探賾科學態度與責任素養

翁慶雙，蔡鐵權

1.浙江省瑞安市教育發展研究院，浙江 瑞安 325200

2.浙江師范大學課程與教學研究所，浙江 金華 321004

科學態度與責任作為學科核心素養的一個組成部分，已落實到基礎教育科學類的各學科課程標準之中，充分表明了我國基礎教育課程改革對培養學生具備科學態度與責任素養的重視。但是在現實教育中，從教學設計的課堂教學目標設定，到具體的課堂教學實施以及教學評價，對科學態度與責任素養的關注與落實并沒有達到應有的程度。通過與一線教師廣泛的交流、觀察和調研，我們認為主要的原因在于對科學態度與責任素養與物理觀念、科學探究、科學思維等素養之間的內在聯系沒有足夠的理解，對科學態度與責任素養提出的起因和構建的理論基礎不了解。在核心素養的相關研究中，對科學態度與責任素養的理論研究也相對薄弱，與其他幾個素養相比較顯得遜色。由此，對上述諸方面作出探討，申述我們的觀點和認識，以彌補其中的不足。

1 科學態度與責任素養的內涵與結構

國際科學教育發展的對比研究結果顯示，當前的科學課程缺乏多樣性，學生學習的自主權也不夠充分，這在一定程度上導致了學生在進行科學學習的過程中沒有達成對科學本質和科學方法的深入理解，學生無法保持持久的科學學習興趣，自然也就會產生較低的科學職業期望?？茖W教育普遍性問題的揭示，啟示我們亟需重視科學態度與責任素養在科學教育中的養成。

科學態度與責任素養是一個核心素養的兩個方面?？茖W態度在國外很早就引起關注，羅伯特L.埃貝爾認為科學態度與科學方法既相關又不相同：雖然所有的科學都使用被稱為科學方法的一般程序，但嚴格地說，沒有一種具體的科學方法，心理學家對他的問題并不使用與生物學家完全相同的方法，而生物學家則使用或多或少對物理學家是完全陌生的技術。但無論具體的方法是什么，其中的每一步都來自科學態度的某個階段。然而，科學態度的每一個階段都在科學方法的某個步驟中得到表達，而不是相反的。因為科學態度涉及利用知識和獲取知識，涉及避免某些類型活動的傾向以及追求其他類型活動的傾向。因此，雖然科學態度和科學方法是絕對相關的，但它們絕不是相同的。根據這樣的認識，埃貝爾提出的科學態度包括：①準備好相信人類的智慧能夠理解自然的現象，通過這種理解能夠控制生命的力量；②準備尋求對自然現象的真正理解；③準備在工作和思維中尋求正確性，以便真理被發現［2］。高爾德則指出：多年來，科學教育工作者一直將科學態度的發展納入科學教育的一般目標，科學態度代表了將知識和技能（如客觀性、開放性、懷疑、對證據的重視等）轉化為行動的動機，遺憾的是，在課堂上卻很少強調這一目標［3］。

國際上對“科學態度”這一問題的研究通常分為“科學的態度”和“對科學的態度”兩類?！翱茖W的態度”指的是個體在解決和評估問題、作出決策時所持有的謙虛謹慎、實事求是的行事方式和原則，以及從中體現出來的個人優秀品質?！皩茖W的態度”是個體在從事科學工作或者在與科學相關的人和事物產生交互作用的過程中所形成的一種感覺、意見或信念，具體的構成要素又有不同的視角［4］。當然，不同的學者對科學態度的構成會有不同的觀點［5］。

我們認為科學態度大致可以包括：求真、務實、有恒、質疑、探究、開拓、專注、謙恭、奮斗、創新；敢于擔當、百折不撓、睿智審慎、實事求是、真誠理性、探賾索隱、無所畏懼、勇于獻身、好奇敏求；為科學而科學，為求知而求知，寧靜澹泊，不為名利，不求聞達、不唯實用等。

