從科學(xué)建構(gòu)到信念實踐的認(rèn)識論

摘? ?要：諾曼·萊德曼是國際科學(xué)教育領(lǐng)域的領(lǐng)軍學(xué)者，他在師生科學(xué)本質(zhì)觀和科學(xué)探究觀方面的學(xué)術(shù)成就享譽國際，他還研究了職前和在職教師的學(xué)科知識、教學(xué)法知識和教師信念。除此之外，他培養(yǎng)了數(shù)位來自中國的博士、訪問學(xué)者和一線科學(xué)教師。有鑒于此，文章緬懷萊德曼為中國科學(xué)教育的學(xué)術(shù)研究、國際比較、學(xué)生培養(yǎng)、教師培訓(xùn)，以及國際科學(xué)教育改革等方面作出的貢獻(xiàn)，著重對科學(xué)素養(yǎng)的核心“科學(xué)本質(zhì)觀”的研究歷程進行闡釋，并從科學(xué)本質(zhì)到科學(xué)探究揭示師生科學(xué)認(rèn)識論的建構(gòu)，最后詮釋其從學(xué)到教科學(xué)實踐的思想、演進與整合。萊德曼奠定了科學(xué)本質(zhì)教育從學(xué)到教的發(fā)展路徑，揭示了教師科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識論與教學(xué)實踐的互動機制，推動了中美科學(xué)教育比較研究的方法論，為科學(xué)教育國際化及其人才培養(yǎng)國際化作出卓越貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)本質(zhì)觀;科學(xué)探究觀;科學(xué)認(rèn)識論;科學(xué)教育

中圖分類號：G51? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2022）10-0040-09

一、本文緣起

諾曼·萊德曼（Norman G. Lederman）出生于1951年9月，是美國科學(xué)教師教育學(xué)會（Association for Science Teacher Education， ASTE）主席，曾任美國科學(xué)教學(xué)研究學(xué)會（National Association for Research in Science Teaching， NARST）主席，也是美國科學(xué)教師教育期刊《科學(xué)教師教育雜志》（Journal of Science Teacher Education）主編。萊德曼在師生科學(xué)本質(zhì)觀和科學(xué)探究觀方面的學(xué)術(shù)成就享譽國際，他還研究了職前和在職教師的學(xué)科知識、教學(xué)法知識和教師信念。萊德曼共出版10本著作、發(fā)表200余篇論文，并在世界各地的專業(yè)會議上作了500多場演講。他對中國的科學(xué)教育研究情有獨鐘，不遺余力地?fù)?dān)任北京師范大學(xué)科學(xué)教育研究國際中心外籍專家、浙江師范大學(xué)高端外籍專家，為中美科學(xué)教育合作研究、教師培訓(xùn)、學(xué)生培養(yǎng)等方面作出了重要貢獻(xiàn)。2021年2月，ASTE評價其在一生的47載科學(xué)教育工作中，作為一名科學(xué)教師、科學(xué)教師教育家、科學(xué)教育研究者和領(lǐng)導(dǎo)者，塑造了杰出而有影響力的職業(yè)生涯。

萊德曼分別在布拉德利大學(xué)（1971年）和紐約大學(xué)（1973年）獲得生物學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，之后在伊利諾伊州和紐約的高中、社區(qū)大學(xué)以及錫拉丘茲大學(xué)教授生物學(xué)科課程十年。在這些年里，他獲得了布拉德利中學(xué)教育碩士學(xué)位（1977年）和雪城大學(xué)科學(xué)教育博士學(xué)位（1983年）。萊德曼曾在雪城大學(xué)、紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校和俄勒岡州立大學(xué)擔(dān)任科學(xué)教育和教師教育助理教授，然后在俄勒岡州立大學(xué)被提升為副教授、教授。2001年，他擔(dān)任俄勒岡州立大學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)教育系主任，并于當(dāng)年調(diào)入伊利諾理工大學(xué)成立新的數(shù)學(xué)和科學(xué)教育系。2011年，萊德曼被評為伊利諾理工大學(xué)終身榮譽教授?？茖W(xué)網(wǎng)（Web of Science）可以檢索到的萊德曼最早的研究在2002年，其中發(fā)表在《科學(xué)教學(xué)研究》（Journal of Research in Science Teaching）的文章《科學(xué)本質(zhì)觀問卷：學(xué)習(xí)者科學(xué)本質(zhì)觀的有效性和有意義性評價》（被引755次）影響力最大。為深度了解萊德曼的科學(xué)教育研究思想，筆者在學(xué)習(xí)和整理其早期學(xué)術(shù)論文和研究手冊的基礎(chǔ)上，于2021年3月29日在科學(xué)網(wǎng)核心集刊共檢索到其近15年集大成之53篇研究文獻(xiàn)，剔除1篇非學(xué)術(shù)文章和1篇非英語論文，得到51篇公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文作為文本挖掘樣本集。通過對年度發(fā)文量及其主題的分析可知（見圖1），萊德曼始終關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)與教師教育，并且在2015—2017年的高產(chǎn)期對科學(xué)教育的政策研究作出了積極貢獻(xiàn)，他基于對科學(xué)史和科學(xué)文化的深層研究，發(fā)展了科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)探究的測評工具。除此之外，他培養(yǎng)了數(shù)位來自中國的博士、訪問學(xué)者和一線科學(xué)教師。有鑒于此，筆者撰寫此文緬懷恩師萊德曼為中國科學(xué)教育的學(xué)術(shù)研究、國際比較、學(xué)生培養(yǎng)、教師培訓(xùn)、國際科學(xué)教育改革等方面作出的卓越貢獻(xiàn)。

