徐祖輝 蔣皓

摘要：科學(xué)本質(zhì)是國(guó)際文憑課程（IBDP）中自然科學(xué)學(xué)科的重要內(nèi)容。介紹了IB課程中科學(xué)本質(zhì)的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和教學(xué)關(guān)鍵。我國(guó)的科學(xué)教育必須重視科學(xué)本質(zhì)教學(xué)；要注意向國(guó)外先進(jìn)教材學(xué)習(xí)；注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力；讓學(xué)生理解科學(xué)研究的方法和規(guī)則；思想、觀念的轉(zhuǎn)型要領(lǐng)先。

關(guān)鍵詞：科學(xué)本質(zhì)；國(guó)際文憑課程（IBDP）；科學(xué)研究能力；觀念轉(zhuǎn)型

文章編號(hào)：1005-6629（2016）2-0092-05

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《Nature of Science（科學(xué)的本質(zhì)）》是國(guó)際文憑組織（IBO）為提高本組織自然科學(xué)學(xué)科的教師和學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，加深對(duì)科學(xué)的理解而撰寫的一份教學(xué)指導(dǎo)文件。它不但被放在生物、化學(xué)和物理的課程指導(dǎo)書中，鼓勵(lì)教師理解科學(xué)的本質(zhì)，還在學(xué)生使用的教科書中安排了較多的有關(guān)“科學(xué)的本質(zhì)”的實(shí)例，以使學(xué)生能理解科學(xué)本質(zhì)中的有關(guān)內(nèi)容。

該文件不僅歸納了幾百年來科學(xué)發(fā)展過程中的研究方法以及科學(xué)家在研究中所達(dá)成的共識(shí)，而且還總結(jié)了近幾十年，特別是進(jìn)入二十—世紀(jì)信息革命中科學(xué)研究的一些重要規(guī)律。為幫助讀者更好地理解科學(xué)的本質(zhì)、搞好科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)，本文對(duì)該文件做一些初步的介紹。

1 國(guó)際文憑課程（IBDP）中的“科學(xué)的本質(zhì)”簡(jiǎn)介

1.1 科學(xué)本質(zhì)是IB自然科學(xué)學(xué)科的重要內(nèi)容

拓展學(xué)生的科學(xué)思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在各國(guó)的科學(xué)教育中越來越受到關(guān)注。自從1996年美國(guó)頒布的《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NationalScience Education Standard）中將科學(xué)本質(zhì)的理念融入課程標(biāo)準(zhǔn)之中以后，許多國(guó)家紛紛仿效。例如，2007年修訂的新西蘭《國(guó)家課程》（The NewZealand Cumculum）中就將科學(xué)的本質(zhì)置為開篇的首要內(nèi)容要求學(xué)生通過這一部分的學(xué)習(xí)加深對(duì)于科學(xué)的理解。

在全球得到廣泛認(rèn)可的國(guó)際課程——IB文憑課程（IBDP），在其2014頒布的IBDP科學(xué)考試大綱（2016年開始實(shí)施）中首次加入“科學(xué)的本質(zhì)”取代原先的“第四學(xué)科群本質(zhì)（Nature of Group 4）”，進(jìn)一步突出了科學(xué)本質(zhì)在物理、化學(xué)和生物等IB自然科學(xué)學(xué)科中的重要地位。

1.2 IB課程中科學(xué)本質(zhì)的主要內(nèi)容

“科學(xué)的本質(zhì)”這一文件共5個(gè)部分：

“1.什么是科學(xué)，什么是科學(xué)探索”部分從基本信念、目的、方法與過程特點(diǎn)、成果形式，以及科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系等角度對(duì)科學(xué)及科學(xué)探索作了比較全面的勾畫。

“2.領(lǐng)悟科學(xué)”部分闡述為了理解科學(xué)，需要注意科學(xué)概念與日常概念的區(qū)分；應(yīng)用理論進(jìn)行解釋、預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)；了解科學(xué)的范式；了解科學(xué)理論和假說的局限性；形成因果關(guān)系、相關(guān)關(guān)系以及條件控制、抽樣等理念。