我國對社會責任的解讀集中體現了我國社會發展對個人的要求：所謂責任，是社會成員對個人履行社會任務的自覺認同與承諾，即社會成員充分考慮自己的個人能力和所處的社會關系，經過個人的自由選擇，自覺自愿地承擔相應的社會任務和履行一定義務［6］。這一解讀既明確了個體對他人、集體、社會和國家所應負有的擔當與貢獻，又形成了個體實現自主全面發展的不竭動力，更是響應社會和國家對人才需求價值取向的集中體現。綜合有代表性的國際組織、國家和地區有關責任的內涵描述，可以認為社會責任素養的特征為：①已成為國際社會的共識；②可以與具體學科或主題相融合，也可以成為一個跨學科的獨立指標；③內涵界定包括具體對象和心理過程。社會責任最終將具體化為某一學段某門學科的內容，不同學段學生有不同的認知水平和心理水平及能力特點，不同學科具備不同的學科特點和特定的教育任務與功能。同時，也是一種跨學科的素養，需要多個學科、多種知識體系和多樣能力聚合成一體而完成。

對于科學本質觀的研究，最早可以追溯到1907 年美國中央科學與數學教師協會對“理解數學中的科學方法和科學過程”這一議題的重視。1916 年，杜威提出“理解科學方法比獲得科學知識更重要”，在他看來，真正的科學就是優良的思維方式和思維習慣，需要用思維、經驗、行動等方法、態度的意義來進行詮釋。到了20 世紀90 年代，許多科學教育的國際會議對科學本質都給予了極大的關注。特別是邁克康馬斯在1998 年提出的關于科學本質內容的14 條認識，是他對當時8 個國際科學教育標準文件中關于科學本質的詮釋進行歸納得出的，一經問世就得到廣泛的關注和認可，并得以在各個國家迅速傳播。我國關于科學本質的理解很大程度上承襲了著名社會學家貝爾納的觀點。2019 年，赫里克分析了美國國家科學教育標準文件中對科學本質相關維度的闡釋，可以說是科學本質觀研究中的一個新的成果［7］。國際科學教育中科學本質觀是一個熱點論題，其論點也十分豐富［8-9］。

根據課程標準和以上的闡述，我們對科學態度與責任素養的內涵作出表述（圖1）。

圖1 科學態度與責任內涵結構圖

要將核心素養有效落實到具體學科的教育教學之中，讓中小學教師全面深入地理解學科核心素養，還需澄清核心素養的邏輯起點。我國基礎教育課程改革的核心素養譯自于“Key competences”，competence 與漢語“勝任力”相對應，而中文“素養”一般指的是經由訓練和實踐獲得的平素的修養，在理論、知識、藝術、思想等方面均有一定發展水平。從字面意思來看“素養”的解釋缺少了與能力相關的內容，而更側重和強調知識與道德層面的內容。competence 是一個更具復合性的概念，更能體現個體能力層面的發展，是在特定情境下成功完成某項任務必不可少的部分［10］。鑒于這種由于對“核心素養”一詞翻譯所帶來的局限，原文對人的全面發展沒有得到足夠重視的偏頗，對教育本體價值和內在使命功能的忽視，我們在對科學態度與責任素養的理解與教學實施中必須拓展思路，放開眼界，要有更全面的寬泛意義上的理解，不能糾纏于只言片語所帶來的理解上的片面化?？茖W態度與社會責任是彼此相關、融合一體的，是一枚硬幣的兩個側面。

2 科學態度與責任與其他物理學科核心素養的內在聯系

物理學科教育中四個核心素養相互聯系，有機融合為一體，基于對科學態度與責任素養內涵的理解與內部結構的建構研究，從對物理學科各個核心素養的認識和相互聯系的見解出發，建構了物理學科核心素養內在聯系圖（圖2）。

