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科学素质的定义与内容:狭义还是广义 精选

已有 4277 次阅读 2017-8-17 21:39 |系统分类:观点评述|关键词:科学素养,科学素质,科普| 科普, 科学素质, 科学素养

科学素质的定义与内容:狭义还是广义


(说明:本文原载于中国科技促进发展研究中心内部刊物《调研报告》2004年第40,后结集在《中国科技发展战略与政策研究-2004年调研报告精选》(科技文献出版社)。对比上次博客发表的关于科学素养的译文,本文的主要观点似乎仍不过时,故重发于此。)


摘要:科学具有不同的定义和内容,科学素质也有不同的定义和内容,广义的定义综合了科学素质的多种维度。科学素质定义的不同取决于定义者的目的和要求,美国学者米勒提出的适用于测试操作的定义是比较狭义的,美国科学界提出的适用于长远教育的宏伟目标的定义是比较广义的。适合公众的科学素质的定义必然要针对公众特定的条件和要求。

关键词:科学技术科学素质  

随着科学技术的迅速发展以及对社会产生的影响日益增加,自20世纪80年代以来,提高公民科学素质已成为很多国家的重要发展战略。例如,美国正在实施“2061计划,即下一次彗星访问美国的2061年,通过科学学技术教育,使所有美国人具备一定的科学素质。1999年,印度科技部制定了大众基础科学标准。欧盟于2001124日正式制订了科学和社会行动计划以进一步提高欧盟国家公民的科学素质。中国也正在实施2049计划”,以便有效的提高我国公民的科学素质[1]

科学素质是一个被人们广泛使用的词汇,也是一个多义的词汇。一个国家或者组织对科学素质的不同定义,也会影响其提高公民科学素质的政策、战略和行动。我们不能简单套用一个统一的科学素养的概念,一个针对发达国家公众的科学素养的要求,对于不发达国家的公众而言,则是难以实现的。

1 从科学的定义到科学素质的定义

素质是指一个人在后天获得的某种能力和技巧,特别是使用某种文字进行读、写和沟通的基本能力;那么,相应地,科学素质是指一个人在后天获得的与科学有关的某种能力和技巧。问题在于,由于科学的本质、内涵、内容的多义性和丰富性,使得人们科学素质这一概念的含义和解释显示出差异性。也就是说,科学的定义与科学素质的定义是直接相关的。

1)科学知识与科学素质。

科学最狭义也是最基础的定义是一种关于自然界的知识和知识体系,在这里科学等同于自然科学知识,也等同于出基础科学。如英国科学史家丹皮尔认为,“科学可以说是关于自然现象的有条理的知识,可以说是对于表达自然现象的各种概念之间的关系的理性研究。”[2]这个知识体系包括基本的科学术语、概念、数据、原理、假说等。因此,科学素质的最狭义的定义也就是获得和理解关于科学术语、概念、数据、原理和假说等基本知识的水平和能力。任何科学素质都建立在掌握一定的科学知识的基础之上。

2)科学方法与科学素质。

科学还是一种认识自然界的有效的方法,在这里科学类似于科学方法、科学思维和科学精神等概念。例如,科学在逻辑上是自洽的,有自己的适应范围和边界条件,归纳和演绎成为最基本的逻辑方法,数学和模型成为描述科学的基本工具;在实验上是可以重复观察和测定的,实验方法是检验科学理论的基本方法;科学在知识传统上能够解释已经存在的经验数据并预测新的问题,解释和预测能力的大小成为判定科学理论的优劣性的标准。相应地,科学素质也包括日常生活中理解和应用科学方法的能力。

3)应用科学、技术与科学素质。

科学也被定义为一种改造自然的实践力量和工具。这里的科学通常被认为是应用科学,也和技术直接相连,例如科学学家拉契科夫给出的定义是:“科学史社会史的一种直接的实践力量,这种力量由于在生产力和社会关系中体现科学的成果而被建立起来,并且通过使人们的活动与科学所揭示的客观规律的性质越来越符合的途径而得到发展”。[3]科学的这一定义在中国被更简洁地表述为“科学技术是第一生产力”。因此,科学超出了纯基础科学的范围,也包括技术、工程、医学等,科学素质其实可以被称为“科技素养”[4],即理解技术的本质、科学如何转化为技术、技术如何应用于工程的能力。

