从“探究”到“实践”：科学教育的国际转向与本土应对-FromInquirytoPracticeTheInternationalShiftofScienceEducationandChine.docx

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1、从“探究”到“实践”：科学教育的国际转向与本土应对From“InquirytoPractice：TheInternationalShiftofScienceEducationandChineseStrategies作者：张红霞/郁波作者简介：张红霞，南京大学教育研究院教授（南京210023）；郁波，中国教育科学研究院科学教育研究中心副研究员（北京100088）o原文出处：教育研究（京）2023年第20237期第66-80页内容提要：国际科学教育以“实践”代替“探究”是重启改革的动员令。“实践”一词可以更好地表达实用主义思想指导下的认知科学新进展，即强调学术共同体有条理的争辩与理论建构过程，以及

2、社会文化因素对学生认识论认知发展的意义。这一理念转向在教学实践上的反映是，强调科学争辩与推理活动并将其置于科学实践过程的核心位置，并提出了“文化回应性教学”新模式。作为本土应对策略之一，应该以认识论反思为起点，基于中国科技史和本土文化构建“中国农业文明科技史模型”。在建模过程深刻认识科学与社会文化的关系，认识我国儿童科学认知进阶的根据，为教师科学实践活动的情境设计提供重要的本土资源。期刊名称：中小学教育复印期号：2023年11期关键词:科学教育/科学探究/科学实践/科学认识论/文化回应性教学标题注释，本文系国家社会科学基金2021年度教育学一般课题“基于中国农业科技史的中小学科学课程开发研究一

3、一教育重演论再认识”（编号：BHA210154）的研究成果。2011年，美国K-12科学教育框架：实践、跨学科概念与核心概念（AFrameworkforK-12ScienceEducation:Practices,CrosscuttingConceptsandCoreIdeas）（以下简称框架）的发布以及一年后基于框架制订的下T弋科学教育标准（NeXtGenerationScienceStandards）的出台，激起了国际科学教育界的大讨论。尽管众说纷纭，但大多数学者认为框架的出台标志着西方世界科学教育进入了以探究为核心理念转化为以实践”为核心理念的新阶段。口国内文献对美国新课程标准发布后的跟

4、踪研究限于课程教学论相关领域，如科学与工程技术融合科学、技术、工程和数学（SCienCe,Technology,EngineeringandMathematics,以下简称STEM）教育跨学科整合”项目化学习社会性议题教学科学论证教学，而有关认识论认知”主题可谓凤毛麟角。这与国际刊物的主题分布很不相符。由于科学实践转向”事关认识论问题，本文从认识论层面对科学实践与科学探究的细微差别进行梳理，阐明转向”的意义，并提出构建本土化科学教育理念的初步设想。一、实践理念与认识论关系（略）二、认识论认知对教学模式提出新要求（一）强调情境的真实性和内容的综合性学习科学研究发现，对事实性知识或程序性知识的学习

5、，只有在学习者准确知道它用在什么情境以及在新情境中如何加以修正时，才是有效的、可迁移的。3只有真实的情境和问题才能够引发一系列真实的、灵活应用专业知识的探究行动。4因此，实践理念强调探究活动各环节的连续性、系统性和逻辑性，从而使探究成为一整套合胎理的、目的驱动”的活动。真实的情境有利于知识的综合、科学大概念学习以及与工程技术的联系，因为真实的实践问题必然是综合的。因而，关注真实情境与关注跨学科综合是一致的，是一枚硬币的两面。此外，真实情境还可以帮助我们判断教学内容的选择是否符合特定问题对学科知识的需要以及对认知层次的适切性。真实情境中的“真实不是指真实与谎言”的真；也不是真实与虚构的真，而是真