“3.科學(xué)的客觀性”部分闡述為了增強(qiáng)科學(xué)的客觀性，要重視數(shù)據(jù)和重復(fù)測(cè)量；理解誤差與不確定性的影響和存在；認(rèn)識(shí)到認(rèn)知的偏差會(huì)產(chǎn)生的影響；重視大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

“4.科學(xué)的人文性”部分闡述科學(xué)需要合作和團(tuán)隊(duì)精神；科學(xué)及其某些成果會(huì)對(duì)道德和政治產(chǎn)生重要影響；科學(xué)成果會(huì)產(chǎn)生專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題；科學(xué)需要學(xué)術(shù)誠(chéng)實(shí)和抵制剽竊；科學(xué)需要資金支持，資金的來源對(duì)科學(xué)研究的類型有關(guān)鍵性影響；政治和經(jīng)濟(jì)因素經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)影響；科學(xué)的應(yīng)用可以改善人類的生活，同時(shí)也會(huì)造成各種問題，為此需要進(jìn)行道德討論、風(fēng)險(xiǎn)一收益分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和預(yù)警。

“5.科學(xué)素養(yǎng)和大眾對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)”部分闡明理解科學(xué)本質(zhì)的社會(huì)意義；科學(xué)家應(yīng)該在促進(jìn)公眾接受科學(xué)方面起重要作用；科學(xué)素養(yǎng)不僅包括科學(xué)家對(duì)工作的思考和他們的知識(shí)構(gòu)成，也包含對(duì)缺陷和錯(cuò)誤推理的認(rèn)識(shí)，否則會(huì)導(dǎo)致偽科學(xué)；要使用合適的科學(xué)術(shù)語(yǔ)；創(chuàng)新性和想象力有無限的發(fā)展空間，永遠(yuǎn)有很多的問題在等待著未來的科學(xué)家。

1.3 “科學(xué)的本質(zhì)”的學(xué)習(xí)要求

通過“科學(xué)的本質(zhì)”這一模塊的引入，要使得學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)科學(xué)學(xué)科的同時(shí)，從整個(gè)學(xué)科群的宏觀角度思考科學(xué)的研究方法，某項(xiàng)科學(xué)成果的可信度，人為因素對(duì)科學(xué)研究的影響等等。通過對(duì)這些問題的思考使得學(xué)生從被動(dòng)的、單純接受式的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)思考“什么是科學(xué)”，“為何科學(xué)會(huì)這樣發(fā)展”，“我們應(yīng)該如何開展科學(xué)研究”，“哪些因素是科學(xué)研究需要注意和避免的”等問題。在IB科學(xué)學(xué)科群的考卷中會(huì)出現(xiàn)與科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容相關(guān)的試題考核學(xué)生對(duì)于此部分內(nèi)容的理解和把握。

1.4 轉(zhuǎn)變學(xué)生的角色至關(guān)重要

學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)者，變成學(xué)習(xí)過程的主角，這一轉(zhuǎn)變對(duì)于科學(xué)教育而言至關(guān)重要。

國(guó)際文憑組織（IBO）不僅撰寫了專文敘述科學(xué)的本質(zhì)，并要求出版社在為該機(jī)構(gòu)編寫的自然科學(xué)學(xué)科的教材中，均必須在涉及科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容時(shí)設(shè)專欄要求學(xué)生思考討論有關(guān)的議題。

2 評(píng)論與思考

2.1 我國(guó)的科學(xué)教育必須重視科學(xué)本質(zhì)教學(xué)

