试论博物学对科学教育的意义
时间：2020-04-06 05:15:26 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：将博物学的思维方式与精神引入科学教育，可以给教育实践者带来对科学教育新的启示。了解博物学有助于我们完善对科学的认识，改变教育导向的失衡状态，尊重学生的个性发展，使科学素养的落实更贴近科学的本真，使人才培养的方案更具个体性、多样性。
关键词：博物学 科学教育 思维方式 个性化教育
作为一名科学教育研究者，我们每天都在强调要培养学生的科学核心素养，但如果我们无法对科学做出正确的解读，无法从科学的角度抓住教育的本质，将难以培养出具有科学素养的学生。读了吴国盛教授的《什么是科学》，深感认识与了解博物学对践行科学教育大有裨益。在展开博物学历史的过程中，我们能够找到科学发展的必要补充，找到解决数理实验危机的方案，找到我们自己文化体系中科学发展的脉络。吴教授认为，从数理实验角度谈科学，中国文化是缺乏科学基因的；但追寻科学本意，回归希腊理性科学精神，将博物学纳入科学谱系，从这个角度看，中国古代便是有科学的。
《什么是科学》中提到“中国人善于记事，对事物分门别类，发掘事物之间的联系，但不善于对本质、道理进行抽象演绎。因此，在研究自然界事物时，采用的主要是志、史的方法，而不是思辨推理。”所以，中国古代形成了系统、完整的博物学著作，它们大多关于天、地、农、医，如《本草纲目》《天工开物》等。但科学发展到了今天，我国的科学教育似乎并未将博物学纳入科学的体系，在教学中过分强调数理实验、演绎推导，一味迎合与过分关注数理演绎与实验科学，弱化了我们擅长的东西。因此，我们有必要重新认识科学，认识与了解博物学，挖掘博物学思维与精神的科学教育价值。回归博物学既是对传统中国科学形态的继承，也是对数理实验科学的有益补充，它将为如何培养科学素养、如何改变教育导向的失衡状态、如何因材施教提供更多的启示与解决方案，使科学教育更加科学、更加完善、更加人性化。
一、博物学是知识的真正基础和出发点
“博物学”来自西方，是日本学者对Natural History的注译。博物学可以看成是人积累的与外部环境打交道的成功经验，如对动物、植物、矿物、生态系统等所做的宏观层面的观察、描述、分类等。它内涵丰富、历史悠久，是自然科学研究的四大传统之一，包括现今意义上天文学、地质学、地理学、生物学、气象学、人类学、生态学、自然文学、动物行为学、保护生物学等的部分内容。吴教授说：“博物学是与自然哲学相对的知识类型，着眼于对个别事物的具体描述。”“西方博物学都是如下两个传统相结合的产物：一个是百科全书式的写作传统，一个是观察、记录和描述自然的传统。”
由此可见，博物学是对事实的收集与鉴别、观察与描述、命名与分类，强调对现象的记录。正如培根所言：“博物学是知识的真正基础和出发点”，博物学的研究方法体现了人类认识世界的一种思维方式，也从更广的范围体现了人类探索未知、满足内心求知欲的科学精神。
二、科学教育需要博物学的精神滋养
关于什么是科学，不应只是学者的研究课题，最应该掌握其要义的是教育实践者们。因为教育实践者对科学的认识直接影响着下一代对科学的认识。Gregory T.Rushton的调查显示，一个人对于某一学科的认识与理解，最大的影响因素就是教授该门学科的教师。学生从小学、中学到大学，他的老师会影响他的学科观和价值观；学成之后，他可能会带着这些观念去培养和影响下一代的孩子。因此，教师对学科的认识与理解在一定程度上直接影响着年轻一代对学科的认识与理解。
对科学的教育应建立在对科学本身正确的理解上。当下，将科学与技术等同的思想普遍存在，科学的“身体”被数理化公式和实验填满，这种对科学片面的、不准确的认识使科学教育在一开始就走上了一条狭隘、功利的道路。其实，科学本身是自由精神下的产物，“科学之所以是希腊人的人文，原因就是希腊人的科学本质上就是对自由的追求”，所以科学本身并不都是以追求实用性和技术性为基础的，科学教育者有义务也必须明白：应该将博物学纳入科学谱系，弱化功利与实用，强调对知识本身的兴趣。我们需要传授给学生的不只是知识本身，而应是认识事物、总结规律、辨别真伪、解答自我内心疑惑的方法与途径。
自然哲学注重对事物本质的探究，试图发现现象背后起支配作用的原理，希望通过内在逻辑的推演，给出系统的因果解释。博物学作为与自然哲学相对的知识类型，强调现象、事实的个别性、独特性、不可还原性。与数理实验科学不同，是对科学发展主线的必要补充，体现了特别的认知思路，它可以从认知方式、科学表达、科学事业与文化、学生自我教育等方面给科学教育带来新的启示。
