學(xué)科教育論文-從習(xí)題到原始問題：科學(xué)教育方式的重要變革摘要：從科學(xué)的根源是科學(xué)現(xiàn)象的基本觀點(diǎn)出發(fā)，深入分析了目前我國(guó)科學(xué)教育中存在的問題。依據(jù)教育生態(tài)學(xué)理論，相互作用心理學(xué)理論以及耗散結(jié)構(gòu)理論，提出了以原始問題教學(xué)作為科學(xué)教育方式變革突破口的觀點(diǎn)。基于此，闡釋了原始問題的教育價(jià)值，論述了原始問題的教育功能，在一定意義上為科學(xué)教育的改革提供了有益的啟示。關(guān)鍵詞：科學(xué)現(xiàn)象；原始問題；習(xí)題一、習(xí)題與原始問題的比較在科學(xué)教育中引入習(xí)題的初衷是，鞏固和加深學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)，考察學(xué)生掌握知識(shí)的水平，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。物理高考命題委員會(huì)認(rèn)為：“做題是非常重要的。我們主張要做題，但并不贊成搞題海戰(zhàn)。因?yàn)轭}海戰(zhàn)盲目追求解題的數(shù)量，不重視解題的質(zhì)量，使學(xué)生根本來不及對(duì)習(xí)題以及與習(xí)題有關(guān)的問題進(jìn)行思考。”1其實(shí)，即使是重視解題質(zhì)量的做題也很難有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。這是因?yàn)椋恳坏懒?xí)題都是從原始問題抽象而來，已經(jīng)把原始問題的一些次要細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系舍去，沒有科學(xué)現(xiàn)象與事實(shí)作為背景，甚至完全脫離科學(xué)現(xiàn)象，即學(xué)生思維的一部分已經(jīng)被習(xí)題編制人員“越俎代庖”地完成了。同時(shí)，習(xí)題教學(xué)還存在著模式化傾向，缺乏科學(xué)思想的分析，太重視程序與計(jì)算、熟練與技巧。因此，在一定意義上說，我國(guó)學(xué)生創(chuàng)造能力的匱乏是習(xí)題教學(xué)的直接后果。事實(shí)上，科學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的，現(xiàn)象是科學(xué)的根源。從這個(gè)基本思想出發(fā)，我們認(rèn)為：解決我國(guó)科學(xué)教育低效能的重要措施就是要打破傳統(tǒng)習(xí)題教學(xué)一統(tǒng)天下的局面，通過引進(jìn)原始問題來逐步使習(xí)題教學(xué)與原始問題教學(xué)相結(jié)合，從而達(dá)到提高科學(xué)教育效能的目的。所謂原始問題，是指自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在、能夠反映科學(xué)概念、規(guī)律本質(zhì)且未被加工的典型科學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)。而習(xí)題則是把科學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)經(jīng)過一定程度抽象后加工出來的練習(xí)作業(yè)。兩者的關(guān)系如圖1所示。由圖1可知，學(xué)生解決原始問題需要經(jīng)歷三個(gè)相互銜接的過程：第一，問題是針對(duì)什么科學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)的，弄清楚原始問題是什么（What），即認(rèn)識(shí)問題；第二，原始問題怎樣通過分解、簡(jiǎn)化、抽象后轉(zhuǎn)化為科學(xué)模型（How），即科學(xué)建模；第三，怎樣定性或定量的通過演算和推導(dǎo)解決問題（How），即解題技巧。確切地說，原始問題的表述形式是對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的描述，它基本上采用文字?jǐn)⑹龅姆绞匠尸F(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象，與習(xí)題顯著不同的是，沒有習(xí)題中常常給定的已知量、未知量，需要學(xué)生根據(jù)需要去設(shè)置。