核心素養視域下的科學精神：本質內涵、價值向度與培養策略

馮春艷

【摘 要】 科學精神是中國學生發展核心素養中的重要組成部分，在以核心素養為導向的教育改革之下，重新認識科學精神的本質內涵、價值向度、培養策略顯得緊迫且必要。本研究從概念、結構、屬性三個維度全面透視科學精神的本質內涵，科學精神的價值向度主要體現為提升科學素養、面對未來挑戰、加強學術規范，可以從制度保障、文化支持、教學改革、師資培育四個層面來促進科學精神的培養。

【關鍵詞】核心素養 科學精神 科學素養

科學精神是國家科技迅速發展的保證，也是全民科學素質提升的關鍵。科學精神是中國學生發展核心素養（以下簡稱“核心素養”）中文化基礎模塊的重要內容，2021年國務院印發的《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》（以下簡稱《綱要》）中指出公民具備科學素質首先要崇尚科學精神，提倡將弘揚科學精神貫穿于育人全鏈條。然而在科學教育中，教師們尚不明確科學精神的本質內涵、價值向度、培養策略，亟須重新認識科學精神的本質內涵、透視科學精神的培養價值、明晰不同維度的培養策略。

一、核心素養視域下科學精神的本質內涵

科學是人類認識世界的一種活動，科學精神既是科學活動的內在抽提，也是科學本身的核心靈魂，唯有深入剖析其本質內涵，才能明晰其結構組成、生成規律，從而錨定培養方向，構建行之有效的培養策略。對科學精神進行本體論討論，可從概念、結構、屬性三個維度進行考量。

1. 概念維度：科學精神的基本釋義

從詞源學來看，科學精神包括“科學”與“精神”兩個詞匯，其中“科學”來源于拉丁語“scio”，幾經演化成為“science”。“科學精神主要是學生在學習、理解、運用科學知識和技能等方面所形成的價值標準、思維方式和行為表現，具體包括理性思維、批判質疑、勇于探究等基本要點。”[1]縱觀與科學精神相關的文獻發現，不同專家學者對科學精神的定義不同，目前學界對科學精神的界定主要存在三種取向：第一，科學活動取向，科學精神產生于科學活動中，是科學文化結構中的價值與規范的綜合，體現了科學本身的優良傳統、認知模式、道德律令和行為準則，李醒民[2]216、王樹恩和柳洲[3]持有過這樣的觀點。第二，科學家取向，科學精神是由科學家所體現出來的精神氣質、品質特征，蔡德誠指出科學精神是“在認識一切客觀存在的過程中，對人、對己、對事物都能善于辨誤識偽，勇于去偽存真的那種執著的求真、求實、求真知的精神。” [4]第三，融合取向，即科學精神既包含科學的本質特征，也包含科學家本身的精神，秦元海指出：“科學精神是科學主體的內在精神氣質、品質和科學活動的內在性質、特質在求真創新基礎上的統一，包括科學家層面的、科學活動和事業兩個層面。”[5]

綜合來看，科學精神是在科學發展歷史中逐步形成，并產生于科學思想、科學信念、科學方法和科學知識之間，常體現在科學習慣、科學態度、科學價值觀之中。科學精神是科學共同體在科學研究過程中所體現出來的信念、認知方式、行為規范和價值取向，借由多代對真理的追求而傳承下來，是科學文化結構中的價值、規范的綜合。科學精神并不被科學家所獨有，不從事科學研究的人亦可能具備，并體現在他們認識世界、為人處事、生活工作等方面。

2. 結構維度：科學精神的組成內容

科學精神需要科學家來承載和體現，只有通過歷史歸納，基于實證經驗，從眾多科學家身上尋求共性，才能概括出較為完整的科學精神的具體內容。李醒民搭建了科學精神的規范結構，包括求真精神、實證精神、理性精神、懷疑批判精神、平權多元精神、創新冒險精神、糾錯臻美精神、謙遜寬容精神、自由精神[2]231-275。潛偉指出，在價值取向上，科學精神表現為求真、求實、求新；在認知方法上，科學精神表現為專注、邏輯、理性和質疑；在行為性格上，科學精神表現為好奇、進取、敢為和堅持[6]。中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于進一步弘揚科學家精神加強作風和學風建設的意見》中指出科學家精神包括愛國精神、創新精神、求實精神、奉獻精神、協同精神、育人精神[7]。

綜合以上研究，借鑒潛偉對科學精神的劃分維度，筆者歸整出普適性較強的幾種科學精神（見

圖1）。從價值取向上，科學精神表現為求真、創新；從認知取向上，科學精神表現為理性、質疑、實證、探究；從行為性格上，科學精神表現為好奇、堅持、協作、責任。其中求真是科學精神的核心，同時也是創新、理性、質疑、實證的基礎；創新是科學精神的終極指向，引領著科學研究不斷前進；這些科學精神既相對獨立又協調一致，構筑了一個科學研究主體的基本形象。