（一）拓展认知方式
1. 博物學为我们提供了更广阔的认知空间，有助于激发探索热情。
博物学是人与大自然交流的学问，鼓励从多个角度认识事物，满足人类了解“是什么”的好奇心，如此一来，认知与探索的范围大大扩展。从植物到动物，从天文到地理，从医学到农学，博物学所提供的对世界的基本认识方式鼓励人类尽情地探索周围的世界，这对于科学启蒙教育来说有着十分重要的意义——它能为学生提供更广阔的探索空间，引导学生通过“观察—记录—总结”的方式认识事物。例如，学生可以通过踏青活动近距离接触植物，记录植物的外貌，绘制植物的形态，以此对植物的生长、特性产生更强烈的探究热情，进而对生物、地理、环境等相关知识产生兴趣。
2. 博物学为我们提供了数据支持，有助于分析与解答问题。
博物学的研究成果为人类提供了一个庞大的数据库，这些数据或描述在一开始看来似乎毫无用处，但也许会为未来某个问题的解答提供可靠依据。风靡全球的《那些古怪又让人忧心的问题》一书中集结了在极端状态的探索过程中的一些常识，其中对许多问题的解答建立在一些看似毫无学术价值的数据基础上。例如，一名英国标枪运动员曾举办过一个随机物品投掷比赛，在比赛中他扔过从死鱼到厨房水槽在内的一大堆东西，这些数据为探索人类能把东西扔多高提供了有用的信息。人类解锁世界的方式大致有两种：一种是有目的地为了自身需要而设计活动进行研究探索，一种是因为好奇心先进行了观察、记录，而后才发现了它的功用。博物学正是通过第二种方式发挥着积极的作用，也体现了科学追求学术自由的本质。
3. 博物学为我们提供了研究方法，能促进深入而细致的思考。
特有的研究方法有收集、鉴别、描述、命名、分类、编目等。博物学思维的引入常常能够促使人们在兴趣的基础上进行深入而细致的思考。在信息科技带来的知识爆炸时代，人们需要处理的信息浩如烟海。形成对某一问题的认识，第一步是收集充分的信息，这就要求我们多角度、全面地概括事物。博物学所要求的收集、分类、描述、整理等能力，能帮助我们更好地甄别、处理大量的信息，梳理思路，为深入分析与研究打下基础。例如，对生物体的分类、编目、命名，为理解和研究生物体的多样性奠定了基础。美国科学素养基准中提到：“如果某种分类方式有助于对有些事情做出决定，或者能加深对生物体相互关系的理解，那么这就是一种有用的范式。”这肯定了博物学思维对认知思维发展的作用。再如，对天体、星座、天象等的描述，建立在大量的日积月累的观察与记录之上，庞大的记录数据能引发我们进行深入的思考，进行类比、联想等，并利用类比、联想进行推理，形成科学的思维过程，促使我们描述宇宙的格局，知道位置与时间、空间的意义。所以，培根认为博物学是数理自然哲学的基础，也正是他第一次把博物学置于与自然哲学平齐的体系中。
概而言之，博物学所倡导的以观察、记录为基础的分类、整理工作，一方面拓宽了人们思维的广度，启示人们将孤立的单点知识联系、融合，构建包含多领域、多层次的知识网络，另一方面将人们的思维引向深处，帮助人们发掘背后隐藏的规律与本质。
（二）丰富科学表达
在数理实验科学盛行的今天，以博物学方式呈现的记录和描述被弱化、边缘化，我们对于科学的表达往往还停留在对本质的追求和对实际应用的探索上，忽视了博物学体系要求的对现象、事实本身的记录、归纳、整理、分类，忽视了博物学对科学与自然艺术性的呈现。其实，对于科学活动的表达形式不仅包括以数字、图像为代表的文献，还包括以“史”“志”为代表的记载，以及兴趣驱使下的艺术表达（包括文学著作、漫画、音乐等形式）等等。这样一来，科学既能以一种严谨、深邃的面孔出现，也能以一种轻松、有趣的方式出现。比如，法国博物学家布丰的巨著《自然志》既是科学文献，也是法语文学史上的杰作；英国博物学家吉尔伯特·怀特的《赛尔伯恩自然志与古迹》既是博物学名著，又是英语文学名作。博物学著作以优美的文字展现自然的秩序和美，既能调动学生学习科学知识的热情，又能让学生在学习过程中体会科学表达的美，对科学与大自然产生敬畏之心，进而保持持久的探究热情。除此之外，语言表达并不是唯一的形式，照片（例如，由中国科学技术大学先进技术研究院和清华大学出版社联合制作的《美丽化学》），漫画（例如，xkcd科普漫画网站）等艺术的表达形式更体现了科学呈现表达形式的多样性和创造性。
（三）启迪科学事业与文化
随着信息技术的发展，各国对与科学相关职业的需求不断增加。2012年，美国有将近7.4亿与科学技术相关的工作岗位，预计该数据还会持续上涨，到2018年又会新增800多万相关岗位，但相关人才的数量难以满足现实的需求，这反映出科学教育的乏力。
