“科学探究”教学的哲学思考
摘要：驾驭“科学探究”教学的复杂性，避免探究教学在实施过程中的泛化和异化，需要教师站在比科学探究本身更高的层次上，以一种反思与超越的视角来研究和认识。
从科学哲学的视角，以辩证的观点来看，探究始于“问题”，但不是“简单问题”；“假说”是探究中的“复杂性”要素，不是必需的；实验是“假说”真理性的根本判据，但不是绝对和充分的。
关键词：
在新一轮基础教育课程改革中，我国理科教育对“科学探究”教学表现出极大的关注和热情。无论在课改试验区还是非试验区，无论是理论研究或是教学实践都进行着努力探索，并取得一定成效。然而笔者以为，当前人们在“科学探究”教学的研究与实践过程中存在一种偏向，即更多的是从课程与教学论视角将它作为一种教学模式或学习方式来研究，而很少将它作为一种认识过程，从科学认识论与方法论即科学哲学的视角进行探讨。
应该说，科学探究教学作为一种教学模式，它的实施需要从课程与教学论角度对其特质作分析与研究，包括科学探究教学的教学目标、教学过程、教学原则、教学策略以及师生角色等等，以区别于知识接受教学。这将有利于转变广大教师的教育教学观念，提高教师实施探究教学的自觉意识和教学能力。然而，我们不能忽视的是，科学探究教学作为“通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神”［1］的一种学习方式，必定表现出科学探究自身所固有的复杂性。
在科学探究教学中如何把握和处理这种复杂性，显然不是通过教学模式或学习方式的研究所能解决的，它需要我们站在比科学探究本身更高的层次上，即科学哲学的高度，以一种反思与超越的视角来研究和认识，才能驾驭。因为只有从哲学的高度来提升教师对科学探究的认识，才能为教师驾驭探究教学奠定一个更加全面的科学认识论基础。这既是实施探究教学的基本前提，也是避免探究教学泛化和异化的有效措施。
本文试图从科学认识论与方法论的视角对科学探究教学所构成的基本要素（问题、假说、验证）进行分析和反思，期望对探究教学研究的深化起到抛砖引玉的作用。
www.dxs89.com一、探究始于“问题”，但不是“简单问题”
探究始于“问题”，这已经成为科学探究教学实施中的一个基本信念。没有明确的问题，探究将变得盲目而没有方向。因此，探究教学强调培养学生提出问题和发现问题的意识和能力。然而是否所有的问题都能引起科学探究？这就需要我们作进一步思考。当代科学认识论研究表明，就性质而言，科学探究中有两类问题，一类是“科学问题”，另一类是“简单问题”。
“简单问题”并非指容易解决的问题，而是指源于好奇与无知，或某种疑虑与求知欲而提出的问题（也称无知问题），它往往来自直接观察或生活常识，表现为对观察对象“是什么”的描述再加上一个问号而形成。例如，“发烧病人的额头上为什么要盖一条湿毛巾？”“覆杯实验中的水为什么不会倒出来？”“刹车时人为什么容易向前倾倒？”。
由于“简单问题”仅表达了对现象的好奇、无知或疑惑，大多缺乏确定性和深刻性，犹如水上浮萍，漂移不定，因此，它对科学探究没有实质性意义，也难以成为科学探究的真正起点。那么怎样的问题才能真正成为科学探究的起点呢？科学发现论认为“科学发现的起点是对科学发现具有奠基意义的第一步”“一个问题要与科学发现发生必然联系，就必须与发现本身所提供的知识发生某种必然的联系”“就必须对现有知识提出质疑”。［2］(67)
这就是说若要使问题真正成为科学探究的起点，就需要将问题指向已有的知识，将两者联系起来，使问题从现象的描述触及现象的本质；将完全无知的问题转化为具有某种抽象性、渗透一定知识理论的、有所知又有所不知的问题──“科学问题”。例如，在上述“覆杯实验”例子中，就要将“水为什么不会倒出来”的简单问题指向力、压强、平衡等相关的知识背景，并将它们联系起来，从而将问题转化为诸如“水不倒出来与受力什么关系”“什么因素决定了水的平衡”“什么力平衡了水的重力”等等。
显然这些问题不仅表述了对现象的疑惑，而且还渗透着理论，触及问题的本质，成为有所知又有所不知的问题，这就为探究“覆杯实验”的设计提供了导向。所以，作为科学探究真正起点的问题不是以常识眼光提出的无知问题，而是能为探究设计提供导向的有所知的问题，它产生于好奇、无知或疑惑为基础的进一步思索和追问；其实质是“有所知而求知”。 www.dxs89.com
一个训练有素的科学家是能够迅速将“简单问题”转化为“科学问题”的能手，其转化的基础就是将问题指向现有理论（包括假说），对现有理论有所触动、冲击和质疑。科学认识论关于科学探究中问题性质的研究对探究教学的启示如下。
第一，并非所有的问题都能成为科学探究的起点。如果学生提出并围绕探究的问题是没有触及事物本质的简单问题，不是产生于对知识背景分析的问题，那么就可能出现问题指向不明、探究主题不定、研究难以深入、人浮于事的局面。因此，教师在探究教学中的一个重要职责就是要善于洞察学生所提问题的性质，要善于引导学生将简单问题转化为科学问题。
