《皮亚杰教育论著选》第六篇教育往何处去--科学教学

各国学术界和大学教育界权威最关心的问题之一是,为数不多的学生把自然科学当作与人文科学迥然相反的职业来选择。显然,这是未来教育必须解决的中心问题之一。很清楚,这不是简单地靠经济力量的自动作用就能解决得了的。社会所需要的专家或各种科学领域里的管理人才比现在要多得多,经济学家一贯公开坚持这种人才稀缺的严重性。中学和大学的学生经常获悉,与等待着经过适当理科训练的毕业生的可靠的就业机会相反,文科毕业生的就业空额很少。这些因素却并不足以改变中学和大学生的学业志向,例如,家长们继续认为,拉丁语知识是一种比其它任何学科更灵活的“开门咒”①。因此,为了把教育纳入社会需要的轨道,看来有必要对教育的方法和思想进行一番全面的改革,而不是继续满足于常识的简单要求。
很明显,这种改革将不仅包括各种科学(数学、物理、化学、生物等)教学的专门训练,而且涉及一系列更为一般的问题。诸如学前教育(4一6岁)的作用问题;活动教学法的真正意义(人人都谈论,但很少有教育家有效地加以应用);儿童和青少年发展所获得的心理学知识的应用;以及与仍然在大中学流行的分科教学相反的、学科的各阶段所必要的跨学科性质的问题。因而,我们开始讨论学生的科学训练时,就得弄清这些问题,这是绝对必要的。
从基本的心理学论据来看,有一种与一般看法不相同的基本事实。事实上,人们通常认为,在各个不同的学生中,存在着明显的能力差别,随着年龄的增大,其重要性也在增大;除非某些学生具有非凡的数学和物理方面的夭赋,其他学生就绝不会在这些领域里取得超出一般的成就。经过多年对儿童逻辑教学运算的形成的研究,接着我们又与英海尔德一起花了几年时间研究基本物理规律的归纳问题,随后,在我们的国际发生认识论中心,(在几位杰出的物理学家的不断帮助下)研究了4-5岁和12-15岁之间儿童的物理因果关系的发展,对这样高度复杂的问题的各个方面(运动和热的传导问题,力和矢量的合成,物质状态的变,动力运动与功,线性和分配等),作了120多种仔细的研究。除了几个女孩子,不是由于愚笨,而纯然是对这些问题缺乏兴趣之外,我们不能获得系统的材料来证明这种特殊才能的存在,因为各个年龄组都具有平均和平均以上的智力水平的学生,他们作了同样的努力,就表现了同样的理解。当然,存在着落后与超常的个体,那些处于平均智力水平以下的人,结果自然差点,但这是对各个领域而言的,不单是在科学领域才如此。所以,我们的假设是,所谓“好”学生在数学或物理等方面的才能,在智力相等的情况下,指的是他们能够适应提供给他们的教学类型。反之,在这些方面表现“坏”的学生,在其它方面却又是成功的,能够掌握看上去不理解的问题,他们之所以能够掌握,是由于通过其它的途径,因为他们所不理解的是所提供的“课型”,而不是教材内容。因此,情况可能是,而且我们在很多事例中已经证明过,学生在某一方面学习失败,是由于过分匆忙地从问题的质量结构(用简单的逻辑推理,而不直接引入数量关系和计量法则)过渡到物理学家正常使用的数量或数学公式(在事先已列好方程式这个意义上说)上去。在这一方面,虽然我们愿意承认(从足够的年龄起)就分化出和严格意义的演绎智力相反的实验和具体智力的某些才能。但是,即使在数学方面,很多学习上的失败也是由于从质量(逻辑的)内容过快地过渡到了数量(数字的)内容上去了。
从我们对于基本质量概念发展的研究中得出了非常乐观的观点,它应构成基本科学数学的基础,看来在这个领域里能提出合理的深远的改革方案,这会有助于满足社会对各种科学人材的实际需要。但这又取决于某些条件,这些条件会涉及整个智力教育,但在各种分支的科学训练中,这些条件似乎更为重要。
