2.2 高校科普工作的理论基础
自20世纪80年代以来，在科学发展越来越深入人心，科学、技术、社会的关系越来越紧密的形势下，英国教育家弗雷泽从“科学为大众”的观点出发，提出应向所有人普及科学教育，提高整个社会的科学知识水平，以适应未来社会与科技的发展变化。换言之，在科学技术高度发展的今天，传统的面向少数人的科学教育必然走向面向所有人的科学普及，因而高校科普工作的开展可以说是科学技术发展的必然结果，也是科学教育发展的必然结果。20世纪下半叶以来，科学教育主要受到两种观念的影响：一是建构主义的科学教育思潮，二是多元文化科学教育观。
2.2.1 建构主义的科学教育思潮
1.建构主义的基本观点和理论根源
建构主义的基本思想有两方面的突出表现：一是对客观绝对性的否认，对知识的个人性、相对性、情境性、文化性等属性的强调；二是认为知识不能原样不变地由老师传授给学生，而是学习主体通过主动的构建获得。建构主义作为教育领域一种新型的学习理论，根源于哲学和心理学。[1]
在哲学上，建构主义可以追溯到前苏格拉底时期的古希腊哲学，如赫拉克利特认为认识是通过共有心理所共同具有的观念而形成的。后来，“智者派”强调“人是万物的尺度”，也具有建构主义色彩。但人们常常把建构主义的起源归结于近代的两位哲学家：法国的维科（G Vico）和德国的康德（Immanuel Kant）。维科认为“人们只能清晰地理解他们自己建构的一切”。康德认为主体不能直接通向外部世界，而只能通过利用内部建构主义思想的发展做出重要贡献，从而发展知识。[2]
现代建构主义思想发展的主要贡献者是皮亚杰（Jean Piaget）的认识发生论和维果斯基（Lev Vygotsky）的智力发展理论。皮亚杰于1970年出版了《发生认识论原理》一书，主要研究知识是怎样形成和发展的。他从认识的发生和发展这一角度对儿童心理进行了系统、深入的研究，认为认识是一种以主体已有的知识和经验为基础的主动建构——这也是建构主义的核心观点。他反对行为主义心理学的S-R公式，提出S-（AT）-R公式，即一定的刺激（S）只有被个体“同化”（A）于认识结构（T）之中，才能作出相应的反应（R）。[3]他认为儿童的认知结构的发展是通过与外在环境进行相互作用，从而获得相关知识，建构起自己对外部世界的认知。认知的发展主要包括“同化”、“顺应”两个基本过程：同化是指个体接受到外部刺激的信息可以与原有认知结构（也称“图式”）相匹配，便将新的信息整合到该认知结构内，认知结构数量扩充，是图式扩充过程；顺应是指个体原有的认知结构无法同化外部刺激提供的信息，因而对自己的认知结构进行重组和改造，认知结构的性质因外部刺激的影响发生改变，是图式改变过程。认知个体就是通过同化和顺应来达到与外部环境的平衡：当个体能用已有认知结构同化新的信息时，他的认知处于平衡状态；而当新信息不能同化到原有认知结构中时，平衡会被破坏，个体会通过改变认知结构获得新平衡。个体的认知结构发展就是通过同化和顺利来完成“平衡——不平衡——新的平衡”循环的过程。心理学界把皮亚杰的建构主义理论称为个人建构主义。
维果斯基的智力发展理论是对皮亚杰观点的修正，他更强调学习者受社会文化背景的影响作用。他认为认知发展是历史、文化、社会和个人相互作用的结果，不仅仅是个体自己的内部构建，更强调社会个体之间的合作在知识建构中的显著作用。他认为心理发展是个体在环境与教育的影响下，逐渐由低级向高级机能转化的过程。高级心理机能是外部活动不断内化的结果，内化的过程不仅可以通过教学来实现，也可以通过日常的生活、游戏和劳动实现。他提出最近发展区，认为教学时必须注意儿童的两种发展水平：一种是儿童现有的发展水平，另一种是通过学习可以达到的发展水平。他的理论为建构主义注入了社会的视角，后来成为社会建构主义的理论来源。
此外，建构主义在发展过程中还吸收了科学哲学中的反归纳主义、批判、质疑、证伪主义等最新的理论成果，成为深化科学教育的重要理论依据。
