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

17、扩散、团结一心抢险救灾的英雄事迹、步调一致战胜疫情的感人场景。随着人口不断增加和城市化进程，自然环境逐渐被人工环境替代，人们对自然界的感觉已经严重退化，对花开花落、雁来燕去视而不见，对鸟语虫鸣充耳不闻。23孩子过早地体验了人情世故,却难以辨别植物和岩石种类。此外，从感知到思维的发生往往要有变化”的刺激，否则容易形成思维定势。大多数孩子的父母或祖父母、曾祖父母都生活在相对封闭的农村“熟人社会中，代代相传。因此，学生们往往对时空变化缺乏感觉和知觉，对坐标、变量、极限、加速度、微积分的概念难以建立。有研究发现，清华大学学生的认知能力在大学四年里发生了退步。24显然，不是学生的原有认知能力消失了，而是

18、高层次认知活动太少了，不能满足优秀学生对更大认知挑战的需求。学生在成长过程中虽然遭遇过纠缠不清的问题，但很少是通过探索性争辩和科学推理得到解决，大多是不了了之。同样，对于教师们而言，如果他们平时所经历的社会实践，不是需要观察、分析、综合、争论、反思的实践，那么，他们带给学生们的也就不可能是高阶认知的东西。对于知识的获得方法是否符合科学思维，可以借用费曼(Feynman,R.P.)的一段隐喻来说明。他说，如果想知道中国古代帝王鼻子的长度，可以有两种方法，一种是实地考古，另一种是开会讨论。在最初阶段，考古得出的数字可能没有开会得出的数字与真实的情况更接近。然而，考古得出的数字通过科学共同体的争论、

19、重复观察、再争论、再观察，会越来越接近真实；而开会得出的数字从第一轮到最后一轮都说不清哪个数字更正确，哪个证据更可靠、误差更小，因为主要取决于专家的个人水平和威望。有学者批评美国许多学生认为获得事实性数据是科学至高无上的荣耀，而不是理论和模型。25这说明，美国学生已经可以做到重视数据，但没有上升到建构理论的层次。而我们不少学生视数据像儿歌、图画那样可以自我建构。26这是由长期的农业文明带来的乐于描摹人文世界,而忽视对自然界的探索决定的。有学者认为，中国历史上只有墨子关心过认识论问题，甚至说中国哲学缺少对认识论研究。27其实，任何一个民族都有自己的认识论，更何况延续了五千年的文明。人文主义、集体

20、主义也是一种认识论、一种思维方式，因为它可以高效地解决人口众多带来的诸多问题。尼斯贝特(NiSbett,R.)等认为,中国人社团取向的、偏重综合而非分析的认知方式，与独立思考取向的、偏重分析的科学认知不同，进而导致不同的观察和认识世界的方式。28克若比(Crombie,A.)认为，思维方式是环境的产物，如果欧洲历史环境不是那样，今天盛行的可能就不是自古希腊就发展起来的推理模式。29杜威早就说过，知识就是人类在与外界环境互动过程中积累起来的生存经验和技能。30中国式的思维方式和认识论带来了特殊的中国科学教育问题。2015年PISA测评结果显示，我国学生的认识论知识比内容性知识”弱；科学自我效能感

21、低于世界经济合作组织（OrganizationofEconomicCollabrationDevelopment,OECD）平均分，而英美最高。31一项大样本实证调查发现，小学科学教师的“经典科学观与其在中庸思维上的以和为贵”维度得分存在相互消长关系。32有研究发现，我国小学科学教师在经典科学观上得分低于美国教师，而在现代科学观上却高于美国教师。33这一结果有悖科学认识论的发展过程。造成这种发展上的复杂性的原因可能是东方传统思维方式与西方后现代思潮产生某种共鸣，进而导致我国教师现代科学观得分虚高的现象。34（二）我国师生在科学认识论上的短板近年来，从国外引进的理论、观念令教师们应接不暇。所有这

