邵容与

（北京师范大学课程与教学研究院，北京 100875）

在我国基础教育各学科中，科学课程相较其它领域在落实核心素养上面临更严峻的“育智不育人”的困境。科学素养的落实被应试要求和追求“高、尖、深”的竞赛标准所裹挟，长期存在重知识、轻能力、重理论、轻实践的问题[1]，在科学精神、态度和价值观教育上存在明显短板。一线学科教育实践中也存在质疑声：理性思维、批判质疑和勇于探究的素养是否可教，什么样科学课程能够落实科学素养？在落实共同必备的素养这一价值导向下，施瓦布的科学课程观对于我国基础教育科学课程的定位、开发与实施具有启示意义。

我国基础教育阶段的科学教育是作为全面发展教育的一部分而彰显其育人价值的[2]，科学课程是为了人的全面发展而培养学生获得共同必备的素养，而非培养特定领域的专门人才。我国研究者探讨了科学素养的落实需要何种教师知识[3]、教材[4]、学习方式[5]，但学校教育教学活动以课程为依据，目前尚未有研究讨论如何从课程的定位和开发、实施的方式探讨科学核心素养落实路径。就这一问题，施瓦布基于通识教育科学课程开发和实施的实践形成了系统的科学课程观。尽管这些观点最初实践于高等教育阶段，但也为后续施瓦布在美国学科结构运动中的改革立场、观点奠定了基础，其以人的发展为目的、重视共同必备的素养与我国核心素养制定落实的价值导向是一致的。因此，本文基于对施瓦布科学课程观的阐释与反思，从发展学生共同必备素养的视角思考科学课程的定位及其开发与实施的问题。

科学课程的定位事关其在人的发展中扮演何种角色，决定了科学课程的内容、载体及实施方式，是施瓦布科学课程观的核心。以往我国学者基于对探究概念的把握，总结了施瓦布探究式课程开发与教学模式[6]；
但探究是作为方法服务于科学课程定位的。施瓦布从三对关系思考科学课程的定位，即科学课程与总体课程体系的关系、科学课程与专业科学研究的关系、科学课程与具体学科的关系。通过对这三对关系的论述，施瓦布明确了科学课程如何区别于概论课程和专业前置课程，在培养共同必备的素养上发挥独特的育人价值功能。

（一）科学课程与总体课程体系：为共同必备的素养彰显特殊的育人价值

科学课程与总体课程体系的关系是定位科学课程育人功能要解决的首要矛盾，也是施瓦布认为通识教育得以从一种整体的形式化表达转向具体的内容和实践必须回应的问题。施瓦布认为，“当把整个通识教育划分为不同的部分，并赋予各个部分不同的任务和职责时，通识教育就获得了具体的内容和可能的实践意义”[7]35。这划分意味着对教育不同的部分赋予特殊的育人价值和功能，是施瓦布探讨课程育人价值的逻辑起点。

施瓦布认为，科学课程的定位主要通过三种方式呈现，第一是科学课程与人文、社会知识的联系。不同性质类别的知识内容广泛，而且在起源和应用方式上也大相径庭，但是在通识的意义上知识表现出普遍的联系性，因此仅凭学习的主题、方法和目的上区别人文科学、社会科学和自然科学就不能认识到这些课程对于人的某种能力素养的发展起到的交互性作用。在通识教育的体系中，任何一种课程都是“混合物”。例如，科学著作的文本既是科学作品，也是包含了丰富人文精神的艺术品，可以同时作为科学课程和人文课程的材料；
再如模型的思想既出现在自然科学，也服务于特定社会科学的课程内容。科学课程与其他课程的联系使得不同性质类别的知识对人的发展起到交叠促进的作用，科学的方法和主题在其他领域也得到巩固。

第二种体现方式是明确科学课程特殊的育人价值功能。不同领域课程的核心区别是方法论意义上的，科学课程的作用是遵照适合科学研究的主要规律来传递知识，并给予学生相应的实践和指导。例如从数据计算而产生普遍整理的过程虽然在人文和社会科学中有所体现，但是主要是出现在自然科学中的。对于同样的材料例如科学论文，人文科学是从艺术作品的视角将其视为有关人类、时代、文化和趋势的结论的证据，而科学课程则将其视为一种探究过程的呈现。施瓦布将自然科学界定为“是一个寻找数据、论证的活动，它由产生普遍真理并探讨普遍真理产生原因的数据资源的一个主题所引起”[7]44。人文和社会的知识以及科学研究的主题在科学课程中被这个核心所统摄，服务于对科学结论的理解、思考和判断能力的发展。科学课程特殊的育人价值功能也决定其在知识的选用与组织、课程的实施方面都将遵循与其他课程相异的方式。

