约翰逊F·奥斯本 著；张红霞 孙志凤 编译
（原载：《全球教育展望》，2004年第7期）
一、为什么认识论如此重要
科学之所以能够在学校的课程中赢得一席之地，在于其对人类知识和实践具一种独特的文化上的贡献。因此，任何关于科学教育的理论基础和实际意义的探讨都必须首先考虑这项文化事业的特殊目的和意图。
Ogborn认为科学教育能够提供对五个方面问题的答案：(1) 我们所知道的是什么？（本体论问题）；(2) 我们怎样知道？（认识论问题）；(3) 为什么会发生？（因果问题）； (4) 我们的知识有什么用？（技术问题）；(5) 我们怎样交流上述这些问题？（交流问题）。
Hodson从另一个角度将科学教育目标分为三个维度——学科学、做科学、思考科学。Millar则认为科学教育的目的是：学习有关的科学知识、学习这些科学知识产生的过程、学习这些科学知识的社会建构方式。所有这些观点有一个共同之处，即相信对于科学认识论的知识和理解是科学教育的基础。科学课如果不重视科学家的知识获取方法，将很可能导致学生不能理解科学家的理性态度。
这种观点必然要求教师应该具有一定的科学认识论知识，即科学性质的知识。尽管确实像波普尔、库恩、费耶阿本德和拉卡托斯所指出的那样，已有的关于科学性质的理论都不完美，至今还没有一个绝对共认的统一的科学方法论，但这并不意味着，没有统一方法的实践就是非理性的实践。科学有多种多样的方法；科学教育重要的是，要增进学习者对科学用以证明自己知识的可靠性的方法的理解能力。这是因为，如果科学教育是为了培养批判性思考能力，使学习者能够分析、辨别无数的基于科学的或伪科学的陈述的话，孩子们便需要学会一整套的智力工具，其中之一就是理解科学家们是运用怎样的程序以保证其知识的可信度和有效性的。如此而言，诸如实验比较的方法、变量的确定与控制、合理假说的提出、误差来源识别及其测量、一个理论区别于另一个理论的判据、重复实验的可能性，以及求平均值方法等等都是用来区分科学与伪科学的工具。一种科学教育，如果未能顾及这些方面，或关心的是另一种残缺的认识论，这在智力上相当于给孩子们榔头，但不给钉子。
以上关于科学教育的认识论的观点是基于Matthews的观点：“科学影响一个社会的思维和推理方式；它影响作为理性争论的公认模式的认同。它通过强调对证据的关心、强调理性过程和公开讨论，增进公众的智慧。总之，科学精神推进理性、批判性思维和客观性。它注重证据，主张判断一个观点的根据，不是依靠个人或社会的利益，而是依靠世界自身的性质。”
注：原文为Beyond Constructivism. Science Education 80(1): 53-82(1996).
