孔令永 高勇 山东省平邑县保太镇初级中学 山东 平邑 273300）
摘要：科学教育中需要融入人文精神、展现人文性的理念已经得到教育界广泛的认可，但在初中科学教育中如何实施，是一个重要的、值得探讨的课题。本文以美国科学教育为对象，深入研究后发现：美国初中科学教育通过树立学生科学的价值观，传授科学史知识，在科学与工程实践中渗透人文精神，并通过与人文社科的友好对话，塑造和加强了科学教育、科学教材中的人文性。此项研究对加强我国的科学教育事业和科学教材的建设具有借鉴意义。
关键词：中学科学教育；人文性；科学人文性；科学精神；人文精神
中图分类号：G628.2文献标识码：A文章编号：ISSN1001-2982 （2018）02-142-02
自20世纪80年代以来，国际科学教育的目的已由培养科学家转变为培养具有科学素养的公民，由此揭开了关注科学教育的人文性的新篇章。形成的共识是“科学是一种文化”。对人类和人的发展来说，科学文化与人文文化同等重要，两者相辅相成，在科学课程中应当把科学性和人文性统一起来。我国《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》就明确指出应当“将科学精神与人文精神紧密地结合起来”。但如何在科学教育中体现人文精神，如何在科学教材中更好地展示人文性，可谓众说纷纭，是一项值得研究的重要课题。
美国的中学科学教育居于世界领先水平，近年来陆续出台了多项推动科学教育发展的计划：2009年11月推出了科学、技术、工程和数学（简称为STEM）教育提升计划，2011年7月颁布了《k-12年级科学教育的框架： 实践、交叉概念、以及核心观念》 （以下简称“教育框架”），2013年6月发布了《新一代科学教育标准》 （以下简称“教育新标准”），引起了世人的关注。为此，本文以美国“教育框架”、“教育新标准”，以及在美国广泛使用的初中科学教材《科学探索者》为研究对象，深入分析其在人文性方面的具体做法和经验，希望对我国的科学教育和教材建设提供参考的范本。
一、树立科学价值观，崇尚对真善美的追求
价值观是人们对事物和行为总体的看法和评价，科学本身就是一种价值系统，是建立在人类价值观的基础上的。科学价值观中应包含对科学的价值、目的、意义、追求、理想等的认识和理解。在传统科学技术的发展进程中，科学家是属于自由追求科学理想的唯美主义者；而现代科技形成了一套严密的社会建制，科学技术活动都将受控于一定的社会机构，现代科学研究是由科学共同体在特定的社会历史条件下合作完成的社会事业，科学也无可逃避地负载着社会的价值。科学的每一步发展都给人类社会带来了巨变，以至于19世纪的赫伯特・斯宾塞（Herbert Spencer，1820-1903）将科学视作最重要、最有价值的知识。
随着人类认识的不断深化，人们对科学的“双刃剑”效应体会得也越来越深刻。爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）在《要使科学造福于人类，而不成为祸害》一文中说：“关心人的本身，应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标……。”《科学探索者》丛书（第三版，共计17分册）是培生公司出版的一套在美国广泛使用的初中科学教材，自2002年第一版被引进以来受到了国内众多专家的关注和好评。该书中有不少内容就真实反映了人们对科学既爱又恨的价值取向，如《从细菌到植物》中就有一篇文章，在说明抗生素的发现和使用对拯救生命的意义的同时，还介绍了抗生素滥用带来的危害；另有一篇文章说明了转基因作物的现状和可能的未来。 《化学反应》中介绍了胰岛素、人体生长激素、脂肪替代品、人工甜味剂的发明和对生活的改变，以及它们潜在的风险。不难发现，美国初中科学教材注重个人价值与社会价值的统一，科学价值与人文价值的统一，强调让学生从内心确立起人与自然和谐、可持续发展的理念。这些观念对于初中生非常重要，近期国内广受公众关注的“投毒案”的发生正是源于对生命价值的漠视、科学精神和人文精神的缺失。