二、洞見科學(xué)素養(yǎng)的科學(xué)本質(zhì)觀：

歷程、測評與應(yīng)用

“對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識”被萊德曼等研究者認(rèn)作是個體具備科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵特征，也可以回答科學(xué)素養(yǎng)是什么的問題[1]。良好的科學(xué)素養(yǎng)不僅包括個體知曉較多、較深的科學(xué)主題，還包括能夠明晰科學(xué)性質(zhì)、事業(yè)以及科學(xué)在個人和社會生活中的作用?？茖W(xué)本質(zhì)教育的價值主要體現(xiàn)在實用主義、民主問題、科學(xué)文化、道德信念和科學(xué)學(xué)習(xí)5個方面，即對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識可以使人們有意義地看待科學(xué)，并在日常生活中正確處理所面臨的技術(shù)產(chǎn)品和加工過程中的問題;有助于人們思考科學(xué)的社會問題和參與到科學(xué)的決策;體會作為當(dāng)代文化之科學(xué)的價值;了解科學(xué)社群在社會問題上具有共同遵守的價值和道德信念;有助于學(xué)生對科學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和科學(xué)方法的掌握[2]。因此，萊德曼的早期研究，致力于推動國際科學(xué)教育領(lǐng)域傳統(tǒng)的重視科學(xué)知識學(xué)習(xí)到科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識的轉(zhuǎn)變。

（一）科學(xué)本質(zhì)的研究歷程

科學(xué)本質(zhì)研究由來已久，早在1907年，美國科學(xué)與數(shù)學(xué)教師學(xué)會（Central Association of Science and Math Teachers）就認(rèn)為科學(xué)教育應(yīng)強調(diào)科學(xué)過程和方法。約翰·杜威（John Dewey）曾提出做中學(xué)的觀點，認(rèn)為學(xué)生了解科學(xué)方法重于獲取知識;約瑟夫·施瓦布（Joseph J. Schwab）最早提倡把科學(xué)本質(zhì)納入科學(xué)教育之中;羅賓遜（Robinson）首先提出科學(xué)教育者要接受科學(xué)哲學(xué);卡爾伯恩（Carbone）指出科學(xué)教學(xué)并沒有介紹科學(xué)的背景;蓋勒格（Gallagher）發(fā)現(xiàn)科學(xué)課程強調(diào)科學(xué)知識主體，而不是科學(xué)本質(zhì);班特雷（Bentley）指出教科書本身對科學(xué)本質(zhì)的描述不夠，甚至是錯誤的、太過簡化的或不完整的[3]。從歷史發(fā)展可以看出，增進學(xué)生對“科學(xué)本質(zhì)”的認(rèn)識，一直是科學(xué)教育領(lǐng)域所重視的目標(biāo)，也是最常被提及的目標(biāo)之一?？茖W(xué)素養(yǎng)即強化對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。科學(xué)學(xué)習(xí)依建構(gòu)主義觀點而言，應(yīng)該包含認(rèn)識論及其概念的發(fā)展[4]。換言之，認(rèn)識論的發(fā)展必須先涉及科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)方法論;建構(gòu)主義理論下的教學(xué)策略十分強調(diào)科學(xué)本質(zhì)之重要性，因為個體對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)知度，會深深影響其行動、思想和決策力?？茖W(xué)教育者認(rèn)為，學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識影響他們對科學(xué)知識的理解，所以近年來發(fā)展學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識成為科學(xué)教育明確的目標(biāo)。雖然學(xué)界對科學(xué)本質(zhì)缺乏一致性看法，但學(xué)者們都認(rèn)同科學(xué)本質(zhì)在科學(xué)教育中的重要性。