圖2 物理學科核心素養內在聯系圖

我們一貫認為，物理觀念是四個物理學科核心素養的中心，具有統攝意義，最終要致力于物理觀念的養成，當然，物理觀念對其他核心素養具有反作用?？茖W探究是獲得知識與能力及態度的途徑，是物理學習的主導方式，貫穿全部物理學教與學的過程?？茖W思維是物理學習的關鍵要素，沒有達到物理學習的高階思維水平，物理學習不可能達到深度的目標，也實現不了物理觀念的最終形成，也成不了物理人才?？茖W探究中時時貫穿著科學思維，科學思維又推進科學探究的實施，并推動從探究走向實踐，完成跨學科的學習，形成跨學科素養。而物理教學中的科學思維又有自己獨特的形式和特征［11］。

科學態度與責任在四個核心素養中處于基礎地位，承載起物理學科核心素養的整個體系，科學本質解決“科學究竟是什么”的重大問題——什么是真科學的關鍵問題［12］，可以認為是物理學科核心素養的理論基礎。這既解決了認識物理學是什么的本體論問題，也解決了如何認識物理學的認識論問題，并解決了物理學有什么用的價值論問題。如果把科學本質看作科學態度與責任素養的一個部分，科學態度與責任素養的基礎性地位更為凸顯、明確，我們對物理學科核心素養內在聯系的認識更有理論價值。

社會責任的實質是個體對責任承擔的一種“意向”、一種“意愿”，有責任心，其本身就是表現出來的態度，是態度外現的形式。從心理學的角度看，態度是由認知因素、情感因素和行為傾向因素三個方面共同構成的。態度的認知因素離不開“一致性的需要”這一基本前提，人類力求在思想、信念、態度和行為方面與其他個體保持一致；在態度的變化中包含情緒狀態的變化，如積極、喜歡、熱愛等；態度是某種行為的傾向或準備，為具體的行動提供了前提和傾向［13］。這也表明了態度蘊涵了認識論、價值論和實踐論。

科學態度與責任素養推崇探究，追求創新，強調合作分享，倡導好奇與興趣，頌揚實事求是，正是科學探究中必須遵從和執行的原則和關鍵因素?？茖W探究能力的核心要素中，問題、證據、解釋、交流與上述態度如出一轍，問題來自探究意識，源于好奇與興趣，發軔于追求創新；證據來自調查、觀察、實驗等，而準確有效的數據和證據的獲得必須建基于實事求是的工作之上；解釋是分析與論證的過程，根據數據和證據所進行的推理和論證、評價的結果，是科學方法的具體應用。交流就是合作分享的具體體現。任何科研成果必須公布于眾，因為科學是一種公共事業，無論對他人的成果提出建設性的建議，還是對自己的結論與結果的開誠布公?？茖W思維是促進學生科學探究能力發展、使學生真正理解科學探究本質的關鍵，激活學生積極思維主要在激起學生的認知沖突，讓學生產生學習科學的興趣、動機，積極學習的態度和高度的學習責任心。

科學態度與責任素養提出的不迷信權威、不盲從已有結論、大膽責疑、真誠理性、探賾索隱、好奇敏求、對科學方法的重視和合理運用等內容，與科學思維中的模型建構、推理論證、創新思維等要素完美契合。建構模型需要運用多種科學方法與思維方式，如類比、模擬、理想化、數學、推演、實驗、假設、想象以至系統方法和復雜性理論等，沒有合適的模型，物理學的研究便失去了依托，陷入一籌莫展的境地，物理學知識的獲得，概念轉變與理解，對物理學本質和內在規律的深刻認識，從現象、經驗、事實到概念、規律、原理，無不需要科學推理作助推劑，結論的得到，理論的建立，觀念的形成，都離不開論證思維，而這一切都服從于科學理性的思考，探賾索隱的精神。批判性思維是創新的源頭，是21 世紀的關鍵能力，而批判性思維的養成，首先要不迷信權威，不盲從已有結論。從地心說到日心說，從天體圓周運動到橢圓運動，從絕對時空到相對時空，從能量連續到能量量子化，無一不是對已有結論的否定，對權威地位的動搖。批判性思維是開拓創新的原點，是科學革命的濫觴，但批判性思維并非簡單地懷疑一切，而是有證據的責疑，理性的追究，基于事實的否定，這些同科學態度與責任素養的內涵也是不謀而合的。