【作者简介】Jonson F. Osborne，英国伦敦大学皇
二、建构主义认识论
传统的认识论的含义是，某人A能够给出一种陈述P，是因为，第一，P是关于世界的一种真实解释或描述；第二，A相信P；第三，A具有足够的理由相信P。在这里，知识区别于观点，以及知识必须经过从证据进行推理的步骤；这是科学理性的基础。
而激进建构主义则公然背离上述认识论基础。格拉斯费尔德提出，建构主义认识论是一种对“知识必须是对现实的反映”传统哲学的解构的尝试。在他那里，真理被“可行性”的概念取代了。格拉斯费尔德承认这是一个“彻底的转变”，对他来说，“知识总是建构活动的结果，所以不能被传递给一个被动接受者”。因而知识仅存在于认知主体的心中，而不可以在诸如书本以及其它传统人类知识库里发现知识，因为那些知识只不过代表一些可以被进行各种解释的符号。因此，他认为，没有认知的主体就没有知识。
许多建构主义言论的核心，似乎都在逃避“绝对真理”的概念，绝对真理就是指精确地甚至是部分真实地对世界的反映。例如Tobin说过：“我们构建一个重力模型是可行的，因为模型符合我们观察，但是无论它多么美妙，这个模型终不能被认为是一个绝对真理”。而且他还说：“我们根本不能说明我们的模型是否趋近于绝对的客观世界”。他们的认识论仅仅是要求：知识是可行的；所谓“可行”是指它与其它形式的理解相一致，或与经验相符、没有矛盾。因而真理就变成了一种守信的行动；知识便以实用主义的有效性作判据，就是看它能否起作用。总之，作为真理，只要能够满足如下条件即可：与经验相符、逻辑一致、能够被社会所接受。
这种观点存在许多认识论上的问题。首先，它以二元论为基础：知识要么是真理要么是谬误；由于我们从未曾获得绝对真理，所以一切知识都只是主观的、瞬时的和不确定的；这里没有中间状态，没有能够达到人类理解顶峰的渐近方法。他们否认人类的认识在不断地进步与提高，因而用“难以最好”赶走了“可以更好”。科学家的工作仅仅是迷失在经验的海洋中去寻找那些“可行”的知识。好的理解仅仅是更“可行”一些，更符合经验一些，而不必更接近于客观世界；我们并不需要更接近于物理世界的客观事实。
显然，激进建构主义的立场基本上是工具主义的。工具主义将理论仅仅看成是描述现象、联结一系列事件与另一系列事件的便利工具。理论被看成是与现实世界无必然联系的有用的虚构体。哪种理论更有利于计算与预测，它就比其它的理论更好。
然而，工具主义面临的一个意想不到的难题是：这些“虚构的理论”有一个预测事物的习惯，而且由于技术上的进步，预测越来越准确。如凯库勒的苯环结构理论可以被电子显微镜观测出；麦克斯韦的动力场结构可由赫兹实验得到证实；爱因斯坦对辐射的受激现象的预测已转化为我们今天常见的技术产品。
建构主义的立场基本上与后现代主义者Rorty的哲学思想相类似。他认为：“实在与我们对它的描述是别无二样的”。这种观点，对于普通人而言是正确的，因为对同一事件或同一观察，经常会有多种解释。但是在科学上，我们的语言受实在限制；科学具有确定的方法论，而且具有可以用来判定对立的理论孰是孰非的共同规则，从而拒绝具有明显错误的不完整的理论。
但是对儿童来说，他又是如何来判断一个科学家的描述更“可行”呢？怎样让孩子理解确实存在一个实在，而且我们有完善的理论方法去证明它的存在、这种方法要比日常的推理更有解释力？建构主义恰恰就是不能回答这个问题：一种理论为何比另一种理论更“可行”。Tobin只是隐约地认识到一些理论比另一些更“美妙”，但是不能阐述辨别它们的可能的或必须的标准。他曾经提出：“知识的可行性不仅对个体而言，而且必须在其行为发生的社会背景中也要可行。所以，可行性也是与那些行动的目标相关联的。”这里他把可行性的概念从个人扩展到了社会的视角，然而，仍然没有具体提出决定“可行性”的任何标准。