當(dāng)代理科課程和教學(xué)主要受到后現(xiàn)代哲學(xué)觀的影響，具有與以往不同的發(fā)展趨向?？茖W(xué)本質(zhì)的含義并非處于不變狀態(tài)[5]。伴隨著各個時代的哲學(xué)觀點變化，科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵也不斷發(fā)生演變，歐美國家對基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)本質(zhì)研究有著悠久的歷史淵源?？茖W(xué)本質(zhì)對應(yīng)的哲學(xué)性觀點始終都在伴隨時代演變。值得注意的是，即便在同一時代，科學(xué)本質(zhì)的一些哲學(xué)觀點也往往會幾種共存。一般而言，它們可概括為理性主義、經(jīng)驗主義、邏輯經(jīng)驗主義、實證主義、后實證主義、證偽主義觀點等[6]，并且依據(jù)科學(xué)本質(zhì)的演化歷程，前四個觀點往往被看作“傳統(tǒng)”科學(xué)本質(zhì)，而后兩個觀點則通常被視作“新”科學(xué)本質(zhì)。當(dāng)然，“新”科學(xué)本質(zhì)被看作是趨于建構(gòu)主義理論的科學(xué)本質(zhì)?？茖W(xué)本質(zhì)問題具有極高的研究價值，這不僅體現(xiàn)在它在科學(xué)理論領(lǐng)域享有極高的地位，還體現(xiàn)在它能夠?qū)ι詈臀磥戆l(fā)展產(chǎn)生極大影響?？茖W(xué)本質(zhì)的價值在于，它能夠提質(zhì)學(xué)生的科學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)成效、助力學(xué)生深度理解科學(xué)、強化學(xué)生科學(xué)決策能力、提效教師科學(xué)知識教授。此外，科學(xué)本質(zhì)也能夠作為一種科學(xué)判斷標(biāo)準(zhǔn)，成為判斷科學(xué)發(fā)展合理性和可信性的根據(jù)，同時也是判別“偽科學(xué)與科學(xué)”的準(zhǔn)繩。科學(xué)本質(zhì)能夠在個體的科學(xué)觀念中產(chǎn)生作用，為人們的日常實踐和科學(xué)活動提供指導(dǎo)，因此，掌握科學(xué)本質(zhì)已經(jīng)成為科學(xué)教育極為重要的內(nèi)容和目標(biāo)[7]。

（二）科學(xué)本質(zhì)的測評框架

盡管學(xué)術(shù)界對科學(xué)本質(zhì)有著不同的理解，但學(xué)者們普遍認(rèn)同，科學(xué)本質(zhì)意指科學(xué)知識本質(zhì)及促使科學(xué)知識發(fā)展的內(nèi)在信念、價值觀?？茖W(xué)認(rèn)識論是科學(xué)的本質(zhì)，科學(xué)是獲取知識的一種途徑，也或者是與科學(xué)知識發(fā)展一體的信念與價值觀。對科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)在含義研究，萊德曼建立了一個具有7個維度的測評體系：①科學(xué)知識自身具有暫時性特點，它會變化，但是在某段時間內(nèi)會處在穩(wěn)定的狀態(tài);②科學(xué)知識源于個體自然生存體驗，以經(jīng)驗為起點;③科學(xué)知識帶有創(chuàng)造屬性;④科學(xué)知識的形成需要個體主觀性介入;⑤科學(xué)知識和社會文化存在關(guān)系;⑥科學(xué)理論的構(gòu)建路徑是自觀察至推論;⑦科學(xué)理論與定律的功能及關(guān)系[8]。盡管不同學(xué)者對科學(xué)本質(zhì)的理解有著觀點差異，但由萊德曼等研究者所提出的科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)在含義得到了共識，這些觀點來自于持久的教學(xué)實踐和研究，也與美國2061計劃、科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)相符合。

萊德曼認(rèn)為提升基礎(chǔ)教育階段師生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識具有現(xiàn)實意義。基于此，萊德曼及其團隊開發(fā)了多套科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究的開放式問卷，最為流行的是VNOS-D和VOSI-S，在使用時還需要進行必要的隨后訪談。在科學(xué)本質(zhì)的問卷中，共有7個大題，它們被用來查測科學(xué)探究中科學(xué)家形成知識的特點，其中包含7道科學(xué)本質(zhì)議題之中的5個，未涉及的議題有2個，分別是理論和定律的關(guān)系、作用，以及社會文化相關(guān)。采用此5個議題的原因是，科學(xué)課程在基礎(chǔ)教育階段往往更易被師生們接受，即以創(chuàng)造性、暫定性、觀察與推論、經(jīng)驗、主觀性為基礎(chǔ)。科學(xué)探究問卷涉及5個大題，多采用實際問題解決的方式來陳述和設(shè)疑，用于測查科學(xué)家發(fā)展科學(xué)知識的過程，即“對科學(xué)探究的認(rèn)識”，牽涉科學(xué)探究的9大議題維度：①科學(xué)探究始自問題，但不一定需要假設(shè)驗證;②問題引導(dǎo)探究的過程;③科學(xué)探究無固定的范式和程序（如無不變科學(xué)方法）;④科學(xué)家們即使參照同一程序開展探究，結(jié)論也不一定會相同;⑤最終結(jié)論受探究過程影響;⑥探究結(jié)論應(yīng)和數(shù)據(jù)符合;⑦解釋來源于求集的數(shù)據(jù)以及已有的認(rèn)識;⑧科學(xué)證據(jù)和科學(xué)數(shù)據(jù)并不同;⑨探究和實驗的關(guān)系[9]。