2002年4月我國(guó)國(guó)務(wù)院頒布了《全民科學(xué)素養(yǎng)行動(dòng)計(jì)劃》，其目標(biāo)是到2049年中華人民共和國(guó)成立100周年時(shí)全體公民都達(dá)到“人人具備科學(xué)素養(yǎng)”。究竟“什么是科學(xué)素養(yǎng)”，“如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”，對(duì)這些基本問題目前仍缺少易行的、可操作的實(shí)施方案。我國(guó)高中科學(xué)教育中物理、化學(xué)、生物都是自成體系的，教學(xué)大綱也是分開的，在教學(xué)中都以傳授各自有關(guān)的學(xué)科知識(shí)為主。高考時(shí)也都設(shè)定一系列的“知識(shí)點(diǎn)”，考題基本上在知識(shí)點(diǎn)的范圍之內(nèi)。而對(duì)于科學(xué)精神、科學(xué)方法、科學(xué)研究能力則很少考核?？赡苁鞘苡?guó)哲學(xué)家培根（Francis Bacon，1561～1626）的名言“知識(shí)就是力量”的影響，我國(guó)的科學(xué)教育注重知識(shí)的傳授和積累，而對(duì)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)重視不夠?！袄斫獾馁|(zhì)比信息的量更重要”，國(guó)際上的科學(xué)教育對(duì)這—點(diǎn)已有共識(shí)。培根的時(shí)代畢竟已過去了近400年，在這幾百年中，科學(xué)技術(shù)在批判性思維和創(chuàng)新性思維的引領(lǐng)下，經(jīng)過不斷地自我完善，積累了大量的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、信息，也糾正了科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的各種錯(cuò)誤和不足，使科學(xué)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步。有人將科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步形容為“知識(shí)爆炸”，然而在知識(shí)爆炸的年代，知識(shí)是學(xué)不完的，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有些過時(shí)的知識(shí)還會(huì)被逐漸淘汰。單純學(xué)習(xí)知識(shí)是無法支撐當(dāng)今時(shí)代對(duì)人才的要求的，只有提高公眾的科學(xué)素養(yǎng)、使公眾從本質(zhì)上理解科學(xué)，才能更陜地提高科學(xué)的發(fā)展水平。

要培養(yǎng)良好的科學(xué)素養(yǎng)就必須對(duì)科學(xué)有一個(gè)比較全面的了解，“科學(xué)的本質(zhì)”—文正是起到了這樣的作用。在工作中，筆者在面試高中的新化學(xué)教師時(shí)，問過一個(gè)問題：道爾頓是通過什么實(shí)驗(yàn)，怎樣才知道物質(zhì)是由原子和分子組成的？在面試的對(duì)象中很少有大學(xué)畢業(yè)生和研究生能回答出這一非?；A(chǔ)的問題。這可能要從我國(guó)的中學(xué)化學(xué)教育中找問題。以前，有的高中化學(xué)教材是這樣介紹道爾頓的原子理論的——“科學(xué)上積累了許許多多的事實(shí)，證明了物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，像擴(kuò)散、固體的融化、液體的氣化和凝固、氣體的液化等等都是分子真實(shí)存在的證明”。但是到底怎么證明物質(zhì)是由原子和分子組成的，在高中化學(xué)教材中卻沒有講?？茖W(xué)教育從本質(zhì)上說就是要培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，要讓學(xué)生通過嚴(yán)密的推理和審慎的實(shí)驗(yàn)，理解科學(xué)是客觀的、真實(shí)的，這樣學(xué)生才能對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣，才能信服科學(xué)。

2.2 要注意向國(guó)外先進(jìn)教材學(xué)習(xí)