圖1 科學精神的組成內容

價值取向是人們對事物的方向判斷，體現著科學研究的本質，決定著科學研究的發展趨勢。求真是科學精神的核心，意味著排除主觀意愿，客觀誠實地追求事物的本質、探求規律、尋求真理。創新是科學持續發展的生命力，表現為打破常規，突破思想禁錮，提出新穎想法，多角度思考問題，正是創新精神使得科學理論不斷走向完善和臻美。

認知取向推動著科學研究規范、有序地進行，對科學有正確的認知才能指引研究走向科學。理性表現為尊重事物客觀規律，基于證據和邏輯，尋求原理本質。質疑是科學創造活動的起點，是指重新審視已有科學理論知識，是一種批判性思維活動[8]40，42。通常表現為不盲從、不偏聽偏信，敢于尋找支撐證據，對現有理論持暫時性理解，辯證地看待事物。實證表現為基于客觀事實，尊重事實，誠實對待，通過確鑿的證據，用嚴密的科學方法，獨立得到觀察結果和實驗結論，并且能夠被重復檢驗。探究是指探索事物本質、探究真理的過程。

科學家的行為性格決定了科學研究的持續、良性發展。做科學研究沒有好奇心，是難以對事物產生興趣的。科學研究充滿著不確定性，只有在挫折中堅持下去，才可能取得成功，因此堅韌不拔、不輕易認輸的堅持精神十分重要。科學研究的復雜性決定了科學研究難以被獨立操控，協作交流能夠聚集智慧、縮短路徑、減少障礙、促進共同發展。科學家還應體認自身所具備的社會功能，并將其進一步轉化為社會責任：一方面，及時將自己的研究成果轉化為生產實踐，實現科學的實際功用之價值；另一方面，培養下一代科學家，激發其潛力，傳承科學精神。

3. 屬性維度：科學精神的功能特點

科學精神的功能可以分為內部功能和外部功能兩個層次，即科學精神對科學文化系統自身的功能和科學精神對社會文化的影響效應兩個方面[9]。第一個方面，科學精神形成于科學活動之中，構成科學文化的重要組成部分，能夠驅動并指導人們的科學活動，促使科學走向理性的學術，推動科學規范、優質、高效地發展。第二個方面，科學精神不僅可以存在于科學家身上，普通人亦可具備科學精神，其可輻射影響社會文化的形態。

科學精神具有文化的基本特征，因其內隱性，也承載著信念、氣質的貫通特質，總體來看，科學精神具有五大特點：第一，科學精神具有恒久性，它是一種信念、意志、品質，科學精神的形成需要經過較長時間的培養、訓練以及自悟，時間的疊加使得這種精神氣質比較穩固，其一旦形成便可恒久存留。第二，科學精神具有時代性，不同時代所強調的科學精神有動態變化。第三，科學精神具有引領性，精神雖是隱性的，但它卻作為指導行為邏輯的起點而存在，支配著人的思維方式、研究行動，指引著科學家們的科學研究態度、方法與實踐。第四，科學精神具備人文性，每個民族的科學精神都是沿襲于傳統科學文化而演變再生的產物，體現著每個民族的內在追求與精神特質。第五，科學精神具有習得性，只是需要在較長的時間內探索、熏陶、體悟、內化，最終潛移默化地形成，通常以思維結構、行為習慣等方式體現出來。

二、核心素養視域下科學精神的價值向度

無論是核心素養對科學精神的重申，還是政策文件對科學精神的重提，從國家層面來看，科學精神已然成為教育改革中無法回避的問題。從實際情況來看，目前的科學教育對于科學精神的培養仍處于匱乏階段，亟須我們重新認識培養科學精神的價值向度。

1. 科學精神有利于提升科學素養

科學精神是全面提升學生科學素養的原動力，在科學教育中，以科學精神為教學目標是培養學生科學素養的重要路徑，通過有意識地培養學生形成探究、質疑、求真等科學精神，能夠激發學生深入認識和理解科學知識，形成科學觀念和思維。科學精神是科學素養的靈魂，其一旦形成，將統攝、引領一個人科學素養的自然生成，激發人熱愛科學、追求真理、勇于探究、敢于創新。科學精神不僅塑造著學生的科學信念以及行為規范，更能夠指導學生在科學教育中順利完成科學實踐活動。科學精神能夠滋養學生們的品質與行為，內化成為他們的思想意識，能夠促使其更加理性、明晰地看待事物、認識世界、改造世界。