科學態度與責任素養中科學本質、科學態度、社會責任的全部內容是承載物理觀念的堅實基礎。當前的國際科學教育研究與實踐，紛紛強調核心概念、大觀念、跨學科主題實踐以至超學科綜合。我國的物理學科核心素養中首先提出了物理觀念，并將其詮釋為“概念和規律等在頭腦中的提煉與升華”，這體現了對物理學知識和原理的深度理解和靈活應用的重視?？茖W本質觀也將科學知識置于重要的地位，科學教育也一貫重視概念的學習，從起源于20 世紀前期的前概念、迷思概念、概念轉變的相關研究，發展到20 世紀90年代涌現的學習進階和大概念、核心概念、跨學科主題實踐等熱點話題，與我國提出的物理觀念是一脈相承的。概念學習的不斷深化與研究的逐步深入，即實現對知識和原理的深度理解。而科學態度與責任素養中，注重強國富民、捍衛國家利益、熱愛自然、合理利用資源、節約能源、珍愛生命，關注科學、技術、社會、環境，著重科學研究與實踐中的倫理道德，是對物理觀念靈活應用的具體詮釋和實際要求，物理觀念在物理教學中居于重要的地位，物理觀念具有豐富的教育功能［14］。物理觀念地位的凸顯與教育功能的實現，也必須結合科學態度與責任素養，離不開科學態度與責任素養的內涵作為理論與實踐的保障。

科學態度與責任素養也揭橥了科學的精神功能和人文意義，正如薩頓所說的：“科學不僅是改變物質世界最強大的力量，而且是改變精神世界最強大的力量……”［15］。物理學家愛因斯坦的名言：“人是為別人而生存的”“不要統治，但要服務”“從自我解放出來”以及他對貪圖安逸享樂的“豬欄理想”的鄙棄和對“財產、虛榮、奢侈生活”的鄙視，無一不使人有高山景行之嘆［16］。這種極力反對個人崇拜，人格的超凡脫俗，遠超越于作為杰出科學家的愛因斯坦。

科學態度與責任素養在物理學科核心素養中的定位和內在聯系的認識，有利于我們對這一素養的深入理解，幫助我們在物理教學中作出正確的目標認定，在教學實踐中有效落實。

3 科學態度與責任素養的理論基礎構建

對于物理學科中的科學態度與責任素養，我們構建了學科關系圖（圖3），作為素養構成的理論基礎。

圖3 科學態度與責任理論基礎構建的相應學科關系圖

科學態度與責任素養的理論基礎由眾多學科共同構建。在這些學科中，可以再分成幾類，物理學是物理學科核心素養建立的學科理論基礎，確定了學科核心素養的學科本質與特點?？茖W本質（NOS）的大量研究成果，構成了科學態度與責任素養中的科學本質觀內容，是不可或缺的根本性的組成部分?？茖W本質觀涉及的內涵十分廣泛，要論證“科學究竟是什么”這樣的一個宏大主題，其復雜的蘊涵必須有豐富的理論為基礎，科學史、科學思想史、科學家傳記、科學哲學、科學社會學、科學心理學、社會心理學、科技倫理學以及科學方法論、科學認識論、科學價值論、科學文化（包括科學與人文關系的研究）、STS 研究等，都是題中的應有之義，沒有這些學科的研究成果，難以形成對科學本質的深刻認識?？茖W態度的內涵涉及的學科將包括科學史、科學家傳記、科學哲學、科學心理學、社會心理學、科學文化、科學課程論、科學教學論和學習科學等，離開了這些學科的大量研究成果，科學態度的內涵就無法正確理解。社會責任的內涵涉及的學科將涵蓋科技倫理學、STS 研究、科學社會學、科學家傳記、科學史、科學價值論、科學課程論、科學教學論和學習科學等，失去了這些學科的理論研究成果的支持，社會責任的內涵就沒有了依托。

