科学教育的改革与发展存在哪些制约的
摘 要 科学教育除了解释科学自身以外,还必须指向社会。科学教育不只是要使学生获取科学知识,要让学生学习科学方法、养成科学精神,更重要的是还要让学生理解科学知识的社会价值。从科学社会学的视角,认识科学教育,追问科学的本质和科学教育的本质,理解科学知识建构的各种社会因素,懂得社会对科学和科学教育的多方面影响。这种认识,是科学教育不可或缺的组成部分,是当前基础科学教育改革的重要内容,更是提高全体学生科学素养所必需的。这种认识,也希冀引起科学教师职前培养和职后培训中的注意,以更好地促进我国科学教师的专业成长。
关键词 教育改革 科学教育 科学社会学 科学知识
科学无法游离于社会，科学教育也不仅是要让学生获取知识，更要习得科学方法，提升科学精神，理解科学知识的社会价值。纳肖（S.M.Nashon）等人认为，科学史、科学哲学和科学社会学对科学教师的培养和科学教学是需要的。通过历史的、社会的以及政治的语境（context），学生们能够懂得知识是如何发展的、是如何建立的、如何能被应用于公***问题的解决。通过这种更深刻的理解，学生们能够欣赏在更广泛程度上、更现实地建立知识的本质的观点。[1]科学社会学在科学教育中应有一席之地。但在目前，对于科学社会学与科学教育之间关系的研究，在国内几乎没有得到重视，在国外科学教育界，似乎也不是一个研究的热点问题。就连科学社会学本身，其发展历程也不是一帆风顺的。
我们在这里提出这个问题，是因为我们认为科学教育不能无视科学社会学，科学社会学在科学教育中具有多方面的功能。同时希望引起对这一问题的关注，在科学教师的培养和培训中，也能涉及科学社会学的内容。
一、 科学社会学对每个人必不可少
对于科学史在科学教育中的地位与作用，布拉什（S.D.Brush）1974年在《Science》杂志上发表了文章，提出“科学史应该被定位在X级?”的问题。由此，阿尔钦（D.Allchin）仿照布拉什的做法，2004年在《Science Education》杂志上发表了“科学社会学应该被定位在X级?”的论文。在这篇论文中，阿尔钦直截了当地指出，科学社会学应该被定位在“E”级：对每一个人所必不可少的（Essential for Everyone）。在经过多方面详尽地做出阐释后，阿尔钦提出：11教师应该在科学本质中在标准化和描述性要素之间清晰地做出区分，并且在科学教学中完全地都得到满足。当代对科学本质特征的认识表明，科学知识是易错的，学生应理解科学家是为什么和如何犯错误的。科学教师需要采用一种新的关于科学本质的观念，科学本质必须既包括规范化也包括描述性。科学家是如何工作的?他们什么时候工作?他们有时候为什么会分裂?可能的结果是什么?我们如何认识他们?科学家是如何纠正错误的?所有这些提出的问题在学生的学习活动中都可能仿效。2.每一种科学课程应该包括一些基于科学中的错误和科学家后来又是如何觉察到并克服错误的社会性的案例。阿尔钦例举了1929年诺贝尔医学奖获得者艾克曼（C.Eijkman）的案例，他是怎样证明脚气病系缺乏一种食物因素所致，从而提出营养缺乏性疾病的概念，由此发现了维生素B1，在此过程中，不断经历由错误而走向成功的曲折的历程。阿尔钦指出：“我认为，教没有错误的科学，就象教没有疾病的医学或是教没有犯罪活动的法律一样。”其结果是与真实的实践相分离。科学工作并不是理想化的。在科学中，性别的失调可能导致出错，欺骗、文化价值、理论偏见和对数据不均衡的显示也可能导致出错。在校学习的学生也一样，我们都需要从我们过去的错误中学习。搅乱科学社会学家的唯科学主义的锡拉（Scylla）岩礁自然是可怕的，它必须被制服，并且科学的文化预期将被降低。对此不适当的认识将会使科学的最终目的产生误解。另一方面，令理性信仰的辩护人心烦意乱的相对主义的卡律布狄斯（Charybdis）大旋涡也是同样不能接受的。为了规划理想化的唯科学主义的锡拉岩礁和怀疑的相对主义的卡律布狄斯大旋涡之间的部署，以免腹背受敌、进退维谷，我们必须采用二元的科学本质观。31科学社会学应该被定位在X级?绝对不是，但是也不应该定位在科学哲学。科学本质必须既包括规范化的也包括描述性的要素，要清晰地相互联贯和小心地区别。通过结合错误的起因，结合由我们试图建立的可靠的知识与科学哲学原理一起，运用科学社会学理解科学真实的实践。[2]科林斯（H.M.Collins）在他的论文中，详细地论述了科学家和科学教师如何应用科学社会学，并尖锐地而又不无揶揄地指出：正如我们所知道的，一个矛盾的命题是，一种神话并不是教科学本身已经成功了，最好不是思考而是简单地完成接受知识和发展技能已被极大地受到赞赏，就象鸟儿学习飞翔一样。而幸运的是，科学教师已经学会了把接受知识伪装成像是自主发现似的技巧，这是一种技艺高超的骗术，而我不认为它将会太快地被抛弃。[3]