当然,在这些条件中,首先是运用活动教学法,给儿童或青少年开辟自发进行探索的广阔天地,要求获得的每一个真理都是由学生重新发明或至少是重新建构的,而不是简单的传授。然而,有两种经常的误解,降低了这方面迄今为止所做的工作的价值。第一是担心(有时是希望)教师在这种实验中不起作用了,认为实验的成功取决于让学生完全按自己的意愿自由地工作或游戏。很明显,教师作为组织者仍然是不可缺少的,以便创造情境,建设开始的设备,向儿童提出有用的问题。其次,需要教师提供反面的例证,迫使学生反省和重新考虑过急作出的答案。所希望的是教师不再是一个讲演者,满足于传授现成的答案,而是要激发学生的探索精神和积极的努力。
就花了几个世纪才建立起来的所谓新数学和现代宏观物理学而论。如果认为没有任何指导。儿童就能自己清楚地提出其主要问题,这是荒唐的。但是,与此相反,作为组织者的教师,不仅应精通自己所教的那门科学,而且要通晓儿童和青少年心理发展的详尽知识。所以,心理发生实验者的工作,对活动教学法的有效应用来说,是不可缺少的。这样,在现代这个时代里,要求在教育上开展更密切的基础心理学(不是“测验”,也不是所谓应用心理学的多数工具,实际上。它像17世纪的医学一样,试图应用尚不知道的东西)和系统教育实验之间的协作。例如,比起传统方法来,现代数学的教学已取得了重大的进步。经验往往曲解事实,虽然所教内容是“现代的”,但就知识的简单传授而言,其表达的方式从心理学的观点看,往往仍是陈旧的。即使在采用公理形式方面所作的尝试(过早地从学生推理方式的观点出发)也是这样。为此,像让•纳莱(Jean Leray)这样一些著名的大数学家在《数学杂志》中曾提出严厉的警告。这种情况如此惊人的原因是,假若数学教师们愿意弄清逻辑数学运算心理发生的“自然”形成情况,他们就会发现,在儿童自发运用的主要运算和教师试图抽象地灌输给他的概念之间,存在着出人意料的相似。例如,儿童在7?/FONT>8岁时能自己发现集合运算交集和笛卡尔乘积,在 11-12岁时能够辨认部分子集。在很小的儿童中就能观察到各种形式或功能的形成,而且在很多情况下,人们可以谈到麦克莱恩(Mc Lane)和艾伦伯格(Eilenberg)意义的初级形式和不重要的“范畴”,其教育价值是十分重大的。但是,运算是一回事,意识到运算并在动作中发明,及继之加以运用,进而从中得到反省认识,尤其是理论认识,又是另外一回事。无论是学生还是教师都不怀疑所教的教学内容会得到各种“自然”结构的支持。因而人们可以预料,心理学家和数学家在制定一种真正的现代的而非传统的新的数学教学方面,有着远大的合作前途。关键在于把别的现代的过分抽象的材料强加给儿童之前,要用儿童的语言和儿童交谈,尤其要引导他尽可能多地重新发现,而不是简单地叫他静听和重复。教育家兼数学家迪安斯在这方面做了值得赞赏的努力,但由于心理学的知识不够,使他对其所设计的某些“游戏”和练习的解释,有点过分乐观。
从数学再谈到物理学和实验科学,情况就迥然不同了,传统学校几乎完全忽视了在实验中训练学生,这一惊人失误,近年仍然一样。这并非指教师当学生的面所做的演示实验,也不是指学生自己动手进行的实验,而是指按照一种现成的步骤并只是加以口述的办法,教给学生一般科学实验的规则,如一个因素的变化中合了别的因素(假使其余情况均相同),或区分开偶然波动与有规律的变化。比起其他别的领域来,这些领域里的未来的方法是,要给学生更多的活动和尝试的机会,在证明或否定他们自己所说的为一基本现象所立的假设的装置的活动中,让学生自发地进行探索。换言之,如果活动教学法在一个领域里确实使人信服,那就要学习实验过程,因为一个不是由操作者本人完全自由主动进行的实验,就算不上是实验,而没有教育价值的简单练习,其连续步骤的细节并未充分被理解。
