江永亨??任艷頻??于瑩

摘 要：在校學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者、教學(xué)者在特定環(huán)境中對一定學(xué)習(xí)對象的習(xí)得過程，需要研究各方面的規(guī)律，以獲得自覺的、比較全面科學(xué)的認(rèn)識(shí)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是三大實(shí)踐之一，既可以對理論教學(xué)形成支持，又可以拓展理論教學(xué)的內(nèi)容，還可以起到牽引理論教學(xué)、綜合理論知識(shí)的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分把握認(rèn)識(shí)規(guī)律以及科學(xué)技術(shù)的屬性和規(guī)律，以充分實(shí)現(xiàn)如下四方面功能為目的：幫助學(xué)生以直觀的方式獲得知識(shí)素材，生動(dòng)認(rèn)識(shí)理解客觀世界的運(yùn)動(dòng);培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力;培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性、綜合性解決問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生學(xué)術(shù)和實(shí)踐素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)識(shí)論;實(shí)驗(yàn)教學(xué);基本屬性;課程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的重要環(huán)節(jié)，隨著社會(huì)條件的變遷、知識(shí)文化體系的發(fā)展和高等學(xué)校改革的推進(jìn)，進(jìn)一步審視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的屬性和規(guī)律，從而加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程和項(xiàng)目的建設(shè)，越來越顯示出必要性。

高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的屬性和規(guī)律是在高等教育限定下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的屬性和規(guī)律。毛金德在論述高等教育本質(zhì)觀的時(shí)候指出，大學(xué)性質(zhì)變遷歷程表明，無論高等教育形態(tài)如何變化，功能如何拓展，其核心部分還是“學(xué)術(shù)”與“教育”的交集，這才是高等教育的核心部分。真正的高等教育必須同時(shí)具備學(xué)術(shù)與教育雙重屬性[1]。石中英在論述高等教育內(nèi)涵式發(fā)展時(shí)有類似的表述：高等教育最根本的性質(zhì)還是科學(xué)研究（學(xué)術(shù)性）與人才培養(yǎng)（教育性）的統(tǒng)一，統(tǒng)一在人才培養(yǎng)（教育性）上。這一定位說明了高等教育的一個(gè)基本特點(diǎn)，就是學(xué)術(shù)性，從知識(shí)能力的角度講，就是系統(tǒng)性、專業(yè)性、前沿性和有用性[2]。潘懋元在談?wù)搶Ω叩冉逃乃伎紩r(shí)說，教育的要求必須與學(xué)生的身心發(fā)展相適應(yīng)。這又指出了高等教育對象的身心條件和知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本文擬在高等教育學(xué)術(shù)性特征前提下，從學(xué)習(xí)規(guī)律角度討論實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本屬性，進(jìn)而提出一些關(guān)于課程設(shè)計(jì)的思路和觀點(diǎn)[3]。

一、認(rèn)識(shí)論系統(tǒng)和學(xué)習(xí)過程的構(gòu)成

學(xué)習(xí)是作為主體的人從客觀環(huán)境中獲取知識(shí)和能力的過程，人腦是學(xué)習(xí)主體的中樞和核心。劉元亮給出的認(rèn)識(shí)過程示意圖（見圖1）對認(rèn)識(shí)論系統(tǒng)和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行了邏輯描述[4]。

人通過感覺器官從客觀環(huán)境中獲取信息，經(jīng)過處理，特別是大腦的處理后又作用于客體，學(xué)習(xí)過程是人與環(huán)境不斷反饋的過程。辯證唯物主義認(rèn)為，知識(shí)能力不是天上掉下來的，不是生而知之的，而是依賴于主體的物質(zhì)基礎(chǔ)習(xí)得的。客觀環(huán)境則不依賴于人而自在，隨著人的認(rèn)識(shí)活動(dòng)的擴(kuò)展，不斷納入認(rèn)識(shí)范圍，從認(rèn)識(shí)的角度是不斷擴(kuò)展的過程。而實(shí)踐活動(dòng)則是認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，意識(shí)一開始就是社會(huì)的產(chǎn)物，是在社會(huì)實(shí)踐中形成的。毛澤東同志指出，人的正確思想，只能從社會(huì)實(shí)踐中來，只能從社會(huì)的生產(chǎn)斗爭、階級(jí)斗爭和科學(xué)實(shí)驗(yàn)這三項(xiàng)實(shí)踐中來。在實(shí)踐過程中，儀器作為人的感覺器官和效應(yīng)器官的延伸，發(fā)揮著中介的作用，是對象化的主體、主體化的客體[5]。