第三种体现方式是科学课程体现的通识教育的整体原理。这个观点把科学课程置于学校课程体系的整体中来认识其内部的联系与差异，进而体现科学课程对通识原理的一种独特表达。施瓦布认为科学课程“关注科学本身，对科学的处理既感性又富于理性，当然也不失其科学性。科学课程能够赋予人们关于世界的知识，也能够为人们批判性地理解人类的知识提供一种指导性的基础”[8]52。这种课程不是以培养特定学科的专家为目的，而是希望通过筛选特定的主题并采用探究式学习的方法达到三个目的：即构建批判理解人类文明成果的基础、理解人类科学探索的方法与成就、培养长期自我学习的能力。施瓦布认为这些特征使得科学课程体现了通识教育的基本特征，将科学的知识和方法视为学生终身发展的能力基础而不是一种特定专业学习的前置。

（二）科学课程与科学研究：基于多样化特征平衡广度与深度

在通识的意义上，施瓦布探讨了科学课程与科学研究的关系，并由此从课程意义上思考内容选用与组织形式的问题。科学课程试图寻求一种概论和预备课程的均衡，关注问题作为基本要素对各个领域的资料观点的统摄。“不完备”并不是课程内在逻辑的缺陷，更重要的是在有限的内容负载中体现多种事实和理论的联系。因此，科学课程既要体现科学的基本方法论，又要受到课程容量的限制，要解决这个矛盾，施瓦布认为科学课程的特征是具有多种不同寻常的主题并且强调其相互关系[7]38-39。

为什么科学课程要强调主题的多样性？施瓦布认为其原因包括科学研究中的一个哲学问题和两个科学问题，对应科学本质学说、科学研究不同方法论和不同学科探究模式的多样性[8]77。哲学问题首先是科学的本质问题，涉及对于某种特定性质的问题需要何种来源的数据以及何种方法来得到结论。在对科学史的回顾中施瓦布意识到科学的哲学问题要求课程的设计者认识到科学教学的不固定性和不完善性，应当通过不同视角的多种学说来呈现科学对于因果关系解释方面的多样性，进而发展学生对于科学研究辩证和批判的思考能力。

第二个科学问题是科学学说对于科学实践的影响，涉及不同的理论对于科学研究基本假设和问题的影响。例如在相对论诞生以后，牛顿力学并非完全失去了假设的合理性基础，而是被限制于一种特定的情境中。这种理论变革反映了科学探究模式的真实变化，使得原来一种理论框架下的假设和方法论都面临重构。施瓦布认为这种演变使得科学课程应当考虑新的学说所产生的新的术语和规则。

第三个科学问题来自于不同主题或学科研究方法的多样性。施瓦布举例物理学研究经常使用“理想”（ideal）物体的方式，把真实物质特性在测量中的可变性构建成抽象的模型，进而完成测量和推理，而生物学研究则无法用这种方式应对生理环境的多样性。由于学科研究逻辑和方法的不同，科学课程必须在主题和内容上呈现多样性。施瓦布认为：“科学探究具有共性，但是每个探究也都有自己的特点。这些是有关类别及其成员的显而易见的道理。它们不是争论的要点。要点在于找到存在于不起作用的两个极端之间的教育学的实践意义——当帮助分析和评论出现于学生面前的专门的科学研究时，作用于学生大脑的那一个”[8]63。

（三）科学课程与具体的学科：学科主题作为课程的线索

施瓦布认为科学课程需要一种思想串联各个主题从而形成一种结构或者图画，以反映熟悉和公认的世界模型[7]38。主题或者说问题是科学课程的基本单元，而科学探究的方法成为贯穿科学课程的线索，由此能够为学生提供深层次且丰富的体验。学科知识本身不是学生发展的目的，施瓦布把物理、化学、生物等学科都视为科学课程培养学生理解科学本质的线索。

在这个意义上，施瓦布再次强调了多样性的意义。由于不同主题和学科研究的多样性，科学课程也应该保持主题和内容的多样性，施瓦布认为“当对科学的思考超越了一般性的想法而体现在具体的研究领域时，比如在具体的科学探究实例中，科学本质的一致性和确定性就通过不同的观点显示出来”[8]74。

