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新課改背景下的科學教育為何不完整 ——實驗教學缺失的原因分析及對策
來源:《行業通訊》 發布日期:2015-09-10 瀏覽人數:6215

  科學教育是指以自然科學知識、技能和方法為基本載體,有組織、有序列地提高學生科學文化素養活動的統稱。完整的科學教育包涵知識傳授、實驗操作和科學方法的培養。雖然我們通過新課程改革轉變了課程觀念、配齊了儀器設備、提高了師資水平,但毫無疑問的是科學教育普遍徘徊在知識教育這個層面?;〗逃械目蒲Ы逃侍獾降自諛?本文通過文化背景、社會制度和系統哲學三方面來分析我國科學教育仍然滯后的原因并探討相應對策。

  一、科學教育與文化土壤

  著名的科學哲學家邦格認為科學是一種特殊的社會文化現象,科學家是站在一個包含理論但又比理論大得多的文化背景上去研究自然的,因此科學探究活動的開展就與文化觀念有密切關系??蒲Ы逃強蒲驕炕疃誚逃煊蚰詰囊恢痔厥獯嬖?,它的開展形式與實現程度與文化觀念也密切相關。

  1. 科學教育與文化基因

  產生科學的土壤與產生科學教育的文化土壤是一致的。無論是“李約瑟之問”還是“錢學森之問”都與文化有關。愛因斯坦說:“西方科學的發展是以兩個偉大的成就為基礎,一是希臘哲學家發明的形式邏輯體系,二是發現通過系統的實驗可以找出因果關系?!閉飭街止ぞ叨莢諼鞣轎幕寥樂脅??!罷妗庇搿拔ㄒ弧? 是西方文化里最重要的一組基因?!拔ㄒ弧貝碚嬪竦娜ㄍ?,也代表真理的本質。真理具有唯一性,真與不真不能共存??蒲譴幼誚討脅?,從表面上看早期的科學家往往都是教士,從深層次看,西方宗教追求唯一的真神,排斥其他神的存在,導致了人們在認識自然、認識教育本質時也遵循這種“唯一”“真”文化基因。

  在科學中怎么去實現“唯一”“真”呢?亞里士多德認為真的知識必須由“三段式演繹”去證明出來,通過這種手段才能窺探真知。典型的三段式邏輯是“假如A等于B,B等于C,那么A也等于C”。在自然科學中如何去證明“A等于B”、“ B等于C”?靠實驗??蒲а芯康囊話惆ㄈ縵鋁霾階啵禾岢鑫侍?、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗、分析與論證、交流與合作。

  以英美為代表的科學教育,經歷了從傳授知識→掌握實驗操作技能→熟悉科學方法這樣一個逐步深入的過程。17~18世紀的英國也偏重知識教育,學校的教學內容極為簡單,重宗教、閱讀而輕計算,直到19世紀下半葉英國中等教育學校才開設了初等數學、自然科學、歷史、地理等實用學科。到了裴斯泰洛齊的時候才認識到科學與人文學科不同,在教授自然學科時,必須注重“直觀”教學。裴斯泰洛齊的主張使科學教育邁出只重視知識傳授的泥潭,為實驗教學打開了一扇窗,但他的實驗教學更注重技能的訓練,類似于今天的驗證性實驗。到了赫胥黎的時代,他認為科學教育的“真”不僅體現在給學生傳授真理,而且還需要給學生提供科學方法上的訓練。相對于裴斯泰洛齊,赫胥黎將科學教育又向前推了一步,科學教育之真,不僅讓學生記住科學知識,還要讓學生掌握科學技能,掌握科學方法。至此,19世紀末期英國的科學教育,在赫胥黎主張下涵蓋了科學教育的三個要素:知識、技能和方法。到了杜威的時代,“做中學”對科學教育產生了巨大影響,強調給學生創設一個類似于科學家探究自然規律一樣的環境,讓學生通過實驗去摸索科學知識產生的過程。這類似于今天我們提到的探究性實驗了。

  西方也有只重視科學知識傳授的時代,但他們在“唯一”“真”的文化土壤里,很快就找到了科學教育是一種特殊的科學探究活動這一真理,從而讓科學教育走上了科學之路。而反觀我們的文化基因,則沒有給我們提供這么幸運的機會。