人腦作為學(xué)習(xí)主體的中樞和核心，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。不同的功能分區(qū)承擔(dān)不同的任務(wù)，同時(shí)又具有深層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。按照系統(tǒng)學(xué)的觀點(diǎn)，各個(gè)功能分區(qū)既相互獨(dú)立，又相互作用;層次關(guān)系方面，下層是上層的基礎(chǔ)，上層對下層有調(diào)節(jié)和控制作用。腦系統(tǒng)既有特定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，又在學(xué)習(xí)的作用下不斷發(fā)展進(jìn)化，具有開放性，其能力是有限性和無限性的對立統(tǒng)一。其中，既有知識(shí)和知識(shí)結(jié)構(gòu)對進(jìn)一步的學(xué)習(xí)既提供基礎(chǔ)和指導(dǎo)，又有制約作用，對知識(shí)能力系統(tǒng)擴(kuò)展和轉(zhuǎn)移有規(guī)律性作用。人是能動(dòng)性的主體，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)具有基礎(chǔ)性作用，既有心理原因，又受客觀世界矛盾運(yùn)動(dòng)的激勵(lì)。學(xué)習(xí)具有社會(huì)性的特點(diǎn)，人在特定環(huán)境中具有自然習(xí)得的特性。

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者、教學(xué)者和學(xué)習(xí)對象共存于社會(huì)環(huán)境之中（見圖2），是不可偏廢、不可分割的整體。學(xué)習(xí)者是主體，其主動(dòng)性起著決定性作用。當(dāng)然，學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性既有內(nèi)在的依據(jù)，又受著客觀環(huán)境的激勵(lì)和制約。學(xué)習(xí)對象則要與學(xué)習(xí)者的狀態(tài)相適應(yīng)，不同的適應(yīng)狀態(tài)既決定著接受效果，又影響學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性。教學(xué)者則在學(xué)習(xí)過程中起著解說、示范和督導(dǎo)的作用。這里有兩個(gè)基礎(chǔ)性的問題：一是語言的表達(dá)能力是有限的，只有在共同的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知前提下語言才具有表達(dá)能力，換言之，語言是需要基礎(chǔ)的，解說只能以學(xué)習(xí)者可以理解和接受的語言進(jìn)行，問題的另一方面是學(xué)習(xí)者只能理解和接受其能夠理解和接受的語言，基礎(chǔ)認(rèn)知是語言不能解說和傳授的，而語言的表達(dá)和接受都有動(dòng)態(tài)性和過程性，也就是在實(shí)時(shí)交互中起作用;二是模仿是學(xué)習(xí)的開始，人的學(xué)習(xí)在不同層次上存在著模仿的特性，基礎(chǔ)的可能是動(dòng)作和形式的模仿，高層次的可能是思維方式的模仿。因而，解說和示范一般說是需要綜合應(yīng)用的。督導(dǎo)則包括引導(dǎo)、要求、評(píng)價(jià)等方面，對學(xué)習(xí)者施以激勵(lì)和規(guī)范。學(xué)習(xí)過程置于環(huán)境之中，這個(gè)環(huán)境特別講社會(huì)環(huán)境，既是說學(xué)習(xí)對象是客觀世界的一個(gè)有機(jī)部分，又是說學(xué)習(xí)者處于人的環(huán)境中，這個(gè)“人的環(huán)境”影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，又提供自然習(xí)得的條件。

上述認(rèn)識(shí)論系統(tǒng)和學(xué)習(xí)過程的構(gòu)成是探討學(xué)習(xí)規(guī)律的前提，我們將結(jié)合學(xué)習(xí)對象的屬性、規(guī)律討論實(shí)驗(yàn)教學(xué)的屬性和課程設(shè)計(jì)問題。