探究是施瓦布科学课程观的核心，也是施瓦布对于科学本质的认识[9]，这一观点影响了施瓦布对科学课程的知识性质、载体和实施方式的认识。

（一）科学课程的知识性质：为了理解科学本质的方法性知识

一般来说，科学知识被按照学科逻辑划分为物理、化学、生物知识是基础教育阶段的常规做法。但是这种划分造成了科学知识与实际问题情境的割裂，也使得科学的共性被忽视。施瓦布认为科学方法的本质是归纳法，而科学课程承担教会学生理解科学结论和知识本质的任务，这其中的“知识”并不是研究的主题或问题本身，而是科学方法赖以保持其多样性本质特征的基础。换言之，科学课程教授的并不是原理本身，而是支持原理被提出、发展或者批判的过程。为了实现这个目的，施瓦布认为科学课程需要教授给学生四种知识，分别是分类学、测量科学、原因科学和类别科学的知识，这些知识成为理解和评价结论的重要基础，而没有这类知识，则“科学结论只有一半的价值，或者仅比误解好一点而已”[8]75。

1.分类学

施瓦布认为，分类系统是现代科学的基础和显著、积极的特征；
分类学方法通过确定物质领域的成员的本质特征来定义一系列类别，进而明确了不同物质领域现象的位置和关系[8]65。理想的分类学具备本质特征的观点、对不同物质领域的界定以及对物质领域成员详尽和排斥的分类属性。分类学知识是学生得以认识课程中不同主题联系和差异的基础，也是后续开展探究过程中学生把握并运用问题属性的前提。

2.测量科学

测量科学（measurement science）是一种探究描述模式，以呈现假设、测量结果的变化以及随之发生的相关性[8]67。由于施瓦布将自然科学视为对特定数据作为证据进行归纳的科学，测量成为揭示科学规律最重要的工具。此外，测量科学还涉及学生对于“理想物体”进行抽象建构和分析的能力，有助于为学生建立对变量之间普遍联系的关系的认识。

3.原因科学

原因（cause）指把一类事物和其他事物关联起来的这类事务和实践的所有知识[8]68。施瓦布认为原因科学存在于整个物质系统相互作用和决定的部分，不仅在自然科学，还在社会和人文科学中都广泛的存在。对于原因的研究程序和阐释的问题形成了大相径庭的科学种类，学生必须依托原因科学的知识将特定研究的部分与功能和其他的部分与功能关联起来，进而发展一种对物理、化学或者生物的组织作为一种系统的认识。随着学生所掌握知识的增加，从原因科学的角度把部分知识组成整体知识就变得愈发复杂。

4.相关（类比）科学

相关（类比）科学是探究模式的重要特征，他试图在抽象的意义上建立一种能够直接观察的机制，揭示某种物质变化“就像那种机制存在一样”[8]73。实验和建模的知识就是相关科学在探究中常用的表现形式。施瓦布认为相关科学使得问题系统和数据获得现实中不可能实现的精确性和完整性，并且简单、经济、节俭和精确，还能够在现实条件限制之外吸收新的变量和数据，进而将科学探究提高至更高水平。

（二）科学课程的知识载体：原始科学论著

为了掌握上述为学生理解科学本质服务的“方法性知识”，施瓦布认为课程必须在材料的形式和处理材料的方式上都体现探究，由教师和学生共同参与[10]115。在施瓦布看来，原始科学论著是探究的例子、结论的容器和智力活动的核心，是最适合于上述目的的材料。

首先，原始科学论著是人类文明成果的组成部分，作为科学知识的载体来说具有象征性的意义。施瓦布认为尽管科学课程不是从艺术的角度来认识科学论著，但是科学论著是复杂的整体，表现出与科学其他部分和整体进程复杂的关系，在内容上也堪称为艺术品。科学论著能够在多个方面给予学生在阅读和反思上的训练，这与原始科学论著本身作为高质量研究成果的特点是密切相关的。

其次，原始科学论著是科学多样性的载体。施瓦布认为，每一篇论文被作为单独解决一个单独问题的方法时显示出多样性，如果将这个多样性看作形成和解决问题的类型，则十分容易理解[7]45。在演绎、比较和对照原始科学论著的过程中，学生将理解解决问题的科学方法的优劣以及解决方式的多样化，进而学会自己阅读和理解。

再次，原始论著的重要性还在于它是科学研究的实例，“是这个领域部分知识的负荷者，它作为科学研究的实例‘阐明了它自己’（illustrates itself）”[8]79。施瓦布认为知识的发现和使用是密切相关的，他将知识发现的探究规则称之为“自然法则”，而知识的使用也同样以此为指导原则[10]108。原始科学论著为学生提供最真实的、不加润色的、能够获得的探究样品[11]，因而是知识发现与使用之间最佳的交集。