  2. 儒家思想對科學教育的束縛

  儒家思想影響我們至深,其核心是“仁”“禮”,信奉“德成而上,藝成而下”,偏重社會秩序的構建,輕視科技。以“四書五經”為教學內容,通過科舉考試選拔人才。為了應付這種考試,明清時代的教育方法是先是識字、寫字、詩賦、作文訓練,然后進入讀經、應試階段。單純地傳授知識幾乎成了教育的惟一任務。以書本為中心、課堂教學為中心、教師為中心的模式一代一代地傳下來,注入式的教學,死記硬背地學習已深深地烙印我們這個民族的記憶深處。1793年,英國派遣以馬嘎爾尼為首的龐大使團出使中國,使者們滿懷熱忱從英國出發,帶著大量最先進的科技成果,期望與北京達成貿易協定。在馬嘎爾尼私人日志中,記載了這樣一幕:“我們隨身準備和攜帶各種各樣、最近發明的昂貴儀器……被視為毫無價值。無論乾隆本人,還是他身邊的人,對這些東西都沒有好奇心。現政府的政策不鼓勵新事物?!? “有個傳教士叫丁緯迪博士在廣州的英國商館講了幾次課,做了一些實驗,但北京的官員對此沒有顯出什么興趣,沒有一個人關注水壓、光學原理、透視法、電氣等等。盡管他們好幾個人曾看到排氣機、電動機器、望遠鏡、幻燈。總之,可以說前來參觀地球儀,太陽系儀,氣壓計的大人們,都漠然視之,好像這些都十分尋常,沒有什么稀奇?!庇⒐說娜罩?,真實地反應了儒家思想渲染下的中國,既不重視科技成果,又不重視科學教育。清光緒三十一年(1905)終于廢除科舉制度,自隋朝起實行了1300多年的科舉才結束。廢除科舉后,清朝開辦了新式學堂,教授新學,增加了自然科學知識。但新模式下的學校缺少儀器設備,教師只能用教授“四書五經”的方法來教授自然學科,穿新鞋,走老路。1921年美國教育家孟祿來華調查中國教育,認為中國教育中科學教育的缺點有二,其中最重要的一條是科學方法運用不良,機械地接收科學知識,忽視實驗。

  3. 文化基因不同,導致科學教育水土不服

  西方大規??箍蒲Ы逃竊?9世紀末,由赫胥黎在英國提倡“自由教育”開始。我國學校大規??箍蒲Ы逃?905年廢除科舉考試開始。從時間上來看,我們落后不多。西方開展科學教育前有中世紀的神學教育桎梏,我們有幾千年的儒家文化熏陶。但西方在19世紀前至今,一直存在著一種科學精神,這種科學精神的精髓就是對“唯一真”的追求。而反觀我們的傳統文化,注重道德的追求,注重秩序的構建,忽視創新,固步自封,沉緬于過去?!爸泄幕賈照故咀潘橋ê竦謀就撂厴??;牧溝納襯?,巍峨的高山,以及數千公里的距離,將中國文明的發祥地——黃河與其他古老的文明地區分隔開來。這一事實構成了(而且至今仍構成著)遠東文明區域與歐亞大陸西部文明區域之間一種無處不在卻又很明顯的差異?!庇捎詰乩淼腦?,阻擋了科學精神在我國的傳播,另一方面,根深蒂固的傳統思想,導致了現代科學沒有在中國產生,也導致科學思想在我國水土不服。

  二、科學教育與實施機制

  2001年始,在全國推行的新課程改革更多的是一場價值觀念的改革。新課改提倡開展探究性實驗,凡是教學內容涉及到實驗,要求師生盡可能地到實驗室開展教學活動。新課改的理念與西方國家的科學教育思想站在了同一水平線上,很多教育人視新課改是一場教育領域的革命。新課程改革推行10年以后,調查數據表明:74%的教師認同“合作、自主、探究”新課改的理念;在回答“新課程改革后,您覺得您的課堂教學方式是否發生了變化”提問時,9.8%的認為“改變很大”, 22.5%的認為“有較大改變”, 51%的認為“有一定改變”, 17% 的認為“沒有多少改變”。從調查可以看出,認同新課程改革理念的多,但近七成的人認為課堂教學方式改變不大甚至沒有改變。為什么會這樣呢?從制度經濟學角度看,實施機制沒有跟上。

  1. 制度經濟學基本理論

  制度是人們共同遵守的辦事規程或行為準則,可分為正式制度、非正式制度和實施機制。正式制度是人們有意識創造的一系列政策法規。非正式制度是人們在長期交往中無意識形成的,包括價值信念、倫理規范、道德觀念、風俗習性、意識形態等因素。實施機制是實施正式制度的程序和過程。

  影響正式制度實施效果的因素有二:一是正式制度和非正式制度的相容性。例如,當從外部借鑒良好的正式制度時,若內部的非正式制度因慣性而一時難以改變,新的正式制度和舊的非正式制度勢必產生沖突,從而導致借鑒來的制度無法實施或奏效。二是實施機制的完備程度。判斷一個正式制度是否有效,除了看正式規則是否完善以外,更主要的是看正式制度的實施機制是否健全。離開了實施機制,任何制度尤其是正式規則形同虛設。制度經濟學廣泛適用于社會科學,包括科學教育。