4)科学事业与科学素质。

科学又可以被定义为是一种关于获得科学知识的特殊的社会活动,一种文化建制,一种职业和事业。如美国的巴伯“从根本上把科学看成是一种社会活动,看作是发生在人类社会中的一系列行为。从这一角度看,科学不单单是一条条零散的确证的知识,而且也不单单是一系列得到这种知识的逻辑方法。”[5]这种社会活动区别于其他社会活动,有自己的参加者(由科研人员组成的科学共同体),有自己的正式组织关系(各类组织的科研机构、学会等)和非正式组织关系(机构外交流、无形学院),有自己的规章制度(例如同行评议等)。这种社会活动也必然与社会的其他部分发生联系,从而产生了科学与政治、军事、文化、经济等的错综复杂的关系。世界各国正在兴起的STS(科学、技术与社会)研究和教育的目的就是理解科技与社会的关系。那么,科学素质也包括理解科学活动运行的一般特征、科学与社会的种种关系,例如科学家是如何工作的、科学论文是如何发表的、科学对社会的影响、国家对科学的公共政策等。

5)意识形态与科学素质。

科学还被定义为一种区别于宗教、艺术等的特殊的意识形态,是一种最接近客观真理的信仰和思想体系,例如,区别于宗教,科学不要求人们盲目相信自己的结论,也不认为是人对世界是软弱无力的,相反世界是可认识的、可控制的;区别于艺术,科学要求的是逻辑而不是诗意,科学不直接影响人的情感和审美需要。科学作为一种意识形态,对人的价值观念、行为准则、伦理道德、思维形成等产生了重要的影响。在此定义下,科学素质就意味着一个人在平常的思想和行动中具有用系统化、逻辑化、实证化的科学思想来认识自然世界的能力和水平,用到目前为止被科学共同体普遍接受的正确的科学理论如进化论、相对论等来描述和理解自然世界的能力和水平。

6)最为广义的科学素质。

在科学的最为广义的定义中,科学是上述五种含义的总和,科学知识体系也不只包括自然科学,而且还包括社会科学、人文科学、艺术科学等。例如,当人类学、经济学、心理学、社会学以及其他社会科学采用以证据为基础、对假设进行检验、建立模型等一般的科学方法来进行定量与定性的调查研究的时候,社会科学就具备了一切科学的共同的价值。那么,科学素质是指系统地、完整地掌握和理解多种自然、人文和社会科学知识的能力,强调认识世界、自然、社会、自我以及处理和驾御各种事物之间关系的实用素养和文化素养。

概括起来,科学具有作为一种关于自然界乃至社会的知识体系、一种认识自然界乃至社会的方法、一种改造自然界乃至社会的实践力量、一种从事认识与改造自然界乃至社会的社会建制和一种认识自然乃至社会的意识形态等多种综合的、复杂的涵义,科学素质也具有相应的多种综合的、复杂的涵义。

2米勒的定义和测评的要求

科学素质是一个抽象的概念,必须通过一些可度量的、具体化的指标来进行测量,并保证其可信度和有效性。科学素质的测评是主要针对已经成年人的,反映的是被测者已有的科学素质。考虑到可操作性,用于测评研究的科学素质的概念必然是较为狭义的。

美国学者米勒(J.D. Miller)定义的科学素质包括三个维度的内容:有科学素质者能够理解理解基本科学术语,专业术语和科学概念;理解科学方法和调查过程;理解科学技术对个人和社会的影响。他的这个定义比较明晰、简单、精炼,由此衍生的测试方法与测试题目影响最大,已被广泛使用在很多国家(包括中国、日本等)和地区对公民的科学素质的测试操作中。

以下以2001年的美国科学基金会的调查(参见《科学与工程指标Science & Engineering Indicators, 2002》)来说明米勒定义的应用及其局限。

有关公众对科学知识了解程度,用18个问题来加以测量,其中13个为是非判断题,3个选择题,2个自己问答题。13个是非题为:辐射是认为造成的;电子比原子小;千百年来我们生活的大陆一直在漂移并将继续漂移;早期人类和恐龙生活在同一时代;地心是热的; 我们呼吸的氧气来自植物;父亲的基因决定孩子的性别;激光由汇聚声波而产生;抗生素能杀死细菌和病毒;宇宙始于大爆炸;就我们目前所知,人类是从早期生命进化而来的;吸烟导致肺癌;被辐射过的牛奶经过煮沸后可以饮用。3个多选题为:光速和声速哪个快;地球绕太阳转呢,还是太阳绕地球转;地球绕太阳一周需要多长时间:一天,一个月,还是一年?两个自己问答题是:什么是DNA,什么是分子。

为了测量公众对科学方法的了解,需要被测试者回答三个问题。报刊上经常会出现“科学探究(scientific inquiry”一词,你对该词的含义了解程度:完全了解、大致了解,或者了解很少?如果是完全了解和大致了解,请用你自己的话进行解释。该题直接测量了对科学的本质的理解。假设有两个科学家都想通过实验方法了解一种治疗高血压的药物的疗效。第一个科学家采取让1000位患了高血压的病人服用这种药,观察其中有多少人降低了血压的方法;第二个科学家采取让500位患高血压的病人服用这种药,另外500位不服药,然后比较两组中各有多少人降低了血压的方法。你认为,这两种方法哪个较好?该题测量了科学方法中的对比实验方法。如果一个医生告诉一对夫妇,他们生育一个孩子,这个孩子得遗传病的机会为1/4,这是否意味着如果他们的头三个孩子健康,第四个将得遗传病?是否意味着如果第一个孩子得遗传病,他们的下面三个孩子将不会得病?是否意味着这对夫妇的每一个孩子得病的机会均等?是否意味着如果他们只生三个孩子,则三个孩子都会是健康的?该题测量了概率在科学研究中的应用。

