科学课程的人文意蕴与教学实施，本文主要内容关键词为：意蕴论文,人文论文,课程论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
当前随着基础教育课程改革的深入，构建高效课堂成为备受关注的教育实践问题。以学生为中心，关注学生的人格健全，关注学生的精神成长，是高效课堂的重要特征之一。在科学教育中，学生人格健全与精神成长的重要方面是理解科学的文化价值。通过科学教育影响和改变学生的精神世界，是20世纪80年代以来各国科学教育改革关注的焦点。所以，在科学教育的实践中，如何挖掘和体现课程的人文价值，通过哪些途径与方法渗透与培育人文精神，成为重要的研究课题。 一、科学与人文的关系 科学主要指科学文化，它所追求的目标或所要解决的问题是研究、认识与掌握客观事物及其本质与规律，是求真。即揭示“是什么”“为什么”“怎么做”。显然，科学是关于客观事物的，是不以人的意志为转移的。科学是一个知识体系、认识体系。人文主要指人文文化，它所追求的目标或所要解决的问题是满足人的精神世界的需求，满足个人与社会需要的终极关怀，是求善。简而言之就是“应该是什么”。所以，人文不但是一个知识体系、认识体系，而且是一个价值体系、伦理体系[1]。 从文化的内涵来看，科学与人文在知识、思维、方法、原则等方面是不同的。科学知识是一元的，人文知识往往是多元的；科学思维是逻辑的，人文思维不一定是逻辑的，而是形象的；科学方法是实证的，人文方法多是体验的；科学原则是求真的，人文原则是求善的；等等。但同时，科学与人文又是互补互动与融合的。例如，科学的机制是公理，而公理是感悟的、不证自明的。科学思维常常是半逻辑、半直觉的。爱因斯坦曾经说过：“科学研究中最重要的因素是直觉。”这里的直觉，就是感悟。因此，在科学中，同样存在精神的感悟性，存在世界的多样性，同样满足了精神世界的需要[2]。科学是人对客观规律的认识成果，科学研究的对象是客观的事物，但研究的主体是人，离不开人的因素。人为什么要去研究科学，人对科学采取什么样的态度，用什么方法去从事科学，怎样对待科学结果的应用，这些都涉及人的思想、情感、意志，以及世界观、人生观、价值观等。人们在科学活动中表现出来的尊重事实、批判荒谬、谦虚包容、坚持真理、冒险献身、民主自由等精神，本身就是人文精神的表现，因此科学中蕴藏人文的精神与内涵。同样，科学也贯穿了人文的始终。科学为人文奠基，一切人文文化发展的基础是自然科学，科学为人文的发展提供素材，科学为人文发展保证正确的道路，科学为人文的发展与表现提供犀利的武器[2]。所以，人文中含有科学的基础与珍璞。 二、科学课程的人文意蕴 随着科学的发展，到19世纪下半叶，科学成为主旋律，几乎占领了整个知识领域，在这种社会背景下，人们相信只要掌握了科学就能给人类带来美好的未来。另外，科学对社会系统的作用愈来愈大，成为推动社会进步的主要力量，导致在一定程度上把科学绝对化，特别是科学功利主义的应用，造成了科学与人文的相互排斥，相互分离[3]。在这种背景下，当代科学教育，在很长一段时间内被看成是通过课程达到继承科学传统的目的。在科学教育实践中，只重视科学知识的传授，而忽略了对科学过程的体验和学生人格的养成，科学教育滑入功利与机械的泥潭。20世纪80年代以来，随着人们对科学与人文关系的深入认识以及对传统的科学教育理念与实践的不断反思，“科学的美德是什么？”“科学教育的文化价值何在？”“科学教育能否影响和改变人的精神世界？”等问题成为各国科学教育改革关注的焦点，将学生培养成为热爱自然、富有爱心和责任感、具有较高科学素养和人文精神的新一代公民成为各国科学教育共同追求的目标。科学教育实现了从以功利为中心到强调以价值为中心，从工具主义教育到科学—人文教育的转折[4]。这种趋势我们可以从许多国家的科学课程文本中略见一瞥。 