  2. 兩種制度的沖突

  以“知識”教育為中心的教學模式是傳統的制度。新課程改革由國家發起,推行的是一種正式的制度。新課程改革倡導“自主、合作、探究”的教學模式,在科學教育中重視實驗教學,在“做中學”,體現“學生中心、經驗中心、活動中心”,積極開展探究性實驗教學,培養學生的創新精神和創新能力。但批評者認為,“實行以學生為中心,輕視乃至否定教師主導;主張經驗課程,消解學科課程;反對過于注重教師傳授系統知識,使學生主要掌握人類文明成果,而完全由學生自己親身探究,獲得直接經驗和體驗。這明顯違反學校(尤其是中小學) 教育的基本規定性”。 教育的基本規定性是“中小學以教學為主,傳承人類歷史文明成果,教書育人,教師起主導作用。這是古今中外普遍的客觀事實、教育學的公論,并形成了悠久傳統?!?

  以“知識”教育為中心的教學模式與以“經驗”為中心的教學模式的沖突,表現在科學教育過程中就是采取“教師中心、教材中心、課堂中心”還是“學生中心、經驗中心、活動中心”。從文化基因的角度說就是采用“唯一”“真”,還是“仁”“禮”的精神內涵。

  3. 實施機制缺乏

  新課程改革提出的科學教育目標是沿著傳授知識→掌握實驗操作技能→熟悉科學方法的路走向素質教育,培養出創新人才。為了實現這一目標,基建部門蓋好了實驗室,裝備部門配好了儀器,教研部門用新課程理念培訓了老師,看來什么條件都具備了,理想的科學教育可以大范圍內實施了,可是現狀是,許多老師寧愿講實驗、看視頻,就是不做實驗,更別要說探究性實驗了。問題出在哪?誰來監管老師上不上實驗課,怎么樣來上實驗課?

  教學有目標、有任務,同時又是一門藝術。在教學的過程中,教師怎么去完成教學任務,現實中給了教師很大的發揮空間。在高考的指揮棒下,教師往往追求的是教學的結果。社會及教育主管部門評價老師的依據也是結果而不是過程。這就導致教師在教學過程中更傾向于采用那些簡便的、省心的教學方式。對于探究性實驗教學這種需要投入大量時間和精力的教學模式,老師不樂于采用,而是選擇不做實驗,或者開展驗證性實驗。教學評價忽視教學過程,教學管理也就容易忽視教學過程。從教育局層面的業務管理部門來說,教研部門傾心于為老師打造優質課,展示探究性教學模式。教育裝備部門關注于配齊實驗器材,培訓好實驗教師怎么用這些器材。在教學實際中,教師到底采用什么樣的教學模式,做不做實驗,怎么做實驗,沒有誰來管。教師教學過程管理成了真空。制度經濟學認為,沒有實施機制的保障,正式制度只是一紙空文,新課程改革也是如此。

  三、科學教育與結構耦合

  學校教育包括三個要素,教師、學生和課程。當前的科學教育具備了學歷達標的教師、裝備達標的實驗室、新理念的課程、優生優育的學生,但就是無法培養出具有創新思維和創新才能的一大批人。為什么一加一不等于二呢?系統論認為要素的簡單相加不等于整體,無法實現整體功能。

  1. 結構耦合原則

  系統論是當今指導認識自然規律和社會現象的一種新理論。結構耦合原則是系統論一個重要原則,能科學地對當前一些社會現象做出分析,提出應對措施。要素—結構—系統是系統論的存在范疇。要素和系統只有通過結構這一中介才能有效發揮作用。當要素的功能和條件能夠完全耦合或基本耦合時,這些要素就能組成一個穩定的整體,從而發揮出系統的功能。這就是結構功能耦合原則。各要素之間形成互為因果,相互調節的功能耦合網絡,相互之間不斷調節,才能共同維持整體的穩定,如果其中任何一個要素的結構、功能都不能耦合起來,整個結構的功能就不會很好地發揮出來。結構耦合原則廣泛地運用于社會學分析,同樣實用于分析學校教學。

