作者与发表信息
本文题为《科学教育的科学本质观争论与跨学科HPS教学进路》，发表于《自然辩证法研究》（Studies in Dialectics of Nature）2023年8月第39卷第8期。第一作者范冬萍教授，任职于华南师范大学科学技术与社会研究院及粤港澳大湾区科技创新与科学教育研究中心，主要研究方向为系统科学方法论与科学教育、科技伦理与系统治理。第二作者魏崟海，为华南师范大学科学技术与社会研究院硕士研究生，研究方向为科学教育。
核心论题
本文是一篇理论探讨与观点构建的学术论文，而非单一原创性研究报告。它系统梳理了国际科学教育界关于“科学本质”（Nature of Science，NOS）内涵的主流观点及其引发的争论，并在此基础上，结合我国2022年版《义务教育科学课程标准》的新要求，提出了一种“核心素养导向”的科学本质观，以及一种将科学史、科学哲学和科学社会学（History of Science, Philosophy of Science, Sociology of Science，HPS）融入教学的跨学科实践进路。
论文主要观点阐述
观点一：国际科学教育界存在两种主流的科学本质观，即“要素式”与“家族类似式”，二者在教学实践中各有侧重并引发争论。
论文首先详尽介绍了由诺曼·莱德曼（Norman G. Lederman）团队和威廉·麦克马斯（William F. McComas）团队所代表的“要素式”科学本质观。该观点的核心在于，尽管科学哲学界对科学本质的界定存在争议，但在K-12教育阶段，可以提炼出一些具备普遍共识的关键要素作为教学内容。莱德曼团队从科学认识论出发，提出了包含七个要素的NOS清单：科学知识的经验性本质、科学定律和理论的区别、科学知识的想象力与创造力本质、科学知识的理论渗透性本质、科学知识的社会与文化嵌入性本质、对“唯一科学方法”迷思的破除，以及科学知识的暂时性本质。麦克马斯团队则提出了一个包含九个关键方面的更广清单，将科学过程、科学方法及科学与社会的关系也纳入其中。支持该观点的学者认为，明确的要素清单使教学目标清晰，便于测评工具的开发，例如广受欢迎的“科学本质观调查问卷”（Views of Nature of Science，VNOS）。然而，这一观点也遭到批评，如迈克尔·马修斯（Michael R. Matthews）教授认为，要素清单可能沦为一种新的、需要死记硬背的陈述性知识，扼杀了学生在学习过程中对科学本质应有的批判性思考，他因此主张用“科学特征”（Feature of Science，FOS）概念替代NOS。
接着，论文阐述了由西贝尔·艾尔杜兰（Sibel Erduran）与邹贝达·戴格（Zoubeida R. Dagher）借鉴哲学家伊尔泽克（Gürol Irzik）和诺拉（Robert Nola）方法所构建的“家族类似式”科学本质观。该观点将科学视为一个由“认知-知识系统”和“社会-制度系统”两部分构成的整体，并通过“FRA轮”（Family Resemblance Approach Wheel）这一可视化工具来展现。认知-知识系统维度下包含探究过程、目标与价值观、方法和方法论规则、科学知识；社会-制度系统则涵盖专业活动、科学精神、科学知识的社会认证与传播、科学的社会价值、社会组织与互动、政治权利结构、金融系统。该观点的支持者认为，FRA框架提供了一个更全面、更动态、更能体现科学整体性的视角，克服了要素清单孤立、割裂的缺点，并能更好地融入批判性思维。然而，莱德曼团队对此进行了反驳，认为FRA方法在本质上并未超越清单模式，只是将线性清单变为矩阵格式的另一种清单。
观点二：科学本质观的研究和教学实践应回归“培养科学素养”这一初衷，我国新课标所体现的“核心素养式”科学本质观是一种融合与本土化的探索。
面对上述争论，论文提出，解决问题的关键在于回归科学教育提高学生科学素养的初心。文章回顾了自上世纪50年代以来，以美国《面向全体美国人的科学》、《科学素养的基准》、《国家科学教育标准》到《下一代科学标准》（Next Generation Science Standard，NGSS）为代表的国际科学教育改革，均将培养科学素养作为核心目标，并将对科学本质的理解深植于三维学习目标之中。同样，我国从2011年、2017年的科学课程标准到最新的2022年《义务教育科学课程标准》，始终将科学素养（现称为“科学核心素养”）置于首位，并明确要求体现科学本质。
论文的核心理论贡献在于，创造性地将我国新课标中的“核心素养”框架与前述两种国际NOS观进行了系统整合。作者指出，新课标将科学核心素养分解为“科学观念”、“科学思维”、“探究实践”和“态度责任”四个维度，恰好能将要素式和家族类似式NOS观的主要内容全覆盖。具体而言： 1. 科学观念维度：主要对应科学知识的本质，可纳入要素式NOS观中关于知识经验性、理论渗透性、暂时性等要素，以及家族类似式NOS观中作为认知-知识系统的科学知识部分。 2. 科学思维维度：主要对应科学方法论，可涵盖要素式NOS观中对“唯一科学方法”的批判性思考，以及家族类似式NOS观中的方法和方法论规则。 3. 探究实践维度：主要对应科学、技术与工程实践的过程与方法，与家族类似式NOS观中的“探究过程”相契合。 4. 态度责任维度：主要对应科学态度与社会责任，涵盖了要素式NOS观的“社会文化嵌入性”和家族类似式NOS观中社会-制度系统的广泛内容，如科学精神、伦理道德等。
基于此，作者将这种融合性的框架命名为“核心素养式”科学本质观。该观点不仅清晰界定了NOS教学的内涵，而且作为我国新课标的具体化体现，为开发本土化测评体系提供了系统依据。
观点三：为有效落实核心素养导向的科学本质教育，应构建一种跨学科的HPS教学进路。 论文最后提出了实施此科学本质观的教学策略——跨学科HPS教学（Interdisciplinary-HPS，I-HPS）。作者首先区分了科学本质的“显性”教学（直接探讨科学史哲元素）和“隐性”教学（通过探究实践间接感悟）。I-HPS模式旨在将两者结合。它基于“大科学教育”理念，要求教师认识到科学是一个复杂系统，关注科学、技术、工程、社会与环境之间的相互联系。这种跨学科模式并非直接灌输NOS知识，而是引导学生在解决包含社会现实问题的综合性议题时，通过反思探究过程，从“科学观念”、“科学思维”、“探究实践”和“态度责任”多个维度，系统性、整体性地理解科学的本质。论文指出，该方法顺应了当前国际科学教育强调跨学科概念和综合性学习的趋势，对教师的跨学科知识和教学能力提出了更高要求，是目前国际科学教育界在理论和实践中的前沿课题。
论文的意义与价值
本文的学术价值在于，它并非停留于引介西方科学教育理论，而是深入辨析了“要素式”和“家族类似式”两种主流NOS观的优缺点及其核心争论，提出审视这场争论应回归科学素养培养这一根本尺度。其更重要的实践指导价值在于，论文基于我国《义务教育科学课程标准（2022年版）》的顶层设计，创造性地构建了“核心素养式”科学本质观，将国际前沿理念与中国教育实践需求进行了有机、系统的整合。这一理论框架为我国一线科学教师理解并落实新课标中的科学本质教育要求，提供了一个清晰、完整、可操作的概念模型。最后，文章提出的以“大科学教育”理念为引领的跨学科HPS教学进路，为破解科学本质“如何教”的难题指明了方向，对我国科学教育教学改革实践具有前瞻性的启发和指导意义。