一、青少年科教在科学知识普及方面的重要作用

（一）加强对科学知识本质的理解，避免科学教学的简单和肤浅

1.科学知识依靠证据并在新的证据下不断被修正

科学知识需要证据判定，科学知识的证据来源于自然环境或实验室。为了获取证据，科学家不仅通过身体感官，还制造并利用仪器增强辨别力，用以扩大人类观察的视野，发现人的自身辨别力尚无法发现的自然特性，获取更加丰富的证据。从伽利略发现自由落体运动规律到牛顿提出万有引力定律，再到爱因斯坦提出相对论，各个时期的科学家都把注意力集中在搜集准确的证据上。

一个科学原理即使经过了反复证实，也还要不断地接受验证，新的证据经常会对流行的理论提出挑战。以牛顿物理学从辉煌到发现它的局限性为例，1687年，牛顿出版了研究长达20年的《自然科学的哲学原理》一书。在书中，牛顿从一些基本概念和几个运动定律出发，使人们对大自然的了解有了前所未有的扩展和统一。特别是在1846年，天文学家应用牛顿的力学理论计算出海王星的运行轨道，这一成果被誉为“不必向天上看一眼就发现了一颗行星”，进一步证实了牛顿理论的客观性。在当时，科学界将牛顿物理学作为终极的绝对真理接受下来。但在200多年后的19世纪末，用牛顿物理学不能解释的新的实验结果出现了。最终，牛顿定律作为爱因斯坦狭义相对论在宏观、低速条件下的近似定律而包含在相对论中。

纵观人类认识宇宙的历史，从地心说到日心说，再到宇宙无中心论；从经典力学理论统一天地间的一切机械运动规律，到电磁场理论统一电、磁、光的运动规律，再到四种相互作用统一宇宙间的一切自然力；从绝对时空观到狭义相对论时空观，再到时空几何化的广义相对论时空观；从经典物理学的机械决定论和因果论，到量子力学的概率描述和统计因果论……科学知识的更新记录着人类对客观世界认识发展的历史。

2.科学理论是对自然现象的解释和对未观测到现象的预见

科学以解释自然现象为目的。科学对自然现象解释的追求，激励着一代又一代科学家对自然的探索。以对宇宙中心的研究为例，古希腊的科学家通过观察所有的天体都是东升西落的现象，认为地球是宇宙的中心，但地心说无法解释火星的逆行现象。哥白尼提出太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳做圆周运动，解释了火星逆行现象，但还是解释不了所有观测现象。牛顿的万有引力定律成功地解释了开普勒通过总结观测事实得到的行星运行规律，用更加基础和深刻的科学规律支持日心说。随着观测技术和水平的提高，人类目前对于宇宙中心的推测是宇宙没有中心。

科学教学内容中的概念、定律、公式、法则只是科学知识结论的表现，从科学知识的本质思考这些教学内容，科学知识就与人类探索自然的活动结合起来，科学知识的教育价值便凸显出来。

（二）加强对于科学探索本质的理解，避免科学探究的虚假和刻板

1.科学探索没有一成不变的固定模式

科学探索是人类认识世界的过程，世界上没有一个简单的、一成不变的步骤可供科学家遵循，没有一条道路可以确保正确地引导科学家获取科学知识。但是，科学探索在依靠证据、利用假设和理论、运用逻辑推理等方面具有突出的特征，这些特征支持着人类科学事业的传承和社会的发展。

在科学教学中，教师一般是采用规范的探究模式引导学生提出问题、做出假设、设计实验方案，直至交流展示。这种范式固然可以让学生体验科学探索的一般过程，但科学探索绝不是刻板的程序，学生掌握了科学探究的技能不等于理解了科学探索的精神，更不一定能像科学家一样思考问题。科学教师需要不断加深对科学探索本质的认识，在教学中通过回顾历史或设计学生活动，帮助学生感受和体验科学探索的过程，避免自以为在带领学生体验科学探索的过程，结果却在传播非科学甚至伪科学。