科学是科学家创造的一门艺术，不仅以求真为其使命，而且还有审美与求善的价值，是真、善、美的统一。科学既负有为人类功利与道德之善提供服务的责任，它所体现的诚实、谦虚、求实、严谨与执著等品质与风格，也代表着人类的一种基本美德；科学不仅可以用于揭示自然之美，改善与美化生活，而且还充实和丰富着人们的精神世界。正因为如此，对科学本身的追求，既是人对真善美与自由的追求，也是完整教育的真谛之所在。
对于科学与艺术，19世纪法国著名文学家福楼拜很有先见之明：“越往前走，艺术越要科学化，同时科学也要艺术化。两者在山麓分手，回头又在顶峰汇聚。”在我国国画的绘画技法中，有一种技法是“着墨处是画，空白处也是画”。对此，科学教育中也有类似的“少即是多（Less is More）”的教育理念。美国“教育新标准”中一个非常突出的特点就是追求“整合”。整合是指 “基础教育阶段科学课程的学习应力图通过少数大概念来统整学科知识，促进学生参与科学工程实践，实现对重要原理的深入探索，发展学生的整合理解并在其中渗透科学本质教育和STSE教育”。科学教学重要的不是教给学生所有的事实，而是为学生准备足够的核心知识，以使他们能够自己获取更多的知识。以《科学探索者》（第三版）为例，整套丛书在改版过程中，多册图书的章节数都进行了缩减，如《环境科学》、《人体生理卫生》都比第二版缩减了一章，小节的整合则是更多。整合反映了国际科学教育的新理念、教学实际、考试评价等的需要，更是为丛书中增添科学教育的人文性“腾出”了更多的空间。
二、忆往昔峥嵘岁月，彰显科学家人文情怀
科学家怀有着一种本能的信念，相信自然界之中存在着普遍的自然秩序和自然规律，并且它们能够被人所认识，人可以依据理性思维，创造概念体系，通过归纳或演绎，揭示自然的秩序或规律。这一信念是科学研究进行的基础，相对应的，向学生生动形象地展示出科学家的这样一种信念又是科学教育的一项重要内容。乔治・萨顿主张科学史是沟通科学与人文的桥梁，指出“使科学工作人性化的惟一方法是在其中注入一些历史的精神，注入对过去的敬仰――对作为一切时代善的见证的敬仰”。例如，胡克、列文虎克和一些早期的科学家坚信存在一个微观的人眼不能见的世界，并使用光学显微镜来观察这个奇妙的世界，为施莱登、施旺、魏尔肖等创建细胞学说奠定了基础；乔治・孟德尔在管理修道院的花园的时候，对形状各异、五颜六色的豌豆产生了浓厚的兴趣，在十余年里与豌豆为伴，推开了遗传学的大门，随后的沃尔特・萨顿对蝗虫生殖细胞的研究使人们对遗传学的认识更进了一步；查尔斯・达尔文经过多年的观察和20多年的长期思考，并与其他学者进行了广泛的沟通和交流，才最终提出了自然选择的演化学说。在科学史上也出现过许多在学科发展史上留下辉煌一笔的有志之士，公众也许并不熟悉，但他们对整个学科的发展起着重要作用，让世俗眼中略显沉闷、严肃的科学顿时鲜活了起来，同时，学生也能从中感受到科学发展的节奏和脉络，坎坷与艰辛。例如，《环境科学》中有一个“科学与历史”的栏目，介绍了自19世纪80年代以来，一直到20世纪80年代在环境问题方面的先驱者，当中列举了他们突出的事迹，如西奥多・罗斯福总统创建了第一个国家野生动物保护区，雷切尔・卡森撰写的《寂静的春天》唤醒了人们对杀虫剂的关注，新闻记者马乔里・斯通曼・道格拉斯呼吁公众对地球之肾――湿地的关注。而在《天气与气候》中，风暴成了改变历史的主角：1281年，我国元朝忽必烈派遣舰队远征日本，结果不幸碰上了台风，远征计划就此搁浅；1588年，西班牙菲利普二世派遣了无敌舰队入侵英格兰，因遭遇强劲海风多数船只被摧毁；1869年，北美五大湖地区有1900多艘船在风暴中沉默，由此诞生了一个新的机构――美国气象局。《科学探索者》丛书为教学提供许多类似的科学史料，其中篇幅较长的阅读材料就有25处（详见表1第3列），主要介绍科学家的生平及其取得的科学成果、科学知识、科学技术的发展历程和最新高科技成果等。将这些资源融入课堂教学和学生的课外自主阅读，是科学史渗透到科学教学中的主要途径。