《美国国家科学教育标准》的内容标准部分，在不同的学段将“科学与技术”“从个人和社会视角所见的科学”“科学的历史和本质”列入其中，以使学生更好地理解科学、技术与社会的关系，为学生提供一种理解个人问题并采取行动的手段，帮助学生领悟科学的人性侧面以及在各种文化发展中的作用[5]。 英国国家科学课程标准中提出“通过科学教育促进学生精神的、道德的以及社会和文化方面的发展”，使学生更好地反思对自然界的责任，认识科学技术的应用带给人类的利与弊，体会到科学发现和科学思想影响着人们的思考、感知、创造以及行为方式和生活方式，探索与科学技术应用有关的价值观念和道德规范，并将这些思想落实到不同阶段的学习目标中[6]。 我国普通高中物理、化学、生物等课程标准普遍强调科学课程的人文内涵，在教学中渗透与培育人文精神。例如普通高中化学标准在课程理念中提出“在人类文化背景下构建高中化学课程体系，充分体现化学课程的人文内涵，发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用”，并在课程目标的“情感、态度、价值观”维度中提出具体要求[7]。 总之，从世界范围来看，科学课程设计在突出科学理性本质的同时，强调科学与人的关系，强调科学与人文的统一，力图通过科学的学习来培养、健全人格，体现了科学教育的价值转向与人文诉求。 三、教学实施策略 在科学课程的实施中如何渗透和培育学生的人文精神，体现科学课程的人文内涵呢？这关键取决于教师对教学内容的处理和展现，需要教师从科学课程内容、教学模式、教师人格力量等多方面，从学生的学习动机、思想方法和思维方式、情感态度等多角度，找到恰当的切入点。 第一，培养学生的民族情感。崇高的民族情感，是做人之根本，是最重要的人格。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“立德树入，把社会主义核心价值体系融入国民教育全过程”，是社会主义核心价值体系的重要内容之一，就是以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神。所以在科学课程的教学中，要深度挖掘课程所蕴含的丰富的爱国主义和民族情感教育素材，引导学生树立民族自尊心、自信心和自豪感，把自己的命运同祖国的命运联系起来，培养服务祖国和服务人民的情怀。 我国有着悠久而灿烂的古代文明，对世界文明进步有着卓越的贡献。以化学领域为例，黑火药是我国古代四大发明之一，恩格斯对其作了高度评价：“火药和火器的采用，绝不是一种暴力的行为，而是一种工业的，也就是经济的进步。”我国是世界上最早发现和利用煤、石油和天然气的国家。我国春秋时期已有生铁的冶炼、水法炼铜等技术（现代“湿法冶金”的起源），要比西方发达国家早数百年。新中国成立后，特别是改革开放以来，我国在高新技术领域取得了一系列突破性成就，正负电子对撞机、载人航天、嫦娥系列探月卫星、太空实验室等都已经具备或接近国际先进水平。近年来，我国在医疗、教育、交通和绿色能源等民生领域实施了一批科技项目和示范工程，取得了一批重大成果并推广应用，不断提升公众的生活质量，等等。结合学科内容渗透这些成就，会不断增强学生的民族自豪感和自信心。 我国幅员辽阔，矿产资源丰富，但人均量还较少，还存在开采技术低下、成本高等问题。我国科学技术总体水平同世界先进国家还有较大差距。在科学技术飞速发展的今天，创新意识与创新能力越来越成为一个国家国际竞争力和国际地位的最重要决定因素。如果我国在2020年要进入创新型国家，还要大幅提高科技综合创新能力，进入世界主要国家的前20名。学生了解国情，会产生任重而道远、光荣而神圣的责任感、使命感。 科学史上无数科学家对事业的追求，其政治立场和观点，以及对自己祖国的感情等，都展示出入文精神风貌，是极好的教育素材。居里夫人在极其艰苦的条件下，以顽强的毅力研究并发现了新的元素，命名为“钋”，以纪念当时被沙皇侵略的祖国波兰，并为祖国争得荣誉。