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公民对科学本质的理解,即科学究竟是什么——学界称为“科学本质观”——是科学素养的重要内容。这是因为仅仅记住一些科学知识,甚至科学方法的知识是远远不够的,只有理解了科学精神及其内涵与实质,理解它区别于其他知识类型如文学艺术的特点,才能在科学和民主日益渗透于生活和工作的今天,更好地作出个人和社会决策,从而更好地参与未来民主社会和现代化建设。因此,《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出提高全民的科学素质的目标。对于科学本质观的教育价值,国内外科学教育界并不存在争议,但对于教授什么样的科学本质观,仍然存在争议。而且,英国和美国的主流观点不同;科学教育界和专业科学家之间也存在分歧。但无论分歧如何,不能因噎废食,有关学生和科学教师的科学本质观现状调查方兴未艾,而且成为各个国家制订科学素养教育目标的重要依据。综合各家理论,本研究将科学本质定义为“客观性”、“证据意识”、“实验思想”、“科学过程”、“科学交流”等五个方面。国际上一些跨文化的科学本质观调查研究结果显示,中国科学教师和学生的科学本质观出现众多的难以解释的矛盾现象,例如教师和学生在开放式问卷和访谈中表达的大量的观点难以归入如上所述的西方学者提出的科学本质观的五个维度框架中,且他们的得分远远低于由选择题或判断题组成的标准化问卷的测试得分。这种难以归类的矛盾现象尽管也在对美国被试的调查中出现过,但其数量明显较少,而且他们在访谈中的得分一般高于其在标准化问卷中的得分。还有研究发现,中国科学教师在难度较大的方面(后现代科学概念)得分比美国科学教师高,而在较简单的方面(经典科学概念)较美国教师低。其次,中国本土的研究和实践表明,中国科学教师和学生重知识轻方法和本质;后现代科学观对中国文化环境下的科学教育有负面作用,因此科学素养的培养效果低下。这些发现告诉我们,中国科学教师和学生的科学素养具有特殊性。近年来在认知心理学领域大量的关于中西方思维方式的研究结果也证明了这一点。也就是说,研究中国科学教师和学生的科学本质观及其影响因素,不能不联系中国人的习惯思维方式:“中庸”思维。此外,从研究方法上看,问卷调查方法显然对于科学本质观的调查存在较大困难,难以真实测量出学生科学本质观。原因之一是,问卷难以避免亚洲人的“中庸”填写行为和社会期许效应的影响;之二是测量复杂概念时,其定义往往难以统一,故导致题目容易存在“歧义”现象。而科学本质观的测量同时具备这两个弱点。因此,本研究采取定量与定性相结合的方法。定量的问卷调查可以进一步验证前人的发现及科学本质观与中国人的思维方式(以“中庸”为代表)的关系;定性的访谈可以在问卷调查的基础上深入探讨中国教师或学生对于科学认识的真实的内涵。本研究基于科学本质观的定义编制了问卷和确定访谈主题。科学本质观问卷分为两个部分,题目多采用科学和非科学之间的区别、实验思想的考察以及反映科学客观性的问题。访谈提纲是以中国文化为背景设置了 9个访谈话题,各个话题之间层层递进、相互联系。访谈内容的评判标准聚焦于访谈对象是否采用“科学”的方式辩护其主张,以达到深度探测他们对科学本质的认识,而非聚焦于他们是否能说出所谓成熟的、正确的科学本质知识。研究对象选取30位大学三年级和四年级的理科师范生,他们作为理科教育(科学教育)专业的高年级的大学生,是未来的科学教师,因此可以假设他们的科学素养水平不会比其他大学生更低。研究发现,理科师范生对“科学客观性”、“证据意识”、“实验思想”、“科学过程”、“交流在科学研究中的作用”、“合作和竞争的作用”的认识以及对“迷信”的甄别等7个方面与经典科学本质观不一致。