由于本文篇幅的限制，我們無法對每個學科作細致的分析，闡述它們的理論成果及其在科學態度與責任素養中的作用，選擇解析科學家傳記（也可以屬于科學社會學和科學史、科學思想史等學科之中的部分內容）中的一些片段，以管窺科學態度與責任素養理論基礎的復雜和豐富多彩。

本-戴維從社會學的角度出發，對科學家在社會中的角色展開了研究，他指出：“一種新的社會角色產生于更為廣闊的社會環境，就科學家角色而言，價值觀改變是指通過邏輯和實驗來尋求真理，能夠被社會認可為一種值得做的智力上的工作，這就修改了哲學和宗教的權威，提升了技術性知識的尊嚴，從總體上創建了關乎學術自由的概念和規范，并最終深遠影響了幾乎所有的傳統社會的布局?！保?7］科學家，尤其是杰出科學家群體，無疑是社會中的精英代表，他們是科學的靈魂，是科學教育中學生的楷模，一切行為效仿的榜樣和追求的目標，科學家的態度與社會責任也將是學生養成科學態度與責任的范例。同時，對科學家的不端行為的了解，例如在從事科學研究時編造虛假研究內容，抄襲、剽竊他人研究成果［18］，從另一方面可以成為科學態度與責任教育的寶貴資源。通過對這些不端行為的確認和深刻認識，學生形成了強烈的心靈震撼，這對教育學生具有深遠的意義。

古代社會中還沒有形成科學家這一社會角色，科學家的社會責任無從談起。在17 世紀的英格蘭首次出現了“科學家”這樣的社會角色，這是伴隨著近代科學的興起而誕生的產物?？茖W家的社會責任問題則是在兩百多年后才被首次明確提出，其標志是1939 年的貝爾納的名著《科學的社會功能》一書的出版。第二次世界大戰把這一問題更加凸顯出來，戰后世界范圍內的和平運動是科學家對其社會責任問題的總爆發。20 世紀70 年代以來，新的科學技術革命對科學共同體提出了新的“社會責任”問題。

李醒民以愛因斯坦為典型，曾提出了當代科學家的社會責任、對待科學特有的態度和高尚的情操［19］。1955 年《羅素——愛因斯坦宣言》向全人類發出了這樣的呼吁：“記住你們的人性，忘掉其他”［20］，同時也掀起了著名的帕格沃什運動——一場自始至終都在強調科學家的倫理和道德責任、呼吁科學家對科學技術的研發和使用應持有審慎態度的國際和平運動，充分體現出科學家的科學精神和理性思維的力量，反映出科學家崇高的思想和強烈的社會責任感。

當然，各個學科不是與素養內涵一一對應的，而是相互交疊，一個學科對應多方面素養內涵，同時也可以是多個學科對應一個方面的素養內涵，這足以使我們體會到構成科學態度與責任素養的理論基礎內容是十分復雜和豐富的。

4 結 語

我們對科學態度與責任素養進行探賾索隱的求證，在于這一素養的內涵是復雜多樣的。內涵的揭橥，有利于我們全面而深入地理解科學態度與責任素養，尤其是對其中所蘊含的本質通曉領悟。四個核心素養相互之間有緊密的內在聯系，是一個完美的整體，對其內在聯系的梳理，明確了各個素養的地位與作用，在物理教學時，便于正確處理相互關系，正確闡明教學目標、制訂教學策略、實行教學評價?？茖W態度與責任素養理論基礎的建構是我們的一種創新性思考，是主要的探索內容，沒有一個強有力的豐富多樣的理論體系作載體，素養的內涵就沒有依托，也會妨礙我們對素養本質及內涵的詮釋和研究。這樣，我們對科學態度與責任素養有了一個多維度的觀照，全景式的展示，使科學態度與責任素養以靚麗的姿態呈現。