比如，1995年10月28日，加拿大人科克倫手握長(zhǎng)桿走鋼絲跨越長(zhǎng)江三峽。科克倫如何使用手中的長(zhǎng)桿？這樣的問題就稱為原始問題。相反，目前科學(xué)教育中廣泛采用的習(xí)題卻很難為學(xué)生提供這樣的情境。由于歷史的原因，我國(guó)傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)往往側(cè)重圖1的第二個(gè)過程（建模）和第三個(gè)過程（技巧），特別是注重第三個(gè)過程（技巧），而尤其缺少第一個(gè)過程（認(rèn)識(shí)），對(duì)科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)事實(shí)把握不夠。因此，致使很多學(xué)生只知道根據(jù)已知條件去解題，遇到實(shí)際問題則常常束手無策。其實(shí)，早在上個(gè)世紀(jì)，蘇聯(lián)心理學(xué)家馬丘什金就將習(xí)題與問題情境進(jìn)行了比較與區(qū)分。他指出：“習(xí)題和問題情境是具有原則性區(qū)別的概念，因?yàn)樗鼈儤?biāo)志著不同的心理現(xiàn)實(shí)。”2應(yīng)當(dāng)說，這是非常重要的見解。在國(guó)內(nèi)，趙凱華先生覺察到這個(gè)問題。他指出：“在我們的教學(xué)中，同一問題，既可以把原始的問題提交給學(xué)生，也可以由教師把問題分解或抽象成一定的數(shù)學(xué)模型后再提交給學(xué)生。習(xí)慣于解后一類問題的學(xué)生，在遇到前一類問題時(shí)，往往會(huì)不知所措。”3顯而易見，在科學(xué)教育中明確原始問題與習(xí)題之間的區(qū)別是有著相當(dāng)重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義的。二、原始問題的教育價(jià)值隨著教育研究的不斷深入，教育領(lǐng)域出現(xiàn)了一門運(yùn)用生態(tài)學(xué)方法研究教育的科學(xué)教育生態(tài)學(xué)。教育生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)、自然情境中研究教育規(guī)律以及學(xué)生的心理活動(dòng)規(guī)律，強(qiáng)調(diào)提高教育活動(dòng)的可應(yīng)用性和普遍適用性，建立合理的教育生態(tài)環(huán)境，提高教育的效益，促進(jìn)人才迅速成長(zhǎng)和發(fā)展。生態(tài)學(xué)是19世紀(jì)末在生物科學(xué)中成長(zhǎng)起來的一門科學(xué)，它的研究對(duì)象是生物個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)。其研究任務(wù)是探索有機(jī)體與環(huán)境之間相互作用的規(guī)律及機(jī)理，研究生物的生存條件以及生物與其生存環(huán)境之間的相互關(guān)系。在研究方法上，生態(tài)學(xué)家一般采用描述性分析方法，即先對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行描述，而后再做分析。在科學(xué)教育中強(qiáng)調(diào)生態(tài)性，乃是源于習(xí)題教學(xué)固有的局限性。我們知道，習(xí)題教學(xué)具有許多優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著科學(xué)教育研究的深入，習(xí)題固有的缺陷即人為性也日益暴露出來。由于習(xí)題情境是人為設(shè)置且條件控制嚴(yán)格，因而使科學(xué)教育情境的真實(shí)性受到破壞，使學(xué)生解答習(xí)題的認(rèn)知心理及行為表現(xiàn)與解決原始問題的認(rèn)知心理及行為表現(xiàn)相去甚遠(yuǎn)。這樣，就削弱了科學(xué)教育特有的教育價(jià)值。我們知道，在真實(shí)的情境中，科學(xué)教育活動(dòng)受到多種因素影響，這些因素又是相互作用、相互影響的，是一個(gè)完整的過程，科學(xué)教育活動(dòng)是該系統(tǒng)中各因素相互作用的綜合結(jié)果。