科学史、科学哲学与科学教育间的和谐关系.docx

科学史、科学哲学与科学教育间的和谐关系在我们认知自然世界和社会世界的过程中，科学已然成为贡献最大的因素。通过与宗教、世界观、经济与技术之间的相互作用，科学成为影响文化的主要因素。从食品生产加工、制药、娱乐、战争、工业、繁殖、交通运输、住宿、宗教、太空探索，到人类的自我认知和世界观人们在宇宙和自然界中的位置全都受到科学的深入影响。通常这些影响是正面的，但有时也会是负面的。理解科学中的“平衡图表”是至关重要的，而这种理解必须借助科学史和科学哲学(historyandphilosophyofscience,HPS)的知识。本章节将会提到一些基本原理，正是这些原理构成了现今科学史、科学哲学和科学教育(SCieIlCeteaching,ST)或者我们称之为“HPS&ST项目”之间的和谐关系。这个项目中应当包含： 通过科学教学中的理论、课程与教学法问题，历史学家与哲学家参与科学； 通识教育的发展以及对历史和哲学组成部分的认知对于这类教育来说 明确良好的科学技术教育所需的基础哲学内容； 认同HPS可以帮助改善科学教育中存在的一些普遍的、众所周知的问题； 能够意识到HPS是通过科学学习进一步解决个人与社会生活中的重大问题的必要条件；同时也要意识到，要想满足众多新兴国家与地方性科学课程的具体需求,科学史与科学哲学的知识是必需的。哲学家、历史学家参与科学教育早在35年前，罗伯特恩尼斯(RobertEnIIiS)曾就科学哲学和科学教学方面已有的文献进行了阐述。在他的阐述中列出了科学教师在课堂、办公室经常会遇到的六个问题，而这些问题通过科学哲学家与科学史学家的思考与研究得以阐明。这些问题分别是： 科学方法的特点是什么？ 实证主义批判性思维由什么构成？ 科学学科的结构是怎样的？ 科学解释是什么？ 在科学家的工作中，价值判断扮演了怎样的角色？ 如何更好地对科学理解进行测评？长久以来，这些问题影响着科学教师自身以及与其相关的教育培训。然而，恩尼斯的调查结果却不容乐观：”除一些椒牖况外，科学哲学家对科学教育中出现的这些问题没有表现明确的关注"（EnrliS1979,p.138）,然而令人欣慰的是，近几十年来，这些领域之间已经出现了一定程度的交叉。不仅科学教育理论，更重要的还有科学课程、课堂教学法，都通过HPS被人们所了解。（这些主题被合并称为HPS&ST。）本书将从以下几个方面进行阐述： 概括支持HPS在科学教育中的地位的理由； 通过回顾学校科学课程的发展史，确立“HPS教学法”与其他科学教学法的不同地位； 对前人将HpS与科学教育进行衔接所做的努力进行评估，分析其中啕徽训：详细阐述一些研究案例。比较HPS与“专业”教学法（或称为“技术”教学法）对科学教学与课程发展的影响，并对此进行评估。审视在科学教育中可以通过HPS进行解读和阐述的一些典型的教育学论辩实例一包括建构主义理论、女权主义、多元文化主义、世界观以及科学本质等；概MPS对科学教师教育发展的贡献。我们希望本书可以激发科学史学家和科学哲学家对教育的兴趣，同时也希望激发科学教师对历史学和哲学的兴趣，特别是那些负责培训科学教师的教育工作者。恩尼斯在20世纪70年代末指出，只有一些战后历史学家和哲学家在科学教育方面有所著述，而这其中就包括了迈克尔马丁(MiChaelMartin)O马丁曾就哲学与科学教育方面发表了一系列论文(1971,1974,1986/1991),并撰写了畅销书科学教育的概念(1972)o40年前，撰写过这个主题的科学哲学家和科学史学家还包括斯蒂芬布拉什(St印henBrush)(1969)>罗伯特科恩(RObertCohen)(1964)、耶胡达艾尔卡纳(YehudaElkana)(1970)、赫伯特费格尔(HerbertFeigD(1955)、菲利普弗兰克(PhiIiPPFrank)(1947/1949)、杰拉尔德霍尔顿(GeraldHolton)(1975,1978)>诺雷泰柯尔特格(NOrettaKoertge)(1969)>恩斯特内格尔(EmStNagel)(1969,1975)以及伊斯雷尔舍夫勒(ISraelScheffler)(1973)0值得庆幸的是，这种忽视哲学、历史与科学教育之间关系的情况已经有所改善。