（三）科學(xué)本質(zhì)的教育應(yīng)用研究

學(xué)術(shù)界對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識源自于20世紀(jì)初期，當(dāng)時學(xué)術(shù)界對科學(xué)本質(zhì)的理解近乎等同于對科學(xué)方法和過程的理解。在課程教材中體現(xiàn)較多的是經(jīng)典式、培根式的科學(xué)觀念，把知識內(nèi)容看作通過歸納的路徑來進步，知識被看作是客觀的、絕對的。至20世紀(jì)60年代，學(xué)術(shù)界逐漸強調(diào)過程技能和探究元素，包括觀察、假設(shè)、設(shè)計實驗、解釋數(shù)據(jù)等。到了20世紀(jì)80年代，心理學(xué)和社會學(xué)因素增加到科學(xué)本質(zhì)的研究中，發(fā)展科學(xué)解釋方面的創(chuàng)造性顯得十分重要。國際基礎(chǔ)科學(xué)教育階段，關(guān)于師生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識研究主要分為四個方面：師生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識狀況與測查、改進方法;為提升學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識所開展的課程開發(fā)、應(yīng)用及評價;教師的認(rèn)識提升如何在教學(xué)中體現(xiàn);教師對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識、課堂教學(xué)、學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識之間的關(guān)系[10]。通過對萊德曼學(xué)術(shù)成果的詞云圖分析可知（見圖2），其在科學(xué)網(wǎng)上近15年的研究，是從以理解科學(xué)家的科學(xué)研究為起點的科學(xué)本質(zhì)觀，到側(cè)重教師和學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，最后再到教師的探究教學(xué)和學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)。他對于科學(xué)本質(zhì)的研究思想，是從科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)性內(nèi)涵建構(gòu)再到師生信念之科學(xué)認(rèn)識論，最后再落地于科學(xué)實踐，即教師的探究教學(xué)與學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)過程。

進一步挖掘萊德曼近15年科學(xué)本質(zhì)的教育應(yīng)用研究圖景，以其研究成果頻次排名前列的特征詞當(dāng)作高頻共現(xiàn)詞，基于其關(guān)切的科學(xué)教育6個研究領(lǐng)域來探究演化規(guī)律。提取每個主題中頻次大于或等于7次的關(guān)鍵詞，并按升序排列，選取其中頻次靠前的共有關(guān)鍵詞，獲得15個共現(xiàn)關(guān)鍵詞，基于此，根據(jù)詞頻大小描繪以高頻共現(xiàn)詞為代表的科學(xué)教育6個研究領(lǐng)域核心主題演變圖。通過高頻共現(xiàn)詞在六大研究領(lǐng)域的分布可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)測評工具所涉及的高頻特征詞最多，表明科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究測評研究涉獵話題多且復(fù)雜，數(shù)據(jù)一詞的比重最大;其次是科學(xué)教育政策;再次是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)，其中教學(xué)一詞的比重最大，強調(diào)科學(xué)本質(zhì)教學(xué)對于學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的促進;在職教師教育側(cè)重課堂這一教與學(xué)的互動環(huán)境;科學(xué)史、文化以及職前教師教育所涉及的高頻特征詞相對最少，二者均關(guān)注科學(xué)本質(zhì)的相關(guān)知識基礎(chǔ)。由此可見，在科學(xué)本質(zhì)的教育實踐應(yīng)用研究中，萊德曼畢生致力于科學(xué)測評工具與方法的研究，始終關(guān)注師生教與學(xué)情景中的實踐和科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)性根源，并且關(guān)注在職與職前教師教育的科學(xué)本質(zhì)觀、科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的研究，以此與學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的過程相呼應(yīng)，并且深耕于科學(xué)史和文化的土壤，夯實科學(xué)本質(zhì)研究的科學(xué)意蘊和哲學(xué)根基。除此之外，萊德曼還竭盡所能從事科學(xué)教育政策的實踐和研究，為推動科學(xué)本質(zhì)教學(xué)改革和國際科學(xué)教師教育，尤其是中美科學(xué)教育和科學(xué)教師培訓(xùn)作出大量工作。