22、些教学模式的共同目标无是让学生做“真科学。教师们之所以感到应接不暇，是因为没有亲自参与过一项真实的科学研究项目。一项关于全国小学科学教师科学素养十年变化的调查研究发现，我国小学科学教师十年间在科学知识方面进步显著，但在科学认识论方面变化较小，在科学教学行为方面则几乎无任何变化。35我国科学教育的问题不是技术上的，而是认识论上的；不是少数教师的落后行为问题，而是一些“优秀”教师备受肯定的示范作用。换句话说，这是系统性的问题。因此，我们亟须设计出适合我国教师和学生改变感知和注意习惯的科学实践活动案例。为此,我们首先要梳理出科学教学活动在科学思维和认识论认知上存在哪些方面的短板。1 .缺乏客观问题情

23、境的想象力与创造性培养对于中国文化里成长起来的学生而言，最缺少的不是依靠想象力建构模型的能力，而是基础性的客观观察能力。我们学生想象力培养的情境主要是诗词歌赋，三年级孩子可写出极富想象力的描写春天来了的诗歌，但对春天的气温变化数据与影子长短的变化数据的联系缺乏想象力。英文有ObSerVation,exploration,investigation,inquiry,research,我们的语言和思维还没有对这些词汇作细致的区分；我们很容易理解发散性思维的意义，但往往轻视聚合性、分析性思维的价值，而后者更反映科学思维的特点。美国的科学素养的基准有关科学的本质提到，在科学探索中包含的想象和创造性比许

24、多人能认识到的要多得多，但是严格的逻辑性和实验证据迟早会取而代之36。根据金(Chinn,C.A.)等提出的真探究与简单探究特征3刀，我国目前主要属于简单探究；在简单探究里，主要是简单实验；在简单实验里，存在许多假观察。所以，我们学生急需养成的是事关认识论的最基础的素养：客观记录的习惯、区分文学艺术的创造性与科学创新的本质、以弄虚作假为耻的科学态度，而这些都需要给学生创设科学发现的真实情境。2 .脱离科学实验目标的计算、推理能力发展有人认为，构建科学解释”模块主要在于数学和逻辑的运用，而数学是我国学生的强项，因为“应试教育”的最大功劳是培养了学生解难题的能力。但我们必须认识到，数学只是工具，计

25、算技能本身不能建构科学理论；科学理论的产生需要在真实的情境中收集证据一推理和计算的材料；要让数据说话。我们学生不缺计算推理才能，但缺少清晰的解决问题的目标和符合事实和逻辑根据的预测意识，而有目的地提出问题和解决问题才能形成科学理论证据和逻辑支持的合情合理的故事。显然，这就需要我们为学生构建科学问题情境，将数学计算、推理置于相互合作的科学实践的情境中。推理论证不应单独发生在某个个体内，某个个体作出的推理论证只有在其他人那里可以同样进行，才能说明其可靠性。如此一来，数学观念的真理性就离不开人类实践活动的意义领域。383 .缺失争辩体验的合作与守纪品质的培养和为贵”的传统崇尚讷言敏行，争辩的习惯不被

26、推崇。例如，思维的版图(TheGeogr叩hyofThought)的中文版对科学思维常见步骤的翻译漏译了“争辩步骤；科学课堂看似小组活动热火朝天，但实际上常常是组长主导的活动。即使有争论，其目的和内容大多是为了寻找一种权威的答案，常常可以听到这样的小组活动对话：老师不是这样说的!书上不是这样说的!我们究竟听谁的?”而不是基于自己观察事实的申辩。产生这种走过场的科学争论的原因，除了对理论有高不可攀的敬畏感,认为理论从来都是大人物构建的，学生的任务是学习既有理论39,还有对争辩的科学实践功能缺乏认识，对科学知识不断更新、永无止境的性质缺乏认识。更深层次的原因在于，我国目前工业化、现代化的社会分工尚