在过去的几十年间，很多科学哲学家'和科学史学家2已经开始致力于解决科学教学中存在的各种各样的问题，包括理论问题、课程问题、教学法问题，等等。哲学家与史学家对科学教育的关注促成了科学与教育期刊中相关专题的讨论3,并促成了一些文集的出版，例如历史、哲学与科学教学(MalIheWSI991)、科学、世界观与教育(MattheWS2009)、认识论与科学教育(TayIor&Ferrari2011)、生物哲学：教育工作者的伙伴(KamPOUrakiS2013)以及共3卷76章的历史、哲学和科学教学研究国际手册(MattheWS2014)。恩尼斯提出的六个问题一直存在，但通过阅读上述文献的主题，我们就可以发现，这些问题并没有覆盖HPS&ST领域的所有主题。哲学家对教学法问题的解决、课程讨论和相关理论的辩驳做出了贡献。这些辩驳包括科学的女权主义批判、多元文化主义与科学、建构主义理论评价、环境伦理学、科学本质、科学与宗教等诸多方面。本书的一个主要论点认为，上述问题并非科学教师课程之外的或者附加的问题，科学哲学其实是科学教学的重要组成部分，学生在经意或不经意间从老师那里获得这些科学哲学知识。问题的关键在于怎样将这些问题明确地识别出来，以及如何明确地处理这些哲学问题。显然，哲学与历史学的融入对完善这些讨论发挥了作用，而脱离了HPS的作用，上述这些理论问题就不可能被人们了解或得到有价值的讨论。科学史和科学哲学的相互作用本书认为，科学哲学需要认识到科学史的重要性，反之亦然。伊姆雷拉卡托斯(ImreLakatos)曾明确地表述过它们之间的关系。他认为，“脱离了科学史的科学哲学是空洞的，脱离了科学哲学的科学史则是盲目的"(LakatoS1978,p.l02)o这个观点遭到了一些学者的强烈反对，他们认为哲学应该占据一个更加独立的地位，汉斯赖兴巴赫(HansReichenbach)就是其中一位。赖兴巴赫在他经典的关于科学中“发现情境”与“辩护情境”的区分上明确表达了这一观点。对赖兴巴赫而言，哲学只涉及辩护情境，而历史、社会学与心理学涉及发现情境(Reichenbach1938)。关于科学史和科学哲学之间关系的定位备受争议，专家们就前者对后者的重要性持有不同的看法。希拉里帕特南(HiIaI'yPUtnanI)曾一度声称科学史与科学哲学是“不相干的"(SUPPeI977,p.437)。极具影响力的实证主义科学哲学家鲁道夫卡纳普(RUdOIfCamap)曾经将自己形容为“一个超乎想象的去历史化'的人"(SUPPeI977,p.310)。卡纳普的学生威拉德范奥曼奎因(WilIardvanOrmanQUine)也发表过类似的看法，在他颇具影响力的关于认识论的文集中没有任何历史参考文献(QIlineI960)。另一方面，对于那些试图将科学史从科学哲学中分离出去的人来说，同样也存在着诸多问题：抛却哲学假设后，我们该如何定义科学史?没有了方法适当的前概念，我们该如何区分科学史中的有用部分和无用部分?这就好比在书写科学史之前我们先要知道什么是科学。如果没有这样的观念，那么我们可能更适合去研究占星术、命理学或者集邮，而不适合去研究化学或者地理。正如许多非此即彼的问题一样，答案可能就潜藏在某个中间点上。科学史与科学哲学的关系应当是相互作用的，大量的科学史证据被用以辅助处理哲学、政治和宗教事务。众所周知，伽利略(Galileo)被认为是“哲学界的及时雨”(CrOmbieI981),因为跟随伽利略的脚步，每位方法学家都能够领悟出自己热衷的不同的方法论。目前，历史只是处于择优挑选的被动地位，而科学史反过来改善或改变哲学的情况却并不多见。关于托马斯库恩(ThOmaSKuhn)哲学变革的故事，出于偶然，开始于他在哈佛大的受科学史课程，这也是近代以来历史改造哲学的著名案例。施匕以后，哲学开始用于书写历史与此同叱哲学也能够被历史研究改势。这场关于历史地位的论辩最终被认定为具有科学哲学性议题的色彩或许此时会有人冲动地站出来说那些关于现实主义、实证主义、因果、解释、理想化、真实、虚伪以及理性的争论都已经被解决了，但事实上,一些关于哲学与历史学之间相互作用的问题还有待商议。