原创 作者 士戎

　　一、“掌握”与“理解”

　　在各类学校的日常教育中，对学生学习或者对教学内容学习程度的要求一般都是了解、理解、掌握。在这个排序中，掌握是最高级别的了，即掌握是给学生学习或者教师教学的最高标准和最高评价了。

　　可是“掌握”的意思是什么呢？比如一个物理定律或者一个数学定理，能重述它的内容，能应用它完成书上的习题，以及能在考试中得到“完美”的成绩，这算不算是掌握了这一条定律或者这个定理？在大多数人眼里这肯定是“掌握”了。

　　然而，这只是一种我们习惯了的描述或者衡量学生学习或者教师教学效果的概念和方法。在科学教育中这不是好方法。比如，按照科学课程标准，要培养学生的科学观念，什么是科学观念？要如何培养？能背诵定律，能做题是不是就具有了某种科学观念？不是这样。所谓科学观念就是符合科学理论、思想的观念，关于科学的（正确）观念（如自然界是可以认识的）。科学观念有比较一般、比较模糊的（如牛顿万有引力理论解释了太阳系中行星运行为什么是椭圆轨道），也可以有比较具体、精确的（由牛顿第二定律知道力是物体产生加速度的原因）。一般地说任何一条定律都会给我们一个具体的观念（比如仅仅对该定律具体的内容的理解和从该定律出发演绎推理得到的东西）和一些比较一般的观念（来自于对该定律的意义及作用，该定律在科学中的位置和与其他定律的关系理解），科学观念之间（由于科学的统一性它们应该是一致的）的结合又有可能产生新的科学观念。科学观念又可以有很多，到底要培养哪些或什么样的科学观念？一般的理解是要培养最基础、最重要的科学观念，可是基础的和重要的标准是什么？所以说要培养学生的科学观念是比较复杂的事情。另一方面，对一个科学的概念、定律不思考、没有深刻的理解，相应的科学观念是建立不起来的。而深刻地理解重要的科学思想和比较系统的科学理论可以自然产生不同层次的科学观念。

　　让我们举一个不理解就没有科学观念的例子。最简单的例子就是过去说太阳系有九大行星（这是我们关于太阳系的一个科学观念），但后来（2006年）冥王星被排除出太阳系的行星之列。我们有什么反应？说太阳系有九大行星，我们相信了；说冥王星不是行星，我们又相信了。不论是九颗行星还是八颗行星我们都相信，我们的“观念”如此地不可靠、牢固！实际上其原因是因为说太阳系有九颗行星的理由我们不知道，排除冥王星的理由我们也不知道，就是我们不理解哪个星体何以属于或者不属于太阳系。没有理由的观念（不理解科学）是不牢靠的！与其同样不牢固的是否定这个观念的观念。不是建立在理解之上（仅仅是知道）的结论瞬间就可以失去，因为你没有坚持它的理由！持有科学观念必须要理解何以有此观念，必须要理解概念、定律，理解科学！而这是所谓的“掌握”做不到的，要用这种“掌握”去建立学生的科学观念则是“不可理解”的。

　　在科学教育中，必须使学生（当然，更是教师）理解科学。“理解”不同于“掌握”，现在所用的“掌握”是一个静态的描述，而“理解”是不断深入的。如惠更斯将光看成是波，得到了光的折射理论；牛顿将波看成是粒子，同样得到光的折射理论，还对光进行了分析；后来用最小作用（量）原理给了惠更斯和牛顿光理论的更进一步的解释—光走最短路径。这个例子说明人类对光的认识发生的不断深入的过程。对于我们生活在特定时间的个人而言，一个（已经存在的）物理定律我们对它的理解也是不断深入的。如何（在短时间内）做到尽可能深刻地理解一个物理定律、理解科学？除了从多角度去看待它们之外，费曼学习法（自己发现）和笛卡尔的方法是最好的方法。考虑到大家都比较熟悉“费曼学习法”，我们在此就谈谈笛卡尔的方法（本质上是同一种方法，只不过笛卡尔的方法步骤更详尽一些）：

　　二、笛卡尔“三问题”

　　对于一个概念、定律或者定理（或者科学理论）要问三个问题，思考和回答这些问题我们就能很好地理解它们。

　　1、它说的是什么？

　　就是要正确理解这个概念、定律或者定理它的内容。

　　2、它为什么是正确的？

　　对于一个概念而言，它是否描述、刻画了它要描述、刻画的东西？对于一条定律或者定理，它经过证明了吗？它是如何被证明的？它（及它的推论）与相关的实验、理论是一致的吗？从不同的角度看它时能解释的通吗？能不能产生新的认识？

　　以定律为例，通过回答“为什么它是正确的？”我们可以知道与该定律相反或者相近的不同陈述何以不成立，为什么必须就得是这个样子或这样陈述，这增加了我们理解该定律的程度。用一个不太恰当的类比来说，就像通过一个人的敌人和他的朋友的思想和行为能进一步了解这个人一样。

　　3、它是如何被发现的？

　　这个概念是如何提出来的？这个定律、定理是如何被发现的？回答这样的问题是我们能深刻理解它们的最重要的方法。起始的动机是什么？思想是如何酝酿、发展的？挫折是什么？怎样克服的？怎样通过反复思考、检验、修正才达到最终目的的？通过思考前人的做法（这是我们自己间接的经验）和自己的探究实践，回答如何发现这一问题，是深刻理解科学的最重要的方法，也是提高我们探究能力、科学研究能力最重要的方法。

　　科学课教师理解科学理论、理解科学研究、学习科学思想和方法以及培养探究式科学教学素养和能力，可借由对自己的教学内容采用笛卡尔的方法进行学习和理解，是有莫大帮助的，从某种意义上说是必由之路！

　　当然，这三个问题往往不是一次就能回答的，回答的过程就是学习的过程，不断深入理解概念、定律和定理的过程。有些回答可能要持续一生。

　　三、进一步的阅读

　　上述的观点我们在《科学教育的基础初探》一书中的相关章节有比较深入的讨论。

　　要回答笛卡尔的第二个问题还需要习惯于从多角度（多学科）去看问题：把科学知识和理论看成是一个有关联的东西，系统地看待它（“知识点”是我们最为反对的概念！）。

　　回答笛卡尔第三个问题，需要学习一定的科学史，这样才最有可能梳理出一个概念、定律产生的历史过程（科学家的思想变化和发展过程），该概念、定律产生的“那一刻”科学家们遇到的困难（往往就是我们在探究时遇到的困难）、他们的思想、方法（就是我们要学习解决问题的思想和方法）乃至限制，是理解科学的最好方法（因为所有关于科学的理论都是科学家（共同）经验的总结），也是学习探究式科学教学的最好方法。当然，有些科学发现过程被迷雾所遮盖，我们现在还不清楚，但我们（就像乔治·波利亚所说的那样）可以给出一个比较合理的解释。

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《科学与科学教育的基础初探》国家版本数据中心馆藏数据库、CIP数据库　

CIP核准号:　2024092649

出版单位:　湖南科学技术出版社

ISBN:　978-7-5710-2897-8

作者:　古志鸣，王向东，王永丹编著

本书讨论了基础教育阶段的科学教育的若干主题，其中包括对科学课程及任课教师科学素养的讨论和评测学生成绩的原则性建议。书中从不同的角度论述了对科学精神的理解和科学课应该采用探究式教学的根据。本书既注重对科学教育的基础性解释，又有比较具体的操作性解释，可作为帮助广大中小学科学教师提升科学素养和教学技能的读物，也适合对科学和科学教育有兴趣的读者参考。

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