27、不健全，教师和家长尚未真正体验过通过公平争辩建立起来的科学理论的产生过程。4 .缺失科学探究环节的工程技术教育由于近代科学与我们擦肩而过，长期以来我国科学教育片面重视技术操作而忽视其背后的科学原理基础。目前将“科学与工程实践”等同于工程技术教育，甚至进一步简化为技术教育的现象普遍存在。在课程设计上甚至将基础教育的科学课上成了职业教育的技能训练课，有将科学教育带上培养能工巧匠”歧途的风险。40科学探究的目的是产出对自然界的解释；工程技术的目的是产出符合人类需要的最佳设计方案和设施，因此两者相应的有待解决的问题和数据性质都是非常不同的。41在教学设计上,工程技术实践活动既可以是对科学理论的应用，也

28、可以是作为科学探究的工具，但这些都需要一个如项目化学习的真实情境。5 .缺乏科学史根基的科技前沿内容学习一方面，有些工程技术教学出现了脱离科学实践、探究的理念，片面追求高科技前沿的内容;另一方面，将科学史教学像学科知识一样地传授，而不是作为极好的科学实践情境资源。例如，对达尔文进化论一课，要求小学生通过查资料讨论达尔文(DayWin,CR)与拉马克(LamarCk,JB)谁是谁非的问题。最后教师告诉学生正确答案”是：只有达尔文是对的。但是，却没有认识到，这段科学史恰恰是对科学本质,即科学理论是不断发展的”42的极好的诠释。当然，这与我国缺乏近代科学发展史密切相关。学术界对科学史的教育意义已经形

29、成共识,孟克(MOnk,M.)和奥斯本重申要在作为历史发现与作为历史认识论”之间做出区别，呼吁要重视后者。43但这些研究主要指的西方科学史，而作为人类文明发展历程重要组成的中国农业科技史的教育意义尚未得到关注。对于没有产生近代科学的中国而言，用外国科学史进行认识论层面的教学必然面临困境：缺乏本土文化的“情境”支撑，学生的科学认同和学习动机难以提高。此外，我们的历史课主要是关于朝代更替、帝王将相的政治史，唯一的系统化的科技史是英国人李约瑟(Needham,J.)在其西方人经验和知识基础上的“建构。四、对科学教育国际转向的本土回应多年来我们紧跟西方理念、西方模式，尽管收到一定成效，但与西方的距离似

30、乎并没有明显缩小。不过，科学实践和文化回应性教学等敏念恰恰提示我们，必须从我们自己的社会文化情境里找问题、找出路。实践一定是本土的行动。那么，首先要弄清本土科学实践是什么?要回答这个问题，可以通过构建中国农业文明科技史模型(以下简称农业科技史模型”)来实现。该模型是基于中国的科学史发展和中国的文化情境构建的，其功能在于，第一，作为认识中国、认识中国科学教育问题及其社会文化影响的基础性教师教育课程资源；第二，作为设计我国学生科学认知进阶的理论根据；第三,作为科学实践活动情境设计的本土资源之一。（一）开发“农业科技史模型”的科学教育意义西方文明对世界的探究路径和过程与我国不同。他们从海洋出发，我们

31、从平原出发；他们面对的最大挑战是自然界，我们面对的最大挑战是人口众多；他们先发展对自然的理解、后发展对人的理解，我们则先发展对人的理解、后发展对自然的理解。44这就是说，我国科学史发展模型不同于西方，一个从商业文明向工业文明发展演变，一个则是从农业文明向工业文明发展演变。因此，我们对国际科学理念变化的回应应该首先从认识论上进行梳理和反思,而不是简单照搬西方的课程内容、教学模式、活动设计。从课程上看，西方国家从小学到高中、大学各级科学教育内容的进阶大致反映了从古希腊到近代两次工业革命的西方文明进程,其历史学科的教育内容很大程度上反映的是从古希腊到近代的科学思想史及其与之相应的社会文化变迁最高一级