显然，科学史在科学哲学中的定位需要进一步说明。有关科学本质、理论评价或者科学本体论的阐述，如果不提及伽利略、牛顿(NeWtOn)、开普勒(KepIer)>拉瓦锡(LaVoiSier)、达尔文(DarWin)、孟德尔(Mendel)>马赫(MaCh)、爱因斯坦(EinStein)以及他们所引发的科学争论，就会显得非常奇怪。然而不幸的是，科学哲学课程常常将这些科学史的问题忽略掉。通常来说，学生在通读卡纳普、内格尔、波普尔(Popper)库恩、拉卡托斯、费耶阿本德(Feyerabend)劳丹(LaUdan)、范弗拉森(VanFraassen)等学者关于科学方法论的论辩时，都会把这些人关于亚里士多德(AriStOHe)、伽利略、惠更斯(HUygenS)和牛顿的历史解读视若真理，从而导致自己更像是这场学术竞技中的旁观者。我们应当思考，一门课程应当如何设敢.能提高学生对科学传统的鉴别能力，使他们进行更深层次的思考?课程一旦脱离了历史，就会演变成教学问答的模式。科学教师和学生己经对这些名人有所耳闻，想要进一步了解这些名人在科学本质或其他由科学引发的哲学问题的讨论中的身份，这种模式就会显得特别奇怪5,ffi三E镇欢洲f统辘浮模比科学与通识教育当代HPS与科学教育的和谐关系部分建立长期边缘化的自由主义或懵景主义科学教育传统的复苏。而这T专统在近一百年内因恩斯特马赫、皮埃尔迪昂(PierreDUhCm)、阿尔弗雷德诺思怀特黑德(AlfredNorthWhitehead)、弗雷德里克韦斯塔韦(FrederiCkW.Westaway)、霍姆亚德(EJHolmyard)、珀西纳恩(PerCyNunn)詹姆斯科南特(JameSConant)、约瑟夫施瓦布(JOSePhSchwab)、马丁瓦根沙因(MartinWagenSChein)、沃尔特荣格(WalterJung)、杰拉尔德霍尔顿(GeraIdHolton)等科学家和教育学家的帮助得以发展。一般来讲，教育学中的自由主义传统认为亚里士多德描述的真善美是每个人都应该尽力去培养的理想品质。换言之，我们说知识是求真，道德是求善，艺术和创作是求美。教育应当对一个人的知识、道德观、行为习惯、审美和能力的发展起到帮助。对自由主义教育家而言，教育不只是求职应聘前的准备，更重要的意义在于，无论对于个人还是他们的文化，教育都有助于促进道德和认知的发展。自由主义传统包含很多教育条款6:其一，教育需要引导儿童学习包括学术科目在内的最优秀的文化传统，通过这样的方式，他们可以理解特定的学科主张和理论，同时也能更好期三解学科本身包括方法论、假设、局限性、历史等等。其二，在年级水平划分适当的基础上，特定学科之间以及这些学科与伦理、宗教、文化、经济、政治之间的相互关系应当得到认可，并加以研究。自由主义传统试图克服知识的碎片化。其三，教育应当受到伦理道德的引领，这一点不仅适用于课堂，也适用于广义上的各种形式的教学。也就是说，伦理道德的适用范围既可以是邻近的，也可以是较远的。自由主义传统坚持认为，科学教育不应仅仅是科学领域中的教育与训练，虽然这种教育训练是必要的，但还应当是关于科学的教育。接受科学教育的学生应当具备对科学方法的鉴别能力，知道这些方法的差异与它们的局限性。学生应当对方法论有所思考，例如科学理论是如何被评价的、处于竞争地位的理论应当如何被评估、科学中的争议是多么常见以及科学论证和科学论辩是如何致力于解决这些争议的。同时，学生也应对科学发展中实验、数学、宗教、哲学与意识形态的相关地位具有一定的鉴别能力。无论是科学专业的学生还是非科学专业的学生，都应当对科学与文化发展中的重大事件有所了解：古老的、去神话化的世界本源；哥白尼证实了地球并非太阳系的中心；与伽利略和牛顿息息相关的实验与数理科学的发展；牛顿关于万有引力定律应用于天体领域的论证；达尔文划时代的进化论以及自然主义对生命的理解；巴斯德(PaSteUr)关于微生物感染基本原理的发现；爱因斯坦的引力理论和相对论；DNA密码的发现和生命遗传基础的研究？。对促成这些不朽成就的知识、技能、社会和个人因素，学生应该有与其自身年龄相符的理解与认知。