这种将科学史与科学哲学融入科学教育的方法叫做HPS教育（history & philosophy of science，简称HPS）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆HPS作为一种教育改革运动有一百多年的历史，其时的理性认识是科学史在教学中的应用能够“促进学生学习科学的兴趣以及形成未来作为科学家的热切希望”；同时科学史的教学也被认为能够赋予科学教育人文性的特点，因为结合科学史的教学可以将科学知识还原为科学家的具体探究活动。近年来，国际科学教育界大力倡导将HPS教育纳入到中小学科学课程中，以期促进学生对科学本质的理解，帮助学生通过学习科学形成正确的科学本质观，培养他们的科学精神和创新能力。
三、科学与工程实践，映照研究者鲜明个性
科学之所以内在地具有人文性，其根据在于人的实践的存在方式。通过实践（探究活动），人们与研究对象之间建立起了一种必然的联系，观察、实验等活动中就掺杂着主体的人文性因素，尽管主体的人文性不是科学认识和实践中最本质的东西，但却是实实在在存在于科学之中的不可忽视的因素。这种具体的、活生生的人的情感意志非但不是科学的敌人，相反，它还是科学不可或缺的盟友。正因为如此，科学才具有了属人的特质，人文属性是科学的重要一翼。爱因斯坦说：“科学虽然看来似乎是最客观的，与人无关的东西。但是，……科学同人类其他一切事业一样，是受主观的，受心理状态制约的。”从方法论层面看，科学偏重理性，但也有“直觉”等非理性的方法。科学活动组织形式、科学活动采取的手段要考虑情绪、情感、需要、动机、兴趣等人性的因素。
美国“教育框架”中就将“实践”（practice）的概念凸显出来，取代了原先的“探究”（inquiry）和“技能”（skills）概念，更广义地体现出科学学习的特点，强调学生要亲自参与体验各种活动，从中深刻理解科学和工程的核心概念。“实践”的内涵与外延的调整加强了科学与技术、工程、数学之间的联系，与美国政府正积极在教育领域着力推动的“STEM 教育计划”（STEM 是英文Science，Technology，Engineering，Math的缩写）具有理念上的一致性。
美国科学教材在科学与工程实践方面非常注重考虑人性因素在内的人文性，重视学生的学习动机、兴趣、情感、意志等，以此实现科学性与人文性的统一。《科学探索者》丛书中安排设置了多种多样的实践活动，如每章开头的“本章课题”，每一节开头的“探索活动”，穿插在节与节之间的“技能实验室”，以及简单易行的“试一试”、“技能训练”和“家庭活动”，都为学生开展各种实验、提高实验技能提供更为广阔的舞台。其中值得一提的是，丛书中提供了一百多例的富有科学内涵的“家庭活动”（统计情况详见表1第4列）。例如，在《环境科学》中，有一个活动要求学生与家人一起，列一张清单，写下家中所有来自森林和渔场的产品。科学态度、情感与价值观大多属于隐性知识，体现在生活当中，通过类似的交流讨论、合作式的教学方法、课外与社会实践等方式，可以让学生进入不同的教学情境，让他们通过不断的感受、内化形成良好的科学态度、情感与价值观。
