以大學物理實驗課程為平臺培養學生的科學精神

摘要:本文結合大學物理實驗的課程特點，從分析科學精神與科學方法的關系出發，具體闡述了如何讓學生在掌握科學方法的過程中體驗科學精神，從而找出培養學生科學精神的可行途徑。

關鍵詞:大學物理實驗;科學方法;科學精神;分層次教學

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)7(S)-0075-3

1 序言

工科物理實驗是工科學生進入大學后接受系統實驗方法和實驗技能訓練的重要開端，在物理實驗中將理論與實踐、方法與技能相結合，促進學生既動手又動腦，這對其科學素養的培養具有重要的作用。[1]科學素養包括科學知識、科學技能、科學方法、科學態度、科學觀念及科學精神。在科學素養的幾個方面中，科學精神與科學知識，科學方法是相輔相成的，其中科學精神是基礎，因為科學精神是學生學習科學的內部驅動力，包括學習的興趣，對科學的熱情，獻身科學，將所的科學知識運用于社會，為整個人類服務的意識和信念。只有具備了這樣的科學素養，科學知識的獲得過程才可能是愉悅的，只有讓學生體驗了這樣的學習過程，我們的教學才可能培養出真正的從事科學的人才，這才是科學教育的真正意義。[2]因此說，科學精神是科學的核心，是科技工作者從事科學研究的指路明燈，是實現科技創新的前提。而高校正是科學精神的源頭。[3]本文結合大學物理實驗的課程特點，試從科學精神與科學方法關系的角度對如何培養學生的科學精神進行探討。

2 科學精神來自科學方法，科學方法中蘊含科學精神

所謂科學精神只不過是從科學史和科學社會運行過程中抽象出來的關于科學本性、科學方法的一般性描述，實際上這里的科學精神就等同于科學方法論。由此可以看出，科學精神從一開始就被定位在追求科學發展的真理性認識以及為獲得這種知識所采取的手段和方法。因此說科學精神與科學方法有密切的聯系。為了直觀地理解和認識科學精神，可以將其具體表述為:獨立思考、實事求是、客觀公正、嚴肅認真、嚴謹細致，精益求精、實證、開放、質疑、創新、平等、寬容、溝通、協作等態度和品格。[4]領會這些科學精神，不僅需要懂得一定的科學知識，還需要了解科學知識是從哪里來的，即了解科學研究的方法。否則你就弄不清哪些看法是科學的，哪些則是偽科學的。所以說培養科學精神，需要學習科學知識和掌握科學方法，弘揚科學精神，必須有科學方法這種實際能力作為內在的支撐和保證。[5]而要發揮科學方法的作用和力量，又需要科學精神和科學思想作為目標、方向和理性的導引。總之，科學精神來自科學方法，只有自覺運用科學方法才能對科學精神有切實體會。

3 大學物理實驗課程中有豐富的科學方法

《辭海》中對科學方法的定義是:人們獲得科學認識所采用的規則和手段系統，科學發展的一個重要的內在因素。一般分為三個層次:專門科學方法，即某一學科中所運用或具有的相應的研究方式、規則與手段;一般科學研究方法，即自然科學、社會科學等共同體或分別適用的一般方式、原則與手段;全科學方法，即使用范圍最廣泛、具有普遍方法論意義的哲學方法。[4]這三個層次既相互區別又相互聯系，而此處所談的科學方法，屬于科學方法中第一個層次的意義，即在具體在課程中應用的方法。具體而言物理實驗中應掌握的方法可以分為六類:第一類是使實驗現象發生的方法;第二類是觀察現象與測量數據的方法;第三類是減小誤差提高精度的方法; 第四類是估算結果可靠性的方法;第五類是合理處理數據的方法;第六類是合理選用和搭配儀器的方法;第七類是調整儀器設備的方法等。[7]這些方法的運用是貫穿在每個實驗的過程中，所以物理實驗課程的重點是培養學生有意識地運用科學方法解決問題的習慣與能力，只有掌握了這些方法，學生在實驗研究的過程中才能游刃有余，進而激發他們創新的興趣與動力，從而得到科學精神的熏陶。

4 在學習科學方法的過程中領悟科學精神

學習科學方法需要依托一定的科學知識，所以要使學生在有限的時間內獲得更多的科學方法和科學精神的體驗，必須對實驗內容作一個精心的設計。因此，根據實驗內容的特點，設計了分層次實驗教學:第一層是預備性實驗，其目的是對學生進行相應的實驗思想方法和精神的理念教育;第二層次是基礎性實驗，其目的是培養學生掌握基本物理量的測量方法、基本儀器的使用方法和實驗數據的處理方法，進一步將科學精神的教育滲透到具體的實驗過程中;第三層是綜合提高性實驗，其目的是培養學生綜合運用多種實驗技術或實驗方法解決實際問題的能力，在這個階段要充分引導，發揮學生的自主能動性，讓他們獨立思考，解決問題，培養其探索問題的精神;第四個層次是研究設計性實驗，其目的是為了培養學生運用所學知識獨立考慮實驗方法、選擇測量儀器、設計實驗步驟等獨立完成實驗的能力，培養其創新的科學精神。[8]這四個層次對學生的要求是逐步提高的，符合學生的認知特點，學生通過這個系統的訓練過程，在獲得系統的科學方法的訓練后，其科學精神必能得到逐步的升華。