科学知识的学习，要与学生的日常生活，与社会实践相联系。科学发展要历经错误的磨难，那么科学教育中，学生也需要经受错误的挫折，这才可能理解科学。简单地灌输知识，奉送真理，学生并不能全盘地接受，真正地理解。科学教育应使学生面对真实的科学，真实的实践。在课程思想史上，杜威（J.Dewey）早已提出学科知识“社会化”与“生活化”，为“学校学科”概念的确立奠定了坚实的基础。派纳（William F.Pinar）在概念重建运动中，认为教师在教室这个空间里，与他的学生们在一起，通过“复杂会话”将“学科知识”与主体性、社会有机融为一体，通过跨学科探究和批判性思维寻求“学科知识”的主体意义（自我实现）和社会价值（社会民主化），教育中的公***领域和私人领域由此得以重构。这就是“概念重建后的课程开发”。[4]显然，科学社会学与科学课程和科学教育是密不可分的。
二、 科学受社会影响
有时，在人们看来，科学家所从事的研究似乎远离尘嚣，科学家也像是可以不食人间烟火。例如对于伽利略（Galileo Galilei）的某些同时代的人来说，他和他的后继者们所从事的，是一些没有什么意义的消遣，因为他们观察小球从斜面上滚下，而不去注意一些真正有价值的问题，如改进造船的方法，造船法的改进也许可以发展贸易并提高海军的实力。大约在同时，荷兰的显微镜学家斯瓦姆默丹（Jan Swammerdam）也成了一些深谋远虑的批评者奚落的对象，他们认为，他总把注意力放在他的“微小的动物”亦即微生物上，实在难以理解，因为这显然是把精力都浪费在毫无意义的事情上了。当查理二世在得知有关大气压的基础性研究时，可能就曾大肆嘲弄过“称空气”的荒谬，在他看来，与自然哲学家应当注意的“重大问题”相比，这只不过是孩子们的游戏和无聊的消遣[5]。但事实即是，科学的兴趣中心除了受科学的内在发展力量所决定外，还受社会力量的决定。上述的研究，尽管看起来与社会没有太大的关联，但事实上，这些最初的问题，其动因正是来自军事和经济的需要。例如：外弹道学讨论的是枪、炮弹离开枪、炮筒后的运动规律，即探讨运动轨道以及枪、炮弹速度与空气阻力之间的关系，当然，自由落体的研究就是必不可少的，伽利略的斜面运动实验的社会意义也就彰显出来了。伽利略在他的名著《关于两种新科学的对话》一书中，就讨论了弹道的轨迹问题，他还明确地说到这一研究得到了颇负盛名的佛罗伦萨的兵工厂的支持。[6]
在今天的大科学（big science）时代，对科学成果的评价也不能完全只由科学***同体决定了，而是社会公众对某项科学发现的认可，可以改变科学家对此项发明的轻视态度。科学界对青霉素发现价值的评价就是一个极好的案例。1928年，英国的弗莱明（Sir A.Fleming）在实验中发现了青霉素及其对某些细菌的抑制作用。这个发现从生物学或微生物学角度看，只不过是一种生物的颉颃作用，并无多大的创新意义，所以，科学界对此项发明的评价在一开始并不太高。后来，随着纯化和工业制取青霉素技术的发展，使青霉素在第二次世界大战中对挽救大量伤病员的生命起了巨大的作用，这就使社会公众对青霉素的发现给予了极高的评价，甚至有人认为是青霉素而不是原子弹使盟军赢得了这场战争。社会的承认反过来影响了科学界对青霉素发现的态度，以至在1945年，弗莱明终于被授予了自然科学的最高奖：诺贝尔生理医学奖。此外，科学中的睡美人（sleeping beauties in science）现象，也是存在的，表明科学***同体的成员更多时候是在常规科学范式中进行研究的，因此，这种现象非常值得科学社会学的关注和研究。[7]
