展,环境问题日益突出。1962年 美国学者卡森(R.Carson)撰写寂静的春天,使世人对任意使用化学制品所产生的有害影响高度警惕。由于卡森这本书的广泛影响,环境保护运动随即迅速兴起。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学社会学的讯息 19
9、82年,以色列科学教育学者霍夫斯坦(A.Hofstein)和雅格(Robert E.Yager)联名发表了以社会问题组织80年代的科学教育,他们认为“科学教育学作为一门学科关注的是科学与社会之间的界面(interface),强调科学与社会的互动。这标志着科学社会学正式介入科学教育。 科学社会学家们普遍反对科学是纯科学、没有价值偏见的观点。他们认为,科学是在广阔的社会环境中发展起来的,因此,它既受到社会价值的影响,同时又影响着社会价值。忽视科学社会价值的任何科学图景都是不全面的。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学社会学的讯息 巴伯在科学与社会秩序中详细阐明了科学发展受到多种因素的影响,如理智
10、的、政治的、经济的、甚至宗教的。他说: 时而是这个,时而是另一个社会因素对科学有影响,有时是相对有利于科学的成长,有时是相对妨碍之,这是不可避免的法则,对于科学来说,没有什么东西是与社会脱离的。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学社会学的讯息 SSK的研究(爱丁堡学派 ) 科学知识社会学(sociology of scientific knowledge ,简称SSK)揭示了大量关于科学知识是依赖于社会情境而决定的研究成果。这个领域的主要研究者有著名社会学家如科林斯、沃尔加、拉托、诺一塞提纳等。(宏观方面影响微观过程的影响) 他们的研究表明,科学研究并非像大众传媒和人们所想象的那样,它既不是
11、由一种严格的科学方法所支配的,也不是那样实施的。相反,科学研究中个人的和社会的价值起着重要作用,公认的方法和知识发生变化,争论此起彼伏。研究结论是,科学知识具有依赖社会而决定的性质。(详细研究在实验室进行研究的科学家的工作特点以及科学家之间的互动),二、HPS教育的发轫与沿革 SSK研究的几个典型案例,第一,关于科学实验的重复问题。科林斯的研究表明,20世纪70年代早期物理学界关于重力波是否存在问题的讨论,实际上是由涉及有关研究的一群科学家通过社会协商(socia negotiation)过程确立的。他认为,诉诸实验的公正判决并不可靠,因为有关这一现象的实验(乃至任何现象的实验)决不可能是一模
12、一样的重复。所以,重力波的“存在”是受社会因素支持的,即由科学家协商决定哪些实验是可靠的。 第二,关于科学事实受社会的影响。在玻璃场:牛顿的棱镜与实验的用途一文中,夏福(S.Schaffer)的研究表明,牛顿利用了他作为皇家学会会长的政治地位抬高了某些实验的地位,从而平息了关于他的光学理论的争论。这说明,科学事实在其建构过程中就存在问题,它是通过社会过程变得具体化的,最终掩盖了原来主张的争议性。今天,大众传媒在此过程中可能成为一个积极的参与者,在同行评审和专家裁定的正式渠道外帮助建立了某些“科学事实”。这在伪科学中表现得特别明显。,二、HPS教育的发轫与沿革 SSK研究的几个典型案例,第三,关
13、于“发现”的问题。科学发现是科学发展中经常出现的事。20世纪60年代以来,“发现”的概念已渗透到学校科学教科书中,发现法也已成为科学教学的一种方法。然而,当代科学社会学家沃尔加却认为,一个“发现”只能在事后予以解释,也就是说,“发现”是对以前的活动的重新建构,它是一个过程,而不是时间上的某一点“发现”的科学地位是由社会因素决定的。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学史的讯息 1904年法国著名物理学家、教育家保罗朗之万(P.Langevin)首先积极倡导在中等自然科学课程中进行“史”的教育。他对当时法国的科学教育中存在的“只向学生灌注科学知识的教条主义、实用主义的教学法”提出了尖锐的批评。他
14、认为,这类方法的一个显著特点就是从头到尾干巴巴地叙述着一些事实和定理,好像科学是一种死板的和一成不变的东西,看不出发展的远景。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学史的讯息 1946年,哈佛大学校长、有机化学家和科学教育家科南特出版了关于科学的理解专著,他在书中提出为使学生深刻地理解科学事业和科学家,应在科学教育中开设科学史课程。1948年,由科南特主编出版的两卷本哈佛实验科学中的案例研究成为科学史教学方面非常有影响的经典文献。 1952年美国哈佛大学的科学史教授霍尔顿编写了一部面向文科学生的物理学教材物理科学的概念和理论导论,这部教材被誉为科学教育中的一块里程碑。该书的独到之处之一,就是充分