2.科学探索是逻辑与想象的结合

早在公元前300年，希腊数学家欧几里得就从一些定义、公理出发，通过演绎的方法，建立了严谨的逻辑体系。此后，在希腊哲学家发明的形式逻辑体系以及文艺复兴时期伽利略应用的通过实验找出自然现象因果关系的方法的基础上，科学家循着这条“发现的逻辑”推动着科学的发展。但是，在科学发展的历史上，科学创造也发挥着重要作用。有些科学发现是依靠提出假设、发明理论来想象这个世界如何运转，然后再解决如何检验假设和理论的问题。在科学教学中，教师要兼顾“发现”和“创造”两个逻辑，避免忽视后者，造成学生把科学看作仅仅由逻辑思维和实证方法构成的“大厦”，而不能通过其他非逻辑思维方式获得。

爱因斯坦提出广义相对论就是最好的证据。1915年，爱因斯坦提出广义相对论及三个可供实验验证的推论。1919年天文学家观测到了水星近日点的反常进动，证实了爱因斯坦的理论预言。直到今天，引力波的发现、获取黑洞的视觉证据等还在验证广义相对论的预言。因此，广义相对论也被誉为“人类思想史上最伟大的成就之一”。对于“假如没有爱因斯坦，相对论会被发现吗”这样的问题，爱因斯坦本人曾表示，如果他没有提出狭义相对论，5年之内就会有其他物理学家提出；但50年之内也不会有人发现广义相对论。

我们从爱因斯坦提出广义相对论的探索过程中思考科学探索的本质：科学探索的过程不仅是逻辑思维和实证方法的结合，合理假设、直觉思维、大胆想象等非逻辑的思维方式在科学发现中也发挥着重要作用。科学发展的过程是综合运用各种思维方式探索的过程。

二、青少年科教在技术教育方面的重要性

科学教育在技术教育中的意义重大，没有科学教育支撑的技术教育很容易背离教育的目标，变成单一的职业技能教育或者变成少数人的教育。科学教育在技术教育中的价值主要体现在以下几个方面：

（一）科学教育有利于技术教育知识性目标的掌握

技术教育所要达到的知识性目标是全面、综合的。这就需要技术教育综合其他领域的知识，而科学教育在这一过程中起到基础性的作用，同时科学教育也为技术教育的研究领域拓展空间。在具体的技术教育中，通过对相关科学知识方面的学习，可以更容易理解和掌握技术中所蕴含的知识，把握知识之间的内在逻辑联系，也更容易把新学到的概念、原理、方法应用到新的问题情境中，建立起不同情境中的合理联系。

（二）科学教育有利于技术教育技能性目标的实现

技术设计和技术试验是技术教育中技能性目标的重要落脚点。一个好的设计必然遵循科学原理。技术试验中，需要大量的科学知识作为基础。科学过程能力所包含的观察、分类、测量、评估、推理等基本能力，以及明确问题、控制变量、假设、实验、图形化解释等综合能力有利于技术教育中技能性目标的实现。

（三）科学教育有利于技术教育情感性目标的养成

技术课程以技术设计为主体内容，在强调基础知识、基本技能的同时，强调了学生情感态度与价值观及共通能力的发展。技术教育中渗透科学教育，可以发展人，实现人生价值；另外技术教育有科学原理做依据，从而使人对技术存在敬畏之心，避免使用技术的时候误入歧途。比如在技术教育过程中，人类可以依据科学原理对工具进行改造，从而获得成就感。人类依据科学事实及推理对部分技术的使用有限制，并进行合理的防护及约束。现代的一些尖端技术，比如人在使用核技术、基因技术、人工智能技术都需要有正确的价值观及危机意识。