美國(guó)的高中化學(xué)教材對(duì)這一問題的敘述是可供借鑒的。多本教材都用大量的篇幅敘述了道爾頓提出原子理論的背景和依據(jù)。希臘早期的哲學(xué)家德謨克利特（Democritus）在公元前400多年就提出，世界上所有物質(zhì)都是由非常小的、不可進(jìn)一步分割的微粒所組成，他把這種微粒稱作原子。另一個(gè)希臘哲學(xué)家亞里斯多德（Aristotle）則反對(duì)德謨克利特的觀點(diǎn)，他反問，是什么把這些粒子結(jié)合在一起？為什么它們不會(huì)像沙子砌成的城堡一樣被風(fēng)吹散。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展水平的限制，無法從哲學(xué)家的辯論中得出結(jié)論。直到18世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使很多比較精確的實(shí)驗(yàn)成為可能。拉瓦錫首先通過對(duì)實(shí)驗(yàn)前后反應(yīng)物質(zhì)的稱量，提出了物質(zhì)不滅定律；1788年普魯斯特又提出了定比定律，指出組成物質(zhì)的元素之比是—定的。而最有力的依據(jù)是倍比定律，有些元素相結(jié)合可以形成二個(gè)或二個(gè)以上的化合物，這些化合物中的元素質(zhì)量比在不同的化合物中呈整數(shù)倍。例如，水和雙氧水（過氧化氫）都是由氫和氧組成，水的氫氧質(zhì)量比是1：8，而雙氧水的氫氧比則為1：16。一氧化碳和二氧化碳都是由碳和氧組成，一氧化碳的碳氧質(zhì)量比是3：4，而二氧化碳的碳和氧的比例為3：8。為什么由同樣的元素組成的不同物質(zhì)，它們的元素的質(zhì)量比呈整數(shù)倍？這就強(qiáng)烈暗示元素是由基本粒子所組成，只是由于組成的微粒的個(gè)數(shù)不同，因而呈整數(shù)的比例關(guān)系。道爾頓研究了大量的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)參加反應(yīng)的元素的質(zhì)量比做了詳細(xì)的觀察和計(jì)量。通過前人的發(fā)現(xiàn)并經(jīng)過認(rèn)真的思考，道爾頓提出了他的假設(shè)，他仍按德謨克利特的觀點(diǎn)，將這一基本粒子稱為原子，就是今天所說的道爾頓原子理論。道爾頓所做的實(shí)驗(yàn)并沒有直接證明原子的存在，他通過實(shí)驗(yàn)并嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果做出合理解釋。也就是說，當(dāng)時(shí)他提出的只是一個(gè)假設(shè)，但是這一假設(shè)能較好地解釋物質(zhì)不滅定律和定比定律以及道爾頓的其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果。雖然當(dāng)時(shí)也受到很多質(zhì)疑，但是由于假設(shè)的合理性，這一假設(shè)逐漸為科學(xué)界所接受。在以后幾百年的科學(xué)發(fā)展過程中，道爾頓的原子論經(jīng)過很多科學(xué)家的多次修改，才成為今天的原子理論。關(guān)于道爾頓原子論近百年發(fā)展的詳細(xì)過程，可參考文獻(xiàn)[4]，它用了57頁(yè)的篇幅，九十多幅插圖來說明這一過程。這一例子并不是僅僅在敘述化學(xué)史，而是通過介紹道爾頓的實(shí)驗(yàn)以及他對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的思考，向?qū)W生解釋科學(xué)方法在科學(xué)發(fā)展史中的作用。道爾頓通過實(shí)驗(yàn)的觀察和數(shù)據(jù)，做出了物質(zhì)是由原子這一基本粒子所組成的假設(shè)。正如“科學(xué)的本質(zhì)”中所指出的，“假設(shè)是對(duì)事物解釋性的說明，假設(shè)可能是正確的也可能是錯(cuò)誤的。假設(shè)可以由實(shí)驗(yàn)或?qū)ψ匀唤绲挠^察加以檢驗(yàn)”。在科學(xué)發(fā)展過程中批判和質(zhì)疑的精神使科學(xué)能主動(dòng)地糾正各種錯(cuò)誤和不足，從而具有客觀性和真實(shí)性。道爾頓的原子理論在以后的幾百年中得以反復(fù)地修正和完善。