因而，建构主义一个根本的认识论缺陷是：它没有考虑理论判断标准问题，没有阐明判别一个理论为什么优于另一理论的原理。科学变成一种由社会协商而产生的意义和概念，而不是一个不断受实践支持或检验的过程。那么，孩子的通常错误概念，如太阳绕着地球转，完全满足了激进建构主义认识论的判据：是可行的、说得通的、符合经验的。孩子们这样的概念也许是一种课堂与操场上的社会协商的产物。那么怎样才能发现它的缺陷呢？对科学家而言，一种理论之所以是成功的，因为它提供了与实际经验一致的解释，还具有超出归纳逻辑范围的逻辑上的一致性。一种理论如果能够使从前的理论更精练化，从而提高人类认识的水平，同样会被认可。
三、社会建构主义
社会建构主义把科学教育描绘成一种文化适应的过程。在这过程中，一种文化中有志向的新手向他的导师学习，在参与有关活动中，经由一种话语被引入到知识共同体中。学习被看成是一种文化学徒机制；认知是在特定的、具体的文化环境中发生的，学习不能独立于学习的环境之外。对于这一点现在没有什么争议。如果真的像当代著名哲学家哈尔所说的那样，“科学代表了在严格道德规范下进行理性合作的典范”，那么在一个语境下尽可能逼真地学习和重复科学工作，是应该受到赞扬的。但目前学校的教学过程常常不是如此，而是早已变成一套完全不同于科学家实践的一些活动。在社会建构主义理论中所遗漏的正是对于引导科学共同体实践的规则的理解。他们提出一种模糊的认识论：“知识指示了那些产生自己、或使用自己的情境……知识是被产生它们的活动和环境所做的编码，并与活动和环境相联结”。至于如何“编码”，以及如何与活动“相联结”等认识论过程的问题从未被讨论过。
他们还认为限制科学想象力的不是自然本身，而是人类的能力及其文化和智慧的结晶：概念工具。从根本上讲，这里混淆了话语的客体与话语的表达。这两者不是同一事物；前者是客观存在，且可以经常在概念工具的帮助下得到体验，后者则是一种社会协商的产物。
社会建构主义把世界描绘成一种充满奇特符号的存在物，例如原子、电子、离子、场、基因以及染色体，它们只是被进化论、或者原子核模型组织了起来，但从根本上讲，它们并没有什么属于真理的东西。Lemke甚至认为，学习科学好比学习一门外语：“如果你学习一门外语比别人难，这主要是因为这些语言与你懂的母语比别人更不相似；或者该语言所表达的经验你很不熟悉。科学有它自己独特的风格、主题、以及实践技能。从它的形式上讲，这些并不比其它任何学科更复杂与困难，只是与我们熟知的东西相比，不那么习惯。”
Lennke进一步扩展道：每一种所谓关于“事实”的陈述，实际上是一种对某种目的有用的看似真实的陈述；理论和假设实际上正是如此，都是为某种目的的一种陈述。这又是一种工具主义的科学观，其错误仍然不在于将科学看成为一个社会建构的产物，而在于混淆了知识的产生方式与科学研究的对象。Lemke的观点似乎是说：学习科学与学习语言所面临的问题没什么不同，而且区别这两类知识的特点仅仅是它们陈述的内容和形式，而不是它们获得知识的途径和方法；学习科学就是学习用它的语言去表达，而且两者之区别不在于各自表达的对象，而在于描述的方式。显然，社会构建主义者的基本错误是，科学理论不是描绘世界的，而是建构世界的。
对于实在论者，甚至温和的实在论者，这样的观点是难以接受的。科学家干预、操纵、测量世界；他们的语言与话语作用是有限的，这个限制不是来之于他们的想象能力或文化条件，而是他们所能从真实世界收集来的证据。因为即使我们想要我们喜欢的那样的结果，我们还是不能那样去建构；因而是自然构建了我们的话语，而不是相反。话语只起参考的作用，而理论的真实性是由对知识的重复检验来实现。