三、師生科學(xué)認(rèn)識論的建構(gòu)：

從科學(xué)本質(zhì)到科學(xué)探究

現(xiàn)代學(xué)科教學(xué)研究十分關(guān)注學(xué)習(xí)者觀念、認(rèn)識、態(tài)度、價值觀等要素對其認(rèn)知過程和行為的調(diào)節(jié)機制。個體在知識獲取中所具有的信念稱為個體認(rèn)識論。學(xué)術(shù)界對個體認(rèn)識論的探索主要集中于回答兩大問題：在對知識的本質(zhì)認(rèn)識層面，個體是如何的？個體對知識認(rèn)識過程的認(rèn)識是如何的？問題涉及知識的來源與知識判別的信念、知識的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)的信念，及上述信念對個體知識構(gòu)建和獲取進程的影響、調(diào)節(jié)等。改變科學(xué)認(rèn)識論，對教學(xué)實踐具有關(guān)鍵的指引性作用[11]。

（一）從學(xué)生到教師的科學(xué)本質(zhì)觀

科學(xué)認(rèn)識論（Epistemological Belief in Science）一般是指個體對科學(xué)性知識屬性、特點，以及對知識認(rèn)識和發(fā)展演進的觀念[12]，這屬于一種個體科學(xué)哲學(xué)信奉[13]。科學(xué)哲學(xué)的辯證性演化，融合了社會學(xué)、歷史學(xué)及心理學(xué)的觀點。與經(jīng)典的邏輯實證主義看法不同，近代科學(xué)認(rèn)識論更為重視科學(xué)知識的社會性和人文性層面，更熱衷于從社會學(xué)視角來闡釋實際科學(xué)探究的價值和過程[14]。教師科學(xué)認(rèn)識論涉及到教師對科學(xué)的教學(xué)認(rèn)識、本質(zhì)認(rèn)識和探究認(rèn)識。學(xué)者們把對科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識分為兩個方面，即哲學(xué)認(rèn)識論和個體實踐認(rèn)識論，后者也可稱為正統(tǒng)認(rèn)識論。正統(tǒng)認(rèn)識論的出發(fā)點即科學(xué)哲學(xué)，實踐認(rèn)識論是心理學(xué)[15]。哲學(xué)家和心理學(xué)家對認(rèn)識論的看法是不同的，哲學(xué)認(rèn)識論對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識主要關(guān)注于闡釋科學(xué)知識本質(zhì)，包括這些知識的來源、價值、科學(xué)保證等，心理學(xué)則認(rèn)為個體實踐認(rèn)識論是個人對知識本質(zhì)及其生產(chǎn)所持有的看法。萊德曼于1992年回首20余年的研究，發(fā)現(xiàn)了一個驚人的結(jié)論：不管學(xué)者們怎樣界定科學(xué)本質(zhì)含義、采用何種測查工具、效度和信度怎樣，所得到的最終結(jié)果幾乎都是一致的——學(xué)生和教師在科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識方面普遍存在不足[16]。

（二）提高教師的科學(xué)本質(zhì)觀

在20世紀(jì)60年代至90年代，美國關(guān)于科學(xué)教師的調(diào)查研究結(jié)果令人十分擔(dān)憂。班克（Behnke）調(diào)查了400名生物教師和600名物理教師，結(jié)果表明，有50%左右的教師不能認(rèn)同科學(xué)的暫定性觀點，此種權(quán)威主義的觀念顯然對科學(xué)教學(xué)是不利的[17]。米勒（Miller）和斯克米德（Schmidt）進行了教師和學(xué)生的比較研究，前者的結(jié)果是從9至12年級分別有11%至68%的學(xué)生的得分優(yōu)于25%的教師[18]，后者的結(jié)果是14%的9年級學(xué)生和47%的11、12年級學(xué)生優(yōu)于25%的教師，研究者由此認(rèn)為很多教師不足以勝任相關(guān)的教學(xué)[19]。進一步的研究結(jié)果表明，教師對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識與其學(xué)術(shù)背景（包括所學(xué)習(xí)的具體科學(xué)科目、高中及大學(xué)科學(xué)課成績、GPA等方面）、教學(xué)經(jīng)驗沒有顯著相關(guān)，只有實施了針對性的課程方能提升教師的科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識[20][21]。此外，在對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識方面，科學(xué)教師強于非科學(xué)教師，但仍有很多科學(xué)教師缺乏對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識[22]。此后，有許多研究采取開放式問卷、科學(xué)本質(zhì)測查問卷、訪談等方法對教師進行研究。結(jié)果都表明，教師缺少對科學(xué)本質(zhì)對應(yīng)議題的了解，且認(rèn)識水平和現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)本質(zhì)所追求的內(nèi)涵并不吻合。因此，提升教師的科學(xué)本質(zhì)觀已經(jīng)成為當(dāng)今的研究主流。