然而，習(xí)題教學(xué)卻將這些因素孤立開來，僅局限于特定情境中某些特定因素對(duì)科學(xué)教育活動(dòng)的影響，因而就難以揭示真實(shí)、自然條件下的科學(xué)教育規(guī)律。通過借鑒教育生態(tài)學(xué)的有關(guān)思想，我們提出了科學(xué)教育生態(tài)化的基本觀點(diǎn)：1科學(xué)教育活動(dòng)不是孤立的，而是與科學(xué)現(xiàn)象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，處于一個(gè)復(fù)雜的關(guān)系之中；2科學(xué)教育活動(dòng)既受到自身內(nèi)部因素的影響，又受到外部因素的影響；3科學(xué)教育活動(dòng)應(yīng)當(dāng)在科學(xué)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)生態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，以揭示真實(shí)、自然條件下學(xué)生的心理活動(dòng)規(guī)律與科學(xué)教育規(guī)律；4科學(xué)教育活動(dòng)應(yīng)注重研究學(xué)生與其所處環(huán)境之間的相互作用；5科學(xué)教育活動(dòng)應(yīng)注重研究學(xué)生在與其所處環(huán)境相互作用過程中的主動(dòng)性。在科學(xué)教育中，原始問題教學(xué)并不局限于教育生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)的情境，而是以生態(tài)學(xué)思想為指導(dǎo)，把科學(xué)知識(shí)融入科學(xué)現(xiàn)象之中并以原始問題的形式呈現(xiàn)，主張把習(xí)題固有的嚴(yán)格性移植到自然、真實(shí)的科學(xué)環(huán)境中，并在其中揭示科學(xué)教育活動(dòng)的因果關(guān)系。因此，原始問題教學(xué)所采用的方法，具有既不同于習(xí)題教學(xué)強(qiáng)調(diào)推導(dǎo)、演算而忽視學(xué)生能力培養(yǎng)的特點(diǎn)，又不同于研究性學(xué)習(xí)為探究而犧牲知識(shí)傳授效率的特點(diǎn)。它強(qiáng)調(diào)給定的情境雖然是原始的，但問題本身又必須是嚴(yán)格的。也就是說，它要求提高科學(xué)教育的外部效度，而又毋需以降低內(nèi)部效度為代價(jià)。因此，原始問題教學(xué)就具有以下教育價(jià)值。首先，它有助于解決目前科學(xué)教育內(nèi)部效度和外部效度不能同時(shí)得到滿足的矛盾。我們知道，習(xí)題教學(xué)雖然內(nèi)部效度較高，但缺乏外部效度。一般認(rèn)為，內(nèi)部效度是外部效度的必要條件，但不是充分條件。內(nèi)部效度低的教育結(jié)果就談不上對(duì)其他情境的普遍意義；然而內(nèi)部效度高的教育結(jié)果卻不一定能夠一般化到現(xiàn)實(shí)中去。研究性學(xué)習(xí)雖然具有較高的外部效度，但卻難以保證科學(xué)教育的內(nèi)部效度；原始問題由于將習(xí)題的嚴(yán)格控制應(yīng)用于科學(xué)現(xiàn)象之中，并且經(jīng)過抽象之后可以成為習(xí)題，就使得它在一定程度上具備高效完成間接經(jīng)驗(yàn)知識(shí)內(nèi)化的功能，從而將內(nèi)部效度和外部效度較好地統(tǒng)一起來。其次，在原始問題教學(xué)中，學(xué)生的認(rèn)知心理與行為表現(xiàn)都比較真實(shí)，因此，能夠較好地揭示科學(xué)教育中學(xué)生的心理規(guī)律和學(xué)習(xí)規(guī)律。為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，我們運(yùn)用原始物理問題和由其改編而成的習(xí)題對(duì)高中學(xué)生進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：原始物理問題卷的平均分為39.5，而習(xí)題卷的平均分為70，差異顯著，且前者得分呈正態(tài)分布，后者呈偏態(tài)分布。4這說明，原始問題雖然也有一定程度的控制，但沒有像