二、高等教育學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)對象的基本屬性與規(guī)律

高等教育的學(xué)習(xí)者，也就是大學(xué)生，已經(jīng)具有了或者說正在形成初步成熟的獨(dú)立人格，具備了或者說正在形成初步明確的價(jià)值觀體系，具備了中等知識(shí)能力體系，可以進(jìn)一步進(jìn)行學(xué)術(shù)性（并非特指研究型，即便研究型大學(xué)也有部分基礎(chǔ)性、技能性的學(xué)習(xí)內(nèi)容）學(xué)習(xí)。按照德智體美勞全面發(fā)展的要求，高等教育要針對學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)進(jìn)行全面培養(yǎng)。其中，馬克思主義哲學(xué)起著統(tǒng)率作用，包括對思政內(nèi)容和專業(yè)知識(shí)教育的各部分內(nèi)容都有普遍的指導(dǎo)意義，在此暫不贅述，下文具體闡述實(shí)驗(yàn)教學(xué)有關(guān)問題時(shí)結(jié)合密切相關(guān)部分予以討論。此處重點(diǎn)討論科學(xué)理論、技術(shù)和工程及知識(shí)能力結(jié)構(gòu)問題（人文學(xué)術(shù)由于其特殊性，暫不討論）。

1.科學(xué)理論的基本屬性和規(guī)律

科學(xué)理論是人類對客觀世界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和總結(jié)。這一定位強(qiáng)調(diào)主客觀相統(tǒng)一，既明確科學(xué)理論的客觀性、客觀世界的無限性，又確認(rèn)人的主體能動(dòng)性、由感性到理性飛躍的能力，還突出實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的關(guān)鍵性地位。由此，科學(xué)理論有如下兩個(gè)方面的屬性和規(guī)律。

（1）科學(xué)真理的相對性與絕對性的統(tǒng)一?？陀^世界無限豐富，具有無限的廣延性和層次性，人類對客觀世界的認(rèn)識(shí)不斷拓展和深化。所以，科學(xué)真理針對特定的范圍和層次有效，超出一定的界限則無效。說相對性，就是說只是在一定條件下為真;說絕對性，就是說在一定條件下它是真的，同時(shí)又向著無限不斷前進(jìn);條件的邊界即是系統(tǒng)層次的界限，超出一定的界限就有不同的規(guī)律，需要不同的理論。相應(yīng)來說，科學(xué)研究也就具有探索性，在探索中有量變與質(zhì)變的交替，研究范式就是量變與質(zhì)變的一個(gè)具體體現(xiàn)。對科學(xué)理論的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)尊重科學(xué)理論的這一重要屬性，某種意義上，個(gè)體對科學(xué)理論的學(xué)習(xí)可以視為人類探究科學(xué)真理的一個(gè)縮影。當(dāng)然，相對于研究過程，學(xué)習(xí)過程由于對科學(xué)真理有較多的先驗(yàn)性把握，要調(diào)整進(jìn)程邏輯。

（2）科學(xué)知識(shí)的體系性和科學(xué)方法論的重要意義。科學(xué)追求體系性，無體系不能稱其為科學(xué)。在科學(xué)體系中，科學(xué)概念具有基礎(chǔ)性、決定性的作用，它是體系邏輯和內(nèi)容的高度凝結(jié)，是具體到一般的飛躍。因此，以科學(xué)概念為核心掌握科學(xué)體系是不易的法則。同時(shí)，科學(xué)是不斷進(jìn)步的，掌握科學(xué)方法論具有更一般的意義，也是科學(xué)教育的必要內(nèi)容。

理論是對共性的抽象和提高，科學(xué)實(shí)驗(yàn)則具有發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、驗(yàn)證新理論的功能。然而，理論一經(jīng)抽象就失去了活生生的內(nèi)容。所以，科學(xué)實(shí)驗(yàn)不但是獲取真理的手段，也是還原生動(dòng)內(nèi)容的途徑，又是科學(xué)方法論培養(yǎng)的重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該充分重視這方面的屬性和規(guī)律。