简言之,活动法的基本原则将必须从科学史上得到启示,并可用以下形式加以表达;理解即发明,或者说,通过重新发明进行重建。如果将来要想造就有生产能力和创造性,而不是只会重复的人,就必须遵守这样的要求。
但是,还有一个通过培养实验精神来训练未来合格的科学家和技术人才的问题。当然这不独是物理现象的理解,教育家已经注意到这一点,并越来越认为所有教育都要建立在心理学之上。为了通过演绎推理和经验资料的组合而理解某些基本现象,儿童必须经过一些阶段,这些阶段的特点是具有一些随后将判断为错误的观点,但为了最后得到正确的解答,它们似乎又是必要的。正如通过一序列邻近静止的台球来解释运动传递一样,打动第一个球,滚动的只是最后一个球。儿童直到十一岁至十二岁左右才能得出通过连续震动和波动而实现内部传递的假设,从而认识到 各个中间球产生了一种克分子的转换,即便用不同的方法使中间的球不动(用手指按住),被试者仍认为它们已经移动了,等等。还可以引用很多类似的例子。所做的每一件事是否都应使儿童认识错误?或者说,活动教学法的精神应否使我们既在其错误方面,又在其教育意义方面,尊重这些类似方法的继承性?这是未来教育方法的实验必将作出决定的,但就我们而言,我们认为,重视这些阶段是非常有利的(当然,条件是只有充分认识它们,才能评定它们的用处)。应该注意的是,著名物理学教授哈尔布瓦斯(F.Halbwachs)在他的基础微观物理学的《概要》中,在大学水平上,采用了类似的观点(在绪言中,他用我们发生认识论中心的工作来论证这种观点)。和习惯相反,他从传统概念开始,逐渐把它们引向现代思想的轨道,以便使未被理解的概念慢慢地易于为人们所“同化”。
总之,讨论的问题可以归结为发展阶段的进程是否可以加速。当然,一切教育采用这样那样的方法,正是一种加速,但是,一问题在于要确定加速到什么程度才为有利。人类的幼稚期比其它动物长得多,这并非没有意义。所以,很可能有一种最佳的发展速度,过快或过慢都同样有害,但我们还不知道其规律。这一点同样有待于将来的研究为教育指明道路。
在作为例子而继续考察未来科学教育倾向时,让我们首先指出,无疑将会越来越占重要地位的学前教育。从心理学观点看,从4岁到6岁这一时期(甚至于2岁到4岁,但我们尚缺乏这一方面的系统认识),可以称为前运算时期,意思是说,主体还不能处理可逆运算(加和减,相互性等),当一组不连续的元素(集合的守恒)或连续物体改变其形状时,他们不能发现数量、物质、重量等的简单守恒。另一方面,在这一年龄阶段内,儿童已经有了所谓“半逻辑”:单程函数的变化,质量的同一性等(但不是可逆形式的数量同一,士0—“不加不减”)等等。撇开他们的局限不说,根据这些开始建立联系的积极方面来看,似乎有可能甚至在这个水平上就为科学教育提供一种预备教育,其余的教育在小学将得到更大的发展。这种预备教育仅在于训练观察力。这一活动的重要意义不应低估,正像研究所表明的,很明显,学前儿童的理解不仅是粗糙的和不完全的,而且在很多情况下,还被主体的先入之见所歪曲。把一个球系在一根绳上,让儿童甩着旋转,然后抛进一个盒子,在这一事例中,我们发现,4至5岁的儿童经过几次尝试之后就能成功地完成这一动作,但他的描述却走了样。他的动作本身是成功的,儿童把球从侧边射出,其轨道正切于旋转手臂所画的圆圈的圆周,但他始终认为他射球时球要么是在盒子的前面离盒子最近的圆周的一点上,或者甚至是从他自己的前面射出去的,似乎球是沿着他自己和盒子之间的一条直线,经过他的手臂所画的圆圈的直径而射出去的。其原因是,在他看来,这个整体动作包括两个分解动作。