摘要
无论是人文社会科学还是自然科学属性的学科教育，都具有传递知识与育人的双重功能，都要为实现立德树人根本任务贡献力量。但现实状况下，中小学自然科学学科教学存在重知识、轻育人，或者说不知如何发挥育人功能等现象。这需要教师从根本上厘清对自然科学育人价值的认识，树立起正确的科学教育价值观。在科学教育中要做到求善与求真统一、科学与人文交融，通过深挖课程中的育人元素及价值内涵，强化开展实践教学和科技探索活动，对课堂内容进行整合、拓展和延伸，找到适合本学科特点的教学方式和科学教育的育人路径。
关键词
科学教育;价值导向;科学思想;德育功能;
习近平总书记在2019年3月18日召开的学校思想政治理论课教师座谈会上指出，要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人。这里的“其他课程”，指的是思政课之外的所有学科课程。
对于语文、历史、外语、音乐、美术、体育这样人文社科属性明显的学科，价值导向较为明晰，但对于物理、化学、生物、地理、信息技术等自然科学属性明显的学科，一些教师认为，因其具有客观真理性、价值中立性，在自然科学学科教学中没有必要也无法进行价值观教育，这种误区无疑会影响全学科育人的推进。
一、正确认识自然科学的价值是开展科学教育的基础
自然科学是“研究自然界各种物质和现象的科学，包括物理学、化学、动物学、植物学、矿物学、生理学、数学等”。科学的价值中立论者认为，自然科学探究的是纯粹的事实问题，科学研究重事实、讲道理，以客观事实的观察为基础，探寻现象背后的原因，揭示现象发生或变化的内在规律。要保证科学探究的客观性和自主性，在研究过程中就要摒弃不同意识形态和价值观念的影响，科学研究的结论亦是超越意识形态和价值观念而存在的。这一观点并没有错，但是，这并不意味着在自然科学领域不存在价值判断的问题。自然科学研究本身是中立的、没有任何感情及政治色彩的，但自然科学是人类生产生活发展过程中的产物，自然科学的核心问题是人与自然的关系，自然科学与人的认知、情感、态度，与人类的社会生活是密切联系在一起的，自然科学的价值只有通过人方能得到体现，正因如此，科学的价值中立论遭到越来越多的批驳和反对。
很多人都听过一个故事：20世纪60年代，一位普林斯顿大学的学生记者、物理系学生采访爱因斯坦，问他：“作为当代最伟大的科学家，您觉得什么是这个时代最重要的科学问题？”爱因斯坦思考了很久后告诉他：“年轻人，如果真有什么最重要的科学问题，我想就是——这个世界是善良的还是邪恶的。”这个学生说：“爱因斯坦先生，这难道不是一个宗教问题吗？”爱因斯坦说：“不是，因为如果一个科学家相信这个世界是邪恶的，他将终其一生去发明武器、创造壁垒，创造伤害人的东西，创造墙壁，把人隔得越来越远。但如果一个科学家相信这个世界是善良的，他就会终其一生去发明联系，创造链接，发明能把人连得越来越紧密的东西。”
爱因斯坦告诉我们应该从哪个角度去认识科学的价值。怀特海则讲得更明白——价值判断不是自然科学的构成部分，但它们是自然科学产生动机的一部分。人类建起科学大厦，乃是因为他们断定这样做是值得的。换言之，科学产生的动机牵涉无数的价值判断。此外，人们会有意识地选择自己耕耘的科学领域，这种有意识的选择即包含价值判断。这些价值可以是美学上的、道德上的抑或功利上的，即可以是关于结构之类的判断，可以是关于探索真理之责任的判断，也可以是关于满足物质需求之功的判断。但无论是何种动机，没有价值判断就不会有科学。