2.建构主义的科学知识观
建构主义首要关注的问题是科学知识是什么及其来自何处，它对科学知识的客观性作了彻底的否定，强调科学知识的主观性和建构性。[4]建构主义认为知识是主体根据自身的经验对知识点进行解释和假设，而不再是纯粹的客观存在。建构主义者把科学知识看成由假说和模型构成的系统，这些假说和模型是描述世界可能是怎样，而不是描述世界是怎样的。知识以及传载知识的符号系统都不是绝对真实的表征，而仅是一种解释、假说或假设；知识也不是问题的最终答案，它会随着人类的进步和人们认识的深入，不断地被变革、升华和改写，出现新的解释和假设，循环往复。[5]
此外，建构主义认为知识具有情境性。建构主义者把知识与主体所处的具体环境联系起来，强调知识的情境性。知识是其被应用于活动、背景和文化的产物，各部分之间存在着相互联系。知识存在于个体的头脑中，与个体在特定情境下的活动与经验有关，不能脱离客观主体而独立存在。知识虽然被赋予了一定的外在形式，但这些形式本身是没有意义的，只有通过学习者基于自己的经验进行构建之后，知识才能体现出意义。
3.建构主义的科学学习观
与传统的“师传生受”的教学方式不同，建构主义以学习为中心，认为学习者是学习的主导者，教师起辅导的作用；学习者不是被动地接受知识，而是积极主动地与外界环境发生交互作用；注重学习者在学习过程中自主能力的培养；强调在对知识情境的主动探索的基础上进行主动意义构建。学习的过程是学习者在学习情境中，与同伴或引导者进行交流沟通、相互协商帮助，最终了解所学事物的内在本质和联系，实现意义构建。因此，建构主义学习理论提出学习环境有四大要素：情境、协作、会话、意义构建。情境是教学设计要考虑的重要内容，学习时创设的情境要有助于学习者对学习内容的意义构建；协作是学习者与同伴之间在学习的整个过程中相互作用，对学习材料的收集与分析、假设的提出与验证、学习结果的评估、学习内容的意义构建起到重要作用；会话是协作的手段之一，通过良好的沟通实现同伴的协作；意义构建是指能够理解事物的性质、规律以及与其他事物之间的内在联系，这种理解会在大脑中形成认知结构，是学习的最终目的。
高校科学普及的目的就是把科学家所获得的知识传递给学习者。虽然在建构主义看来，科学知识是科学家研究的成果，但对学习者来说，它永远只是主体建构活动的结果，不能单纯地让他们被动接受。[6]科学学习的过程必须由每个学习者主动构建；教师表面上好像在传授知识，实际上只是在促进学习者自己构建知识体系。因此，建构主义的科学学习方法是能够促进学习者独立思考、主动构建的教与学的过程，更为符合成人的学习特征。
4.建构主义与研究和创新能力的培养
从对建构主义理论的分析可以看出，建构主义本质上认为学习是一种创造性活动。研究与创新首先需要对知识进行理解、把握其本质，进而对知识的意义进行建构。学习者在学习过程中能否理解，能否把知识内化，关键在于教学活动能否有效地促进学习者自己开展意义建构。新的知识的构建还依赖于在学习者先前经验的基础上，为了能有效达到有意义的建构，教师需要对学习者已有的观念有一定的了解。
建构主义者提出了一些有效的教学模式：随机通达教学、问题解决教学、抛锚式教学、支架式教学、合作教学等，这些教学模式都意图促进学生理解知识，主动地进行有意义的学习，培养学习者主动思考的习惯和能力。[7]而且，在建构式教学中，学生拥有更大的自主权，有更多的自由探索空间。教师更多的任务在于引导学习者思考、说出思考的过程以及动手操作，学习者可以对某一概念、理论进行大胆的探讨、反思与批判，并通过实践检验这些观点，进而激发学习者的创造性思维。
5.建构主义理论对高校科普的影响
建构主义是一个比较完整的教育思想体系，建构主义的知识观、学习观和教学观对我国当前的高校科普产生了重大的影响：