如果迷信權(quán)威，不敢批判，科學(xué)就不可能得到發(fā)展。吳堅(jiān)在他的著作《全球教育發(fā)展新趨勢(shì)》中指出：“由于對(duì)科學(xué)哲學(xué)缺乏探索而帶來的對(duì)現(xiàn)代科學(xué)的片面認(rèn)識(shí)，我國(guó)學(xué)校的科學(xué)課程與教學(xué)幾乎都不涉及科學(xué)自身的局限性、科學(xué)的本質(zhì)和精神，以及科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的互動(dòng)等重大問題。在大多數(shù)國(guó)人的眼里，科學(xué)即真理，因而科學(xué)是不可錯(cuò)的；科學(xué)知識(shí)是精確的證實(shí)知識(shí)，因而它有著至高無上的權(quán)威。這種科學(xué)觀必然導(dǎo)致科學(xué)‘神圣’的心理，成為滋生唯科學(xué)主義的心理基礎(chǔ)，其直接結(jié)果反映在科學(xué)教育上，便是不能培養(yǎng)學(xué)生的懷疑精神、批判精神和創(chuàng)新精神?！痹谖覈?guó)中學(xué)的化學(xué)教育中，大量的教學(xué)內(nèi)容都以講述定理和結(jié)論為主，但卻很少討論這些定律的發(fā)生發(fā)展過程，斟酌其合理性以及其在不同環(huán)境下的適用條件。例如以“假設(shè)”這一常見的概念為例，我國(guó)中學(xué)教材中很少篇幅涉及這一科學(xué)方法的介紹。實(shí)際上，在自然科學(xué)中假設(shè)幾乎無處不在?；瘜W(xué)原子結(jié)構(gòu)部分，由于目前的條件下，對(duì)原子結(jié)構(gòu)和電子軌道等概念都不可能用直接觀察來證明，只能通過實(shí)驗(yàn)，再加上推理提出各種假設(shè)。如軌道的雜化，離域電子，s、p、d軌道的形狀，實(shí)際上都是假設(shè)。由于這些假設(shè)能較好地說明并解釋所觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而科學(xué)家接受了這些假設(shè)，或日理論。當(dāng)代最偉大的科學(xué)家之_霍金在他的著作《時(shí)間簡(jiǎn)史》中寫道：“能滿足以下兩方面要求的理論才是好的理論。首先它必須能在一個(gè)只包含少數(shù)不確定因素的模型中準(zhǔn)確地歸納大量觀察的結(jié)果；其次它必須能確切地預(yù)測(cè)將來的觀察結(jié)果……任何一個(gè)物理的理論永遠(yuǎn)只是暫時(shí)正確的。從這一意義上說，它只是一個(gè)假設(shè)，你永遠(yuǎn)也不能證明它。不管多少次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和這一理論相一致，你永遠(yuǎn)也無法確定下一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)與理論相矛盾。反之，如果能找到一項(xiàng)重現(xiàn)的觀察結(jié)果與理論的預(yù)測(cè)結(jié)果相矛盾，這一理論就能被否定?！痹谥袑W(xué)的科學(xué)教育中要讓學(xué)生理解科學(xué)的過程和科學(xué)的方法，理解為什么某一項(xiàng)科學(xué)概念在適當(dāng)?shù)臈l件下是正確的?！案杏X的東西我們不能深刻地理解它，只有理解的東西才能深刻地感覺它”。要培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，就要使學(xué)生建立科學(xué)的觀點(diǎn)和方法，這比單純地運(yùn)用科學(xué)理論中的只言片語(yǔ)要重要得多。在美國(guó)的《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于原子理論的教學(xué)有一段話說得很中肯：“學(xué)生自然而然要詢問原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓他們懂得‘我們是如何知道的’可能很困難，然而很重要。當(dāng)原子存在的證據(jù)和論據(jù)被教師和課本的直接斷言所取代的時(shí)候，高質(zhì)量的學(xué)習(xí)和科學(xué)探究精神的實(shí)踐也就喪失殆盡了?！?/p>