四、建构主义教学论
建构主义的许多早期的研究对教师日常教学工作具有重要意义。也许正是在于方法上，建构主义具有最大的教育价值。建构主义鼓励教师与课程开发者们去改变自己过去的看法，如认为学生的认知是非理性的，而实际上孩子们是有一定理论能力的认知者。这种看法有两点意义，一是鼓励孩子们去澄清并清晰阐述他们自己的理解；第二，在形成性评价过程中，要求教师确切掌握学生的需求。
另一方面，建构主义者非常正确地把注意力转向了学习者，并且提出了学习者本人应对自己的学习负责；正是在学习者内心深处，新的概念和思想才被理解和形成。在学习过程中，只有当学习者是个积极的参与者，这样的理解和形成过程才能发生。因此，建构主义的教学论特别关注那些能产生和获得知识的课堂活动项目。这些活动的内容主要是围绕一个主题、以小组的形式在一套结构化的练习中，进行表述与推理。许多早期的课程开发项目成功地使用了小组讨论和海报制作活动形式，使作为科学教育的基本内容的社会建构过程得到体现。后期课程开发工作发现了大量的鼓励学生积极参与的结构化的课堂教学技术。此外，从建构主义的角度而进行的实证研究还给我们提供了孩子们学习科学的思维方式和困难的广泛而详尽的知识。
不过，如果作为基本理论，建构主义存在许多缺陷。首先，与实证研究的发现相反，建构主义理论未能预测或探讨怎样将其应用于科学教育的内容或过程的设计，也未曾提出过任何可以用实践来验证的具体的命题或建议。例如，“元认知”是用来描述由积极的学习而产生的一种思维形式。然而由于缺乏能够充分描述这种认知活动的理论模型，因而不可避免地导致了比原问题更加难以回答的问题的产生。所有的学生都能进行元认知活动吗？还是只有一些呢？是否存在一个临界的年龄，低于它的孩子就不能进行元认知？所有的元认知活动都是有益的吗？大多数有关出版物都非常武断地认为：元认知是天生的好事。事实上已有许多研究发现，在青春期前很少有孩子具有元认知能力。因此，当我们肯定元认知及孩子们应该积极主动学习的观点的同时，应该清楚，上述这些缺陷使得建构主义作为普遍的理论基础，就值得怀疑了。
其次，认知内容问题不可避免要被提及。也就是说：“元认知是关于什么的？”对教师与课程开发者而言，他们需要组织、编排材料以形成连贯一致的关于科学的导论，选择那些对学生有激发作用但又不是要求过高的内容。但是，作为基本原理，建构主义对科学教育的贡献没有超过我们熟知的奥苏贝尔的高论。教学内容的取舍还涉及到这样一个问题，奥苏贝尔和凯利心理学理论基础都没能够提出一个具体的指导：什么内容可以、什么内容不可以被选进课程内容中。经常被引用的奥苏贝尔的言论实际上与一个精辟的常识性认识别无二样。至于建构主义的成功之处，无非是提醒教师们，孩子们是有观点、有理论的，他们的已有思考是形成新概念的基础。
对建构主义更严厉的批评是，它没能清晰地提出一个机制：个体究竟是如何发展新的建构去认识世界的；个体在转译他们的感知觉时所利用的观点是从哪里来的呢？以类比与隐喻为例，作为扩展思维与观点、重组我们头脑中的符号表达承载工具，他们在教学中的作用究竟体现在哪里呢？例如，观察一团烟雾的布朗运动，在观察之前，学生必须从教师那里先得到一个“建构”，它使学生对自己从前的感知性观念建立意义。否则，普遍出现的问题就会是，学生的注意力集中于显微镜里的非主要因素。
建构主义科学教育著作所忽略的内容正是在于回答这些问题：怎样帮助个体形成新的观点与概念、怎样对过去经验进行重新解释、怎样培养进行超越常识性推理的能力等。事实上，Driver自己曾指出：“理论模型与科学规范不能经由孩子们的课堂活动来‘发现’，它们需要教师来呈现。帮助孩子们把获得的实践经验同化到可能的新思维方式中，这样的引导还是需要的。”