4.1 通過緒論課為學生滲透科學精神，科學方法的理念教育

科學精神的教育一直沒有被落到實處，其中重要的原因就是科學精神沒有被顯性化，被認為是虛而不實的，這樣導致學生只認為學習知識，學習方法是重要的，沒有意識到科學精神是支撐前兩者的內在力量。因此，在學生進入實驗的預備階段，我們有必要為他們澄清科學知識，科學方法，科學精神之間的關系，即通俗地告訴他們該從哪些方面尋找學習的樂趣，以及如何才能有持續的學習動力。具體做法是通過對物理中經典實驗的介紹，重點闡述科學家是靠哪些內在的精神動力去克服種種困難，利用科學方法做出創造性成就的。

4.2 根據各層次實驗內容特點，在具體的實踐環節中落實科學精神的培養

在滲透了相應的理念教育后，必須要通過精心的教學設計把科學精神和科學方法的教育融合在一起。首先在每一個實驗教學過程中都應該以實事求是為第一目標，杜絕學生抄襲或修改實驗數據的現象，要求他們養成認真記錄原始實驗數據的好習慣，這體現了實驗中實事求是的科學精神。其次一個完整的實驗研究過程，共包括四步[10]，即第一步:調研、確定課題、構思模型、設計實驗方案，是對整個實驗過程的宏觀設計，實驗前必須考慮好如何使現象發生，怎樣進行觀察現象并記錄數據，這個過程需要反復推敲，仔細研究，必須有嚴謹細致，嚴肅認真的態度才能設計出好的實驗方案來;第二步:制作或選擇實驗裝置，按設計方案準備實驗所需設備，是在第一步的基礎上對實驗前期的一個準備，這一步要對合理選用和搭配儀器的方法有熟悉的運用，這個過程需要引導學生選出最高的測量精度的儀器，并使得搭配儀器經濟省力，求精益求精;第三步:進行實驗操作，觀察實驗現象和測量實驗數據，并記錄數據，在運用各種方法調節實驗儀器時，需要實事求是地記錄觀察到的實驗現象，并通過獨立思考，對老師的講解以及已有理論提出質疑，養成挑戰權威，勇于創新的科學精神;第四步:分析、整理數據結果，得出結論，在處理數據的過程中要求學生保持客觀公正的態度，運用不確定度理論合理分析數據的可靠范圍。另外，在實際的研究工作中，某一個課題或成果光靠一個人的力量是完成不了的，所以在實驗教學中還要善于引導學生之間進行交流，養成相互協作的意識。

4.3 建立相應的實驗評價體系

要實踐科學精神的培養只在教學過程中體現是不夠的，必須建立合理、科學的考核辦法，才能調動學員學習的主動性和積極性，提高教學效果。特別要重視實驗過程的監督，將科學素養的培養納入平時的考核項目， 比如組織紀律、 態度作風等和知識技能項目的評價合理分配比值，構成平時實驗綜合成績。在實驗報告中，要求學生通過總結，體會科學精神。

5 小結

將科學方法和科學精神在教學中結合起來能使科學精神的教育顯性化，科學精神會在科學方法學習的潛移默化過程逐步形成。因此，要培養學生的科學精神應該從讓學生掌握一定的科學方法入手，這樣科學精神的弘揚才不會是一句空話，才能找到其真正的實踐途徑。學生在學習科學知識的過程中才能樹立正確的世界觀和方法論，達到大學素質教育的真正意義。當然光靠物理實驗這門課程是很難培養學生科學精神的，我們還可以在選修課部分設置一些“科學發展史”、“科學、技術與社會”、“科學哲學”等，這是培養學生科學精神、科學思想、哲學理念的必須課。

參考文獻:

[1]吳泳華.大學物理實驗( 第1冊)[M] .北京:高等教育出版社，2001---轉引自:陳冬穎. 在工科物理實驗教學中培養學生的科學素質. 合肥工業大學學報(社會科學版)，2006，12

[2]謝莉莎，肖蘇，鄧小玖.大學物理實驗教學改革的思考與實踐[J] .合肥工業大學學報( 社會科學版)，2009，2

[3]王煒.高等教育應該突出科學精神的塑造與培養——實施《中國2049計劃》的啟示[J] .理工高教研究，2003，12

[4]劉冠杰，謝建剛.淺議科學教育中的科學方法與科學精神.河南教育(高校版)，2007，6

[5]孫小禮.科學方法和科學精神[J] .學習時報，2009

[6]劉冠杰，謝建剛.淺議科學教育中的科學方法與科學精神[J] .河南教育(高校版)，2007，6

[7]周開學，王殿生.工科物理實驗課程改革的思考[J] . 實驗室研究與探索，1998，5

[8]孫維民，廉舒，王維，國安幫，趙褰.大學物理實驗教學體系改革與實踐[J]. 大學物理實驗，2008，12

[9]陳冬穎.在工科物理實驗教學中培養學生的科學素質[J] . 合肥大學學報(社會科學版)，2006，12

(欄目編輯 張正嚴)