試論科學精神的內涵與培養策略

科學精神是一種深植于科學家內心的精神品質和價值觀，它源自科學家在科學實踐中所表現出來的獨特的思維方式和行為準則，是科學哲學和科學文化的重要體現。它是一種求真創新的精神，是科學活動的核心，是科學家不斷探索理性世界的動力。《中國學生發展核心素養》突出了科學精神和人文素養的重要性，將二者融合后形成了文化基礎的關鍵內涵。就科學精神而言，它超越了科學知識和科學觀念的范疇，其所指更符合文化素養的內涵，具有明顯的時代意義。

一、科學精神的歷史溯源

古希臘文明是近代科學的根源，它不僅開啟了西方哲學的發展，也為科學技術的進步奠定了基礎。古希臘精神也是理性主義的重要組成部分，是西方科學發展史上的第一個里程碑，其中“理智”的提出使得“知性思維”得以充分發展，為理性、邏輯的發展提供了強有力的支撐。對“科學精神”較為科學的界定最早出現在美國社會學家默頓的《科學的規范結構》一文中。其中，科學精神被看作是一種對科學家的價值和規范作出的情感約束，反映了科學家的價值觀和行為準則。美國科學促進會在《面對所有美國人的科學研究》中指出，科學精神是科學素養中的關鍵要素之一。歐盟發布的《終身學習核心素養：歐洲參考框架》提出了終身學習的八大素養，同時著重推出形成八大素養所必備的共性能力，而“科學精神”在其中作為一個獨立的、專門的指標，被提出以指導人們的終生學習。

在我國，首位明確提出科學精神概念并提倡“弘揚科學精神”的學者是任鴻雋。1916年，他提出“科學精神者何，求真理是已”，并認為科學精神至少有五個特征：崇實、貴確、察微、慎斷、存疑。李醒民對科學精神給出了一個定義：它是近代科學發展的結果，是人們先前思想遺產的積淀，是科學文化深層結構（行動觀念層次）中蘊含的社會意義和標準的綜合體現，是科學本性的自然流露或延伸，體現了科學的哲學和文化意蘊，是科學的根本、真詮和靈魂。巨乃岐認為，科學精神的基本內涵包括六個方面，即實驗驗證的求實精神，探索知識的理性精神、批判創新的進取精神、自由平等的寬容精神、互幫互助的協作精神和敬業犧牲的獻身精神。易顯飛認為，科學精神是科學中的靈魂，且應貫穿于探究活動，體現在科學方法中，內化于科學研究的范式中。

二、科學精神的時代內涵

科學精神具有歷史印跡和時代特征，源于古希臘，在時代變遷中不斷更新內涵。根據小學科學核心素養和科學課程標準中課程目標的相關表述，可將小學科學主要涵蓋的科學精神歸納為五大維度：探究精神、求實精神、質疑精神、創新精神和合作精神。

探究精神是好奇心和行動力的統一，既有對自然現象的好奇心和探究熱情，又有對探尋事物真諦的行動力。它強調要有堅持不懈、迎難而上、不畏困難去探索的勇氣和行動，在不斷進取、不斷試錯、不斷證偽的過程中，積極尋找真理。

求實精神是指在科學研究和解決問題的過程中，堅持從實際出發，能大膽提出自己的見解，并基于證據和邏輯得出結論，實事求是。求實意味著科研時要求誠信，誠信是科學精神的必然要求。

質疑精神是指有邏輯地對現有的認知和規則進行價值判斷，尊重科學，反對迷信。質疑是指個體在求知欲驅使下，帶著問題意識看待事物，敢于獨立思考、敢于批判、敢于挑戰權威、敢于發表見解、敢于追求真理的一種思維習慣。[1]質疑是探索科學問題的起點，提出一個問題往往比解決一個問題更重要，只有敢于質疑、 敢于向權威挑戰，才能推陳出新。