第一，以科学素养为目标。科学素养体现了一个人对科学本质的理解力。建构主义强调了科学知识的主观性与建构性，认为科学的本质在于科学精神与科学方法。科学不单单是知识体系，同时也是探究知识的活动过程。坚持建构主义的科学知识观，要求将科学教育目标定位于通过科学知识的建构过程，促使学生的科学世界观、科学精神、科学方法和科学情感都发生积极的变化，从而提高学生的科学素养。[8]
第二，设计基于意义建构的教学过程。建构主义强调学习是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义过程；教学不再是单纯的知识传授过程，而是教师和学生对世界的意义合作进行建构的过程。这些理论对科学普及中教师的定位以及实施策略的选择都有重要的方法论意义：（1）教师不是传授知识的权威，而是意义建构的组织者和促进者，是学习者学习活动的高级合作者，给学习者宏观引导和具体帮助。教师要把握好自己的角色，不能用权威去束缚甚至压制学生的思维，而要有效地唤醒学习者的主体意识，培养他们的批判精神和创新精神。（2）选择情境性的教学策略。情境性教学在本质上是开放的、富有创造性的。教师在所创设的情境中唤醒人们已有的知识经验。人们通过主动学习使新旧知识发生联系，对新知识进行加工处理，建构新知识。
2.2.2 多元文化科学教育观
1.多元文化观的兴起与发展
多元文化观源于20世纪下半叶西方国家教育机会不平等问题，主流社会成员在某些方面往往对非主流社会的成员存在着歧视，特别表现在受教育方面，这就不可避免地引起了一些社会冲突，不利于社会的稳定。因此，一些社会学家和教育学家开始努力探索一种新的教育理念和方法，力争使所有儿童受到平等的教育。在这种背景下，就出现了西方比较盛行的“面向所有人的科学”（science for all），与此同时，多元文化科学教育受到了越来越多的关注。
多元文化是历史发展的必然趋势，它经历了三个发展阶段：同化论、整合论和多元文化论。
同化论，也就是所谓的“熔炉论”。这种思想可以追溯到19世纪末，当时殖民主义盛行，这种理论主要是为殖民国家对殖民地进行文化侵略服务的，其目标是让被侵略民族的人们成为顺民。同化论认为同化是解决民族问题最理想的选择，是历史的必然，通过“宽容”或“默许”大民族、统治民族和本地民族对其他少数民族、被统治民族和外来民族的文化剥夺，达到同化的目的。[9]
二战后，民族民权运动兴起，美国国内的政治形势和社会思潮也发生了剧烈变化，人们开始对同化论产生怀疑，随之出现了整合论。整合论认为应该把宗教和种族上占少数的群体的语言、态度、信仰、风俗和文化等吸纳到主流社会，使主流社会变得更加丰富多彩。
整合论和同化论实际上都是为主流文化的渗透服务的，本质上没有太大的差别。随着民族意识的提升，人们逐渐开始倾向于多元文化论。多元文化论认为主流社会的成员应该学会尊重、理解和重视少数民族或种族的文化和习俗，而少数民族或种族也要加强对自身文化特征的保护，使多种文化都能共同保存。
2.多元文化科学教育观
美国的“2061科学教育专案”提出了“全民科学教育”，特别强调多元文化的科学教育。美国国家科学教师协会（NSTA）于1991年公布“多元文化科学教育立场宣言”，强调科学教育应该是所有来自不同文化族群的学生得到科学学习的机会，并获得科学、工程与技术领域的就业发展机会；该协会1993年的年会以“面向所有文化的科学”（science for all cultures）为主题，从学习的主体在其社会文化环境中的认知方式与行为角度探讨科学教育。
多元文化科学教育的基本观点主要有以下几个方面：
首先，强调文化的重要性。多元文化科学教育领域中的人认为文化本身即是科学教育的一个重要组成部分，文化在学生科学学习过程中扮演着十分重要的角色。随着人们对高质量、完全平等生活的追求，学校在文化和种族上变得更加多样化，学校教育更应该与学生的日常生活和经验紧密联系，尊重不同民族和种族的文化传统。