科学发展除了有自身的规律外，还会受社会制约，科学***同体并非是象牙塔，也不是世外桃源。科学教育也不能是封闭式的教育，应该关注社会中各种各样的问题。国外，近年在科学教育中兴起的SSI（Socio scientific Issues）运动，已成为科学教育的重要思潮。[8]运用学生真实生活中所面临的议题，通过证据的收集和对话，有助于了解科学的社会人文层面、科学的价值和科学的有限性，学习如何运用科学知识思考，成为具有理性判断和批判性思维能力的未来公民。这种教育思潮与科学的这一社会特征是十分相关的。
三、 真正的知识超越国界
科学家的科学研究活动长期以来被人们认为是“祛利性”（disinterestedness）的，这也是默顿（R.K.Merton）提出的科学家行为规范的重要组成部分。科学的“祛利性”的实质是什么?曹南燕解释为：知识从一开始就是群体生活的合作产物，个人的知识是群体的***同命运、***同活动以及克服***同困难的产物。***同的活动需要***同遵守一些规范。“祛利性”是科学家以及科学活动时的行为规范，亦即是一种游戏规则。换言之，通过“科学”追求“利益”需要遵循一定的规则，规则之一就是不能要求生产出来的科学知识直接为生产者自身的“利益”服务，因为利益常常导致盲目和偏见。恰恰相反，科学***同体需要在制度层面，以“有经验证据”和“逻辑上一致”为先决条件，排除科学知识产品中因个人利益所导致的偏见和错误，使科学知识逐步从不太可靠的个人知识转化为比较可以信赖的公***知识。[9]这样的知识，是超越国界和文化差异的，而不能以地方主义或其他什么来限制。正如默顿指出的，也许文化会造成阐述方式的不同，以及对研究成果的不同程度的兴趣，然而，若是可信的知识，在不同文化和不同社会中都是适用的。某种文化中具地方特色的知识在另一种文化中不一定适用，可是那并不影响思想方法的效力。[10]这也应了著名科学家巴斯德（L.Pasteur）的一句名言：“科学家有祖国，科学无国界”。
在科学发展的漫长的过程中，并不乏违背这一规则的愚蠢的强制干预。例如，1933年之后，纳粹德国按照种族纯洁性的信条，在大学和科研机构中强行规定了这样的政治标准，即必须出生于“雅利安”家族并且公开赞同纳粹的目的，实际上所有不能达到这一标准的人，都被排斥在大学和科研机构之外。由于这种排斥，使大量优秀的科学家被驱逐。这种种族清洗的一个直接后果就是削弱了德国的科学。默顿无奈地指出“，在有些情况下，科学家需要接受那些对科学一窍不通的政治领导人关于科学事业的决定”。但同时，又强调科学的普遍主义的原则：“纽伦堡的法令不能使哈伯（Haber）制氨法失效‘，仇英者’（Anglophobe）也不能否定万有引力定律。沙文主义者可以把外国科学家的名字从历史教科书中删去，但是这些科学家确立的公式对科学和技术却是必不可少的。无论纯种德国人（echt-deutsch）或纯种美国人最终的成就如何，每一项新的科学进展的获得，都是以某些外国人从前的努力为辅助的。”[11]
在科学教育中不应提倡“科学的多元化”“，来自所有文化的人们促成了科学”已成为科学的本质的要素之一。正如李约瑟所说的“朝宗于海”，“世界上只有一种科学，那就是全球性科学。因此，科学家队伍的扩大将会产生越来越好的科学，而不会产生美国的科学，西方的科学或男性至上主义者的科学，更不会是女性主义的科学，也不会在古老的欧洲白种人的科学的废墟上产生出一种多重文化并列的性别的或种族的科学群。”[12]
四、 科学是一种社会活动
20世纪后期，“大科学”兴起，科学更趋向于是一种社会化的事业。如始于1942年的曼哈顿工程，参加研制的科技人员近15万，耗资20亿美元，历时3年，制造出了第一批原子弹。1961年开始着手进行的阿波罗登月计划，前后参加研制的有200家公司、120所大学，耗费达300亿美元，终于在1969年实现了人类第一次登上月球的宏伟目标。由美国科学家于1985年率先提出，1990年正式启动，美国、英语、法国、德国、日本和中国科学家***同参与的人类基因工程，耗资达30亿美元，计划历时15年，旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。此计划于2003年提前2年完成。这样的工程在结构上与社会所发生的多方面的复杂联系，也是小科学（little science）时代科学英雄们的研究所不可同日而语的，这些项目的启动更多的还在于对它们的社会价值的考虑。巴伯（B.Barber）曾认为，首先从根本上把科学看作是一种社会活动，看作是发生在人类社会中的一系列行为。