（三）科學(xué)認(rèn)識論的復(fù)雜影響

科學(xué)認(rèn)識論應(yīng)當(dāng)是科學(xué)教育領(lǐng)域的關(guān)鍵內(nèi)容，學(xué)生不僅需要了解科學(xué)的內(nèi)容，更需要認(rèn)識科學(xué)觀念的證明和演進歷程，后者與科學(xué)認(rèn)識論有著密切聯(lián)系，且科學(xué)認(rèn)識論與“作出的關(guān)于接受或拒絕科學(xué)知識決策的基礎(chǔ)”有關(guān)[23]。具有探究性屬性的教學(xué)常常被認(rèn)為是最具成效的教學(xué)策略，學(xué)生參與到探究性學(xué)習(xí)過程中，利于其對科學(xué)知識的了解和建構(gòu)其對整個過程的認(rèn)識，同時提高他們的科學(xué)本質(zhì)觀和科學(xué)探究觀[24]。科學(xué)教師的認(rèn)識論包含教師對科學(xué)教學(xué)的認(rèn)識、對科學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)識和對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，它影響著教師課堂中的教學(xué)實踐行為?？茖W(xué)教師的認(rèn)識論是教師教學(xué)模式的框架[25]，因此，職前教師教育和在職教師培訓(xùn)也是以這些核心信念為基礎(chǔ)的。

科學(xué)認(rèn)識論對判斷科學(xué)知識、批判性思維的培養(yǎng)和不良性結(jié)構(gòu)問題的解決有著重要作用[26]。在處理科學(xué)議題時，個體的思維往往涉及4個影響因素，它們分別是：①引用的科學(xué)性和社會性的主張與證據(jù);②個體對證據(jù)的評估;③個體對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識;④個體對議題相應(yīng)概念的了解。若把上述各個因素按次序進行排列，科學(xué)認(rèn)識論對議題的判斷過程影響將是最為重要的[27]。進行STS教學(xué)（是指利用科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的社會性題材，采用分組討論、辯論或角色扮演的方式教學(xué)）能夠使學(xué)生個體在科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識方面，從實證主義觀點提升至建構(gòu)主義層面;在教學(xué)過程中，科學(xué)認(rèn)識論會對學(xué)生個體的信息處理方式產(chǎn)生影響，具備建構(gòu)主義理念的科學(xué)認(rèn)識論個體往往傾向于采用條件推論的信息處理方式[28]。以教學(xué)和社會性科學(xué)議題的決策判斷為焦點的研究表明，在議題的教學(xué)中探討知識的本質(zhì)和價值信念，可提質(zhì)學(xué)生的判斷思維方式和對復(fù)雜性議題的深層次認(rèn)識。以上文獻(xiàn)分析盡管指出了科學(xué)認(rèn)識論和議題決策、判斷之間的互相交融關(guān)系，但各研究并沒有分別測驗科學(xué)認(rèn)識論與議題判斷，而是僅僅從被測者思考?xì)v程中所可能存在的暗含成分推斷二者之間的些許關(guān)聯(lián)。此外，萊德曼等人通過研究發(fā)現(xiàn)，對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識并不會直接影響個體議題決策，萊德曼等人認(rèn)為，在融入社會性科學(xué)議題的教學(xué)與提升學(xué)生的科學(xué)認(rèn)識論之間，還需探求學(xué)生的認(rèn)知推理水平的發(fā)展、道德發(fā)展以及情感信念等維度的因素;除此之外，議題的適切性和真實性也或許會導(dǎo)致被測者的反應(yīng)差異，致使無法以外顯的形式發(fā)掘其認(rèn)識信念對議題決策所帶來的影響[29]。

四、從學(xué)到教的科學(xué)實踐：思想、演進與整合

理科教師關(guān)于科學(xué)探究和科學(xué)本質(zhì)的知識不能自動地轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)活動，需要從研究學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)學(xué)習(xí)到教師的科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)，以此來促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。由此，從學(xué)到教的科學(xué)實踐成為其近15年的研究軌跡。