显然，以上这些面向通识教育和科学教育的目标，要求历史与哲学融入学校的科学课程以及教师教育。好的科学教师以及所有学科的优秀教师，都需要了解一些他们所教学科的历史和哲学知识，以此激发学生对不同维度科学的热情。而关于这一点我们将会在第十二章中进行更加解11的诞历史、哲学与技术教育HPS与科学教育之间和谐关系的建立，不仅依赖对科学教育毫无偏见的态度，还要求将历史与哲学融入科学技术教育中。科学知识中不仅应当包含科学事实、科学定律、科学理论等科学产物，还应该包含科学过程的知识一在科学发展与科学主张检验过程中出现的社会性、技术性以及知识性方法。HPS对理解这些过程的技能起到了重要作用。如果学生能够理解自己使用的术语的含义，如果他们能够对文章、报告和科学活动进行批判性思考，如果他们知道证据是如何证实或否定假说的，如果他们能够理智谨慎地描述数据并利用数据来解释现象，如果他们能够跟同伴们一起讨论、论证并深入思考，那么技术教育一有时也称为专业科学教育或者学科科学教育将会得到长足的发展。如果学生能够了解那些坚持探究的典范、设计精妙的实验、具有远见卓识的假设以及关于假设评价与检验的经典论辩，那么他们的科学能力将会得到有效的提高。阿尔弗雷德诺思怀特黑德在二战后曾经对好的技术教育发表过如下观点：“把技术与通识教育放在对立面是极其荒谬的。技术教育中不包含通识教育是不可能的；同理，通识教育不包含技术教育也是不可能的。也就是说，既不包含技术也不包含知识的教育是不存在的。”(Whitehead1947,p.73)当我们在教授学生波义耳定律(BoyldSLaw)的时候，如果不去思考科学中的“定律”是什么，不去思考构成科学定律的证据是什么，不去注意波义耳是谁、他生活在什么时代、做过什么事情，那么我们的教授过程就显得不完整且令人失望。我们的教学过程应当可以做得更好，不仅仅是教学生，甚至可以帮助学生去发现：对于一定温度下的给定气体而言，压强与体积的乘积为常数，这些是必要的，但这只是最低的要求。同样，当我们在教授达尔文进化论的时候，如果不考虑理论与证据的关系，不考虑归纳法的作用，不思考演绎推理与溯因推理的用法，不关注达尔文的生平与时代以及他的理论所引发的宗教、文学与哲学争论那么我们的教学就变得十分局限。学生在做实验和解释实验的时候需要知道：数据的描述是如何与理论相关的，证据是如何与假说的归纳支持或演绎证伪相联系，科学中真实情况与理想情况的关系，散乱的生活经验与抽象化和理想化的科学理论之间的联系，以及很多事情都包含了哲学或方法论的观点。科学有着丰富且有意义的发展历史并充满哲学与文化内涵。科学教育应当向学生充分展示这些丰富的内涵，并鼓励他们参与到那些令科学家着迷的重大问题中。至于这些问题究竟是在科学范畴之外，还是在科学范畴之内，从教学法的角度来看就不那么科学教育中存在的问题国际上普遍认为现行的科学教育存在一定的问题。传统教学、技术教学和非情景教学难以吸引学生、提升学生的知识水平以及提高学生对科学的理解力。大量纪录表明，当代科学教育存在一个重要危机。这个危机表现为教师与学生逃离科学课堂，以及西方国家公民科学知识的严重匮乏。这也在全世界范围内引发了对国民教育课程和科学教育政策的聊思考与改革。逃离科学在美国，这些改革在过去30年间持续不断地进行着°。20年前的美国，70%的在校生会在获得第一份工作的时候抛弃科学。美国国家科学基金会(AmericanNationalScienceFoundation,NSF)曾2数寸行谴责：”我国的科学、数学与技术学士学位课程，无论从质量还是课程范围上讲都已经衰退，以至于它们已经远远不能满足国家的需要。美国独特的优势资源被破坏了"(HeiIbrOn1987,p.5S6)0而近期关于美国大学科学课程的报告表明这种现状依然非常严峻(AShby2006)o美国国家研究委员会(NatiOnalResearchCOUndLNRC)在下一代科学教育标准(NextGenerationScienceStandards5NGSS)中提到：“现在美国从幼儿园到12年级(KT2),科学、技术、工程和数学(science,technology,engineeringandmathematics,STEM)的人才培养是存在漏洞的，每个阶段只有少数学生学习STEM课程，并最终从事与之相关的工作我们需要新的科学标准来激发并培养学生对STEM的(NRC2013)在欧洲，政治与教育也开始大范围地积极投入到类似的改革中来。