从这一角度看，科学不单单是一条条零散的确证的知识，而且不单单是一系列得到这种知识的逻辑方法。从这一角度看，科学首先是一种特殊的思想和行为，在不同历史时期的社会中，人们实现这种思想和行为的方式和程度也不同。而且，每一个不同类型的社会组织对科学扮演着不同的功能，并且带来各自特有的问题。[13]默顿也认为，科学上的重大发现都是社会协作的产物，因此它们属于社会所有。科学上以科学家的名字对这些发现进行命名，如哥白尼体系，玻意耳定律等等，只是一种记忆性和纪念性的方式。牛顿（I.Newton）的名言———“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人们的肩膀上”，既表明了他受惠于公***遗产这层意思，又承认了科学成就在本质上具有合作性和有选择的积累性。[14]
正因为科学是一种社会活动，随着科学变得日益制度化，它与其他社会制度的关系也变得更加密切了。以科学为基础的各种技术和一种科学观的部分传播，已经产生了巨大的社会力量，它们推动着我们的历史，并极大地影响着世界各民族之间所建立起来的关系。反之，当今社会所产生的各种各样的危机和形形色色的问题，也不能只把责任推给科学，社会所有成员对于社会问题和政治问题都必须承担某种程度的责任。英国科学家埃里克·艾什比（Eric Ashby）说得对：“阻止战争是一个要靠政治手段来解决（如果它能完全被解决的话）的紧迫的实际问题，而不是要靠电子堂吉诃德来解决。”[15]
小科学精英主义的时代已经过去，大科学时代需要科学***同体内的人通力合作。科学教育中进行有效的合作学习，正是可以培养具有合作意识、合作习惯和合作能力的人。学习可以被看成个人身份的一种转变，即由一个合法的边缘参与者转变成***同体的核心成员。科学教育需要培养每个人都关注社会，并具有高度的社会责任感。
五、 科学是一种文化过程
我们生活在一个由于物质福利而日益依赖科学的时代，但是，我们如果仅仅是这样认识科学，是一种极端功利主义和物欲主义的态度。“科学是女神，不是挤奶的母牛！”[16]科学本身就是文化，是人类文化的一部分。科学在发展的过程中，科学家在做出他们的巨大的发现时，又不可避免地受到时代文化和观念的影响。科南特（J.B.Conant）在他著名的演讲《On Understanding Science》中，描述了高度概括化和系统化的观念对于科学的作用。他把这些观念称做为“概念图式”（conceptual scheme）。科南特认为，如果没有适当的概念图式，科学研究要么是盲目的，要么是毫无成效的。大气压强的测量就是一个极好的例证。亚里士多德（Aristotle）和伽利略没有能从实验现象中得出正确的结论，是因为他们持有“自然憎恶真空”（nature abhors a vacuum）这种观念。在亚里士多德的自然哲学中，真空即没有任何物质的空间是不可思议的。当水泵的使用已十分普遍时，水之所以能往上抽，按照亚里士多德的观念，是因为自然界不允许真空出现，活塞向上抽动所留下的空隙必须马上被水充满。但这种解释经不起追问，是否可以将水无限提升?事实表明，水只能被抽升到约 33英尺高，再高就不行了。伽利略由于没有否定亚里士多德的观念，因而他猜想对真空的排斥力并不是无限的而是有限的，并且可以测量出来，但这个问题的解决却留给了托里拆利（E.Torricelli）、帕斯卡（B.Pascal）和玻意耳（R.Boyle）。他们持有另外的观念，认为空气有重量，空气是一种弹性介质，因此，他们对同一实验现象设计了一种更为恰当的概念图式，从而解答了水泵的问题，得到了大气压强的科学概念。拉瓦锡（A.L.Lavoisier）对燃烧的化学本质的科学解释，为近代化学奠定了最重要的基础之一，就是因为他抛弃了解释燃烧过程的古老的燃素说，而采用了氧化和还原的概念图式。科南特认为，科学史，特别是近代科学的历史，可以根据概念图式之成功的更大的发展和科学中经验程度的更大的削弱而撰写。[17]而这种概念图式的形成和传承，除了与科学本身的发展有关外，与当时的社会、文化背景之间也是紧密相关的。“科学受到文化和社会价值观念的影响”，是当代关于科学本质认识的一个重要进展。[18]