最后，原始科学论著呈现出知识的可修正特点，使学生能够从发展的视角认识科学的不确定性。区别于以结论为主要内容、将自然科学知识和方法视为确定的概论课程，施瓦布认为学生对科学本质的理解应当基于变化的观点。因此，施瓦布不仅重视当代的科学论著，还重视近代经典科学论著的重要性。他希望学生通过不同历史阶段科学论著的学习，认识到探究的过程将对问题和解决问题的方式本身不断带来变革，因而任何一种确定的观点都应该受到挑战。

（三）科学课程的实施方式：创设探究的条件

课程的实施在教育日常活动的情境下主要是教学的问题[12]。施瓦布认为科学课程的教学问题可以总结为如何探讨科学的多样化和关于科学的多样化的问题，而科学课程的多样化主要取决于科学的探究本质。因此施瓦布认为科学课程的实施要创设探究的条件，使学生摒弃对教科书和教师的依赖转变为积极的探究者[13]。

科学探究教学的条件首先要依赖于教师角色的转变。施瓦布认为科学课程的教师不能只是比学生占有更多的结论性的知识，而是要具备高水平的探究和反思能力。他引用了杜威实用主义的智力量表图，认为：“教师必须是学习者……教师仅仅掌握担当一个教师所必须拥有的知识技能是不够的，这只是一个能干的学徒；
教师仅仅掌握灵活的活动方法也是不够的，这仅仅是在被告知如何去做时才被动地起有效作用的‘雇员’，而不是主动工作者；
甚至教师仅仅拥有结构性的方法知识和手段也是不够的……只有教师把课堂当作一种清境和方法来反思整个教育的时候，只有教师把课堂当作一座实验室来将反思转化为行为，并检验反思、行为和结果是否符合标准的时候，他才是一个‘进步的’教师”[14]。在此基础上，教师还要能够引导学生对实践的行动和结果进行反思，对于少部分优秀的学生还要发展其对探究过程本事的反思，即批判性的思维。

其次，科学探究教学的条件还包括能够发展学生兴趣的学习环境。在科学课程强调探究、理性和科学思维以外，施瓦布还感性地认识到对教育的研究要从两个问题寻找答案：年轻人喜好什么？什么事物既能满足目前的需要又能带来持久的满足？[15]在兴趣发展的情境中，首要的因素是师生的人际关系，由于探究式教学本身是开放的、自由的，教师还应当学会处理学生挑衅和组织讨论的教学方法。情境其次还包括学校的行政组织、教学的物质条件和课程资源的特性，因而科学课程的实施并不只是课堂的改进和完善，还受到学校物质和组织条件多方面的影响。

施瓦布的科学课程观产生于通识教育实践中，对当时的教育思想界重新认识科学课程作为发展共同必备素养的手段产生了深远的影响。但是，施瓦布的科学课程观也存在显著的局限性，使得他在通识教育实践和学科结构运动中都遭遇了难以为继的困境。我国在当前探索如何通过学校课程落实科学素养的情境下，应辩证地反思施瓦布的科学课程观。

（一）启示

1.课程结构方面：开发跨领域和学科的综合课程

目前我国学校的科学课程主要是以学科的方式开展的，知识界限泾渭分明。区隔是现代科学产生的基础，但也在某种程度上忽视了知识的内在联系，也使得科学学习与真实的问题情境脱离。在目前已经实行新高考的一些区域里，有相当一部分学生难以适应在真实的问题情境中综合使用不同学科知识解决真实的问题挑战，也促使学校反思科学课程的结构问题。从施瓦布的观点来看，科学、人文和自然的课程是这三类知识比例不同的混合物，其他类别知识的学习有助于学生在联系和差异的辩证关系中认识科学的本质及其方法论。在目前我国学科课程结构的基础上，学校应基于学情，利用综合实践活动、校本课程等学校自主的时空间开设科学领域内的以真实问题情境引导的跨学科科学课程以及更广义的跨领域综合实践活动课程，在知识相互联系的情境中发展学生的科学素养。

2.课程内容方面：重视方法性知识的教育

我国核心素养体系中科学精神的发展要求学生掌握科学基本方法，用科学思维方式认识事物，能够批判质疑，但目前我国学校教学日常话语中所指的“知识”主要是施瓦布所说的结论性知识，即不同的学科主题科学研究的“被视为有确定性”的结果。从施瓦布的观点来看，仅凭学习结论性知识，学生学习的科学是静止、分隔的而非发展和普遍联系的，由此科学课程会从一种探究过程沦为庸俗的对既定知识与方法重复和枯燥的训练。施瓦布提出的分类、测量、原因和相关四种方法性知识的分类既有助于转变教师对科学知识结构观念的认识，也有助于在评价环节对学生科学素养发展的状况作出更准确的判断。