32、的科学探究“情境.以英国为例，小学阶段采取不分科的综合教学模式，低年级小学生们身着自制的古希腊服装，制造原始的香料、橄榄油面包；学习古罗马骑兵古老的信息获取方法一用耳朵贴在地上听；想象在希腊群岛上写一封画有简单地图的求救信，放在用蜡封口的自制漂流瓶里，再应用简单的海流和潮汐的知识，决定投放漂流瓶地点,并计算大概几天后可到达对岸岛屿。45英国学者提出的科学史教学模式中有一个步骤，将科学史上不成熟的甚至错误的解释和孩召门的各种观点平起平坐地放在一起，以此引起有效的争论，从而发展学生的认识论认知。46我国自近代引进的科学与教学教学内容及其进阶次序也是以西方科技史为根据的，这是因为我们没有自己的系统化

33、的科技史，我国理科教育内容和进阶与我国科技发展史几乎完全脱节，与学生的认知发展阶段脱节。而且以传统文科教育形式存在的历史教学和社会文化教学内容与理科教育理念大相径庭。当然，由于近代科学没有产生于中国，中国科技史在科学理论深度上往往不及西方科学，但这只涉及近代以后内容的进阶环节，即初中以后的学习阶段，而对小学阶段，即最需要关注认知进阶的阶段，完全可以回归本土科技史和文明史。这不仅有利于各科教学内容的一体化设计，而且有利于将我国独特的科学发展成果作为全人类的共同遗产继承下来，因为人类面临的许多问题已经说明：进化不等于进步。4刀（二）如何构建农业科技史模型这里所说的科技史模型与所有科学模型一样，具有

34、解释性特点，即能够反映我国农业文明环境下科技发展的独特逻辑。不过，它还具有虚构性特点。第一，李约瑟的中国科技史是站在西方人视角、以工业文明为参照系的科技史，“四大发明没有集中反映我国农业文明的成果。在以农业文明为核心的我国本土科技史里，除了四大发明还应该包括诸如水稻、蚕丝、梯田、水车和中医药。而且,已有的我国古代科技故事往往零散而庞杂，缺乏科学原理说明，脱离社会环境，而虚构的模型可以反映我国主要农业科技发明的自然环境和社会背景，及其不断改进的、连续的、合情合理的故事，这个故事应该与现代物质科学、生命科学、地球与空间科学的知识和原理进行合理嫁接，以及与社会各领域发生联系。第二，尽管有一些中国科技

35、史故事符合科技原理，但往往缺乏认识论观照，缺乏与社会文化环境的联系，因而需要改写或重新设计教学策略，使之成为有意义的科学教育课程内容。例如，对于墨经里的诸多疑问句、天问里的一百多个科学问题，可以让学生们进行研讨，引导学生将历史故事背后的自然和社会环境与古人的认知发展相联系，合理地虚构当时的社会环境从而有效发展学生科学认识论认知。第三，鉴于中国古代科技史故事与现代科技知识及社会环境脱节，需要用虚拟的故事将其与近代科学思想进行连接。48例如，对于浮力定律的教学，要与曹冲称象进行联系，探讨为什么曹冲离发现浮力定律只差一步之遥却停滞不前。比如，假设曹冲需要与韩国进行商贸往来，当他将满载的货轮驶出长江口

36、时，一定会发现货轮离开河口后逐渐上浮，于是为了降低运输成本，曹冲定会召集大家研究怎样才能使载货量最大化。学生们在这样的情境中应该会提出与浮力定律相关的科学问题。不过，编造这个跨越时空的故事不在于吸引学生，也不限于引发学生提出科学问题、学习科学方法，更是要引导学生思考诸如曹冲之所以没有从称象的活动中抽象出浮力定律可能是因为我们的商业文明不发达等问题。这是对社会文化的反思，是培养科学认识论的有效途径，也是培养科学态度和责任心的有效途径。第四，中国农业科技史建模可以有多种多样的途径和方案，其目的不是进行专业的历史学研究，而是通过建模让学习者学会历史地看待我国科学发展过程，认识科学发展与社会文化的联系