欧盟委员会(EUroPeanCommiSSion,EC)在1995年的报告中提到：“传统科学教育旨在使学生掌握严格的逻辑指令、演绎体系以及抽象极念，而这一切都以数学为主导。这导致科学教育看起来软弱无力，并使学生处于被动地位，无法进行充分的思考与想象。”(EC1995,inDibattista&Morgese2014)充分认识到科学教学上的失败以及逃离科学的现实之后，欧盟委员会在2004年发布的报告直接将标题定为欧洲需要更多的科学家(EC2004)!第二年，委员会委托进行了一项全欧洲范围内的调查。调查结果显示，50%的成年人认为他们学校的科学课程“缺乏吸引力”。调查呼吁改革课程与教学法，解科学素养，改善相关问题。科学素养通过提供给科学教育的国家资金与私人捐助我们发现，成人的科学素养状况令人担忧(RobertS2007,Shamos1995),过去的40多年间，乔恩米勒(JonD.Miller)和他的同事参与了一系列由美国国家科学基金会发起的、大规模的关于美国科学素养的研究(JonD.Miller1983,1987,1992,2007)。米勒认为，素养应当从两个维度上进行衡量，即有关科学内容的知识和有关科学过程的知识。前者包含了有关概念的基本知识，例如“原子”、“重力”、“基因”等，以及基本的事实性知识；对后者而言，需要一些关于科学是如何运作的、如何科学地研究事物，以及一些实验和假设检验的知识。1985年，他判断只有3%的高中毕业生、IO科学瓣科摩林12%的本科毕业生以及18%的博士毕业生具备良好的科学素养。在这份报告中，他以判断题的形式对样本量为2,000个成年人的群体进行了测试，测试的题目为“最早的人类与恐龙生活在一起”和“抗生素能杀死细菌和病毒”。只有37%的人答对了第一道题，26%的人答对了第二道题。米勒总结称，5%9%的美国公民具备良好的科学素养(Miller1992,p.14)o2005年，他把测试范围扩展到34个国家。令人欣喜的是，这一次的结果显示美国公民具备良好科学素养的比率上升至28%,但是在这些国家中，只有瑞典的比例能够达到30%以上(MiIler2007)10.事实上，关于科学素养由什么构成”,为何科学素养水平低下的问题应该引起公民和教育行政人员的关注等问题存在很多争议。而公认的原因包括以下几热文化上一科学与音乐、宗教和艺术相似，是我们文化遗产的重要组成部分，所以需要人们了解。职业上一科学技能与数学能力和计算机能力相似，是从事当代各种职业必不可少的技能，因此需要人们掌握。学科上一没有基本科学知识的传播，就不会有大量的学生决心进行科学方面的深造或从事与科学相关的职业，科学学科也就得不到公众纳税资金的支持。环境上人们应该知道与他们居住地相关的知识，以及他们居住的自然界、动植物世界的组成和发展过程，而且这些知识应当被永远传承下去。实用上一一科学知识对每天丰富多彩的生活和决策的制定都是很有用的。最后一个原因让我们回到“日常生活中的科学”上来。这个曾经在课程决策中占据支配地位的说法目前再度兴起，而这可能也是提高科学素养以及开设科学必修课程的正当理由。两位科学社会学家曾提到，科学教育之所以是有用的，是因为它可以在很多方面给予我们帮助，比如“知道应该把蛋奶酥放在烤箱的什么位置"(COIliIlS&Pinchl992,p.150)o然而研究表明，虽然很多社会性科学议题逐步得以解决，但科学知识对人们解决厨房、超市、公路、医院或其他地方遇到的日常问题，帮助依然不大?。显然，关注HPS课程和课堂教学，不是解决科学教育中存在的这些“问题”的唯一途径，但它确实能够使科学学科变得更有吸引力、更具魅力，且能够更好地与数学、历史、哲学、宗教等其他学科相联系。无法立即显示出科学在厨房中的重要作用不是什么重大缺点，更何况很多“标准”科学也不能立即发挥作用。除了能够更好地学习科学外，融入HpS的科学课程还对人们的世界观、宗教信仰、文化理解有着显著的影响，这些影响显然并不是毫无用处的。