公众对科学技术的社会影响的看法是通过对以下问题是同意还是反对来测量的:科学和技术正把我们的生活变得更加健康、轻松、方便;大多数科学家致力于从事那些使普通人生活得更好的事情;随着科学和新技术的不断应用,工作将变得越来越有趣;科学和技术的发展给下一代创造了更多的机会;我们过度依赖科学而忽视了信仰;在我的日常生活中,知不知道科学无关紧要;科学使得生活变化得太快;科学研究带来的好处和害处想比,哪个更大。

尽管米勒的定义及其测试方法应用很广,但仍然存在一些可置疑的地方。首先,科学素质的测定的指标的设定,具有一定的人为性、任意性,既取决于研究的目的,更取决于研究者对科学素质的定义。例如,科学知识既有传统的数学、物理、化学、天文、地理和生物,也包括新兴的能源科学、生态环境科学、材料科学、航空航天、计算机科学等,这些测试题能够明显地不能覆盖每个学科领域。其次,一些流行的科学术语与媒体出现的频繁程度有关,人们知道它并不表明人们真正理解它的含义。例如,DNA作为一种刑事案件的证据经常出现在电视电影中。因为受到这些影视作品的误导,只知道DNA存在毛发或者血液中的人要比知道DNA存在于人体的任何部位的人可能要多。第三,各个指标的权重也是不同的,也就是说,每一个测试题的重要性是不一样的。例如,开放式的回答要比选择判断题的回答困难得多;要正确回答“科学探究”的含义,要弄清除科学方法中的对比实验、概率统计,显然要比知道光速与声速的速度重要得多。第四,有些问题本身具有不确定性。在公众对科学技术的社会影响的看法中,一些受过更多教育的学术人员在不断地提醒人们科学技术的负面效应,他们似乎要比受教育少的人对科学技术悲观一些。在进行科学素质指标的国别比较中,由于文化的差异性,通常只有前两个维度是可比的,科学技术对社会的影响的这个指标是不可比的。

3美国科学界的定义与教育的要求

弄清楚科学素质的概念的最终目标不在于理论研究或者调查测试,而在于应用到科学教育的实践中。科学教育是针对未成年人的学习目标、针对未来的理想,着眼于长期规划,因此,无论是美国科学促进协会还是美国科学院对科学素质的定义都比米勒的定义要广义得多。在这样的定义下,美国科学促进协会和美国科学院都对具有科学素质者应该掌握的科学给出了非常详尽具体的描述。

1)美国科学促进会的定义和内容。

美国科学促进协会在1989年对科学素质的定义是:“科学素质包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多方面,这些方面包括:熟悉自然界,尊重自然界的统一性;懂得科学、数学和技术相互依赖的一些重要方法;了解科学的一些重大概念和原理;有科学思维的能力;认识到科学、数学和技术是人类共同的事业,认识它们的长处和局限性。同时,还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会能力。”[6]

在这个定义中,科学素质采用的是颇为为广义的定义,科学的内容也更加丰富和复杂。美国科学促进协会要求有素养的美国人应该掌握和理解的科学内容包括12个方面:科学的性质(科学世界观,科学探索,科学事业);数学的性质(规律与关系,数学、科学和技术,数学探索);技术的性质(技术与科学,设计与系统,技术中的问题);自然环境(宇宙,地球,影响地貌的因素,物质结构,能量转换,物体运动,自然力);生存环境生命的多样性遗传细胞生命的相互依存物质流与能量流生命的进化);人类机体人的特性人的生长基本功能学习肌体健康精神健康);人类社会文化对行为的影响群体行为社会变革社会的协调平衡政治和经济体制社会冲突全球的相互依存);被改造了的世界农业材料与制造能源及其利用交流信息处理保健技术);数学世界数字符号间的关系形状不确定性推理);历史展望地球中心论的覆灭天地合一物质与能量、时间与空间的关联时间的延伸大陆板块的运动认识火原子的分裂对生命多样性的解释发现细菌动力的利用);通用概念系统模型恒定与变化规模);思维习惯价值观和态度计算和估算操作与观察交流能力批判反应能力)。

 2)美国科学院的定义和内容。

1996年美国科学院对科学素质的定义是:“所谓有科学素质是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。有科学素质还包括一些特定门类的能力。”[7]