2.技術(shù)、工程的基本屬性和規(guī)律

如果說科學(xué)是認(rèn)識(shí)世界，那么技術(shù)就是改造世界，是人類根據(jù)客觀世界運(yùn)動(dòng)規(guī)律改造世界的方法和手段，是更有決定意義的實(shí)踐活動(dòng)。技術(shù)與科學(xué)是首尾相銜、互為因果的兩個(gè)環(huán)節(jié)。特別是當(dāng)今時(shí)代，技術(shù)一般以一定的科學(xué)理論為指導(dǎo)和基礎(chǔ)，又為科學(xué)提供問題牽引，還發(fā)展出了技術(shù)科學(xué)門類[6]。因而，技術(shù)學(xué)習(xí)有與科學(xué)理論共通的部分。

同時(shí)，技術(shù)以及由此而延伸出來的工程，又有鮮明的實(shí)踐性和綜合性特征。技術(shù)、工程在考慮邏輯的同時(shí)，還要考慮目標(biāo)與條件和成本的關(guān)系，考慮具體技術(shù)和實(shí)現(xiàn)策略的關(guān)系，技術(shù)往往還涉及技能問題。這些特性又特別要求實(shí)踐和模仿。孔子說“學(xué)而時(shí)習(xí)之”，就是要求對于實(shí)踐性的知識(shí)要不斷練習(xí)、演習(xí)。梅貽琦說，學(xué)校就像是水，師生就像是魚，他們的行動(dòng)就像是游泳，大魚前導(dǎo)，小魚尾隨，就是“從游”，從游時(shí)間長了，日日觀摩，即使不刻意追求，自然而然就會(huì)收到耳濡目染之效。這些講的都是這個(gè)道理。

3.知識(shí)能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)

前已述及，高等教育要將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體。價(jià)值塑造方面，涉及哲學(xué)、立場、倫理、意志品質(zhì)、心理素質(zhì)等方面，其中既有理性的方面，又有感性的方面。知識(shí)傳授中，既有感性知識(shí)，又有理性知識(shí)，既有直接知識(shí)，又有間接知識(shí)。能力培養(yǎng)方面，則既有抽象的、宏觀的能力，又有具體的能力技能，有思維能力和動(dòng)手能力。三個(gè)方面形成一個(gè)有機(jī)的整體。

知識(shí)、能力、素質(zhì)相互滲透，相互作用，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。其中，理性認(rèn)知方面以素材、概念和邏輯作為三元要素構(gòu)成層次系統(tǒng)。素材是基礎(chǔ)，經(jīng)過飛躍形成概念和邏輯，概念依靠邏輯組織起來。下一層的概念和邏輯又會(huì)作為上一層的素材，不斷上升。在學(xué)習(xí)過程中，素材有積累，概念有提高，邏輯有深化，還可能有轉(zhuǎn)向，修正既往，開辟新知，甚至也可能退化。

教學(xué)就要重視這個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，既分別重視每個(gè)方面的規(guī)律，又重視相互聯(lián)系的規(guī)律：如何引導(dǎo)注意力焦點(diǎn)，如何利用既有認(rèn)知基礎(chǔ)，以幫助素材的積累;如何通過形象思維和素材活化幫助抽象理論的理解和內(nèi)化;如何注意不同部分的交互作用以提高體系認(rèn)知效率;如何提高非具象知識(shí)能力培養(yǎng)的針對性;如何加強(qiáng)技能的訓(xùn)練;等等。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能、定位和課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)共同構(gòu)成完整的教學(xué)體系，二者互為補(bǔ)充，從不同的角度作用于三位一體教學(xué)目標(biāo)，如圖3所示。

一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)既可以對理論教學(xué)形成支持，又可以拓展理論教學(xué)的內(nèi)容;另一方面，還可以起到牽引理論教學(xué)、綜合理論知識(shí)的作用。

總體上，可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能總結(jié)為如下四個(gè)方面。

第一，幫助學(xué)生以直觀的方式獲得知識(shí)素材，生動(dòng)認(rèn)識(shí)理解客觀世界的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)既是獲取直接知識(shí)的重要手段，也是強(qiáng)化間接知識(shí)的重要手段。概念和理論是對客觀世界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的抽象，但一經(jīng)抽象就失去了活生生的內(nèi)容，需要實(shí)驗(yàn)還原生動(dòng)過程。

第二，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力。實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力是學(xué)生需要具備的重要素養(yǎng)，不言而喻，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力是不可或缺的。