37、。如前所述，建模过程本身是一种科学实践的过程。（三）如何使用农业科技史模型1 .作为教师教育课程的重要补充对于教师教育而言，农业科技史模型不仅是一种学科教学论知识(PedagogicalContentKnowledge,PCK),而且是学科教学内容，因为认识中国本身是有效理解其他教学内容的基础。虚构科技史可以为教师们提供最宏观的科学实践与社会文化环境关系的历史逻辑认知，以此为基础开发教学中的“情境导入”，设计有内容的科学争辩、推理论证的探究活动。目前“情境导入环节是教师们普遍反映的难点，而如果像前文岩石分类所述，以科技史故事为情境设计，就会帮助学生们理解科学的本质是人类解决生活中问题的创造性探

38、索；认识到科学探索永无止境，科学是和我们每个人日常生活息息相关的事。2 .为发展科学认识论提供实践活动素材农业科技史模型”不可替代常规的国家课程，但它是落实国家课程的重要途径。学习科学前沿告诉我们，探究活动的内容一方面要与孩子们的生活经验相联系，另一方面要与社会文化相联系，而科学史故事是再现社会文化与思维发展关系的重要资源。曹冲称象一例已经说明了这一点，没有商业活动，就不需要产生抽象的科学和数学概念，也不需要精确计算和推理。此外，农业科技史模型”的开发、建构本身是一项社会科学研究领域的科学实践，可以作为教师教育或高中学生科学、技术与社会(Science,TechnologyandSociety

39、,STS)教育的校本课程或项目化学习资源。对于小学生而言，可以以科普剧的形式表演出来，也可以以漫画的科普读物形式呈现出来，还可以用学生们自制的实物，建设教学用中国农业文明科技史馆等。3 .为课程的进阶设计提供宏观背景西方科学史与不同年级课程内容对应的进阶关系源于教育重演论思想。该思想认为，儿童科学思维的个体发生与人类科学成果的系统发生之间存在平行关系。20世纪以来许多心理学家和教育家都认同重演论。林(Linn,M.C.)认为，“儿童学习科学概念的过程反映了人类对科学的认识历程。49哈洛恩(HalIoun,LA.)也认为，学生在科学上的认知发展也许可以通过某种重演科学范式演变历史的学习过程得到有

40、效地实现；大多数中学生所拥有的物理世界概念在许多方面类似于前伽利略时代的幼稚的实在论范式，通过指导学生重演伽利略(Gamei,G.)以来的科学家所经历的科学理论和科学模型的不断改进过程,可以与现代的科学实在论相协调。50为此，他提出了三种科学本质观：幼稚的、经典的和现代的，并认为三者是进化的、循序渐进的关系。可以推论，我国学生早期科学认知进阶框架应该与中国农业文明科技史发展过程大致一致。(四)开展文化关联”教学活动应该注意的问题正如任何科学概念都有其定义域，农业科技史模型”的运用也应该正确认识其性质，注意其适用条件。第一，基于中国农业科技史模型的文化关联教学不是主张狭隘的民族主义、保守主义。我

41、国科学教育课程改革已经开始了本土文化情境教学模式探索，农业科技的教育意义开始被认识。但不足之处在于主要是零星的古代科技知识，如孔明灯、樟卯结构、桥，缺少对科学史故事背后蕴涵的科学本质的探讨。在涉及与文化传承关系处理上仍然存在两张皮现象，尚未从农业文明科技史与科学思维的关系、农业文明与中华文明的关系上看问题，所以在教育目标上主要是技艺传承和劳动教育。第二，不可滥用重演论。不是所有概念学习过程都符合重演现象。例如，对热和温度的关系,对光合作用的理解，对地球重力指向地O的概念。今天的孩子生活在一个与他们的祖先非常不同的物质和社会文化环境中，重演并不是普遍的现象。重演论的意义主要是为某些概念建构进阶的

42、设计提供历史视角的支持。我们倡导的重演论主要是社会文化意义上的，而不是具体内容意义上的。因而，如果仅从学习内容上讲，中国农业文明科技史对应的认知阶段是小学阶段。古代科学史在/浮阶段具有不可或缺的特殊意义。第三，不可夸大科技史情境的作用。如上所述,科技史对于科学教育的文化关联设计非常重要，然而，它不是发展认识论认知的唯一素材，学生的现实生活经3佥仍然是教学设计的主要资源。不过，发达国家大多数家庭都有机器人，孩子们都有自己独立的生活空间，花园绿地、自然馆（角）、科技馆（角）能够满足孩子们的好奇心。而我们一方面城市化进程尚未完成，另一方面大多数城市学生很少有接触大自然的机会。更为严重的是，我国家长与