第二，知识背景对科学问题的重要性。科学探究是对问题对象“有所知而求知”。因此，一个问题如果不能与其知识背景（或经验）相联系，或没有可联系的背景知识，那么这必定是不适宜探究的无知问题。
然而，在当前探究教学研究中，存在着一种认识上的误区，认为提出的问题只要生动、新奇，能激发学生的探究兴趣就可以，似乎知识在探究教学中不重要了。事实上缺少知识作定向的探究，也往往是难以给学生的努力带来成就感和胜任感的无效探究，只能激发探究的“有趣”而不能激发探究的“志趣”。
第三，虽然“简单问题”不是科学探究中具有奠基意义的第一步，对科学发现也没有实质性意义，但不是无用的，它是学习者好奇心和求知欲的表现，教学中保护这种好奇心和求知欲是教育学生树立求知信心，敢于提出问题，进行科学精神教育的一项重要内容；何况事物的认识总是从浅入深，从简单到复杂。
二、“假说”是探究的“复杂性”要素，不是必需的
关于“假说”，牛顿曾有句名言，他“不杜撰假说”（Hypotheses non fingo），他说：“任何不是从现象中推论出来的说法都应称之为假说，而这样一种假说，无论是形而上学的或者是物理学的……在实验哲学中都没有它们的地位。在实验哲学中，命题都从现象推出，然后通过归纳使之成为一般。”［3］
可见，经验—归纳法是牛顿所推崇的科学方法论。然而，关于“假说”，爱因斯坦也有句名言，“概念是思维的自由创造”，显然，这里的“概念”就是“假说”。由此，如何理解两种不同的观点，如何认识“假说”在科学探究（包括科学探究教学）中的地位与价值，需要我们作认真思考。从科学认识论角度看，科学探究就其过程的复杂性和对象的抽象性而言可以有不同的层次。 www.dxs89.com
以牛顿力学为基础的经典科学是经验层次的科学，而经验科学的目的在于合理地描述和解释经验世界，其基本特征是可经验性，如力、质量、运动、惯性、牛顿定律。也就是说经验科学中的概念、规律等理性认识离现象世界并不遥远，思维跨度不算太大。
因此，对任何一个研究者，当他把握了研究对象足够的事实材料时，自然不会拒绝思考这些事实所显现的端倪，并以“经验事实—归纳概括—科学理论”的归纳方法朝着反映客观必然的联系逐步上升，逼近真理；而有意撇开它们进行纯粹的思辨、遐想和假说。就这个意义讲，经验科学原则上无需“杜撰假说”。
然而随着科学的发展，认识的深入，理论与经验的距离亦愈来愈远，尤其是19世纪下半叶，自然科学从积累经验材料为主的分析阶段进入以理性研究为主的综合阶段，原子学说、分子学说开始建立，经验不可及的各种微粒说也在光学、电学、磁学等领域中逐步流行。
此时，猜测、假说等研究方法在科学探究中也显现出它的优势和价值。假说主义的理论与观点也逐渐受到科学家与科学哲学家的关注和重视。
正如假设主义的先驱赫歇尔所指出的，归纳法与假设法都是科学发现的方法，但归纳法只能归纳出一些经验定律，而不能深入发现经验不可及的更深、更广的领域。［4］爱因斯坦也指出“现在，大家都知道，科学不能仅仅在经验的基础上成长起来，在建立科学时我们免不了要自由地创造概念，而这些概念的适用性可以后验地用经验方法来检验”。［2］(230)
可见科学探究的认识论与方法论观点是与其对象的抽象性和过程复杂性相关联的。从这个角度讲，以经验科学为主要学习内容的基础教育中，科学探究的教学结构是否必须包含“假说”，需要根据探究课题的经验可及性（对学生而言）、内容复杂性、学生的知识背景以及科学认识论规范而定，否则为探究而教条地搬用“问题—假说—验证”的程式，不仅不能获得满意的教学效果，甚至会弄巧成拙，同样不能给学生树立正确的科学形象。
正如前文所述，在经验不可及的抽象性高、复杂程度大以及人们不甚熟悉的科学领域，“假说”在探究中显现出巨大的价值和作用，就这个意义讲，“假说”是探究的“核心”不为过分。然而，在科学探究中，假说却是一个复杂而又难以驾驭的术语，这就更加需要我们从科学哲学的高度来提升对它的认识。笔者以为从以下四方面，将有利于我们理解和把握探究教学中假说的特征。 www.dxs89.com
第一，假说无论其来源还是形式是多样的。当前，在探究教学中人们对“假说”的理解，大多局限于“在个别经验基础上的对自然界中客观存在的未知事实和规律的假定性陈述和预先猜测”。其实这是一种较为狭隘和笼统的理解。从科学方法论角度讲，假说从不同的角度，可以有不同的分类：［5］(243-253)根据对象的不同，可分为事实假说和理想假说；根据概括水平不同，可分为常识性（或观察的）假说、科学假说和形而上学假说；根据来源不同，可分为经验概括性假说、演绎推论性假说、自由创造性假说和直觉性假说。显然，假说的类型，制约着科学探究的教学形式和过程。
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