2. 科學精神有助于面對未來挑戰

全球科技、信息、經濟日新月異，智能時代已然來臨，未來有很多不確定性和挑戰性，都需要提升學生的核心競爭力和應對復雜多變環境的核心素養。隨著時代的進步，科學精神逐漸演變為一種文化、一種社會建制，科學精神的主體不再是科學家，其亦可以作為民眾普遍存在的一種社會意識、自覺意志，讓人們能夠客觀、理性地看待生命、認識世界，運用科學的方式解決問題。科學精神是科學家必備之素質，穩定的科學精神特質是其進行科學研究的基礎，培養學生形成科學精神還有利于為社會儲備科學人才。

3. 科學精神有望于加強學術規范

科學精神作為科學研究中需要共同遵守的信念與準則，可以作為一種制度化的約束，界定了科學家可為與不可為的范疇。科學精神不僅存在于自然科學里，人文科學、社會科學同樣需要科學精神的引領和導向，論辯思想、歷史縱橫、實證研究，都需要求真、理性等科學精神的貫通。在學術研究中強調科學精神能夠進一步規范研究的程序與方法，對于凈化學術環境，提高學術研究質量具有推動作用。在基礎教育階段，培養學生的科學精神，能夠促使學生按照規范行為進行科學探究，形成良好的學術習慣，為未來從事科學研究打下堅實基礎。

三、核心素養視域下科學精神的培養策略

科學精神并非天生，是社會、個人、環境等多因素融合的結果，其可以在相應的知識、方法、思想中生成。科學精神可以從四個方面予以培養。

1. 制度保障：形成培養科學精神的框架指引

科學是在廣闊的社會范圍中發展起來的，影響著社會的價值觀念，也受社會的影響，因此，培養科學精神已然成為社會性的系統工程[10]。提升民眾的科學素養，培養學生的科學精神，只依賴學校顯然是不夠的，所以，更需要在宏觀層面設立相應的制度保障條件。

第一，政策引領文化建設、教學改革、師資培訓。各級教育行政部門應建立健全科學素養培養的政策方針，并重點強調對科學精神的培養。目前來看，《綱要》印發之后，只有部分省市印發了本市的行動綱要，并未得到教育行政部門的廣泛響應。

第二，教育行政部門聯合社會力量進行科學教育活動。科學教育具有很強的實踐操作性，但學校教育能夠提供的教學場景、技術支持、資金援助相對有限。2021年12月，教育部辦公廳、中國科協辦公廳印發的《關于利用科普資源助推“雙減”工作的通知》提出“引進科普資源到校開展課后服務”“組織學生到科普教育基地開展實踐活動”，從而提高學生的科學素質[11]。因此，教育行政部門應積極聯合科學技術協會、科技館、少年宮等，為學生提供科學學習和探究性的科普活動，并向學生滲透求真、合作、堅持不懈等科學精神。

第三，以課題、項目為載體促使教師專研科學精神培養。比如，通過設立與培養科學精神相關的專項課題、規劃課題，激發教師研究科學精神的熱情，引導教師通過構建跨學科主題科學活動、校本課程等來進行科學精神培養的探索與實踐。

2. 文化支持：創造社會中科學學習的文化條件

文化是科學精神培育的母體，是經濟社會發展的先聲[8]22。重視科學技術，重視科學文化，創造崇尚科學的社會環境是科學精神形成的外部條件，這可以從三個方面進行規劃。

第一，學校作為承擔科學精神培養的主陣地，應該積極地在日常教學中進行科學教育，將科學精神培養目標顯性化，鼓勵教師利用多維教學方式滲透科學精神，提倡學生自主開展科學探究實驗。

第二，媒體作為文化宣傳的執行者，應將科普宣傳列入文化宣傳的重要內容，可以通過新媒體、廣播、雜志、報紙等途徑進行科普知識的普及，以新奇故事、趣味游戲、有獎競猜、優惠參觀科技展覽等方式吸引人們參與到科學普及活動中，體悟科學家精神。

第三，圖書館、博物館、科技館等場館不定期舉行面向不同層次人群的科學書籍閱讀與分享、參觀交流、沉浸式體驗等活動，號召人們學習科學、運用科學，增強人們對科學事物的理性思考，提高人們對生活現象辨識、理解與闡釋的能力。