神秘现象与伪科学的关于公民科学素养的数据是极其令人担忧的。这不仅表明有很大比例的人不知道基本科学概念的含义、不了解自然的运作机制，也表明这样的无知通常容易与普遍的反科学和混乱的逻辑思维相联系。盖洛普民意测验多次显示，大约有三分之一的美国人相信幽灵、心灵感应、恶魔附体、超能力等一系列不足为信的危险猜想（GanUPNewport1991）0关注报纸占星术专栏的人远远多于关注科学专栏的人，每天都会有数百万的人购买摆放在收银台前的通俗小报，这些小报充斥着猫王再现和火星人到访地球这类消息。不计其数的互联网网站和电话黄页目录上提供着诸如占星疗法、看手相、灵气识别、前世解读、风水重置、预测未来、与外星人交流、千里眼、塔罗牌解读等一系列不恰当的、误导人的服务30不幸的是，这些“另类”的信条却常常与艺术创作联系在一起。艺术家大量集中的地区通常也是“新纪元（NeWAge）”实践者集中的地区。澳大利亚新南威尔士州唯一拒绝为供水系统加氟的城镇正是拜伦湾的艺术中心。美国亚利桑那州的赛多纳市以大量的艺术馆和数以百计的艺术家而闻名，但这座城市到处充斥着各种各样的神秘与心理疗法。无论是脉轮疗法、水晶疗法、精神针灸术、前世疗法、道家分析，还是灵性导师会话，这些都可以进行交易。此外，还有一些特殊的宇宙能量线存在，只要愿意交费，人们就可以坐在某个特定的位点或涡轮上通过渗透作用吸收能量！在上百种另嫩易的活中，甚至有活动声称：“（我们）已经在赛多纳找到了一些最有效的聚能场（涡能场），能够让你与地球母亲的自然电磁场（naturalelectro-magneticfields,NEMFs）相连。”每年不计其数的赛多纳人都会被这些江湖骗子和胡言乱语的传播者骗去大量金钱，而这些人大都学习过高中科学。本书的一个目标就是要分析为什么在“正统”学校科学的教育下，人们依然容易上当受骗，以及为何融入HPS的科学课程可以使人们对民间说法持怀疑态度，对那些荒谬的说法更有抵抗力。如果采用恰当的教学方法，大量的“神秘现象”、奇观和形而上学都可以在科学中得到解释。当思想不受理性限制而过于随意时，我们便可以预见各种各样的种族歧视、偏见、臆想和盲从都会井喷式爆发。尽管存在各种缺陷，科学已经成为对抗迷信、偏见以及无知的重要因素。尽管影响力还没那么显著,但科学的确提供了一种与人们喜欢依照自己的经验与喜好对环境做出判断相抗衡的处事方式。一旦大众放弃了科学，或者科学教育放弃了大众，那么世界将处于危急关头。到那时，科学教师的角色就会变得至关重要，而一切力所能及的知识和物质上的支援也会变得至关重要。没人会相信只依靠科学技术教育就能够击退那些即便不是毫无意义也是可疑的、荒谬的个人文化信仰。有很多证据显示，即便在科学领域拥有高级技术能力和成就的人同样也会有顽固的、愚昧的信仰。譬如，奥利弗约瑟夫洛奇爵士(SirOliverJosephLodge)(18S11940)是英国杰出的实验物理学家、早期无线电广播的贡献者、机车火花塞的发明者，然而，他却相信人死后可以重生，相信通过媒介与招灵可以使现世人类与去世灵魂取得联系的唯心论者15。第一精神圣殿网站(TheFirstiritualTenPle)这样评f洛“洛奇爵士致力于将物质宇宙与超自然世界连接到一起。他坚信，生命是宇宙中至高无上的、永恒不朽的实质，它充斥于广阔的星际空间，为了将生命表现成有意识的、个体的形态，特别的压缩物质以太组成了我们看到的物质世界。”(www.fst.org/lodge.htm)在洛奇去世一百年后，埃德加迪安米切尔(EdgarDeanMitchell)NASA宇航员，第六个登上月球的人，并且在麻省理工学院获得科学与工程学博士学位，他在驾驶阿波罗14号太空飞船登上月球之后，有着与洛奇爵士相似的“超自然”信仰。米切尔声称，他在从月球返回地球的途中，曾达到了“有余三摩地”的状态。在此过程中，他的灵魂吸收了精神与智慧之火，“燃烧”并摧毁了肉体的束缚。在经历了这个过程之后，他返回家中与朋友一起进行了超感官知觉实验。这些实验发表在心灵学期刊上。