除了授人以“渔”（“实践”活动），《科学探索者》丛书还向学生们展示了当代“渔夫”的风采。丛书几乎每一册的最前面都设计了“科学事业”栏目，每一栏目都分别介绍一位从事科学职业的专业人士，涵盖了生命科学、物质科学、地球与空间科学等众多领域的17个不同行业的研究和职业。这样的设计处理非常巧妙，既展示了科学的职业特征，同时又生动鲜活地展示了每一位从业人员的所思所想，让丛书更具时代感。有研究表明，学生的兴趣和热情不仅在参与科学学习过程中至关重要，而且还会影响到学生今后的职业选择。
四、与人文社科对话，增添科学教育新活力
科学文化是进一步学习化学、生物、医学等自然科学和工程技术专业的基础，也是学习哲学、经济、教育、文学、艺术的基础。要让学生明白这些，就是要在科学教学中把自然科学和历史、文学、经济学和政治学等各种人文学科进行有意义地“杂交”。最近几年兴起的STSE教育正是一种加强学科之间相互融合的教育理念。STSE教育是英文Science、Technology、Society、Environment即科学、技术、社会、环境的缩写，是STS教育的延伸，它已成为国际科学教育改革和研究的重点，也是我国科学课程标准中强调的重要内容。STSE教育注重对学生的整体教育，发展学生在科学、技术、社会、环境等各方面的认识和能力，这对学生的可持续发展的意识和科学素养的培养都具有重要意义。
在现实中科学与人文呈现出水乳交融的互动态势。《科学探索者》丛书中有一个“科学技术与社会”栏目，强化了应用科学与人类生产生活的联系，当中有许多有趣的课题（详见表1第2列），如《天文学》中的“太空探索――值得去做吗”，《地球内部》中的“谁拥有大洋中的矿藏”，《人体生理卫生》中的“人们需要戴上自行车头盔吗”，《动物》中的“正面临危机的珊瑚礁”，《运动、力和能量》中的“工作场合的自动化设备――让人们失业还是创造新工作”。这些与社会关系紧密的话题容易培养学生把科学与人文相结合的意识以及节能、环保、珍惜时间、珍惜生命、创新等社会意识。《科学探索者》丛书还有一个非常大的闪光点，就在于全套丛书十分注重“情境创设”，每节都力求从学生的熟悉生活、自然现象或看到的实验现象出发，引导学生“观察思考”，“提出问题”，然后“讨论交流”，提出“假设和猜想”，这样让学生经历解决问题的过程，身心统一地参加到学习科学的过程中。例如，《地球上的水》中就有许多妙趣横生的引言，如：“数百年前，夏威夷的岛屿是由国王和王后统治的。如果你能回到过去，你会发现在岛上皇室人员最喜爱的运动既不是棒球也不是网球或马球，而是划着木板在大海里追逐波浪。”
这种富有视觉、思想冲击的文字一下子将科学拉近到孩子们的身边，引发学生完整、深刻的思维活动，学生进入主动的学习状态，认识得到最大化的发展。出色的科学教育应该能够抓住学生对世界的好奇心，激发学生持续学习的欲望，因此科学教材中所提供的素材需要与学生兴趣、原有经历紧密相关，而人文性素材正是为此创设搭建了一个广阔的舞台。
科学是人文的典型体现，是实现人文的根本途径；人文是科学的重要组成部分，是科学的题中应有之意，科学与人文是统一的。两者的统一不仅体现在价值观上，更是体现在了探究实践中，科学的发展历程中，科学与技术、社会、环境等的交互关系当中。这必然要求我们在科学教学的过程中，需要挖掘科学与人文的共通之处，利用人文知识促进学生对科学本质的理解，同时又加深对相关人文精神的领悟。21世纪需要的是全面发展的创新性人才，只有科学与人文相统一，才能培养“完整”的人。
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论文作者:孔令永,高勇
论文发表刊物:《中小学教育》2018年2月
论文发表时间:2018/4/2
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