我国化学家侯德榜，在外国对我国实行技术封锁后，誓言“外国人能办到的，我们也能办到”，发明著名的“侯式制碱法”，震惊世界化工界，并将其成果公之于世，造福四方。以邓稼先等为代表的我国科学家，在极其困难的条件下，奋发图强，勇于攀登，成功制造“两弹”。这些都会震撼学生的心灵，激发他们继承传统、报效祖国的爱国之情。 第二，培养学生的科学价值观。价值观是个人对客观事物及对自己的行为结果的意义、作用、效果和重要性的总体评价，是对“什么是好的”“什么是应该的”的总看法，是推动并指引人采取决定和行动的原则、标准[8]。科学价值观就是人们对科学价值的认识与看法，包括科学的研究与实践受到社会、经济、技术、道德、伦理及文化的影响和制约；科学技术的应用对个人、社会和环境的影响是双重的，可能是有益的，也可能是有害的；科学概念是不断发展的，往往受到各种条件的限制和具有暂时性，不一定是永恒的真理等内容[9]。科学价值观教育，使学生正确认识科学的功用与局限，学会正确处理科学与个人、社会、环境的关系，使学生在能够应用科学知识正确地做事的同时，知道做正确的事。所以，科学价值观体现做人与做事的统一，本身就是一种人文精神。 在科学课程中，有很多内容能生动说明看似抽象的价值观问题。以化学为例，人们对燃烧现象的认识，经历了从波义耳的“火微粒”说，到施塔尔的“燃素说”，再到拉瓦锡的“氧化说”，以及现代氧化还原理论等过程，生动地体现了科学的相对性。教学中应引导学生认识科学观点、理论形成的过程，鼓励学生对每一种观点做出分析判断，培养学生探索、质疑、创新精神，同时也使学生受到科学方法、科学精神的熏陶。 引导学生正确认识科学、技术与社会的关系也是科学价值观教育的重要内容。以化学为例，教学中一方面要关注公民在日常生活中对化学知识的需求，引导学生合理地利用化学知识认识、处理生活中可能出现的问题。例如，高分子材料在生活等领域中的应用，维生素的作用，碘、铁在人体中的作用，食品添加剂的性质和作用，污水处理和实现垃圾的资源化，等等，使学生了解人体健康、材料、环境保护中的化学原理与方法，能应用所学化学知识对生活中的有关问题做出判断和解释。另一方面要关注化学与社会可持续发展的关系，体现化学在解决社会热点问题、推动技术进步中所起的重要作用。例如，化学在资源的开发利用、环境监测、“三废”治理中的重要作用以及绿色化学思想等。同时也不回避化学品使用和化工过程可能带来的环境污染等一系列问题。例如，通过一些实验、思考和讨论，帮助学生认识金属冶炼过程往往需要消耗大量的能量，也容易造成严重的环境污染，因此，改进工艺条件、节能降耗、回收废旧金属制品等，就成了与冶炼金属同样重要的问题。通过一些思考与交流活动，认识含硫、氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理，分析水华、赤潮等水体污染的成因，从环境保护的角度，讨论在化学实验中应该注意什么问题，等等，提高爱护环境从我做起的自觉性，培养珍惜资源、珍爱生命、爱护地球等现代公民应具有的价值观和社会责任感[10]。 第三，培养学生的科学审美意识。科学在求“真”的同时也在求“真”和“美”的结合。美既存在于自然、艺术作品、社会实践活动中，也存在于科学知识及其创造中。科学以其神奇的精神伟力、和谐的精美结构、严密的逻辑体系、崇高的真理价值给人以美的享受。所以，科学教育是使学生感受美、鉴赏美、创造美的重要载体，是培养学生高尚、美好的思想情感，渗透人文精神的有效途径。这就要求在科学课程的教学中，教师必须具有正确选择美的载体的能力[11]，要尊重学生对美的事物的直接感受和情感体验，尊重他们的审美心得与对审美内涵的理解[12]，借助各学科中科学美培养学生的审美意识，使学生感受审美过程，形成审美结论。 科学美的形式和表现是多种多样的。例如，化学中的科学美，一方面表现为客观物质世界在化学运用中所产生的美的属性；另一方面表现为化学理论体系中能引起人们审美体验的形式和内容。