由此可见，自然科学同样离不开价值判断，这种价值判断，不是体现在科学研究的过程和科学研究的结论上，而是体现在科学研究的动机选择上。自然科学除了具有真理价值，还具有应用价值。人是科学知识的使用者，科学知识掌握在什么样的人手中、如何使用科学知识，将会带来正负两种不同的效应，对人类社会生活带来极大的影响，例如，对科学技术的盲目追求和应用，可能带来环境污染、自然生态平衡遭到破坏等恶果。认识到自然科学客观真理性与价值导向性合一的特点，是开展科学教育的基础。
二、树立正确的科学教育价值观是开展科学教育的关键
从科学教育的角度看，科学的客观真理性主要表现为知识性，价值导向性则主要体现为教育性或曰育人性。学科知识是显性的，而育人性则具有隐性特征。当前的现实状况是，物理、化学、生物、地理、数学等科学学科的教学中普遍存在育人性弱化乃至缺位的情况，这与全方位、全学科育人的指导思想是相背离的，也不符合当前课程教学改革的理念。
科学的本质不仅体现在科学知识、技能和方法上，而且体现在知识获取的探究过程以及科学、技术与社会的关系中。课程改革提出的知识和技能、过程和方法、情感态度价值观是一个统一的、不可分割的整体。其中情感、态度、价值观既是课堂教学的目标之一，又是课堂教学的动力系统。在学科教学中唤醒学生的情感体验、形成正确的人生态度和价值观，是培养学生必备品格的重要途径。
从科学教育的价值观来看，科学课程除了教给学生科学技术知识和科学过程方法外，更重要的是培育正确的科学思想。科学思想的含义主要不在具体的科学事实、概念和原理、规律，而在科学深层的哲学和文化内涵。一种科学思想往往会决定几代甚至十几代人的思维方式，对他们的世界观、人生观和价值观产生巨大影响。
从构建正确的科学思想和科学教育价值观出发，应坚持求真与求善、科学与人文的交融与统一。“真”即客观性、真实性、科学性和实证性，“善”则是调整人与人、人与自然、人与社会关系的行为规范，属于道德伦理范畴。学科教学是求真求善的过程。“本质上，求善就包含求真，最大的求真就是根本的求善……在现实中，求真的知识教学和求善的德性涵养确实是可以统一的，教科书既可以做到确保真实，符合科学性的标准，也可以做到力争良善，符合道德性的标准”。在实际的教育教学过程中，做到求真相对容易，因为求真多是认知层面的任务，目标明确，知识体系及评价标准比较明晰，而求善是情意层面的任务，难以把握和评判，因为缺乏显性和量化的评价标准，在教育过程中容易被弱化、虚化。因此，对科学教育而言，坚持求真与求善统一，重点和难点在于坚持求善的目标引领和方法研究。
同时，科学与人文融合，“有助于我们反思科学的本质，反思科学教育的本质，深化对科学诸要素的理解与认识，为科学教育变革和发展带来一系列启示”。在人类社会发展进程中，科学与人文始终是相互依存、相辅相成的。科学为人文奠基，人文为科学导航。科学教育不能摒弃人文知识而独存，科学只是我们认识世界的方式，我们使用科学技术的目的是改造自然，推动社会进步，同时还要警惕因科学技术应用不当而造成的生态失衡、环境污染、能源危机等问题及道德滑坡、人性泯灭、信仰迷失、理想坍塌等社会问题。从思维发展的角度看，自然科学思维方式注重逻辑推理演绎，追求严谨性、实证性，而人文科学的思维方式更富有创造性、实践性和想象力，更加灵活，人的主观能动性在其中发挥着更大的作用。两种思维方式互相补充、互相激发，往往能带来意外的突破。古今中外，一大批科学家在自然科学领域卓有成就，在人文科学领域亦有深厚造诣。在科学发展史上，因人文、艺术思维激发灵感从而在科学研究上获得重大突破的佳话不胜枚举。
三、创新教学方式，发挥科学教育的价值导向功能
科学教育的价值导向功能，应是融于科学教育知识体系中而不是挂载、附着于科学教育知识体系之外的，因此，简单仿效人文学科的一些做法，或者将思想政治教育的一部分内容嫁接到自然科学学科的教学中，难以获得良好的效果，反而会让人觉得牵强附会。实现科学教育的价值导向功能，应该从科学学科自身的知识体系和教学方法入手，找到有本学科特色的实现方式和落地途径。