米切尔相信一位叫亚当卓姆希勒(AdanIDreamhealer)的医疗术士通过远程电话治好了他的肾肿瘤，他也相信UFO的存在、相信星际访问，并坚信自己曾经遇到过这些外星生物。事实上，像洛奇和米切尔这样的人即使没有数百万至少也有成千上万，这些人虽然接受过一流的科学教育，但这些教育却没能给他们的信仰带来多少帮助。这对那些坚信科学教育应该能给学生的个人生活以及文化进步带来有利影响的人来说是一个值得思考的问题。这不仅是启蒙哲学家和教育家的期望，也是约翰杜威(JOhnDeWey)的期望，更是美国科学促进会(AmeriCalIAssociationfortheAdvancementofScience,AAAS)的期望。美国科学促进会坚持认为：“一个具备科学素养的人应当能够意识到科学、教学以及技术是相互依赖且各有所长的人类活动：能够理解科学的重要概念和原则：能够熟悉自然界并意识到自然界的多样性与统一性；能够使用科学知识与科学的思维方式实现个人及社会需求。”(AAAS1989,p.4;斜体附注)在科学素养的基准一书中，AAAS提出，教育应当“为学生在真实世界中不断前行做好准备。在这个世界中，问题随处可见可能是家里、单位、社区，甚至地球上。"(AAASl993,p.282)对广泛存在的问题和完善社会教育目标而言，科学教育的独特贡献在于培养并改进人们的科学思维习惯。这就意味着科学应当从实验操作台逐渐走向家庭、工作岗位、社会甚至全球。对AAAS而言，更广泛的全球问题不只是物质上的，更是社会、文化甚至意识形态上的。“科学思维习惯”的应用对解决这些更广泛的全球问题而言是必不可少的。解决这些问题不能依赖听信宗师、使用显灵板或是询问占星学家。而目前存在的一个主要问题是：科学思维习惯的培养在学校科学教育中没有得到充分发展。尼赫鲁(Nehru)在印度独立后的第一部宪法中概括了国家在促进“科学素养(SCientinCtemper)v中的责任，并希望能起到传感效应。然而，尽管做了巨大的投入，60年后，科学教育虽然在一定程度上得以传播，但当初关于科学素养的期望却并没有实现。正如两位印度学者所认为的：“如果要挑选出三到四个最主要的原因来说明为什么国家在众多领域会落后与失败，那么科学素养的缺失一定是其中之一。”(Bhargava 2010,p.277)SiChakrabarti后续，我们将会在第二章中提到，这些启蒙运动理念的实现依赖于科学教育与历史、哲学相融合，一旦缺少了这些融合，科学想要在课堂之外对个人、社会和文化产生积极影响就变得极为困难，甚至会起到相反的作用。这点认识也是现今科学教育能够与HPS形成融洽关系的基础之一。当然这并不是说仅仅依靠融入HPS就能够实现目标，正如斯宾诺莎(SPiI三a)曾巧妙地说道，“即便已经拥有了最好的，也不要因此拒绝更科学评论家科学的存在离不开科学评论家。17世纪，詹巴迪斯塔维柯(GiambattistaVico)(1668-1744)拒绝了伽利略的新科学与笛卡尔(Descartes)的新数学，选择支持回到“古代智慧”。随后，包括浪漫主义文学、宗教传统和多种反主流文化运动在内的很多评论家都支持维柯的立场L埃德蒙德胡塞尔(EdmundHusserD(1859-1938)等现象学哲学家对伽利略提出的科学方法进行了批判，理由是这种方法没有成功地抓住我们生活的世界中的经验现实(HUSSerI1954/1970)<>而后现代主义哲学家也对科学的普遍主义和现实主义假设进行了抨击。英国的王位继承人查尔斯王子(PrineeCharleS)曾经谴责伽利略和他所推行的现代科学传统，认为现代科学是唯物主义的，它使这个世界物质化了，”冒犯了世界上的1惮传统“I“。他在对科学商业长达两个世细结合进行批判后表示：“机械思维占据主导地位的不平衡状态，至少应该追溯到伽利略声称'自然界中只存在质量与运动的时期。这种观念持续影响了我们对第由科翔科iaag世界的运行方式以及如何适应事物的格局的感知。由此，自然变成了纯粹的客观4在一'她'变成了'它'我们被说服将精力都放在现实的物质层面，以适应你用路的主张，”对科学进行评判的人并非都是局外人。