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兰本达:科学工作中的发现
节选自(美)兰本达《小学科学教育“探究—研讨”教学法》
孩子们的科学工作一个科学家“搞”些什么呢?除了科学家的同事外,很少有人观察过科学家工作的情况——对他外向的和内向的行动进行不断的研究。但是我们有许多科学家的传记、访问报道和他们自己的记录。通过这些,我们知道了许多品质和行动,这些品质和行动,在耕耘于科学之田的人们身上是常见的。我们将对其中的一些进行探索,看看真正的科学家们和我们教室里的“小考察家们”有什么关系。
这两者之间有基本的相似处,也有重要的区别,我们必须记住这两点。在我们仔细把孩子们引向科学道路的时候,我们强调的是相似处,但与此同时,我们也明确其区别。例如,所作出的发现的质量是不可同日而语的。为了强调相似处和不同处,我们姑且用这么一些说法来描写这种关系:一个孩子在房间里跑来跑去,我们并不称他为运动员,但是他确实在跑。一个孩子随便写出一个句子,或写出第一篇散文时(也许不无一两段精彩的文字),我们并不把他称为作家,但是他确实在写作。一个孩子画了一幅画,并不会被称为画家,但是他真是在作画。同样的,一个孩子从事于某种形式的发现,建立起对他来说是新的关系,设计出一个简单的试验,他并不是科学家;但是,他的确是在“搞科学”!为了描绘出科学世界,允许我们发明这个说法:“搞科学”,因为我们需从混淆孩子和成人的窘境中摆脱出来。不错,孩子可以扮作科学家,正象他在花园门口卖柠檬时扮作商人,在玩“过家家”时扮作父亲或小孩一样。这是他在试试这些是不是适合他——有一天他将会遇到这样的现实。
搞科学的意思指的是为了探求对所观察的事物的有条理的解释,和对这些解释进行检验而从事于物质宇宙的探索。
在孩子的行动和科学家的行动之间有一个总的相似之处:他们在各自的结构限制里都享有自由。然而,自由的性质和结构的程度却大不一样。
如果你还记得我们所说的结构是指一种相互关系的型式(如前面讨论教师为孩子提供材料和创造学习情境时谈到的),科学家跟他活动于其中的结构有什么型式的相互关系呢?一个科学家出身于一个社会,处于不同历史阶段的社会限制了他所能做的事。在某种程度上,一个社会的政治、文化和经济各方面是由统治者和被统治者之间的关系决定的。不管这个社会是处于巴比伦时期(由教士国王统治)、中世纪(由封建领主统治),还是处于民主的或资本主义时期(尽管人们对谁构成现代美国掌权的上层人物有着不同的说法,谁也不否认存在这样一个阶层),这种型式会有所重复。
巴比伦的科学家们是天文学家,也是占星学家。他们的工作跟贸易及农业的需要有着密切的关系。通过观察古代夜空的行星和恒星,天文学家们能预算出季节,为商人指出通过沙漠的方向。巴比伦人预报日蚀、月蚀这种不常见的现象,预报的精确性令人为之惊讶。这促使人们相信他们的占星术,相信他们对各人失败或成功的预言。他们把智慧的荣誉和相信自己能解释各种征兆的能力混合在一起。巴比伦社会的结构型式,连同其特殊的经济需要和社会统治集协和,为当时的科学家们提供了一种在其中工作的结构。当然,他们的自由是可以选择他们希望观察的某些天体。
中世纪的科学家多为化学家或炼金术士。因为统治者们对珍贵的黄金的需求,他们雇用炼金术士开辟新的来源,以得到这种商人大量占有的、交换的媒介。我们知道,商人后来终于占了上风,贸易成为财富的来源,胜过了想把贱金属变成黄金的努力。在中世纪社会的结构之内,炼金术士们没有能炼出金子来,但是他们的许多发现后来成了化学的基础。
今天的科学家有几百个领域可以选择。可是在美国,有些地区比别的地区得到更多的联邦资金用以购买贵重的设备。甚至在大学里也有政府出资主办研究的机会。私人企业也注意基本研究,重在产生新的知识而不是钱,但是其主要的财力却用于研究有销路的产品。今天,尽管可供选择的范围很广,却仍然有限制;仍然存在着一种结构。一个科学家只能在这个限制之内找到自己的位置——从事近于自己兴趣的发现。
一个科学家出生在某个社会并不由他自己选择(当然他可以逃避迫害而到另一个较友好的国家去)。不管他生活在什么社会,他就在那个社会的结构之内工作,利用那个社会的条件,接受那个社会的限制。孩子们并不自己选择做实验用的有结构的材料;教师把材料放在他面前。可是,随后孩子可以自由地、按自己的愿去支配那些材料。
科学家在工作中运用他以前的经验和他从书中读到的知识,这两者都是事实的理论的一种历史性的积累。一个孩子在开始每次科学实验前也带自己的出身背景和以前学到的东西;对他来说,历史是以一种特殊的方式表现出来的。材料是事先选择好的,为的是让孩子能在一个很短的时间内发现科学家已知的东西。最初的原始发现过程中包括许多弯路和假设性的理论;概念是在实验不断前进的基础之上建立起来的。这个过程可能要花几个月、几年的时间,从整体来看,也许要经过几代人的