（一）學(xué)與教關(guān)聯(lián)的科學(xué)教育思想

除對教師和學(xué)生分別調(diào)查科學(xué)本質(zhì)觀，更有研究者嘗試挖掘兩者間關(guān)聯(lián)。早期的研究表明學(xué)生和教師的科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識無顯著相關(guān)性[30]，這其中可能存在研究方法的不當(dāng)之處，或者也可以認(rèn)為是教師科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識水平較低，不足以對學(xué)生產(chǎn)生影響，并不意味著教師的認(rèn)識不會對學(xué)生產(chǎn)生影響[31]。實際上，學(xué)生會對科學(xué)本質(zhì)形成怎樣的認(rèn)識，影響因素是多方面的，萊德曼于1985年基于已有研究認(rèn)為，這些影響或許來源于使用的課程，或許來源于教師的課堂用語，也或許來源于教師所采用的教學(xué)方法[32]，還或許來源于教學(xué)情景之外的其他因素，如大眾傳媒、文化傳統(tǒng)等。以上各種因素錯綜在一起對學(xué)生個體的認(rèn)識引發(fā)了影響。進一步使用關(guān)鍵詞共現(xiàn)的方法進行可視化操作，提煉出關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，用最小生成樹梳理出關(guān)鍵詞內(nèi)在的聚合關(guān)系，進行關(guān)鍵詞及關(guān)聯(lián)頻次的可視化以展示近15年萊德曼教與學(xué)研究的發(fā)展圖景。從圖3可知，在前32年的一線教學(xué)與研究積累基礎(chǔ)之上，萊德曼近15年較為關(guān)注科學(xué)本質(zhì)教育中的教與學(xué)，學(xué)生的學(xué)與教師的教成為兩大核心研究主題。在學(xué)生學(xué)的方面，關(guān)注為學(xué)生提供科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究學(xué)習(xí)的支架和幫助，側(cè)重學(xué)生基于數(shù)據(jù)的科學(xué)認(rèn)識論;在教師的教的方面，關(guān)切教師知識、專業(yè)發(fā)展、科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)等教學(xué)中介和環(huán)境，并且也關(guān)注教與學(xué)之間的互動和關(guān)系。萊德曼認(rèn)為，促進對科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識的教學(xué)策略可歸為外顯和內(nèi)隱兩種方式。外顯方式的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)路徑是以科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史與科學(xué)本質(zhì)各維度一致的教學(xué)，來促進對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，這需要明確地指明科學(xué)本質(zhì)的要素，提高學(xué)生的認(rèn)識;內(nèi)隱方式的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)一般則是以科學(xué)過程和技能教學(xué)、科學(xué)探究教學(xué)、做中學(xué)、科學(xué)內(nèi)容的課程或其他策略來促使個體對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。

（二）從學(xué)到教的科學(xué)教育熱點演進

在信息檢索中，TF-IDF是用以評估單詞在文檔集合或者語料庫中重要程度的方法，它常常被用于文本挖掘中。由此，把近15年的研究文獻(xiàn)以每年為單元進行關(guān)鍵詞TF-IDF值計算，從TF-IDF值、共現(xiàn)頻以及與主題關(guān)聯(lián)程度三個指標(biāo)擇取最能夠表征近15年來萊德曼研究的十個關(guān)鍵詞，將每年關(guān)鍵詞的TF-IDF值所占百分比作為縱坐標(biāo)繪圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，首先，Scientific（科學(xué)）作為研究的核心，幾乎在每一年都有所涉及，由此可見對科學(xué)本質(zhì)問題科學(xué)性本源的認(rèn)識;其次，knowledge（知識）的分布年度也偏多，強調(diào)科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究教與學(xué)對于知識本體的關(guān)注。Teachers（教師）和teaching（教學(xué)）自2014年以來出現(xiàn)頻率越來越高，科學(xué)教育中科學(xué)教師作為實施教育的主體，其教育教學(xué)能力直接影響科學(xué)教育的質(zhì)量。因此，Teacher-Education（教師教育）也成為研究的重點，尤其是在2018年達(dá)到研究頂峰;Student（學(xué)生）占比在2013年最高。由此可見，萊德曼近15年的科學(xué)教育研究，側(cè)重科學(xué)本質(zhì)教育從學(xué)到教的實踐路徑，旨在揭示科學(xué)本質(zhì)觀養(yǎng)成的關(guān)鍵路徑[33]。