三、青少年科教价值取向四个向度

（一）博雅取向

“博雅”作为科学教育价值的第一个向度，其内涵指的是科学教育所要培养的人是一种追求真理的“自由人”。这种人将科学研究自身作为终极人生追求，对科学研究无功利的企图。贝尔纳在《科学的社会功能》中总结了两种截然不同的科学观：理想主义的科学观和现实主义的科学观。在第一种观点看来，科学仅仅同发现真理和追求纯粹的真理有关；它的功能在于建立一幅同经验事实相吻合的世界图像。第二种观点则认为，功利是最主要的东西；真理似乎是有用的行动的手段，而且也只能根据这种有用的行动来加以检验。博雅取向的科学教育价值观在本质上等同于第一种科学观，是一种理想主义的科学教育价值追求。这种价值追求，将科学看作是一种追求真理的探究活动，在与未知世界对话的过程中享受发现的乐趣、创造的激情和收获创新的喜悦。

“博雅”取向的科学教育价值取向旨在利用科学教育的途径培养能够以追求真理为目的和以科学为志业的“自由人”。在此，“志业”借用了马克斯·韦伯在《学术作为一种志业》演讲中的术语。志业与职业，虽然有一字之差，但是内涵有较大的差异，职业仅仅是一个人谋生的工具，或者说用自己的教育文凭以及专长所赢得收入的工具，从科学教育的角度来说，就是将接受科学教育作为谋求工作的中介，而志业则意味着一个人从内心深处对所追求的科学的热爱与忠诚，这种人接受科学教育是为了更好地理解科学精神，更好地为科学献身。然而，这种取向并非是一种精英取向的科学教育价值观，仅仅是为了培养科学家。具体说来，它涵盖了两个方面：科学家和将科学精神内化为生活原则的人。在现实的生活中，并非每一个个体都有机会、有能力以“科学为志业”，但是，是不是“非科学家”就不是“自由人”呢？答案肯定是否定的。一个人，即使不能从事科学研究，在现实的生活中，能够将科学精神内化于自己的生活之中，能够做到“品格与生活的统一、道德追求与工作的统一、生活意义与事业的统一”，他仍旧称得上是一个“自由人”。一个具有“博雅”精神的人，在知识面上宽于自己的专业所限，在生活中能够用“志业”的精神去从事自己的职业，博雅取向的科学教育所真正进行的，与其说是一个科学课程的实施过程，不如说是一个让一个人接受心智训练的修身过程。以求真为目的的科学认识活动有助于形成人的求真意识。在科学领域中的求真活动，可以内化为一种求真的人生态度并在非科学领域中展示出来，形成道德上的真诚品格。以追求真理的理性态度为基础的科学认知活动不仅仅是培养未来科学家的最有效的桥梁，同时注重求真过程也能让一个普通的受教育者养成求真意识和真诚的人格。真诚的品格，从道德意义上而言都是一种优秀的品德。

（二）生计取向

生计取向作为科学教育价值的一个向度，是指一个人将接受科学教育、学习科学课程视为一种求职、求薪的工具，简而言之，接受科学教育所习得的知识、方法、技能是为了获取文凭和谋取生计做准备的。然而，谋取生计作为科学教育价值的一个维度，并不是将科学教育等同于职业教育，而是指受教育者在理解科学教育的价值时，更看重科学教育对于未来谋求职业和为生活做准备的功能。因此，谋取生计作为一种科学教育价值取向其实从本质上所体现的是一种实用主义的价值观，这种态度和立场更为看重接受科学教育所能带来的对于现实生活的改变，偏好谋取生计的科学教育价值观念体现了一个人寄希望于科学教育改变生活品质和提升生活质量的内心追求。