6、实可靠的真，是指与科学问题的提出有必然的、合情合理的联系。以小学阶段岩石分类一课教学为例，在科学即内容”阶段，通常是给孩子们的课桌上放一托盘石头，学习任务是认识它们的特点、记住它们的专业名称。在科学即探究阶段，教师们让孩子fl走出教室到野外或实验田去捡石头,进行分类。而在科学即实践”阶段，要考虑人类为什么要对石头进行分类，动机是什么。有人认为，为了整治土地需要将学校实验田里的石头清理出来，这是真实情境。然而，清理石头与分类有必然的联系吗?显然，这不是一个合情合理的活动，所以不是真实的情境。真实的情境可以是，五千年前良渚的先人们水稻丰收了，大家用稻米直接煮熟做饭，但有T立智慧的母亲想到磨面做元宵

7、，于是发明了石臼。这时教币可以引出科学实践的目的,选用合适的石头做石臼。这就是说，仅仅让孩子们走出教室、身临其境还不是真实的情境；真实场地、真实物件不等于真实情境。真实情境一定暗含合情合理的、因果链条完整的“故事。只有真实的情境才会引发求真的动机和!态度，而不是迎合教师的愿望；也只有求真的动机才会引发有效的争论与合作的发生。（二）强调科学推理和争辩的思维过程尽管实用主义的认识论强调世界的客观性，但世界的可知性承认人的认知能力是有限的，而且会受社会文化的影响。因此，科学知识的成长道路是曲折的，于是在教学理念上重视对建构过程的复杂性的呈现，重视推理和争辩在理论形成过程中的作用。学习科学认为,学生关

8、于某个科学主题的先前知识固然对其学习有重要作用，但仅有先前知识不能让学生建立科学假说，还必须结合推理过程的运用；而推理能力的发展必须建立在学科知识的具体情境中，使得科学理论的建构环节以及社会互动与话语交流得到有效开展。5有学者对中美中小学科学课堂争辩教学案例比较研究发现，中国案例将争辩环节放在相关内容学习之后进行,学生心中有标准答案限制；而美国则放在内容学习之前进行，学生思维的自由度更大。关于科学思维的定义有不少，但一般包含证据意识、反思质疑、数学和逻辑推理技能等要素。普通高中物理学课程标准（2017年版）对科学思维的定义是：对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认知方式；是基于经验事实提

9、出解释、建构模型的抽象概括过程；是分析、综合、推理、论证等认知方法在科学领域的具体运用。对于我国科学教学而言，关注科学思维教学应该聚焦两点：一是对自然和证据的关注，这是基础；二是对推理与论证技术的掌握，包括演绎、归纳、分析、综合等思维工具。对科学思维与科学探究的关系，有学者做了较为系统的论述，并为了强调思维的重要性，提出思维型科学探究”的概念和相应的教学过程模型。7（三）重视建模教学的认识论认知意义模型是对包含多个组成部分的自然或社会系统的抽象描摹；建模则是描述、认识、解释客观世界的一种方法，它可以帮助我们更好地思考和检验对有关现象的认识和解释。从认识论演化历程来讲，建模方法论是继古希腊的三段

10、论、近代的归纳法、现代的逻辑实证主义之后的新理论，是科学研究的新范式。经过二十年的实证研究，认知心理学家认为，建模方法可以成功地应用在教学论上，而且能更好地反映科学本质教学目标。8有学者提出建模教学法六步骤：初始探索以获得数据、构建模型、评价模型、与其他解释进行比较、修订模型、应用模型进行预测和解释。9而这六个步骤的每一步都需要在反复讨论、争论、解释、再争论、再解释中完成，甚至借助技术手段使之达到“可视化，让学生看见科学思维过程，看见”在微观、宏观和符号水平同时表征科学现象的方法10,使在常规教学中要求学生认真观察和推理”的教学难点变得可操作化。传统探究法与建模教学法的关系究竟怎样?对于科学家

11、而言，甚至就杜威的探究概念而言，建模是探究的一种方法，其结果一模型，也是科学理论的一种形式。有学者对这两种教学模式的联系与区别给出了很好的说明：探究法是基于关系的思考，建模教学法是基于模型的思考；建模方法不仅探讨现象中两变量的联系，而且寻找现象中诸多关键变量的因果机制。口1这就是说，两者的差异并非表现在科学本质上，而在于分析、推理的精度和效率上。建模法可以系统化地考虑更多变量的交互作用，重现系统运行过程，而基于关系的方法往往只是考虑有限变量的割裂的局部关系。所以，有学者认为，过去的探究教学法对于教和学的新手而言有较好的入门引导作用；而建模教学法则更适合较高认知发展阶段的教学。12(四)重视认知