其次，重视教育的平等性。教育是面向所有人的，在教育的过程中应注重个体在种族、文化、性别、年龄以及智力上的差异性，但要平等地对待这些差异。所有的学生应得到至少在精神上是平等的对待，只有不带任何偏见和有色眼光的教育才能促进社会的稳定与和谐。当今的世界已经进入全球化发展阶段，世界的和平离不开教育的引导，平等性的教育将帮助每个人意识到自己的尊严和重要性，为整个人类的共存服务。
再次，树立更加合理的科学观。“科学是什么”这个问题，对学校科学课程应当有哪些内容起着决定性的作用。[10]传统的西方观点认为，科学就是西方自文艺复兴以来逐渐积累下来的东西。这种观点有着极大的狭隘性和对其他科学文化的盲目排斥性，它不仅会对科学教育的改革和发展造成阻碍，也会限制科学本身的发展。确实，西方的科学文化在科学的发展中占有极其重要的位置，但我们也要看到其他文化中存在的科学成就。多元文化观主张我们要以客观公正的心态对待世界不同科学文化在人类进步中所做的贡献，培养学习者的批判思维，使他们树立正确的科学观，认识到科学不单单存在于西方文化，各种文化中都有自己的科学，并以包容的心态接纳不同文化的科学。
3.多元文化对高校科普的启发
科学技术是一把双刃剑，可以造福于人类，也可以给人类带来巨大的灾难，而这一切都取决于人类自身的科学素养。科学本身并无价值，关键在于人类如何使用它，如果人们把物质利益和自身利益看得高于一切，就会导致对科学技术的错误利用，造成科学技术不但不能很好地为人类自身服务，反而会对人类的生存条件造成恶性破坏，影响人类的优化发展。
一方面，多元文化科学教育体现了科学精神和人文精神的融合。科学精神是质疑、批判、求实、创新、宽容和开放等精神的综合，而人文精神是追求善和美、以人为本。在进行科学普及的过程中，我们既要注重培养学习者的科学素养，同时也要重视培养学习者的人文素质。人文精神不仅为科技创新提供了良好的精神氛围，也是约束科技团体、减少科技负面影响的重要力量。良好的人文精神是科技创新的重要保障。只有将科学精神与人文精神相结合，才能达到科普的真正目的。多元文化科学教育启示我们在科普的过程中既要向学习者传授科学知识，也要培养学习者的科学精神和人文精神，比如尊重不同文化传统，学会质疑、批判、正确地对待科学技术的价值等。
另一方面，多元文化科学教育理念肯定所有文化中的财富与智慧，认为不存在文化的优劣之分，而是各有所长。它鼓励各文化之间的对话与交流，尊重文化差异，综合各种文化为全人类服务。科普应该注重培养学习者用一种积极、包容的心态对待不同的文化，养成一个“世界公民”应该具备的各种素养，意识到人类成员间的相互认同感。
注释
[1]参见祝怀新：《科学教育导论》，48~50页，北京，中国环境科学出版社，2005。
[2]参见纪海英：《历史地分析建构主义的哲学根源》，载《赣南师范学院学报》，2003（1）。
[3]Piaget.The Principle of Genetic Epistemology.Translated by W.Mays.London：Routledge & Kegannaul.1972.
[4]参见丁邦平：《建构主义科学教育观与学生创新能力的培养》，载《教育研究与实验》，2002（1）。
[5]参见李宝峰：《建构主义学习观对创新教育的启示》，载《职业与教育》，2005（7）。
[6]参见丁邦平：《建构主义科学教育观与学生创新能力的培养》，载《教育研究与实验》，2002（1）。
[7]参见胡家英、李晓岚：《建构主义教学理论对大学英语教育改革的启示》，载《黑龙江教育学院学报》，2004（23）。
[8]参见赵鸿雁、刘娇：《建构主义理论及其对科学教育的影响》，载《科教文汇》，2009（1）。
[9]参见丘立本：《同化论学术思潮的衰落及其原因》，载《华侨华人历史研究》，1988（2）。
[10]参见丁邦平：《多元文化主义与科学教育改革》，载《民族教育研究》，2001（2）。