自然科学，囿于其工匠传统的渊源，与人文课程相比较而言，从产生之日起，就与技术、技能紧密联系在一起。也正因为此，“学好数理化、走遍全天下”更是强化了科学教育所蕴含的“生计”价值取向。如今，科学技术渗透到生活的方方面面，“今天的工业已经不再是仅仅依靠习惯传下来的以经验为根据的、比较粗糙的程序了”，理解科学、运用科学已经成为一个现代人的基本素养。所以，凭借科学教育谋求“生计”有着合理的现实依据。这也要求现代学校的科学教育不能仅仅注重培养科学家，培养追求真理的人，科学教育也必须要在教学内容、教学方法、教学材料等诸方面进行调整，关注学生的理论联系实践、学以致用的能力，考虑到学生将来的生计需要。生活中并不是只有工作和职业，今天的环境污染问题、生态问题、食品安全问题等各种问题都在考验学生运用科学解决实际问题的能力。正如杜威所言：“处理诸如精神病、酗酒、贫穷、公共卫生、城市规划……而不削弱个人主动性等错综复杂的问题的先进方法，都表明许多重要的社会问题，都直接依赖自然科学的方法和成果。”“谋求生计”取向的科学教育价值理念从本质上被视为一种“教育为生活做准备”的教育目的观。与博雅取向相比，如果说博雅取向的科学教育所追求的是一种追求真理的高贵人格，那么生计取向的科学教育则体现了一个普通人提升生活质量的世俗心态。“生计”取向的科学教育价值观念不仅不应该被批评，而且应该受到重视，因为当学校开始重视科学教育的“生计”层面的价值时，这恰恰说明了学校的“民主”程度提高了，因为能够“以科学为志业”的毕竟只有少数，大多数人学习科学教育都是通过科学的力量更好地生活。一个人可以不以“科学为志业”，但是他不能不理解科学作为追求真理的活动的自由精神，“作为普通人，当我们一旦理解了这一点，就会真正具有科学精神，而社会正义也就很容易实现了”。

（三）政治取向

科学教育的政治价值和经济价值都是一种“社会本位论”的教育价值取向。“社会本位论”的科学教育价值取向，在处理个人与社会之间的关系时，侧重于科学教育对社会（国家）这个共同体的价值和功能。在不同的历史时期，“社会本位论”在处理个人与社会之间的关系方面有不同的表现，即个人与社会之间都存在着一定程度的对立，只是对立程度不同而已。

科学教育的政治价值主要包含两个方面的含义：一方面，科学教育的政治价值指的是科学教育对其培养的人的政治导向的价值，包括对个人政治观、价值观的塑造和影响；另一方面，科学教育的政治价值体现了科学的政治功能，例如科学为国家的国防建设和政治安全服务，而科学价值的实现还要依赖于它的主体—人，所以，从第二方面的意义上而言，科学教育的政治价值就是为了实现科学的政治价值，这与“博雅”取向的科学教育价值追求是相违背的，因为这时，科学家不再为其终极的雇主—“自由的科学”服务，他的雇主变成了国家。

科学教育之所以具有政治导向价值在于科学课程本身的内容是一种官方知识。“科学教育”所传播的科学知识并非是一个客观的、无偏见的、价值中立的真理，“科学教育”的背后同样具有“政治动机”。科学，作为学校的一门课程，是科学知识“学科化”、“学校化”的产物。知识经济时代，学校中的科学课程由于其局限性，难以将人类对于自然的认识的所有总体在学生的受教育年限之内完整地教给学生，因而，科学教育本身是人类科学知识的筛选和再组织、再加工的结果。可以说，科学课程，作为自然科学学科化的产物，本身是由国家和社会有目的地加以选择和组织的知识体系。这种知识体系虽然包括不同的历史时期的科学家已经积累的科学概念、定律以及结论，但是它终究只是一个“节本”，而非全貌，因此科学课程本身代表着一定时期、一定社会的主流的意识形态和价值

观，它隐含着社会的权力、阶级、阶层和利益等。然而，科学课程与其他的人文社会科学课程不同，它的内容是实证化的科学知识，这种知识虽然有着一定的客观性，但是这种知识同样体现了一定的文化和政治特征。它虽然不能更改科学内容和科学定律，但是它却可以影响和塑造人的科学观和世界观。科学课程作为学校课程体系的有机组成部分，其在道德教化、社会价值规范的渗透、维护社会秩序和谐方面具有重要的、特有的社会化功能。学校科学的选择性的弊端同样明显，它无法真实而又全面地呈现科学本身发展的历史，因为它屏蔽掉了那些本身对于科学具有重大推动作用的谬误，这势必会给学生造成“科学是一种正确无误的真理”的假象，从而不能够完整而正确地理解科学本身的复杂性和多面性。表面上看，科学教育在传授给学生一些数学公式、科学定律以及科学理论，但是在这些知识和理论背后却隐含着一定的世界观和价值观。