（三）研究主體與研究領(lǐng)域的整合

針對萊德曼學(xué)術(shù)論文的樣本特征，使用主題分析的方法與不同參數(shù)進行組合，實行多次實驗調(diào)節(jié)參數(shù)，改進經(jīng)典的LDA文本分析方法，最后篩選出主題詞數(shù)量差異最小的結(jié)果作為主題分析結(jié)果（見表1）。萊德曼近15年研究的五個主題分別集中在學(xué)生的多元思維與科學(xué)本質(zhì)教學(xué)法、科學(xué)探究與學(xué)科整合、教師科學(xué)本質(zhì)觀與教學(xué)、教師教育與測評工具、同行評議與指導(dǎo)?？茖W(xué)本質(zhì)是指和科學(xué)知識的發(fā)展和特點有關(guān)的信念與價值觀，科學(xué)探究是指科學(xué)知識的發(fā)展過程特征，二者密切聯(lián)系、不可分割，學(xué)術(shù)界一般把二者歸入科學(xué)認(rèn)識論研究體系之下來研究[34]。個體認(rèn)識論具備具體化和情境性的特點，科學(xué)探究、科學(xué)本質(zhì)歸屬于科學(xué)情境環(huán)境中的認(rèn)識論范疇，參與科學(xué)探究過程有助于個體科學(xué)本質(zhì)的習(xí)得，對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識則有利于帶來更高水平的科學(xué)認(rèn)識論。此五大研究主題關(guān)注認(rèn)識論、多元思維、教師教育和學(xué)科整合，融匯了科學(xué)本質(zhì)的教與學(xué)，體現(xiàn)了師生研究主體與科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)探究、認(rèn)識論等研究領(lǐng)域的深度融合。

綜上所述，萊德曼認(rèn)為，教師一般不具備將科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究知識轉(zhuǎn)化到正式或非正式的教學(xué)情境中的教學(xué)知識和技能，因此，他的團隊基于伊利諾伊理工大學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)教育系的研究基地，開展了多個跨國的教師培訓(xùn)項目。近10年來，萊德曼積極參與我國的理科教師培訓(xùn)，助力我國教師實踐科學(xué)本質(zhì)，倡導(dǎo)外顯及內(nèi)隱的科學(xué)探究教學(xué)法，并多次指導(dǎo)我國教師進行微格教學(xué)，以促進我國教師提升科學(xué)探究性教學(xué)的知識和技能，以及科學(xué)本質(zhì)理念的樹立。筆者2020年12月于中國職前教師教育現(xiàn)場遇到萊德曼，他提及十余年來在中國推動職前和在職科學(xué)教師教育，最為困惑的是中國理科教師在專業(yè)與教學(xué)方面特別優(yōu)秀，但是他們只知道什么是物理、化學(xué)、生物，卻不知道什么是科學(xué)。萊德曼一直關(guān)注理科類教師對科學(xué)本質(zhì)的深度認(rèn)識及教學(xué)實踐，活躍于在職教師的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)培訓(xùn)，致力于使教師通過參加微格教學(xué)、科學(xué)論證活動、科學(xué)本質(zhì)教學(xué)策略課程、科學(xué)家合作等途徑，基于教師對科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容知識的掌握，在“做探究”轉(zhuǎn)向“教探究”的實踐活動中，進一步掌握科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)知識，提高他們對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識水平，并不斷對教學(xué)活動進行反思，以此促進他們的科學(xué)本質(zhì)教育實踐?？傊?，萊德曼先生作為國際科學(xué)教育的領(lǐng)軍人物，奠定了科學(xué)本質(zhì)教育從學(xué)到教的發(fā)展路徑，揭示了教師科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識論與教學(xué)實踐的互動機制，推動了中美科學(xué)教育比較研究的方法論，為科學(xué)教育國際化及其人才培養(yǎng)國際化奉獻(xiàn)終生，永遠(yuǎn)是國際科學(xué)教育領(lǐng)域的一座豐碑。

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作者簡介：

王晶瑩，教授，博士，主要研究方向為科學(xué)教育，郵箱：wangjingying8018@126.com。

Epistemology from the Construction of Science to the Practice of Belief： An Interpretation of Professor Norman Ledermans Thoughts on Science Education

Jingying WANG

（Faculty of Education， Beijing Normal University， Beijing 100875）

Abstract： Professor Norman Lederman is a leading international scholar in the field of science education. He is internationally renowned for his academic achievements in the academic pursuit of the nature of science of teachers and students and of scientific inquiry， who also studies the subject knowledge， pedagogical knowledge and teacher beliefs of pre-service and in-service teachers. In addition， he has supervised several PHDS， visiting scholars and front-line science teachers from China. In view of this， in memory of his contributions to academic research， international comparison， student and teacher training and international science education reform in China， this paper focuses on explaining the research process of his view on nature of science， the core of scientific literacy， then reveals the construction of scientific epistemology of teachers and students from the nature of science to scientific inquiry. Finally， it explains the thought， evolution and integration from learning to teaching. As a leading figure in international science education， he paved the path for the development of science education from learning to teaching， revealed the interactive mechanism between teachers epistemology of the nature of science and teaching practice， promoted the development of methodology of comparative research on science education between China and the United States， and contributed outstandingly to the internationalization of science education and the internationalization of talent cultivation.

Keywords： View of nature of science; View of scientific inquiry; Scientific epistemology; Science education

編輯：王曉明? ? 校對：李曉萍