第一,对科学客观性的认识。本研究发现占总人数的93.3%的访谈对象在“心物不分”、“辨证的客观知识观”、“幼稚的变化真理观”和“模糊的科学客观性”等错误观念类型中同时持有两种或两种以上类型。第二,对证据的认识。100%的访谈对象持有“有用即科学”、“神奇即科学”、“个体经验即科学”和“存在即科学”的经验性证据观,并以此来区别科学和非科学。43%的访谈对象持有从书本和权威理论那里寻找“权威证据”的观念,只有1人能够部分地意识到通过实验获得证据的观点,且多数访谈对象同时持上述两种不同的证据观。第三,对实验思想的认识。分别有93.3%和76.7%的访谈对象持有“实践思维”和“模糊的实验概念”,即缺乏实验控制的概念;少量访谈对象在遇到研究者的反问和反驳时,逐步意识到自己的错误。第四,对科学的过程和方法的认识。96.7%访谈对象认为根据最终效果或是否达到目的来判断科学和非科学的过程,不关注主试提供的科学和非科学过程实例之间的差异和矛盾。同时本研究还发现部分访谈对象持有消极无为的科学研究观念。第五,对“交流在科学研究中的作用”的认识,分别只有30%和36.7%的访谈对象认识到“获得一致性客观知识”和“科学累积性”的作用,且这些访谈对象还持有与这些认识相互矛盾的其他认识。第六,对“合作和竞争的作用”的认识。多数访谈对象持有“常规互助目的”的合作观和“功利性目的”的竞争观。第七,对迷信的甄别。分别由30%和70%访谈对象是显迷信者和准迷信者,没有访谈对象是科学无神论者(相关观念概念定义请见附录)。基于上述研究发现,可以初步看出,访谈对象主要按照中国文化中传统思维来理解和看待7个方面科学本质的调查主题,且对同一个主题的认识存在着大量矛盾的观念。这些认识和观念反映出中国理科师范生以一种独有的、不同于西方文化体系中的思维方式来理解、诠释科学本质,而这种理解方式导致了诸多前人研究中大量存在的按照西方科学本质观定义制订的问卷测不准中国人的科学本质观的结果。尽管被调查理科师范生拥有的“知识”使他们能够回答问卷中的一些问题,但只能表明他们有“知识”,而大量基于臆想的、个人经验的、矛盾的、模糊不确定的观念的存在,反映出访谈对象缺乏科学思维和和科学信仰。从发现还可以进一步推论,理科师范生的主观和客观不分或者是人与知识的一体化以及他们漂移不定的信念,影响着他们对“客观性”、“证据”、“实验思想”等概念的形成。他们对这些科学本质相关概念的认知机制实际上有一个文化转换过程:通过“我”(或“人”)这个“转换器”,将客观性、证据、实验等科学概念转换成“主观臆想”、“权威与经验”、“实践思维”、“实际效果”与“和谐互助”等中国文化语境下的观念。而且这些观念与中国文化的代表——“中庸”的概念化特征相对应,如“天人合一”、“阴阳转换”、“合情合理”、“注重后果”、“看人论事”、“静观其变”和“和而不同”等。这就是说,在中国文化环境中,许多学生对科学的理解有别于西方人的理解。显然,本研究发现说明了中国文化的独特性,因此中国科学素养教育需要本土化的方案。事实上,中国文化中的人和知识的一体化、只有主体而没有外在于人的客体,以及求同存异的和谐观等对克服科学无限制扩张和破坏环境等负面影响方面具有很大的积极作用。基于上述发现,本研究提出如下建议。中国的科学本质教学目标应优先发展学生对“客体”和“客观”的理解。使学生在面对客观世界而不是人际关系的时候将“主体”和“人心”的习惯思维方式转移到对“客体”、“客观性”的关注,走出朴素的、简单的“天人合一”说教。只有做到这样,之后才能达到对科学实验思想、科学证据以及科学具有累积性和普遍性等内容的真正理解,才能对复杂的“天人合一”思想有成熟的、深刻的理解。否则即使教师提供大量的“脚手架”——科学实验演示以及相关认知冲突,学生也难以理解科学究竟是什么。