（一）深入发掘课程中的育人因素及价值内涵
课程标准和教材是学科教学的基本遵循和最重要、最基本的依托，在某种意义上也是学科教学的顶层设计。这一顶层设计对于科学教育的育人功能、价值导向功能已有充分考虑，因此，深刻理解课程标准、充分发掘教材内容中的育人元素是基础，是根本。
在中国学生发展核心素养框架体系中，凝练出“人文底蕴”“科学精神”“学会学习”“健康生活”“责任担当”和“实践创新”六大核心素养。这是所有学科课程的共同指向，也是所有学科课程都应为之努力和贡献力量的总目标。
学科核心素养是学生发展核心素养的学科具体化。在新修订的普通高中课程标准中，自然科学学科均将“科学态度”与“社会责任”列为学科核心素养的内容，如物理学科核心素养中提出要培养学生的“科学态度与责任”（含科学本质、科学态度、社会责任要素），关注技术应用带来的社会问题，提高学生的社会参与意识和社会责任感；化学学科核心素养包括“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”，前者从实践层面激励学生勇于创新，后者进一步体现了化学学习更高层次的价值追求，课程标准还要求学生“具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式”；地理课程标准提出培养学生正确的人地协调观，即人们对人类与地理环境之间的关系秉持的正确价值观；生物学学科课程标准提出“树立和践行‘绿水青山就是金山银山’的理念，形成生态意识，参与环境保护实践”“关爱生命”、形成“造福人类的态度和价值观”等。落实课程标准要求，自然科学各学科在教材中均通过正文内容或课外阅读等栏目及习题，有机融入社会主义核心价值观，加强爱国主义教育，引导学生形成必备品格和正确的人生观、价值观，提升教材的育人功能。
以高中生物学学科为例，教材通过“科学家访谈”“科学家的故事”，采访和介绍了施一公、袁隆平、许智宏、方精云、杨焕明、马世俊等科学家投身科研、艰苦攻关的经历，表现了他们的爱国情怀、敬业精神和严谨求真、持之以恒的科学精神，同时精选介绍了近年来我国在生态环境建设、生物工程技术等方面取得的重大科技成就，有利于激发学生的学习兴趣和爱国热情、民族自豪感，使学生认识到社会主义制度“集中力量办大事”的优越性，增强制度自信。教材还通过介绍杂交水稻、遗传病检测与防治、克隆技术与基因工程发展等，引导学生认识到科学技术的两面性，树立正确的科学技术价值观，同时结合党的十九大报告，在教材中通过一些栏目体现生态文明思想，培育学生建设“美丽中国”的责任担当，渗透“健康中国”理念，引导学生以科学态度理性分析相关社会议题。
中华优秀传统文化的融入，让科学教育有了“中国底色”，能提升学生的民族认同和国家认同感，增强民族自信和文化自信。这在自然科学各学科中均有不同程度的体现。以小学数学为例，我国古代数学中勾股容方、鸡兔同笼、海岛算经等问题，都充分体现了数学文化与生活实践密切结合的特点，体现了劳动人民的智慧。比如，对于小学三年级的“位置与方位”知识点，教材通过“你知道吗”栏目介绍了我国的古代发明——司南、罗盘和指南针，让学生了解我国古代的科学技术成就；对于小学四年级的“对称轴”知识点，通过“你知道吗”专栏介绍了赵州桥，让学生领悟我国古代建筑中的对称之美和数学文化；对于小学五年级的“约分”知识点，通过介绍《九章算术》的“更相减损术”，让学生了解我国古代数学家求最大公约数的算法和智慧。