化学理论美从本质上体现了自然界的“真”，是对纷繁复杂的自然现象的本质、发展规律及其相互之间内在联系的总结，并且表现出和谐、简单、新奇、雅致的特点。化学变化美表现在其过程中的色态万千、奇异深邃、变化纷繁的美好形象和有规律可循的内在结果。如焰火的五彩缤纷、氨气溶于水形成的美丽喷泉、“水中生花”实验等等，都给人以兴奋与奇异的美感。化学与社会、生产、生活息息相关，特别是在当代，化学化工产品在人类生活中所扮演的重要角色，既体现了其自身的实用美，又体现了人们对美的追求。在科学史上，无数科学家一生执著追求和献身科学，通过科学发明、发现来体现其人生价值。其人生之美壮丽庄严，令后人肃然起敬和向往。例如，费歇尔于1902年获得有机化学领域的首个诺贝尔化学奖，功成名就的他并没有停止科学探索的脚步，又以一个科学家高度的使命感开始了连续十年的蛋白质研究，为揭开蛋白质结构的神秘面纱做了大量基础性、开拓性工作，被后人誉为英雄的化学家。居里夫人以钢铁般的意志和对科学的真诚热爱，经过45个月，从数吨铀矿渣中提炼出不足十分之一克的氯化镭，并放弃申请提炼镭的专利，公布制镭的方法，践行自己“科学造福人类”的人生追求，展现了科学家的人生美。 第四，培养学生的科学精神和科学态度。科学精神和科学态度是在科学研究和交流过程中逐渐形成的约束科学家行为的价值规范或准则[13]，表现为尊重事实、批判荒谬、谦虚包容、坚持真理、探索创新、民主自由等等，体现了科学本然的人文精神价值，所以在科学教育中应充分重视和利用它们对学生的启迪和教化功能。 一是培养学生崇尚科学、热爱科学、追求科学的精神。要结合教学内容，使学生了解科学是反映客观事实和规律的知识体系，在精神文明方面，是人们认识世界的工具。同时，科学作为一项事业，在物质文明方面，是科学的生产力。在科学发展史上，无数科学家正是怀着对科学的真诚热爱，在极其困难的条件下，顽强探索，甚至献身科学。例如，化学家莫瓦桑以自己的健康和生命为代价，研究被称为“不可驯服”的单质氟的制备及其性质，才有今天氟化学的高速发展，为我们后人留下巨大的精神财富和物质财富[14]。 二是培养学生敢于怀疑、百折不挠、积极进取的精神。法国化学家拉瓦锡不盲从当时的燃素说，在坚实的定量实验的基础上开创性地提出燃烧的氧化说，就是生动的实例。在学生的日常学习中应该珍惜和鼓励学生从实验现象中、从理论概括中发现和提出问题，引导他们提出并努力证实自己的见解，为他们的探索活动创造条件。 三是培养学生勇于探索、坚持真理、实事求是的精神。坚持真理需要胆识和勇气，在科学史上因坚持真理而受到非难、折磨甚至牺牲的不计其数。在今天，由于利益驱使，投机取巧、假冒伪劣层出不穷，更应树立科学正气，提倡坚持真理和无畏的科学精神。实事求是、一丝不苟，是科学求“真”的根本保证。英国科学家雷利正是本着这种精神，抓住空气中分离出的氮气和从含氮化合物中制得的氮气密度的微小差异进行研究，发现了稀有气体。在教学中，应教育学生尊重观察到的客观现象，不能主观臆造和任意修改实验事实、数据等；对实验中出现的特殊现象或数据不准等实验事实，要引导学生利用已有知识进行合理地分析探讨，努力找出真正的原因。 四是培养学生善于协调与合作的精神。科学技术飞速发展，学科间的交叉融合，使我们进入“大科学”时代，许多重大科学技术问题的解决依赖多学科、多方面力量的协作，需要从事科学工作的人员之间相互尊重、理解，合作共事，这既是一种工作方式，也是一种人文环境。在科学教育中，应有意识地构建学生合作学习、共同研究的氛围，倡导研究性学习和合作学习方式，使学生在习得科学知识的同时学会与他人交流、分享、合作，客观评价个人、他人、集体的作用。 综上分析，在科学课程的教学实施中，渗透与培育人文精神不仅是必要的，也是可行的。在传授科学知识和方法的同时，要努力使学生情感获得陶冶，思想产生升华，审美意识得到启迪，成为了解社会、具有科学实践精神与高尚文化修养，能为社会积极创造价值的人，这也正是高效课堂所追求的目标。