15、而有效地利用了科学史和科学哲学来向学生阐释物理科学研究的思想方法和本质。 20世纪50年代末,科学教育家克拉普菲尔扩展了科南特的科学案例史法的思想,为高中学生专门编写了科学史事例(Histow of science cases,简称HOSC)教材,并于1960一1961年在美国的26个州的100多所中学进行了所谓HOSC教学法的试验,收到了良好的效果。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学史的讯息 著名的数学哲学家和科学哲学家伊姆雷拉卡托斯于1971年发表了其著名的论文科学史及其合理重建,论述了科学哲学与科学史的关系,提出了内史与外史的科学编史学思想。 11年后,作为爱丁堡学派的代表人物之一、
16、现任哈佛大学科学史教授的史蒂文夏平发表了与之针锋相对的著名论文科学史及其社会学重构,提出了社会解释的科学编史学思想。之后,夏平又相继出版了利维坦与空气泵波义耳、霍布斯与实验生活(1985年)、真理的社会史17世纪英国的文明与科学(1994)以及科学革命批判性的综合(1996)等著作进一步实践其编史学思想,同样也引起了广泛的影响和争议。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学史的讯息 科学史的“内史,指的是科学本身的内部发展历史。“内史论”强调科学史研究只应关注科学自身的独立发展,注重科学发展中的逻辑展开、概念框架、方法程序、理论的阐述、实验的完成以及理论与实验的关系等等,关心科学事实在历史中的前
17、后联系,而不考虑社会因素对科学发展的影响,默认科学发展有其自身的内在逻辑。 科学史的“外史”则指社会、文化等因素对科学发展影响的历史。“外史论”强调科学史研究应更加关注社会、文化、政治、经济、宗教、军事等环境对科学发展的影响,认为这些环境影响了科学发展的方向和速度,在研究科学史时,把科学的发展置于更复杂的背景中。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学史的讯息 在科学革命一书中,夏平进一步明确地肯定了科学的社会学解释的恰当性。他认为,社会学解释应该在科学的各个方面发挥其作用,而不仅仅是传统意义上的“外部因素。他说,“以前对社会因素(或有关科学的社会学方面)的传统解释集中在对科学本身的外部因素的考
18、虑上,然而,把科学的社会学方面与科学的外部因素等量齐观,在我看来是一条古怪的、缺乏创见的研究道路。在科学家的实验室内部和外部有同样多的社会因素,而它们对于科学知识的发展同样内在。”对于夏平来说,科学史的内、外之分是没有意义的。,二、HPS教育的发轫与沿革,来自科学史的讯息 在利维坦与空气泵著作中,夏平详细考察了发生于近代早期的一场科学争论,争论的双方别是罗伯特波义耳(1627一1691)与托马斯霍布斯(1588-1679)。波义耳提倡实验方法,并用自行制造的空气泵做了许多实验,而霍布斯则反对实验方法,二者之间争论的实质是实验纲领与反实验纲领之争。争论的最后结果是波义耳获得了胜利,实验纲领逐渐得
19、到科学家共同体的认同,而霍布斯则彻底失败,甚至因此失去了自然哲学家的身份。夏平认为,波义耳之所以取得了最终胜利,除波义耳个人的努力之外,主要是因为波义耳的实验纲领迎合了当时英国王政复辟时期特殊的政治需要。因此,夏平得出结论说,“知识问题的解决就是社会秩序问题的解决”。,三、HPS教育在科学教育中的作用,第一,在科学课程中加入HPS教育的内容,为原来非人文化的学校科学课程提供了人文化的因素。 第二,HPS教育可以起到沟通英国学者斯诺所提出的“两种文化”的作用。因为HPS课程内容可以构成文、理科学生学习的共同基础。 第三,把HPS教育纳入科学课程中还有助于克服科学教育中的一些问题,如学生缺乏学习科
20、学的动机、女生不愿学习科学、公众对科学的厌倦和冷漠态度,以及对科学在历史、文化和社会中的地位理解不足,等等。 第四,科学课程中有了HPS的内容可以使学生更好地把握科学本质,使学生懂得科学究竟是什么,科学知识是怎样产生的,科学在社会发展和进步中的作用,科学和科学方法的优点与局限性,等等。只有对当代科学有了这样全面的、辩正的认识,才能区分科学与非科学和伪科学,才能驱散科学主义的迷雾,正确认识科学技术对社会发展的推动作用。,四、国家课程改革层面对HPS教育的关注,美国2061计划(1989)科学素养的基准(1993)和国家科学教育标准(1996),英国国家课程中科学课程部分(1988),荷兰中学物理
21、PLON课程(1988) 挪威的核心课程(1994),丹麦的科学技术课程(1990)以及西班牙的新科学课程等,都对HPS课程与教学有明确的要求。此外,科学史、科学哲学以及科学社会学课程也已成为上述国家培养理科教师课程的一部分。在美国有些学区,学完这门课才能取得教师证书。西班牙和丹麦最近也为理科师范生开设了HPS这门必修课。,五、 HPS教育与科学教学的两种改革模式,孟克与奥斯本的融合模式马修斯的适度模式,HPS教育两个模式的共同特点,(l)把HPS整合到科学课程和教学过程之中,而不是一个附加的额外任务;(2)教学过程中突出了对科学方法的重视或教学的探究性,强调培养学生的理性和思维能力;(3)强调学生对科学本质的把握和培养他们的科学精神和科学态度;(4)教学过程中体现了学生中心或学生主体的精神;(5)传统科学教学极为重视的科学知识的目标是通过促进学生积极思考、鼓励参与知识的建构以及科学探究与解决问题的过程而获得的,与仅仅通过阅读教科书和听教师讲解而记忆获得科学知识的方式完全不同。,
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