加拿大资深教育学者、国际科学教育研究的领军人物格伦爱根海特(GIenAikenhead)曾发表声明,“科学的社会研究”显示，科学是“机械的、唯物主义的、还原论的、经验主义的、理性的、脱离情境的、数学理想化的、公共的、意识形态的、男性化的、精英的、具有竞争性的、剥削的、不受个人情感影响的、暴力的"(Aikenhead1997,p.220)。对科学教师言，在这些评判中分辨什么是正确的、什么是不正确的是必要的。如果现象学家、后现代主义学家、查尔斯王子以及科学社会学研究的主张全被接受，那么科学教学的规范、目的以及理由就会连同必修科学课程一同被抛弃。有人愿意让孩子学习剥削的、竞争的、暴力的以及破坏原本和谐的世界观的知识吗?显然，评估这些主张需要HPS的知识，而这也正是科学评论家所呼吁的。本书的论证观点认为，HPS可以保护科学的核心原理与实践也可以促进科学课程和教学的完善与改革。课程的发展过去的几十年间，课程开发受到了很多政府与教育团体的推动，因此，HPS&ST展现出了充分的活力。在第三章中我们将展开细节论述，包括AAAS两个极具影响力的报告书2061计划(AAAS1989)和关于科学的人文学科(AAASl990)、美国NRC的下一代科学教育标准(NRC2013)>英国国家课程委员会(NeCI988)、加拿大科学委员会(SCC1984),丹麦科学与技术课程以及荷兰的PLoN计划。在上述这些案例中，HPS并不是科学教学大纲里一个简单的附加主题。HPS的提出是本书的重要论的一，换句H说，HPS全面融入课程内容中。AAAS对于上述开创性课程进行了很好的总结：“科学课程应当将科学安置在历史视角上。接受通识教育的学生一-一无论主修专业是不是科学都应当将科学看做是知识、社会与文化传统的一部分来修完科学课程科学课程也必须通过强调它在伦理、社会、经济和政治维度上的价值来传递上述内容。”(AAAS1989,p.24)显然，要实现上述全部的课程目标，就需要将HPS融入文件、教学材料、评价方案、教科书和教师教育中去。结论科学以及与之相关的技术是界定现代社会的特征，科学与技术应当得到更好的理解也是不言而喻的教育真理。当然，将HpS融入课程、教师教育与课堂教学并不能解决当代教育的全部问题-因为本质上，这些问题的答案是文化、政治以及社会经济组织的核心。但是，HPS在提升科学教学和学习，进一步促进个人与社会发展方面起到了重要作用。具体作用如下：HPS可以使科学人性化，将科学与个人、伦理道德、文化与政治考量相联系。有证据表明，HPS的融入使科学与工程学对学生更具吸引力，特别是能够吸引那些通常排斥科学与工程学的女性。HPS,特J是一峨础逻睁扮析i川练，如：“该结论是否遵循上述前提”、“这样做的目的是什么”使课堂变得更助俄性，增强了学生的推理能力与批判性思维。*HPS有助于全面深入理解科学学科的主要内容它可以帮助学生克服学习中的“无意义感”，这是约瑟夫诺瓦克(JoSePhNovak)曾经提出的，在学习公式和方程时，学生只是机械地背诵，缺少“它表达了什么”或者“它代表什么”的相关知识。 HpS通过帮助教师更深刻地理解科学、明确科学在知识和社会上的地位，从而提高教师的教学质量。而这种帮助还具有传感效应。很多证据表明，教师的认识论，或者说关于科学本质的观点会影响他们的教学方式以及他们的教学内容，最终影响学生认识论的形成。 HPS可以帮助教师发现学生的学习障碍，因为HPS可以在学生出现对科学发展史理解困难和概念转变时及时提醒教师。伽利略在四十岁时论证了现代加速度的理念，尽管经历了长期的思考，他始终没有得出关于潮汐现象的正确理论。通过历史研究，教师可以了解早期科学第T科学史、科判胖与例OT间阴吟系17学科中存在哪些知识上和概念上的困难。而这些知识可以帮助教师设计课程和组织课堂教学。HPS有助于科学教师和课程规划者对当代教育论辩进行更明确的评估。很多论辩一一关于建构主义教学方法、多元文化科学教育、科学的女权主义批判、科学与宗教关系的议题、环境科学、探究式学习、科学-技术-社会课程、争议性课题教学如进化论等，它们的主张和假说都建立在历史与科学认识论、人类知识本质及其产物和校验之上。缺少了HPS基础，教师很容易受到当代流行观念的诱导，而这些观念“在当时看起来很不错”，但实际却是教育与文化的灾难。