提到科学事业，人们首先想到的是科研，是实验室里的瓶瓶罐罐、稿纸上的数字演算、仪器参与的测量与分析，这样的“科学形象”会给学生枯燥、艰涩的感觉，让人望而却步。博物学强调基础，强调地方性知识。每一种文化都有自己与自然交流的方式与实验记录，所以，从理论上讲，世界各地都有自己的博物学。因此，从科学传播、科普的角度看，博物学应当优先传播，因为它与“地方性知识”及百姓的“生活世界”关系更密切。因此，博物学精神的引入有益于刷新人们对科学相关职业的印象，有益于人们更关注本土和民族传统文化。
如今，许多教育者对科学素养的解读在一定程度上限制了人们对与科学相关职业的认识。如果我们把科学素养简单地等同于计算推理能力和实验能力，把科学素养的高低简单地用理科成绩和科研水平来衡量，那么，我们能想到的与科学相关的职业只能是科研人员；但如果我们能把博物学纳入科学谱系中，能够重视博物学精神，那么科学素养的表达可以包括许多方面，比如对史志的编写与整理，或者将最新科研成果转变成科普的能力，又或者运用科学知识与思维进行艺术创作。这样，与科学相关职业的范围将被大大拓展，科普作家、画家、史志学家、发明家等都将被纳入其中。当前，我国对数理知识与理论的传授可以让学生具备基本的科学知识，却限制了学生的科学素养。我们在教材设计、实验探索、理论应用上缺乏创新性只是其中的一种表现。我们必须打开思路，让学生明白，学习科学不仅仅是为了从事科学研究，习得的科学思维与方法可以与自身兴趣结合，从而拥有更多的發展与展示空间。比如，擅长理科思维，精于计算推理和实验操作的学生，可以通过动手实验、人机结合的方式发挥自己的长处；而善于观察、描述、记录、总结的学生，可以通过实地调研、资料整理与汇总的方式锻炼和提升自己的科学能力。
另外，博物学的本土化特征，也启示我们更关注民族传统文化。用博物学的眼光看待中国传统科学，为新课标要求的落实情感态度与价值观目标提供了途径。对中国博物学的认识与研究能够带来至少两方面的好处：其一，有利于因地制宜地开展科研，传统的农学、中医、星象学能带给我们更多对本民族文化的认识，同时能让我们发现这些传统学科在信息时代所面临的问题，为中国博物学突破困境、弘扬文化做出贡献。其二，早在民国时期，教育的实践者们就意识到“照搬洋书”的路子不可行，要利用中国博物学的认识打通中外隔阂，用中国人易于理解的方式传播科学。
（四）促进学生自我教育
博物学强调对知识本身的兴趣，而兴趣是最好的老师，所以博物学精神可以引导学生进行自我教育，满足学生的个性化发展需求。许多基于生活经验的问题，不在教材或课标要求内的问题，与考试无关的问题，虽然在学生素养评价体系中显得无足轻重，但可能成为潜在的自我探究课题的来源。因此，博物精神的引入，为学生科学能力的发掘提供了更多的可能性。教师应鼓励学生用学到的科学知识与思维去解决他们感兴趣的问题，倡导与鼓励学生学会用己所长解答心中的疑惑。这正与希腊科学所倡导的自由相一致。有了这样的精神和身体力行的能力，我们才能在追求科学本质与科学精神的道路上迈出新的一步。
现实的学术评价体系可能与人类内心对知识的追求方向并不一致，不分情况对热门专业与方向的一味追捧带来的只能是学生个性上的缺失，真正的因材施教是让他能够用自己的方式去表达，与他人、与世界交流。都说成功没有捷径，但我以为，一个人如果发现了自己的天赋并坚持付出努力，便更容易接近成功，更能呈现富有个性、出类拔萃的自己。然而，我们并不是发现不了自己的天赋，而是缺乏坚持下去的勇气。我国自古以来不乏优秀的博物学著作，我们应从传统文化中获得自信，守护学生探索世界的好奇心，让个性化教育成为可能。《诗说中国》的作者毛晓雯说：“缺乏个性的饮食背后，其实是缺乏诗意与内涵的灵魂。”同样的，缺乏个性的教育，其实是对创新思维的扼杀，是缺乏科学认识与反思的盲从。
博物学内涵丰富、历史悠久，还有许多有价值的内容等待我们去发掘。《美国国家科学教育标准》中提到：“懂科学能给人以惬意感和兴奋感——这是每一个人都应分享到的好处。”随着生活水平的提高，学习科学的目的将不会只限定在谋生、获利的角度，人们逐渐希望获得的是精神上的满足与充实感，是思维活动所带来的精神享受。博物学所倡导的始于兴趣、逐步积累、亲近自然的方式，能够让我们在发展科学教育、丰富自我、彰显个性等方面获得更多的启示。
（刘 琪，《中学化学教学参考》编辑部编辑，有机化学专业硕士。）
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