43、孩子生活在相互隔离的两个世界，很难产生双方具有共同兴趣的、值得探究的问题。那么，什么样的情境是学生、家长、教师都能乐在其中的呢?离开我们父辈的生活经验不很遥远的传统农业科技活动便是一种选择。综上所述,国际上用“科学实践代替科学探究”是一次重启改革的动员令，而不是实用主义认识论原则的转变；用实践一词可以更好地表达实用主义在认知科学上的新进展，即强调学术共同体有条理的争辩与建构的意义以及社会文化的作用。对于非西方国家而言，这个变化虽然带来了很大挑战，但同时也带来了特殊的机遇，因为实践一定是基于本土的活动。本文提出的建构中国农业科技史模型方案，本身就是一项科学实践。尽管挑战巨大，道路曲折，但改革开放

44、这个最大的科学实践保证了中国科学教育前途辉煌。注释：经典科学观是强调科学的客观性、世界的统一性、科学方法的规范性和可重复性的一种科学认识论,它与后现代科学观强调科学的个人主观因素和社会建构因素的影响带来的科学理论的不确定性属于两个基本对立的概念。详见：Halloun,1.MediatedModelinginScieneeEducationJ.Science&Education,2007,(16).相对于西方文明的标志：文字、城郭、青铜器，中华文明的标志是：水稻、蚕丝和玉器。参见：牟永抗，吴汝祚.水稻、蚕丝和玉器中华文明起源的若干问题J考古，1993,.原文参考文献： 唐小为，丁邦平.“科学探究

45、”缘何变身“科学实践”？一一解读美国科学教育框架理念的首位关键词之变j.教育研究，2012,(11). 2Halawa,S.FeaturesandTrendsofTeachingStrategiesforScientificPracticesfromaReviewof2008-2017rticlesJ.InternationalJournalofScienceEducation,2020,(42);Barzilai,S.&Clark,.C.OntheGoalsofEpistemicEducation:PromotingAptEpistemicPerformanceJ.JournaloftheL

46、earningSciences,2018,(27). 3141949裴新宁.学习科学与科学教育的共同演进一与国际学习科学学会前主席马西娅林教授对话J.开放教育研究,2018,(4). 437Chinn,C.A.&Malhotra,B.A.EpistemologicallyAuthenticInquiryinSchoolsrATheoreticalFrameworkforEvaluatingInquiryTasksJ.ScienceEducation,2002,(86). 521宋歌，王祖浩,实践转向的科学论证教学：国际研究新进展J.比较教育研究，2018,(7). 6唐小为，等.课堂科学辩论实

47、施探究一一以中美中小学科学课堂案例比较分析为例J课程教材教法，2012,(5). 7胡卫平，等.思维型科学探究教学的理论建构J.课程教材教法，2021,(6). 8Bower,G.H.&Morrow,D.G.MentalModelsinNarrativeComprehensionEj.Science,1990,(247). 9Kenyon,L.,etal.TheBenefitsofScientificModelingJ.ScienceandChildren,2008,(46). 10金莺莲技术增进的环境中初中生科学概念学习的研究一基于知识整合框架D.上海：华东师范大学，2017. 1lFret

48、z,E.B.,etal.AnInvestigationofSoftwareScaffoldsSupportingModelingPracticesEj.ResearchinScienceEducation,2002,(32). 12姜涛，廖伯琴.方法与建模：两种竞争的探究教学模式评析J.课程教材教法，2012,(10). 13诺丁斯奈尔教育哲学M.北京：北京师范大学出版社，2008：141. 15Nasir,N.S.&Hand,V.ExploringSociocuhuralPerspectivesonRace,Culture,andLearningJ.ReviewofEducationalResearch,2006,