旋转,然后投掷(不单是投掷);其次,人们通常是按一条垂直于盒子的直线把球掷进盒子的。尤其难以置信的是,虽然4至5岁的儿童能成功地表演这一动作,但9至11岁之前的儿童通常还不能给予正确的描述。物体和动作的本身(因此而意识到后者)无疑是被感知到了,但由于它们与儿童先入的想法相矛盾,因而被压抑了。这仅仅是很多其它同类事例之一。可以看出,观察训练可能非常有用、观察描述的现象可选择最简单的日常因果关系,描述可要求多种形式。动作的模仿(这是最容易的),通过语言描述,在成人帮助下进行绘画,等等。一位美国物理学教学专家,加利福尼亚大学的卡普拉斯(Karplus)认为,这些观察训练甚至在学前年龄都是同样有用的。他甚至设计了一种有两个观察者的情景,以便使幼儿在很小年纪就受到观察相对性的训练。
最后,为了结束对未来科学教学的思考,应该再一次强调特别涉及中学教育和大学教育的一个重要问题,即各个领域的研究中越来越具有跨学科性质的问题。目前,实际上未来的科学研究者在这方面的准备很差,由于想使学习专业化,其结果却变成了各学科分块的独立教学。应该知道,彻底的专业化相反地必然要有很多学科之间的多方面的联系。这是一个涉及科学的一般认识论和方法论的问题。看来很明显,未来的科学教学将越来越依赖于科学的认识论,这方面人们已看出许多迹象。
各科学的独立分开,可从实证主义的偏见中找到解释。这种观点认为,仅仅是可观察的论据及其描述和分析,就足以发现起作用的规律,这样不可避免地,不同的学科将从清楚的甚至固定的边界彼此分隔开来。边界依赖于各都不同类型的观察材料,而材料本身又和我们主观与客观的记录工具(感知和仪器)有关系。相反,在违反实证主义规则的时候(事实上它们不断地被违反着,甚至有的作者在他们的序言中也同意了,虽然人数不多),人们也会努力去解释这些现象及其支配的规律,而不局限于对其描述,这就必然要超过可观察的界线,因为一切因果关系从属于必然推论,就是说,依赖于演绎和运算结构,而不能还原为简单的事实。事实上,因果关系包括产生与守恒的一种结合,至于逻辑数学运算,除了物理学中属于物体本身而外,都由此转化为“算子”。在这种情况下,基本现实就不再是现象或可观察的事实了,而是经过推论改造,能说明在观察到的材料下面的结构了。由于这一事实本身,各学科之间的界线趋于消失,因为这些结构要么是共有的(如在物理学和化学之间,那就是孔德认为的,它们不能彼此还原为另一种),要么是相互依存的(无疑这适合于生物学和物理、化学之间的惰况)。
这就是说,很明显,如果科学教学要适应科学的进步,培养创造精神而不是模仿,就应重视结构主义,这种理论由于具有跨学科的见解,正越来越为人们所接受和支持。这里有含有群和“类”理论的数学结构论;有从其体系的属性间代表物体本身相互作用的解释性模式的无限扩展的物理结构论;有具有平衡和自我调节的问题;甚至控制论模式与数学形式化结构之间连接尚不清楚的生物结构论,等等。(不应该忘记心理学研究的智力结构,但是要把它们与上述所有结构联系起来加以考虑)。
从教育学的观点看,存在着一种非常复杂的事态,将来它是很有希望的,但现在很不令人满意。因为虽然人人都谈论跨学科的需要,但那些过时而尚未消逝的已成体系的惯性倾向于造成一种简单的多学科的局面。问题在于这实际上是增加了教学科目,因为一切专业化都要求邻近领域的支持,但只让学生自己去综合。在大学和中学都需要教师真正懂得他们所教的学科,而且不断地用跨学科的观点加以处理,这就是说,懂得怎样对它们使用的结构给予普遍意义,同时又把它们纳入到包含其它学科的总体系之中。换句话说,教师自己要具有相当的认识论精神,能够使学生经常认识到他们的专业领域与整个科学之间的关系。不过,这样的人今天还非常少。