創新精神是創新實踐的能動反映，是以學生作為創新主體為了追求真理而改革創新的精神。它意味著學生在科學探究過程中能努力克服困難、不斷突破，并根據科學觀念對問題做出判斷、設想，突破定式思維，提出不同的見解。

合作精神是指善于與他人合作和分享，包容不同的觀點，在集體中每個人都能夠得到自由的發展。合作精神是集體主義的新時代表征形態。在科學探究中，不同個體為完成共同的任務、實現共同的目標而相互配合、相互協調，實現個性化發展。在這一過程中需要平衡沖突，包容不同的觀點，其體現的實際就是互惠共贏的合作精神。

三、科學精神的培養策略

科學探究是過程和方法的辯證統一，它不僅僅可以指科學家特有的探究，也可以指個人的科學學習活動，這種活動的進行方式與科學研究的方式類似。[2]科學探究中，學生在教師的引導下，運用科學研究的方法解決科學問題，從而理解科學觀念，發展科學思維，體悟科學家的精神意志。

1.加強科學史的學習

科學史是自然科學產生和發展的歷史，學習科學史是將科學探究和課程思政緊密結合的關鍵方法。喬治·薩頓提出將科學史納入教育教學之中，他認為以科學為標準并經得起衡量的歷史就是科學史。科學史中既蘊含了研究自然科學的思維和方法，又潛藏著科學家的科學精神和科研品質。

科學探究中滲透科學史蘊含的科學精神、科學態度等思政元素，使學生能通過科學活動體悟科學精神。例如，在《用浮的材料造船》一課的拓展部分，學生通過觀看搖櫓木船和明代寶船的資料以及當前生活中木筏的改進與用途，認識到是無數科學家堅持不懈研究、改良造船技術，人類的船舶技術才越來越精良，從中體悟科學家的探究精神，他們通過了解到工程師創新運用材料、技術改進船舶的案例，體悟其創新精神。在《地球的形狀》一課中，學生了解麥哲倫船隊的環球航海證明了地球是球形這一科學探究歷程，體悟科學家為探究真理、探索世界付出了畢生巨大的心血，甚至付出了生命，正因為他們的堅持不懈，最終使得人類社會取得了巨大進步。教師通過這些科學史，使學生心中樹立了栩栩如生的科學家榜樣形象，培養了其科學精神。

2.關注科學文化的建設

科學文化是一種獨特、完整且持續發展的文化存在和價值形態。它不僅是一種可以在公眾中進行傳播普及的知識，更是一種能夠被公眾主動吸收、理解，并成為在生活中遵循的準則和觀念。[3]在學生的科學探究中，教師要為其創造良好的科學文化環境，如在科學實驗室張貼科學家語錄、科學研究準則，同時，利用科學文化潛移默化地影響和感化學生，在學校中形成濃厚樸素的科學研究氛圍。

要重建學生的質疑精神，教師必須提倡對話、互動的教學方法，營造開放、民主、自由、活潑的課堂氣氛，增加課程內容的不確定性和生成性。[4]例如，在《讓沉的材料浮起來》一課的聚焦環節，教師首先出示橡皮泥，并讓學生猜測：“放進水中會怎樣？”學生進行思考并討論，有的認為會沉下去，也有的認為會浮起來，還有的認為兩種可能性都有。隨后，教師將橡皮泥放入水中，并提出關鍵問題：“你們能想辦法，讓像橡皮泥這種沉的材料浮起來嗎？”學生基于現象嘗試解釋，有的認為可以把其做成船形，因為船是用鋼鐵做的，有的認為可以將其掏空，做成一個空心球……在此環節，教師充分尊重學生關于“為什么可以浮起來”的觀點，平等對待每名學生的觀點和嘗試解釋的原因，充分挖掘他們關于沉浮的前概念，使他們親歷科學文化中的開放共享。在潛移默化中，學生對科學文化有了樸素的認識，從而敢于質疑、敢于創新。