2.3 要注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力

“科學(xué)的本質(zhì)”強(qiáng)調(diào)證據(jù)和數(shù)據(jù)對(duì)于科學(xué)家的重要性。凡是不能被科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的假設(shè)或理論均不在自然科學(xué)的研究范圍之內(nèi)。除了強(qiáng)調(diào)證據(jù)和數(shù)據(jù)的重要性外，文章還提出了一些數(shù)據(jù)處理的原則和方法。如：數(shù)據(jù)相關(guān)性的判斷；誤差、不確定性，精確度、準(zhǔn)確度的定義以及它們的區(qū)別；隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的關(guān)系及判斷依據(jù)；重復(fù)測(cè)量和大量讀取數(shù)據(jù)能增強(qiáng)讀取到數(shù)據(jù)的可靠性等。這些概念在科學(xué)研究中是常用的，也是在科研工作中所必須注意的。

讓學(xué)生理解這些科研的方法和規(guī)則對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和工作能力是必要的。在一些國(guó)家的高中教育中都要求學(xué)生完成一定數(shù)量的研究課題，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。上海中學(xué)國(guó)際部從事IB的文憑教育已經(jīng)將近二十年，已有很多取得IB文憑的畢業(yè)生，如只看成績(jī)，上海中學(xué)IB的平均成績(jī)?cè)谑澜缟系呐琶呛芸壳暗摹Ｓ捎贗B對(duì)學(xué)生的研究能力是有強(qiáng)制要求的，每人都必須完成一篇4000詞（英文）的論文，文理不限。我們培養(yǎng)的學(xué)生，在中小學(xué)階段缺乏經(jīng)常進(jìn)行研究并撰寫課題報(bào)告的習(xí)慣，相對(duì)而言，學(xué)生撰寫論文感到比較困難，論文的成績(jī)比學(xué)科書面考試的成績(jī)也要稍差一些。在上海中學(xué)的IB的教學(xué)中，幾乎全部理科教師都是我國(guó)自己培養(yǎng)的大學(xué)生和碩、博士研究生。實(shí)踐表明，經(jīng)過努力絕大部分修讀IB的學(xué)生都能很好地完成論文。有相當(dāng)部分學(xué)生撰寫的論文得到IB論文部分的滿分。只要我們努力，在中學(xué)階段合理地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力是可以做到的。重視證據(jù)和數(shù)據(jù)是保證科學(xué)的真實(shí)性和客觀性的基礎(chǔ)，是基本的科學(xué)素養(yǎng)。在IB的化學(xué)教學(xué)中，要求學(xué)生完成—定數(shù)量的定量實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)和課題中對(duì)數(shù)據(jù)的采集，自變量和因變量的選取，數(shù)據(jù)的整理，結(jié)果的誤差判斷等都有詳細(xì)并具體的規(guī)定，對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理的要求就更為具體和嚴(yán)格：要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過計(jì)算機(jī)使用線性回歸，曲線擬合等手段處理數(shù)據(jù)，并把這些要求作為評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)之_?？紤]到中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的限制，IB組織對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性要求不高，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差的評(píng)價(jià)卻很具體。在教學(xué)實(shí)踐中我們感到這些措施是可行的也是有效的。由于我國(guó)國(guó)家大、學(xué)生的人數(shù)多，對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求過高有困難。但是根據(jù)我國(guó)的國(guó)力，要求學(xué)生完成一定數(shù)量的定量實(shí)驗(yàn)和研究型課題則是完全做得到的。這一點(diǎn)，在很多國(guó)際學(xué)校的教學(xué)實(shí)踐中都已得到證實(shí)。

2.4 要讓學(xué)生理解科學(xué)研究的方法和規(guī)則

“科學(xué)的本質(zhì)”不僅使學(xué)生理解“什么是科學(xué)”，而且還使學(xué)生了解一系列科學(xué)研究中的“規(guī)矩”。雖然現(xiàn)今世界上尚無統(tǒng)一的成文的科學(xué)研究應(yīng)該遵循的條約和文件，但文中所列出的條款都是世界上科學(xué)家所共同遵守的規(guī)則。如：科學(xué)工作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文時(shí)由若干名同行匿名評(píng)審的原則；完整地、真實(shí)地表達(dá)數(shù)據(jù)的原則；為了學(xué)術(shù)誠(chéng)信抵制剽竊的原則；使用他人的信息源在學(xué)術(shù)論文中都應(yīng)該指明并對(duì)得到的幫助表示適當(dāng)?shù)母兄x的規(guī)則等。在2014年IB的新科學(xué)大綱中要求學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間超過斗小時(shí)的科學(xué)研究課題，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力，也使學(xué)生能更深入地了解科學(xué)研究中的規(guī)則。在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的最大的困難是如何確定研究的課題。由于IB規(guī)定，課題的內(nèi)容不允許抄襲和重復(fù)，—旦發(fā)現(xiàn)成績(jī)即為零分，因此經(jīng)常有學(xué)生會(huì)問教師，“能否把某某同學(xué)的課題修改—下作為自己的課題”，“把生物的課題用到化學(xué)中，IB的考試官能否檢查出來”。這些問題，反映了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究中的規(guī)則不夠明確，也說明了如果在教學(xué)過程中過分地強(qiáng)調(diào)成績(jī)和結(jié)果，從而加強(qiáng)練習(xí)、加強(qiáng)考核，則在—定程度上有可能會(huì)弱化學(xué)生的好奇心和進(jìn)取心。