（四）经济取向

科学教育具有经济价值的立论依据在于科学的经济功能以及知识经济时代对于科技人才的需求。科学本身具有经济价值主要是指科学技术转化现实生产力，创造出更多的可以提高生产效率的工具，从而带来经济价值。在今天，将科学以及科学教育用来促进经济的进步已经成为一个理所应当的、毫无争议的社会共识。发展科学教育用来提升一个国家的经济实力出于两方面的原因：一是因为科学本身的经济价值，科学本身又是由从事科学事业的人来操作的，而这种人的培养无疑来自于科学教育；二是接受科学教育的人本身在工作之中能够提升自己的专业素养，有助于工作效率的提升，从而提升经济水平。正是由于科技对于经济的极大的推动作用，全面支持科技发展，制定能够保障科技和教育事业发展的政策成为当今世界的共同趋势。例如美国在第二次世界大战后期制定的《科学—无止境的边疆》报告和1981年提出的“星球大战”的《高边疆》计划，二者的基本思想都是：美国在世界市场中的独立和竞争能力取决于在科技方面的独创性。

贝尔纳在《科学的社会功能》中所言：“工业的发展历史显示：朝着生产效率，因而也就是朝着提高利润的方向加以应用来进行的。随着科学的应用而产生的三大技术上的变化是：生产自动化不断提高、由于杜绝浪费而使原材料得到更好利用、由于周转加速而节约投资费用”。因此，随着科学、技术与社会的一体化程度越来越高，科学在一个国家和社会中的地位越来越重要，因为没有哪一个国家会拒绝经济增长的诱惑。其二，科学教育的经济价值的立论依据还在于科学教育能够培养高素质、具有高技能、创造力的优秀人才，这些人才作为一种人力资本，在比拼“创新力”的知识经济时代尤为重要。随着科学技术向政治、国防以及经济领域的不断延伸，科学技术正在建构一个全新新的社会和一个新的时代。如果要概括表达这个时代内涵的话，可以称之为信息时代、知识经济、全球化、后工业等等。在新的知识社会，经济的发展更加依赖于以高新技术为核心的知识的生产、传播和应用。人才成为知识社会和知识经济时代最为重要的竞争资源。具有创新能力的人才成为国家之间、企业之间竞争的焦点。而人才的培养又是依赖于教育，培养创新人才进而推动经济发展成为科学教育在知识经济时代最重要的文化使命之一，也成为教育具有经济价值的最为充分的理由。世界上没有任何经济制度愿意为了让科学家消遣一番就把钱付给科学家。所以，国家支付高昂的科研经费，从根本上讲，是为了获得回报，这些回报既包括科学家的创新成果、技术革新等，提升经济也是很重要的一个方面。科学之所以能够在它的现代规模上存在下来，归根结底还是因为科学对其资助者有其积极的价值，“人们是依照科学对提高产品价值和降低成本的贡献而看待科学并付给它报酬的”。“学习一种才能，须受教育，须做学徒，学费不少。这样费去的资本，好像已经实现并且固定在学习者的身上。这些才能，对于个人自然是财产的一部分，对于他所属的社会，也是财产的一部分”。因此，接受科学教育，不管是对于受教者个体还是整个社会和国家而言，都是一种投资，这种投资对于经济的价值虽然在短期内难以看出成效，但是从长远来看，投资所取得的回报远远超出单纯经济增长。“教育是对未来的一种投资；教育投资是能产生长远效益和回报的经济投资和政治投资，是一种社会性投资”。