面对教学内容取舍的理论问题，我们只能认为建构主义者采取了逃避的态度。取而代之的是，他们推举一种个性化的方法，即必须为学习者提供一个使他们的理解得到具体化的机会，这个机会必须通过起关键作用的概念冲突事件来完成，而且由此可以产生出吸引人的、具有智力挑战的、富有成就感的新思想或观点。不过这些策略虽然对教师的教学技巧有所帮助，但不是教学技巧的全部内容。
作为一个完整的基础理论，要从所有方面考虑对特定的学生而言，是否具有承担符号操作的认知工具，是否存在与年龄相关的发展过程。一些科学教育者认为，内容的编排次序可能是其中最重要的问题。但是激进的、或社会建构主义的工具主义认识论，不能看出对客观实体进行理论描述的复杂性、困难性及其奥妙；不能看出对那些“理想化”的、不能为感觉与经验所支持的东西，如能量，进行反思与抽象的价值。“知识都是由个人建构的”这句名言，实际上它只不过是简单的，不言而喻的陈词滥调，而知识建构过程的操作层面上的问题才是复杂的、重要的和需要认真研究的。对于整个有关概念的复杂性，以及孩子们认知建构上是否存在一个限制性问题，建构主义理论完全忽略了。
最后，建构主义理论几乎一致地认为，知识是由个体制造、生产与创造的，因此对传授式教学全盘否定。然而，事实上科学的认识论与用什么方法来学习科学之间没有必然的联系，因为那样“就像说非要写诗歌才能学习诗歌一样”。两者之间最多也只有部分联系。
建构主义认为，对知识持客观主义观点会导致把教的过程看成为讲授的过程、学的过程看成是记忆与复述的过程。也许这种现象今天确实存在，而且存在于许多地方，但这并不应该必然导致建构主义的做法。客观主义与死记硬背两者之间没有必然的、逻辑的联系。因而，科学的本质没有必要强加于对科学的教与学的本质上，因为前者是关于科学的性质的哲学问题，而后者是关于用最好的方法去教育非科学家们的教育学问题。
此外，正像传统的、客观主义的教师们经常不注意去组织安排学习过程以使之呈现积极的方式，建构主义教学法的提倡者们没有认识到展示及示范的作用。教师们被要求应该“协商”、“促进”、“合作建构”、“调节”、“社会化”、“提供经验”、“引人”、“提供科学的文化工具”，但绝不能讲授。这里需要有一个理智的清醒的认识，即建构主义的科学观没有解决任何关于科学怎样教的问题。这就像推断客观主义一定意味着说教法的错误一样，认定相信建构主义就意味着所有的知识都必须通过协商才能获得也是一个谬误。对讲授方法的否定只是证实了我们的一个猜测，即建构主义在对待客观知识这个概念上遇到了麻烦——每个学生所建构的东西只要“有意义”或“可行”即可。这就是说，重要的是“建构”这个行动，而不是其产物。
而且，从学生学习特点来讲，大量关于学习模式研究证明：没有唯一、有效的教学方法。在科学教育中仅仅强调概念发展过程不能适合于所有学生。相反，科学教育“应该发展多种教学方法，以专门适合于不同的学生和不同的教学目的。”因此，唯一合理的科学教育的态度是，将科学教育看成是有机的、非定论的过程，因为在这个过程中，每个人的认知过程和影响因素是独特的。
简言之，建构主义作为教学论的基础性理论体系似乎存在着明显的问题。通过强化其优点而无视其弱点，建构主义已经取得了统领所有理论的桂冠，但实际上它充其量也只能是对科学教育做出了部分贡献。
五、科学家究竟在做什么
我们的出发点是，科学教育应该讨论的问题，不仅是科学家的实践，还应包括科学家共同体广泛持有的科学信仰；其中一点是，科学是独特的、不同于其它学问的东西，科学家是根据一整套的实验、证明和同行评审的过程建立他们的知识的。在科学家中存在一个共认的检验知识可靠性的标准。因此说，大多数建构主义者的科学观是不能反映大多数科学家的情况的。