2.5 思想、觀念的轉(zhuǎn)型要領(lǐng)先

近幾十年科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的層次也在提高。在科學(xué)教育中需要經(jīng)常更新科學(xué)教育的理念和方法，教材和實(shí)驗(yàn)也要與時(shí)俱進(jìn)。在物理和化學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科中，對(duì)位移、速度、電流、沉淀的生成，顏色的變化等方面的直接觀察已逐漸地被通過光、波譜、磁場(chǎng)以及近代分析檢測(cè)儀器所取代。國(guó)外有一種看法認(rèn)為，化學(xué)正面臨著轉(zhuǎn)型，即從濕法化學(xué)（wet chemistry，指用瓶瓶罐罐倒來倒去的化學(xué)）轉(zhuǎn)型為現(xiàn)代化學(xué)（modern chemistry）?，F(xiàn)代科學(xué)在微觀上已深入到分子、原子、細(xì)胞等尺度；在宏觀方面，科學(xué)家在積極地探索海洋、地球和宇宙。由于研究規(guī)模變大，難度增強(qiáng)，科學(xué)的合作、交流、溝通、團(tuán)隊(duì)精神就顯得越來越重要。在方法上，由于直接觀察變得更困難，科學(xué)家更多地采用了分析、推理、綜合、對(duì)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等方法和手段。因而對(duì)研究者的科學(xué)素養(yǎng)的要求顯得十分重要。在“科學(xué)的本質(zhì)”一文中，不僅歸納了常規(guī)的傳統(tǒng)的科學(xué)研究方法和科學(xué)家共同遵守的規(guī)則，而且對(duì)二十一世紀(jì)信息革命中的重要規(guī)律也加以總結(jié)。在現(xiàn)代的科學(xué)研究中要特別強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)精神和成員之間，以及與世界上同行之間的交流和溝通。“科學(xué)的本質(zhì)”指出，“科學(xué)需要高度的合作，科學(xué)團(tuán)隊(duì)是由科學(xué)、工程、技術(shù)等各方面的人員所組成的。來自不同學(xué)科的專家和學(xué)者組成團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作達(dá)到共同的目標(biāo)”。文章也要求教師和學(xué)生理解在道德上有爭(zhēng)議的科學(xué)研究工作，如克隆技術(shù)、食品和生物的基因工程、生殖技術(shù)等。文章對(duì)科研道德也有具體的要求，“完整并真實(shí)地表達(dá)數(shù)據(jù)是科學(xué)研究中最重要的原則——科學(xué)研究不能被事先設(shè)定，被操縱或加以修補(bǔ)。為了學(xué)術(shù)誠(chéng)實(shí)和抵制剽竊，（出版物中）所有的信息源都應(yīng)該指明，并對(duì)（提供信息）所得到的幫助和支持表示適當(dāng)?shù)母兄x。同行評(píng)審和科學(xué)界的徹底審查和質(zhì)疑態(tài)度都有利于科學(xué)成果的真實(shí)性”。這些科學(xué)界的共識(shí)對(duì)我們培養(yǎng)科技人才都是十分必要的。學(xué)生在中學(xué)的學(xué)習(xí)中，不僅要學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神和科學(xué)方法，而且還應(yīng)該具備合作精神和科研道德。

“科學(xué)的本質(zhì)”是—篇引導(dǎo)學(xué)生熟悉科學(xué)、了解科學(xué)的比較全面的文章。在國(guó)際文憑組織實(shí)驗(yàn)科學(xué)學(xué)科的教學(xué)指導(dǎo)書中，將她看成是科學(xué)學(xué)科的核心思想。提高科學(xué)素養(yǎng)也是我國(guó)科學(xué)教育的重要任務(wù)。特將此文予以翻譯并作上述分析供同行們參考。