12、发展与社会文化的联系科学实践不仅要求起点是真实情境，也不仅要求贯穿始终的逻辑性，还要能够反映科学实践的社会性，因为真实世界的科学研究活动包含科学探究以外的社会文化因素。因此，科学实践注重把学生的文化背景、已有知识与已有经验内置于教与学的整个过程，实现与学习的深度关联。诺丁斯(NC)ddings,N.)指出，从认识论上看，目前学校最有利于学生认知发展的课程是诸如木工、机械、零售、烹饪、修理等实践性课程。口引早在20世纪末，美国科学基金会(NationalScienceFoundation,NSF)就呼吁“关注劳动力多样化，并召集科学教育、信息技术、职业发展和社会研究等领域的专家共同探讨如何面对学

13、生多样化的挑战。研究认为，应该加强科学教育中多样化的文化体验，改善学生职业选择模式?口优化社会职业结构；在科学实践教学中，加强社会文化背景的多元化。14相比于美国国内社会文化因素的多元化而言，更大的影响因素是国家和民族之间文化的差异。过去对于跨文化研究的基本假设是非西方文化都是妨碍科学思维形成的落后文化，因此，非西方国家的科学教学情境都是去文化的。21世纪的大量研究指出,对于非西方文化传统的学生而言，科学学习的过程实际上是一种跨文化教育”过程，因此，倡导基于本土文化的教学情境设计，并给予本土认识论和价值观更多关注。口5近年来，学者们提出“文化关联”教学设计理念，认为科学教育未来的核心是理解、支

14、持和利用不同文化作为学习资源而不是负担，进而有希望拓展人类的认识能力和价值观。16为此，盖伊(Gay,G.)创造性地提出了文化回应性教学模式，倡导在教学中使用不同种族学生的文化知识、先前经验、知识架构和表达风格，从而使学习对学生具有更好的关联性和有效性，提高科学认同。17科学学科的战略性前景和方向(StrategiCVisionandDirectionforSCienCe)将科学认同与科学知识科学探究能力一起纳入科学素养”测评框架，进一步强调了对“科学认同的中介影响作用。口8(五)倡导科学实践评价标准多元化鉴于科学实践的社会文化属性，评价标准多元化、情境化便存在合理性。近年来，语言多样性、认识

15、论信仰以及学生身份认同的跨学科研究，澄清了导致不同文化群体科学素养表现落差的关键因素是个体认识论和科学身份认同，而不是科学知识量或认知技能。口9因此,学生的个体认识论发展得到重视。柏兰德(BerIand,LK)等将学习视为一种认识论实践，因而将学生的个人认识论作为教学效果的重要评估指标，要求教师将注意力放在学生的知识建构和应用过程，而不是零碎的科学知识甚至认识论知识本身。20我国学者对柏兰德的认识论评价框架进行了研究，发现她的评价框架不仅包含学生对知识构建活动的投入，还包括对怎样投入才能保证获得正确知识或数据解释的关心。21也有学者提出文化回应性评价理论，主张从多个视角进行评价，不仅要看到当下

16、的现实状况，还要将其置于文化演变和发展历程中来审视，从而准确把握评价对象的行为特点及其影响因素与成长过程，确保评价活动对促进学习的有效性。22三、我国师生认识论认知的特殊性及存在的短板(一)我国师生特殊的认知环境和认知特点中西方自然与社会环境的差异是解释中西方科学观念、思维方式差异的最基础性因素。经验主义哲学和第一次科学革命诞生在英国朝日禺然：高纬度群岛特殊生境使得大不列颠群岛上的原始居民不得不放弃陆地向海洋宣战。而我国的情况不同，在自然环境上，自古以来我们的感觉器官接受的震撼人心的经验依次是：广袤而富饶的中原大地、产生大禹治水故事的大河大江、统一文字和度量衡的雄才大略、衣冠南渡开强拓土的文明扩散、团结一心抢险救