科学家与科学课程教法改革

李济英  

 

当代科学课程教法改革应该反映当代科学研究的最新成果。科学家是这个成果的创造者,他们创造这些成果的道路正在深刻地影响着科学课程教法的改革。
     我们以近20年来在发达国家中出现并逐渐走向成熟的教学方法问题解决(Problem Solving)为例,证明这个观点。所谓问题解决是教师为学生创设多种多样的实际情景,激发学生独立提出一定数量和质量的问题;启发学生根据不同条件、不同角度和不同方法,引发不同思路,甚至是应用对立的思路去解决同一个问题,鼓励学生学习根据一定需要,综合相关因素,独立提出新的思路;问题的答案可能不是单一的,而是多样的,甚至是开放式的,即在一定条件下可能是无数解的。这是培养创造思维的重要教学方法,正确地提出问题,才能在科学上有所建树,善于提出开拓性问题的人,才有可能成为诺贝尔奖获得者。这个教学方法是科学家首先提出的。早在1900年,数学家希尔伯特总结数学发展的历史经验时说,数学的发展证明:“问题是数学的心脏。”解决数学问题是激励数学家推进数学发展的一种原动力。此后,混沌学的创始人之一费根鲍姆曾经说物理科学前沿的研究课题有两种:一种是“显然的”;一种是“并非显然的”。所谓显然的研究课题是任何熟练的物理工作者通过适当思考和计算就能够理解的问题;所谓并非显然的研究课题是那些只有长期深入钻研宇宙奥秘才能有所领悟的问题。换言之,这类研究课题不是利用常规的思维方式和计算规律能够解决的问题,它们的解决往往是向常规的挑战,是对常规的突破。这种突破不是野牛式的蛮撞,而是依靠对现象的长期精确的观察,艰苦反复的实验,发现与常规的差异,经过虚拟推理,提出猜想,解释现象,才有可能有所领悟。与此同时,科学哲学家波普尔概括科学发展的内在动力时说,科学始于问题。

    关于问题的多样性及其答案的多样性,则进一步反映了当代科学的最新研究成果。经典科学的研究方针是集中全力应用决定性的、时间可逆的规律来描述世界。但是,当代科学的发展证明,这个方针从未真正实现过,因为,在规律之外,还有偶然事件。事件意味着某种程度的任意性、概率以及不可逆的变化。混沌学的出现再次证明世界的二重性,既有必然也有偶然!这就使人们的认识从机械的决定性,走向高度的灵活性,使问题的答案从单一性,走向多样性。这是对人的思维的解放,为创造性思维奠定理论基础。

    科学课程教法改革的基础是什么?教法不是从天上掉下来的,更不是某个天才的教育家“设计”出来的,而是建立在认知心理学的基础之上;建立在逻辑学的基础之上;建立在科学发展的基础之上;建立在教师实践经验的基础之上。所谓建立在科学发展的基础之上,包括四个方面:科学研究成果;技术的最新进展;科学发展史;科学哲学。这些对教学方法的影响在今天尤其重要。因为,二十世纪在这四个方面都取得重大突破,面向二十一世纪的教育,必须深刻地反映这些变化。现有的科学课程教学方法主要是对十七、八世纪科学发展成果的反映,因此科学课程教法必须面临重大改革。这四个方面对教法的影响除非站在科学技术前沿的赫赫有名的学术带头人提出忠告,任何人难以提出真正的中肯的见解。“二道贩子”的加工就会失去“原汁原味”科学思想的精华。

    试想,在纸和笔发明以前,学生是怎样“做练习”的呢?今天,电脑与网络的出现,将对学生思维方法的训练带来什么变革呢?如果说,纸和笔曾经引发教学方法的革命,那么,人们不用怀疑电脑与网络同样会带来教学方法的深刻变革,可以肯定地说,它们对人的大脑发展的影响必将超过纸和笔的,其真实意义难以估量。人们必须认识到,人类正处在重大变革的前夜,因为这个变革的条件已经具备。太阳喷薄欲出,朝霞即在。教育必须适应时代的发展,教法必须反映科学家的思想历程。