3.教材方面：重视科学原始论著材料的使用

根据王策三先生提出的“两次倒转”的理论，教学的知识应当具备先进性，但是也是一个需要通过教师的设计重新演绎科学探究发现的过程。科学原始论著的教育价值在于，其不仅是探究过程真实的原始记录，同时具有丰富的人文、社会知识的价值，有助于学生从科学史的视角，认识科学知识在探究中演进、发展的过程。我国2020年发布的各科新教材也已经以备注、阅读材料的形式，围绕主要知识内容模块，补充其问题的提出、证据的获得与分析的原始过程，以加深学生对科学探究历史进程的理解。在我国科学课程尤其是以项目式学习开展的这类科学课程中，适当地使用科学原始论著将有助于促进学生对科学多样性的理解及学习科学方法性知识在真实问题情境中的使用，进而发展批判思考和探究的能力。

4.课程实施方面：为学生开展探究式学习创设有利条件

当前我国科学教师已经普遍认识到在科学教育中鼓励学生采用自主探究、讨论等多种学习方式的重要性，施瓦布的观点则启示学生探究式学习的发生是依赖于环境条件的。在环境因素中，教师是最重要的一部分，探究式学习的发生既要求教师从知识的掌握者转向学生的引导者，同时要求教师能够妥善处理学生的偏差、挑衅等行为，从认识和交往两个方面对教师提出了新的要求。此外学生探究式学习的发生可能还需要学校打破常规的课堂时间规划，为学生提供探究活动所需的物质和资源条件，这些要求不仅需要学校提供必要的资源，还需要区域层面依靠政策统筹保障。

（二）反思

1.重视科学课程与学生日常经验情境的结合

尽管施瓦布强调探究情境的重要性，但是他所说的情境主要是指专业科学研究的情境，在这种观点下，科学课程主要成为科学文献的研读与讨论课，探究过程也主要依托于实验室开展，应用科学知识解决实际问题则被排除在课程以外。在实施过程中，学生普遍感到这门课程过于困难，已经超出了研究的范畴，这个问题在学科结构运动中也频繁出现。施瓦布同样将科学课程等同于原始科学探究过程的简化、还原，强调兴趣但只强调认知发展方面的兴趣，科学课程始终与学生生活经验发生的情境分离。目前我国课程改革也出现了过于强调高阶思维、深度学习的倾向，以鼓励学生参与专业研究活动为风尚，就从根本上偏离了科学素养作为共同必备素养的定位，使其成为少数拔尖创新学生的素养。这种趋势是值得反思的。

2.重视学科知识在科学课程中的基础地位

在对科学课程内容的认识上，施瓦布过于重视过程性知识的地位，即一般教学实践话语中所说的“能力”的概念，而相对忽视了学科基本概念、原理作为学生知识结构基础的作用。科学课程重视批判性，鼓励学生以历史发展的眼光看待科学探究是正确的，但并不意味着一个领域没有共同的知识基础。尤其考虑到施瓦布的科学课程观主要用于通识教育和基础教育，大部分学生远远没有到达能够质疑、批判科学前沿成果的程度；
学科的一般原理、普遍共识反而是发展学生的科学思维的重要基础。落实素养与巩固学科基础并不矛盾，相反，重视学科知识在课程中的基础地位是为了更好地发展学生的科学素养，使其不成为无源之水、无本之木。

3.重视素养导向的教材研究与建设

在施瓦布的科学课程观中，教材没有得到应有的重视，尤其是在发展科学素养的要求下，教材编写是一项重要且艰巨的工作。施瓦布认为主要依靠科学论著的学习和教师的引导就能促使探究式学习的发生，但实际上大多数学生无法完成学习任务，教师也缺乏开展教学活动的依据和参考。施瓦布对原始科学论著的价值认识是正确的，但是原始论著中对探究的还原、对科学史的呈现等教育价值完全可以通过教材编写，以结合学生智力发展的阶段和教师的需求进行更好的整合。

综上，学校课程要落实科学素养，在当前课程改革深化的历史阶段和全球化的背景下已经是一项复杂的系统工程，是课程定位、目标、内容、教材、实施方式等要素整体优化改进的结果。其中，施瓦布的科学课程观对于当前学校落实科学素养最重要的启示还是在于，科学课程不能脱离培养共同必备素养的定位。在开展各种课程建设举措的同时，课程工作者应始终把握科学课程在人的全面发展中独特的育人价值和功能。

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