科学文化与人文文化之间的关系，斯诺（C.P.Snow）提出了“两种文化”的问题。索卡尔（A.Sokal）在20世纪末挑起了“科学大战”，其实质是对科学或科学知识的本质所进行的论战。科学是一种文化过程，科学文化和人文文化理应进行对话，进行融合，而不是对立，彼此以深深的鸿沟作阻隔。在科学教育中，亟需协调人与自然和社会的和谐，促进人的发展和社会的进步。这既不能削足适履、元刂方为圆，也不是揠苗助长、一蹴而就，而是使两种文化在相互借鉴、彼此补苴的基础上珠联璧合、相得益彰。[19]
从20世纪70年代开始，一些科学社会学家把研究转移到关注科学的内容上，从而导致科学知识社会学（sociology of scientific knowledge，简称SSK）的产生，这些研究强调科学知识的文化基础及一系列的其他问题，对此就不在本文讨论了.
参考文献：
[1]Nashon S M，Nielsen W S，Petrina S.Whatever Happened to STS ?
Pre-Service Physics Teachers and the History of Quantum Mechanics
[J].Science & Education，2008，17（4）：387-401.
[2]Allchin D.Should the Sociology of Science Be Rated X? [J].Science
Education，2004，88（6）：934-946.
[3]Collins H M.The Uses of Sociology of Science For Scientists and Educators[J].Science & Education，2007，16（3～5）：217-230.
[4]张华.试论教学中的知识问题[J].全球教育展望，2008（11）：7-14.
[5][11][14][15]Robert K. Merton.科学社会学[M].鲁旭东译.北京：商务印书馆，2003：80-81、345-366、369-372、269-270.
[6]Step hen Hawking.站在巨人的肩上（上）[M].张卜天等译.沈阳：辽宁教育出版社，2004：650-651.
[7]梁立明，林晓锦，钟镇，薛晓舟.迟滞承认：科学中的睡美人现象[J].自然辩证法通讯，2009，31（1）：39-45.
[8]Zeidler D L，Sadler T D，Applebaum S，Callahan B E.Advancing Reflective Judgment through Socioscientific Issues [J].Journal of Research in Science Teaching.2009，46（1）：74-101.
[9]曹南燕.论科学的“祛利性”[J].哲学研究，2003（5）：63-69.
[10]阎鹏.真正的知识超越国界———访当代社会学大师罗伯特·默顿[J].社会学研究，1992（3）：1-6.
[12]蔡仲.后现代相对主义与反科学思潮———科学、修饰与权力[M].南京：南京大学出版社，2004：356.
[13]Bernard Barber.科学与社会秩序[M].顾昕译.北京：生活·读书·新知三联书店，1991：2-4.
[16]Proctor R N. Value-Free Science Is ?Purity and Power in Modern Knowledge[M].Cambridge：Harvard University Press，1991：63.
[17]Conant J B.On Understanding Science[M].New Haven：Yale University
Press，1947：29-97.
[18]Lederman N G，Abd-El-Khalick F，Bell R L，Schwartz R S.View of
Nature of Science Questionnaire：Towards Valid and Meaningful
Assessment of Learners’Conceptions Of Nature of Science [J].
Journal of Research in Science Teaching，2002，39（6）：497-521.
[19]李醒民.科学的文化意蕴[M].北京：高等教育出版社，2007：33-45.