3.構建生成性的探究實驗

探究實驗的生成性包括探究問題的生成性和實驗結果、結論的生成性。在探究教學中，不是讓學生死記硬背科學概念、探究過程，不是設置傳統的預設實驗去解決問題，而是讓他們去探究能夠激發自身興趣的問題，探究能夠促進自身思維進階的問題，且問題應有價值、有層次，能夠成為探究的起點。

例如，在《動物的卵》探究活動中，教師進行實驗指導，引導學生關注實驗操作的基本要點，傾聽他們在實驗中的新發現，尊重他們的觀點，給予他們充分的時間表達，引導生生互動，邀請小組代表進行匯報。小組代表指出，卵黃中間的小圓點是小雞生命的開端，并分別介紹觀察到的卵黃、卵白、氣室和卵殼所在位置，將其功能一一匹配。在匯報結束后，小組代表向全班提問：“我的匯報完畢，大家有什么疑問或補充的嗎？”各組學生隨即提出自己的觀點，如有人質疑卵白的位置不正確、書寫有誤等。另外一組就其觀察到的“一條透明的白色的線”的作用進行猜測，認為它是用來連接小雞胚胎的結構，引發全班討論。這樣，教師引導全班繼續觀察該結構，尋找支持自己觀點的證據。

實驗的成功與否不能作為評價的唯一標準，教師應關注生成性的探究過程，在過程中引導學生通過反思深化對問題的理解，并應用遷移。因此，課堂教學應積極引導學生實現學習方式的轉變，鼓勵他們從被動接受走向自主發現和探究，發表不同的觀點和見解，允許進行不同的“解讀”，倡導“創讀”，從而培養他們的創新精神。[5]同時，生成性的探究實驗更注重學生當場所尋找到的證據，這有助于發展其求實精神。

4.建立合作探究共同體

合作探究共同體是當代科學家進行團體科研的重要的表現形式，成立合作探究共同體是培養學生合作精神的關鍵。在合作探究中，需要每名學生在共同體中積極實踐、表達觀點，既互相幫助，又各自盡自身的責任。然而，在小組合作探究中，經常會有一些學生試圖逃避責任，不勞而獲。這不僅會讓他們失去學習的機會，也會讓其他同學失去了獲取他人看法的機會。所以，合作探究共同體應分工明確、責任細化，并建立過程評價機制。例如，《讓沉的材料浮起來》的研究過程記錄單中，教師添加了自評和互評內容，從小組內分工是否清楚、是否開展組間討論等方面進行評價。

在探究教學中，一方面，教師應引導學生堅持以觀察和實驗為基礎，從經驗出發，確保探究的客觀性和真理性；另一方面，教師還要引導他們敢于思考和運用想象，深刻探討自然事物的內在本質，以更加深刻的視角認識科學，從而確保探究的深刻性和合理性。培養科學精神的探究教學，其要義在于端正學生的學習態度，以求實、理性、批判、質疑的科學精神開展科學探究。顯而易見，探究教學比僅僅停留在知識的傳授上更能夠培養學生的科學精神，促進其探究精神、求實精神、質疑精神、創新精神和合作精神的不斷發展。

（作者單位：徐梅，重慶市大渡口區教師進修學院；古周蕓，重慶市大渡口區馬王小學；楊成媛，重慶市大渡口區育才紅旭小學校）

參考文獻

[1]袁維新.學生質疑精神的缺失與重建——基于教材和教法的視角[J].中國教育學刊，2012（10）.

[2]陳琴，龐麗娟.科學探究：本質、特征與過程的思考[J].教育科學，2005（1）.

[3]周德紅，吳以義.歷史上，科學怎樣成為一種文化[J].科學，2013（03）.

[4]袁維新.學生質疑精神的缺失與重建——基于教材和教法的視角[J].中國教育學刊，2012（10）.

[5]張天寶.鼓勵創新：新課程課堂教學改革的核心[J].課程·教材·教法，2004（02）.