美国科学院要求科学教育要达到素养以下六个方面的标准。理解关于科学的一般性和过程的相关概念:系统、秩序和组织,政局、模型和解释,不变性、变化和测量,演变与平衡,形式和功能。掌握进行科学探究所需要的能力:针对特定环境中的物体、生命体和事件提问,制定并实施简单的调研计划,采用简单的设备和工具收集数据和延伸感官,利用数据作出合理解释,交流结果和解释。理解具体学科领域的知识:物质科学(物体和材料的性质,物体的位置和运动,光、热、电、磁),生命科学(生命体的特性,生命周期,生命体和环境),地球和空间科学(地球物质的性质,天空中的物体,地球和天空的变化)。对科学与技术的理解和掌握:技术设计、科学家和工程师的工作特点、区别自然物体和人造物体。对个人和社会直接相关的科学的理解:个人健康,人口的特性与变化,资源的类型,环境的变化,科技在应付地方性挑战的作用。对科学的历史和本质的理解:人类奋斗与科学技术的历史,男性和女性对科学的贡献、科学的未来。

从上面的内容可以看出,美国要求学生掌握和理解的科学不仅包括了科学和技术的基本知识和原理,而且也包括了科学的研究过程和方法、科学思维、科学发展史、科学技术与社会之间的关系,更包括了数学和部分社会科学的内容,在某种程度上是采用了上述科学素质中最广义的定义。作为一种科学教育的远大、雄心勃勃的目标,美国科学界的科学素质的定义和确定的科学的内容是对传统科学教育的改革和超越,对在校学生的科学教育起到一种标准和基石的作用。

4 适合的定义与不同情况下的要求

任何定义都是和定义者的目的和要求相联的。米勒的定义是为测量操作服务的,要求每一个维度能够体现在相应的测试题中;美国科学界的定义是为在12年义务教育中青少年的科学教育服务的,要求美国的青少年能够未来的科学发展中具备保持美国科技继续领先的基本素质。

本质上,对科学素质的要求应该是广泛的、综合的和多维的,但是由于所处时代和区域的科学发展水平、经济水平社会传统、宗教信仰、意识形态、教育制度等条件的差异,实践中对科学素质的要求也必须是动态的,切合实际的,具有特定的内容,提高公众科学素质的方式和手段也就各不相同。

例如,存在着发达国家与非发达国家的差别(在一个科技不发达的国家,人们盼望科学技术能够带来更多的福利,也不会去过多地考虑科学的局限性和技术给人类带来的副作用),正规教育和非正规教育的差别(正规教育是强制性的,对受教育者掌握和理解科学的要求要比非正规的受教育者的要求高得多),专业群体和对非专业群体的差别(就专业群体而言,在专业领域之外包括同样的科学理性是重要的;就非专业群体而言,基本的科学知识和方法尤为重要),城市与乡村的差别(对乡村公众而言,掌握和理解关于农作物的营养、植物的害虫和疾病、动物的健康、种子的优选动物繁殖农业科学知识以及细菌病毒、防止传染、生育计划生育保健知识要比城市公众重要得多),等等。

我国人口众多、地区发展不均衡、城乡差异较大,有针对性地提出不同的科学素质的定义,确定不同的科学内容,对于制定并采取相应的提高公众科学素质的政策和措施,是有所帮助的。

参考文献:

[1]美国科学促进协会著.中国科学技术协会译.面向全体美国人的科学[R].北京:科学普及出版社,2001

[2]美国科学促进协会著.中国科学技术协会译.科学素养的基准[R].北京:科学普及出版社,2001

[3]美国国家研究理事会著.戢守志等译.美国科学教育标准[R].北京:科学技术文献出版社,1999

[4]李大光.科学素养:不同的概念和内容[J].科学对社会的影响.2000,1

[5]拉契科夫著.韩秉成等译.科学学—问题、结构、基本原理[M].北京:科学出版社,1984

[6]巴伯著.顾昕等译.科学与社会秩序[M].北京:生活读书新知三联书店.1991

[7]W.C.丹皮尔著.李珩译.科学史及其与哲学和宗教的关系[M].北京:商务印书馆,1997

[8]常初芳.国际科技教育进展[M].北京:科学出版社,2001

[9]国际技术教育协会著.黄军英等译.美国国家技术教育标准[R].北京:科学出版社,2003

另:因格式所限,原文若干页下注释未附上。注释1尤为重要,现贴上。

注释1:科学素质来自于英文science literacy”或“scientific literacy”的中译。在我国,科学素质和科学素养是一个混用的词汇,在各种政策文件和日常新闻媒体报道中,科学素质似乎用得比较多;在调查报告中,科学素养一词用得比较多。本文统一采用科学素质。




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