第三，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性、綜合性解決問題的能力。在游泳中學(xué)習(xí)游泳，在戰(zhàn)爭中學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭，創(chuàng)造性、綜合性解決問題的能力需要在實(shí)戰(zhàn)中培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)能力的必要途徑。

第四，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)術(shù)和實(shí)踐素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)直接與客觀世界打交道，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)客觀世界的屬性和規(guī)律，是培養(yǎng)世界觀、方法論、價(jià)值觀的重要途徑，在實(shí)驗(yàn)中形成和強(qiáng)化行為和思維習(xí)慣，是學(xué)術(shù)和實(shí)踐素養(yǎng)的重要內(nèi)涵。

綜合考慮學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)對象的基本屬性與規(guī)律，針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)計(jì)的若干要點(diǎn)如下。

1.面向知識(shí)能力體系構(gòu)建，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

任何一個(gè)教學(xué)單元都是知識(shí)能力體系構(gòu)建的一部分，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)時(shí)刻牢記培養(yǎng)體系總體，明確教學(xué)點(diǎn)在知識(shí)能力體系中的定位，同時(shí)針對學(xué)生培養(yǎng)階段明確與學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)體系的契合點(diǎn)位。對于涉及范式轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，還要綜合考慮邏輯的質(zhì)變，以生動(dòng)直觀的方式幫助學(xué)生實(shí)驗(yàn)邏輯認(rèn)知的跨越。

在認(rèn)識(shí)體系中，素材、概念、邏輯以及不同階次、不同方面認(rèn)識(shí)的相互發(fā)明、交替提高是一個(gè)普遍規(guī)律，后續(xù)的認(rèn)識(shí)可能加深加強(qiáng)前面的認(rèn)識(shí)，重新考察前面的認(rèn)識(shí)為提高后面的認(rèn)識(shí)提供支持，橫向也是如此。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮呼應(yīng)關(guān)系。

2.面向間接知識(shí)活化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件

知識(shí)活化是以直觀生動(dòng)的過程呈現(xiàn)抽象概念或者理論。只有在復(fù)雜條件下考察差異，在差異中反映規(guī)律，充分體現(xiàn)理論與實(shí)踐的矛盾，才能實(shí)現(xiàn)直觀生動(dòng)，才能對概念或者理論有全面的、不同于理論課堂的教學(xué)效果。因此，實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)要有直觀性和復(fù)雜性。

3.面向知識(shí)、技能訓(xùn)練，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程

知識(shí)、技能的訓(xùn)練看似簡單，不但必要，而且大有學(xué)問。重復(fù)是知識(shí)、技能訓(xùn)練和強(qiáng)化的要求，不同條件下的重復(fù)則是深度訓(xùn)練和強(qiáng)化的要求。實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)要體現(xiàn)有意義、有趣味的重復(fù)，同時(shí)這個(gè)重復(fù)的技能條件要具備真實(shí)性。

4.面向創(chuàng)造性、綜合性解決問題能力，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境

方法論的問題，創(chuàng)造性、綜合性解決問題能力的問題，都是抽象問題，是難以言表的問題。這方面的培養(yǎng)，過程才是意義，綜合性是必然要求。實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)要體現(xiàn)科學(xué)研究和技術(shù)實(shí)施的真實(shí)性，要有復(fù)雜的環(huán)境和適當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)。

5.面向價(jià)值觀塑造和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)動(dòng)，設(shè)計(jì)矛盾運(yùn)動(dòng)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是主客觀統(tǒng)一的過程和手段，對價(jià)值觀培養(yǎng)具有直接而重要的作用。價(jià)值觀培養(yǎng)最為基礎(chǔ)的是對真理的認(rèn)識(shí)，從而造就科學(xué)的世界觀。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程要通過強(qiáng)調(diào)主客觀的矛盾運(yùn)動(dòng)，結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的國情和形勢，來培養(yǎng)追求真理的精神和家國情懷。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)受客觀矛盾的調(diào)動(dòng)和成就感、挑戰(zhàn)欲的激勵(lì)，需要實(shí)驗(yàn)教學(xué)有趣味的情境和豐富的矛盾結(jié)構(gòu)，以及適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)導(dǎo)向。

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[6] 錢學(xué)森. 工程控制論[M]. 北京：科學(xué)出版社，1958.

江永亨，清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理處教授。