  2. 科學教育要素結構不耦合現象

  科學教育包括四個要素:教師、學生、教材、實驗儀器,只有將四個要素耦合起來,形成一個有機整體,才能發揮出完整的科學教育的功能。但要實現這四個要素的結構耦合并不容易,在廢除科舉考試前,我國的教學內容以四書五經為主,不涉及理科內容,教學不需要實驗儀器,學校(私塾)教學系統主要由教師、學生、教材這三個要素構成。這是典型的三邊關系,這種關系對我國學校教育的影響非常深遠,實施素質教育就是要打破這種簡單的信息傳遞??蒲Ы逃囊夭獲詈媳硐衷諞韻錄阜矯媯閡皇強占洳季植獲詈?,實驗室和教室分開。實驗室采取封閉式管理,學生少有機會接觸實驗室,學生動手開展實驗的機會不多。二是教學方法不耦合,將理論課和實驗課嚴格區分開。就物理來說,它是一門以觀察和實驗為基礎的學科。師生雙邊關系下的物理教學只關心教材有哪些主要內容,哪些知識是學生應該學習的,哪些是考點,教學過程都過于注重知識的傳授,注重結論而忽略過程。學生的學習只限于接受公式規律和機械運算,理論和實驗嚴重脫離。物理教與學的弊端日益呈現,難以體現物理學科真正的科學價值。三是教材和實驗儀器之間不耦合,教師對課程理解出現偏差,認為教材就是課程,實驗儀器這種課程資源可有可無,在開展教學時重教材輕實驗器材。四是職能耦合不夠,任課教師和實驗管理員分工多余合作。實驗室管理一般采取專職實驗員或兼職實驗員兩種模式。專職實驗員熟悉實驗室,但參與實驗教學程度不夠,往往扮演一把鎖、一張帕、一個搬運工的角色,很少具體指導學生的學習。兼職實驗員一般由學科教師兼任,又上課又管實驗室,往往將工作重點放在教學上,不進實驗室、不會做實驗。

  四、反思與討論

  科學教育停留在知識傳授這個層面有100多年的歷史了,要推動科學教育沿著科學知識→操作技能→科學方法的路徑前進,從實施手段上可以嘗試以下幾點:

  1. 加強實驗教學過程評估

  僅僅依靠教研部門對學科教師進行理念培訓,裝備部門配齊儀器設備、督導部門按分數論英雄的管理模式無法真正落實新課程改革,依靠教師的自發、自覺,無法大規模落實“自主、合作、探究”的教學模式及探究性實驗教學。教育督導、教研和教育裝備三個業務部門應加強聯系,加大對教學過程的監督管理。教研部門要列出一些基本實驗和重點實驗,明確哪些實驗是學生必須做的,哪些實驗是必須采用探究的方法去開展的。教育裝備部門要督查核實這些實驗的開出情況,定期將督查結果反饋給教育督導部門,作為行政部門考核學校辦學質量的重要依據。教育督導部門在評價學校時,要將實驗教學納入評估體系并加大權重。

  2. 改變實驗室布局和實驗教師職責

  把實驗室與教室合并,建立物理教室、化學教室、生物教室等專用教室。實驗室與教室分開建的原因包括資源不夠、學生人數多等等。在經濟不斷發展、辦學條件不斷提高的條件下,取消實驗室,建設專門學科教室,所有的課都在相應的專業教室開展。學生能直接面對實驗器材,便于學生熟練掌握一些基本實驗操作。

  實驗內容按性質可分為基本操作性實驗、測定性實驗、探究性實驗。第一種基本操作性實驗是了解和使用實驗器材及測量儀器,比如天平、電學儀表等,強調的是儀器構造及原理、正確使用、準確讀數還有誤差分析。第二種測定性實驗,是指用兩種以上的器材,測量兩種以上的數據,組合成某一個物理量,如密度、平均速度、電阻的測量等。對于這兩類實驗,學生可以邊學邊操作,可以自學,這對培養學生學習興趣,提高課堂效率具有很好的作用。圖書管理有類似的成功例子。學校圖書室封閉管理導致學生到館率低、圖書借閱率和流通率低。為了改變這種現狀一些學校建設了開放式圖書館或圖書角,讓學生直接面對圖書,從而達到了提高圖書閱覽率的效果。

  實驗管理員不能僅僅為實驗教學準備器材藥品,而是要成為老師的助手,要強化以下三方面的職能:一是參與組織課堂教學、作業批改、答疑解惑;二是輔導個別學生在課余做實驗;三是帶領學生開展探究性實驗。探究性實驗的開展,由于對師生的時間和知識儲備要求較高,往往難于有效地開展。讓實驗管理員帶領學習小組開展探究性實驗、課外活動和課題研究。

  學生是教學關系中的主體,興趣才是最好的老師。通過實驗室配置方式和老師職能的轉變,為學生學習提供一個方便的、快捷的、高效的裝備支撐和智力支持,激發并?;ぱ難靶巳ず脫叭惹?,讓學生推著教師改變教學模式,重視實驗教學。

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