孩子们在日常生活中获得现实存在的自信，是来之于在接触和干预周围环境过程中获得的肢体运动感觉。正像孩子们一样，科学家在接触和干预的过程中，产生对原本为猜想的科学理论的客观性的自信。随着显微镜下细胞被不断地观察和操作、或原子加速器和原子泡沫室中的粒子被发现和检测，我们对这些科学实在物的客观存在的相信程度和对它们的了解不断增长。
但是，科学家的思想和观点受制于自然界已经选定的自己的行为方式。因而，作为科学家认识论的组成部分的科学方法，便成为产生上述用来贮藏、反映科学信息的“地图”。这张地图由许多人对同一个区域、从不同的途径在绘制。科学家对他们所描绘事物的客观性的自信，来之于大家在各自的工作中所形成的实践程序和观点上的共识，正是这种研究人员之间的联系使科学不同于其它形式的知识。这并不是说科学为其它学科提供了道德意义上的楷模，而只是说它提供了客观的关于真实世界的知识。尽管这些知识是不完整的、简化的、有限的，但它通过许多人创造性的努力、形成新的假说、进行新的实验而不断增长。科学家提出的观点或理论最初可能只是个人建构，或是历史上偶然文化事件的产物而且非常粗浅，但以后通过不断实验的过程，更多的知识被获得，这些“地图”的细部就出现了；而且不都是像波粒二像性那样抽象的知识，更多的是像电子、艾滋病毒这样具体的东西。
六、重温实在论
如上所述的科学实践过程与性质，不仅与典型的科学家的观点一致，还与温和的实在论的认识论一致。温和的实在论反对过去那种“极端的实在论”，即认为“判定一个理论陈述的正确与否的标准，在于世界是什么样子”。
哈尔提出在我们生存的世界中有三类实体，它们不是任何单一的理论范式就能够进行全面描述的。第一类实体的理论适用于对宏观物体的分类与预测，这些物体具有可被触知的特点。典型的第一类理论是经典的机械运动理论—限于日常经验领域。月亮、眼睛、一张椅子、一眼泉水都是典型的第一类理论所涉及的实体。这样，科学认知和话语的意义直接与所涉及的客体相连、被客体所固定。
第二类实体的理论所反映的对象不能直接被感知，只能通过仪器才能了解，如细菌和病毒，因而它们被称为“图像实体”。但是这些实体和它们的行为，在借助于技术装备的条件下，总是能够被观察或具有被观察的可能。所有这类实体是一个物理系统的“一种反映”的产物，而对于这些实体的行为模式的详细认识，在“反映”形成的最初，是没有被观察到的。在第二类理论的话语中，第一类理论的描述对象起到本体论意义上的基础作用，但其用于讨论的话语更多地通过使用隐喻和比喻类的表述来实现。
最后，有关第三类实体的理论所描写的对象是“理论实体”，所谓理论实体是指没有直接的证据能证明它们的存在，如夸克粒子和黑洞，相应的描述往往是数学的。这类物体超越了人的所有可能的经验范围，但高新技术手段仍然能够使其被观察到，这样，它们的本体论意义上的存在性，便归于第二类理论问题。例如，在电子显微镜发明之前，病毒是不能被观察到的，当时病毒一定是典型的第三类理论实体，而这类似于今天物理学家进行的粒子物理学研究的情形。关于这些物体的知识同样依赖于对隐喻以及数学语言的运用。
正如Matthews指出的那样：“温和的实在论已经足够能说明问题了，它与建构主义是不相容的。”温和的实在论有限的命题有这样几条：有一个本体论上的实在世界；科学理论是人类试图对这个实在世界的描述；科学理论将被证据证明或修改；科学理论在不断地提高其对实在世界描述的准确性。