当下，教材内容设计情境化已经成为共识和发展趋势。对科学教育学科教材进行梳理可以发现，这些带有价值导向和育人内涵的元素，大多数不是进行直白的宣教，而是通过背景情境和问题探索情境设计而自然融入的。“一本教材中大大小小的情境（导入性情境、解释性情境、项目情境等）可能有数十个甚至更多，既增加了教材文本的可读性，也为学生理解概念和原理搭建了脚手架，成为学习者已有经验和现实世界之间的中介”。这种情境除了具有智育价值外，还具有重要的德育价值。教师在教学时应认真思考，教材设计这样的情境而非那样的情境，背后有何深意，如何在教学过程中通过启发、引导让隐性的科学价值教育显性化。
（二）在实践教学和科技探索活动中体悟科学教育价值观
通过观察和实验等实践活动认识自然是科学教育的基本方式，这一过程也是体悟科学思想和科学价值观内化的过程。探究式的学习有利于激发学生对自然的好奇心和对科学的求知欲，让学生体验科学探究过程的艰辛与愉悦，更好地认识科学、技术与社会的关系。因此，自然科学学科应高度重视实践教学和科技探索活动设计，创设富有价值的问题情境，并将科学思想和科学教育价值导向有机融入其中。
格林奈尔认为，在“做科学”与“教科学”过程中，人们实际上就是在教、学“观察方式”和“做人的方式”。物理、化学、生物等学科做实验的过程，可以让学生学会严谨认真、实事求是的科学态度，正确看待成功与失败，培养锲而不舍的求索精神，还可以结合当前各种学术不端行为的新闻事件，警示学生严格遵循学术规范要求，恪守学术道德和技术伦理，不做违背学术诚信的事。
对于科学技术应用可能带来的正反两种效应，学生只有在具体问题的科学探究过程中才能体会得更加真切、更加深刻，也只有在亲身参与过程中，学生才能体悟到科学技术的发展应用与包括自己和家人在内的每一个人息息相关，意识到人文理性在科学技术发展中的不可或缺。科学技术背后渗透着价值、道德等文化因素，在科技探索活动或实践教学过程中，教师要引导学生厘清科学知识、客观事实和科技成果背后的道德选择和价值判断，让学生能够富有道德感和责任感、科学规范地使用科学技术。
（三）在整合、拓展、延伸中深化科学教育价值导向
跨界交叉融合是当前自然科学发展的重要趋势。科学教育的内容应注意科学知识的多元性、联系性、动态性、生成性和开放性，加强横向联系，体现一定的综合性。在数学、物理、化学、生物等彼此之间本来就有着密切关联的自然科学学科间进行跨学科整合，有利于培养学生的创新思维，将自然科学知识与学科发展史、科学哲学及科学社会学等相关内容进行整合，更能“画龙点睛”，升华科学教育的价值导向功能。
教师在课本知识之外，应注意进行适度的拓展延伸，现实生活实例、社会事件及时政新闻等，都可以进入课堂，成为教学资源。科学教育的内容要及时反映科学技术进步和发展的最新成果，关注人们对科学的认识与理解的变化，关注社会发展的新情况和新问题，让学生从道德、伦理及价值观角度去思考科学发展，认识时代和社会的进步。以2020年抗击新冠肺炎疫情斗争为例，有关疫情的流行病学调查统计分析、病毒传播规律与防疫措施、火神山雷神山医院选址与设计、负压病房的建设、疫情在全球的传播规律等，完全可以和数学、生物、化学、地理、物理的学科知识学习结合起来，让学生在学习科学知识的同时，树立生态环境保护观念和人类命运共同体概念，提高规则意识，懂得尊重生命、敬畏自然，体会病毒的残酷和抗疫“逆行者”的伟大崇高，以及社会主义制度在推进重大科研项目和保护人民生命安全方面的优越性等。
从课内向课外拓展，从科学概念、知识和原理向生活实践延伸，科学教育的育人性就会由暗渐明，由隐向显，价值导向功能就会如“盐溶于水”般得以深化和落实。
转载自：李小伟,汪瑞林.发挥科学教育的价值导向功能[J].基础教育课程,2021(09):33-39.