哈尔的科学知识观与目前的科学教育中两个问题有关。第一，由于许多当代科学理论都属于第三类科学理论，因而有一种很自然的倾向将第一、二类的理论所描述的对象给遗忘了，而它们正是第三类理论形成的基础。例如关于黑洞和恐龙的带有猜测性的讨论导致这样一种错觉，以为所有的科学理论都不过是一种不需要客观存在基础的高谈阔论。两个最著名的来之于科学社会学家对科学的攻击都是基于第三类世界中的科学家的工作。一个是关于对夸克粒子的认识，另一个是关于TRF荷尔蒙的分子结构的确定。因而他们得出了这样一个结论，即所有科学理论都是一种需要建构一个理论实体的活动，而且这种理论实体是难以被证实的。但实际上这里的误解是把工作在第三类世界的科学家的科学探索前沿的工作看成了常规的、标准的科学。
第二，在科学教育中，我们往往把第三类世界的实体，如“能量”，从本体论意义上移到了第一类实体中，同时没有认真考虑在将能量这样不可捉摸的东西看成了具体的、不证自明的东西的时候所带来的不可避免的问题。十几年来的关于“能量”教学的争论说明了这一点。一种观点认为对于18岁以下的孩子来讲，这个概念太难太抽象，另一种观点认为“能量”可以被包含在初等教育的课程中。
对科学教育的教师而言，更重要的是，哈尔的理论提供了一个前后一致的科学认识论，它更符合第一线的科学家的实践，也为教师开发一个科学课程提供了一个初步的理论基础上。孩子们运用第一类世界的宏观物体的经验，可以构造对物理世界和生物世界的解释图式，尽管这种解释是零零碎碎的、缺乏理论系统的直觉的力学和直觉的生物学。如果是这样的话，早期的科学教育应该立足于建立和扩展孩子们的宏观世界的经验，并将科学家的语言和理论框架向孩子们介绍，使其能运用它们去概括他们自己的经验并用科学家的眼光去解释他们的感知。
这种教学方法强调广泛的日常宏观现象的观察活动。如液体可以“消失”、也可以“重现”，科学家称这种性质叫“蒸发”与“凝结”；所有动物都有吸进氧气、呼出二氧化碳的机制；弹簧和橡皮筋可以拉长，而且它们的拉长的方式有共同之处。因此，这个教育阶段的主要目标是增进孩子们的科学语言，并用科学语言向孩子们展示，所有的现象并不是各自完全不同的，而是具有隐含的普遍性的原理。而且，这种教学方法更强调在观察的活动之前进行理论描述的引导，而不是妄想让孩子们通过对他们自己的数据的解释，自发地发现科学的解释。
在这个阶段之后，科学教育的内容可以转向考察那些只有工具性证据的理论实体，即哈尔的第二类世界实体。这些内容的学习需要建立粒子模型进行探究，如显微镜学上的证据与植物的内部构造；人体内部的构造；带电物体的特征；太阳系的特征等等。所有这些实体的本体论意义上的存在性都是来之于工具性的证据。但是，所有这些存在都可以通过运用直接的比较和比喻与孩子们熟悉的第一类世界的宏观物体发生关联，建立模型和表述。
第三类世界的实体是那些没有工具性证据的人类心灵的抽象产物。中子和夸克粒子是典型的例子。更通俗的例子还有：速度、加速度、电流、电容、能量、及分子生物学理论都是这种抽象物。这些概念只有在对第一、第二类世界的物体的真正的理解的基础上才能产生。例如，“速度”的概念是在孩子们对“运动时间”和“空间”测量的基础上才建立起来的，后两者都是第一类世界的实体；电流的概念是来源于孩子们对灯泡发亮现象及其原因的观察的基础。因此从认知上讲，这些抽象概念更具难度，因为它需要对想象的事物及其符号进行操作的能力。很显然，我们不会去选择那些包括狭义相对论、量子力学、分子生物学及化学键的电子构造的内容进人课程，因为我们知道，在孩子们接受大量的其它的事实性和理论的信息之前，这些知识是难以理解的。
从这个意义上讲，哈尔的科学观为开发一个能够反映科学的结构和过程的课程提供了基本的形式和逻辑基础。温和的实在论的认识论坚持认为，知识的正确性靠实在本身去验证，这避免了建构主义的相对主义陷阱。更重要的是，实在论使课程开发者知道怎样选择课程内容，而建构主义恰恰没有给出关于某种内容可以被选进、或不能选进课程的理由。