3. 教學改革：創新改革科學教育方式與策略

兒童具備天生的好奇心和對自然的興趣，可以在學校教育階段充分利用這一點，從科學課程、教學模式、教學策略三個層面培養學生的科學精神。

第一，構建跨學科主題科學課程。課程是學校的靈魂，科學精神須在多學科融合的基礎上才可能生成，所以，亟須開展跨學科主題科學課程，打通學科知識之間的橫向連接。對于課程內容來說，應該是一系列有組織、有結構的系統化知識概念和模型，不應該難度過高、晦澀難懂；在內容選擇上，應考慮到每一階段學生身心發展特點與規律，順應學生的興趣；課程內容應具有一定的開放性，要讓學生認識到沒有亙古不變的真理，每一個理論都是在一定范圍和條件下的假說。對于課程主題來說，可以是科學學科中的大概念、核心概念，也可以是自然單元主題，還可以是社會性議題。構建問題解決或現象闡釋的科學課程，情境創設一定要聯系生活實際、社會實際，具有一定的趣味性。比如，墨西哥生物科學課程中就將生物圈保護作為一項社會性議題探索嵌入科學課程設計之中，設置關于墨西哥華特拉山脈生物圈保護區的情境，為學生提供一些挑戰性的任務，如解說步道、生態宣傳，促進學生參與到社會性思考和探索中[12]。只有科學課程充滿趣味性、現實性、開放性，給予學生充分的探索空間，允許學生去經歷科學發現的過程，才能激發學生的好奇心、求知欲以及學習興趣，并在這樣的綜合性課程中形成求真、實證、創新等科學精神。

第二，以學生為中心開展探究式學習。探究式學習是培養學生科學探究能力、科學思維能力、科學精神的有效學習方式。傳統填鴨式教學束縛了學生的主動性、積極性，應將學生置于真實的社會實踐情境中去發現問題、解決問題。這個過程不僅能夠促進學生科學探究能力的提升、科學精神的形成，還有利于學習動機、信念、世界觀、性格、興趣、意志力等非智力因素的培養。以學生為中心開展探究式學習，可以通過游戲、STEM、戶外探索、自然實踐等形式為學生提供實驗、探究的時空，充分思考、求真。比如，馬其頓共和國與劍橋大學合作，從2014年9月開始在1～9年級實施基于探究式學習的劍橋科學課程，為學生提供機會，讓他們了解重要的科學概念和過程、發展科學知識的實踐、科學對人類文化和社會的貢獻，以及科學在人類生活中的應用，并很好地促進了學生科學精神的生成[13]。在探究學習中培養學生的科學精神應堅持三個原則：過程性原則，給學生提供空間去探索，關注過程性教育；動靜結合原則，學生動手操作、親身經歷之后，應引導學生回歸對科學事物的理性思考，升華科學認知與理解；容錯性原則，探究的過程未必都是順利的，教師應該允許學生試錯、摸索，鼓勵學生從失敗中尋求規律、凝練經驗。

第三，運用多維教學策略提升認知。教師在實際教育教學中，更多的是在日常科學教育中逐步激發學生建立學習科學的興趣、調動積極性、養成良好習慣，可以應用以下四種教學策略。策略一：重視科學史教育。科學史是一部科學思想演變的卷冊，不僅能夠向人們呈現科學理論知識，還能夠展現科學思想、方法的邏輯生成軌跡。對諸多理論的爭鋒與對比有助于人們認識到任何理論都是有其局限性和發展性的；同時，也能夠幫助人們理解科學的社會角色和人文角色。策略二：充分利用科學閱讀。閱讀偉大科學家的經典名著，以及科學史和科學哲學方面的書籍，進行分享與交流，從科學故事和科學史中感受科學家進行科學活動的精神氣質和行為規范，從而樹立正確的科學觀念，形成科學精神。策略三：重視過程記錄。教師要求學生在科學探究中對問題與假設、實驗過程、實驗現象和數據以及實驗結論進行真實無誤的記錄，從而培養學生的求真精神。策略四：融合人文學科。將科學與人文或藝術進行結合，更能夠擴大學生的知識域。研究表明，具有豐富知識的人往往更容易產生新的想法和獨到的見解，更容易形成創新精神。

4. 師資培育：增強對科學精神的學習與研究

目前，科學教師對科學精神的認識尚不成熟，也缺乏對培養科學精神策略與方法的了解，往往遺失了在教學中滲透科學精神的機會。《綱要》指出，“將科學精神納入教師培養過程，將科學教育和創新人才培養作為重要內容，加強新科技知識和技能培訓”[14]，這意味著教師必須提高對科學精神培養重要性的認識，正確把握科學精神的內容本質，并對科學精神建立明確的理念和強烈的培育意識。首先，各層級的教研機構、培訓機構應將科學精神納入科學教師專業發展的必修課之中，強化對科學精神培訓的課程設置，既可以單獨設立課程也可以將其作為某一課程的一部分，如模塊培訓、工作坊研修。其次，培訓內容應聚焦科學精神的本質內涵與培養策略，并結合具體案例進行具象化闡釋，以使科學教師明晰科學精神培養的操作路徑。最后，向教師布置研究目標和課例任務，以任務驅動的形式促使教師進行教學研究與實踐探索，通過一系列的學習與研究，在深刻理解科學精神內涵的基礎上，提高自身的科學精神；通過認識和了解培養科學精神的方法路徑，提升教學實踐的觀念意識和自信力。

參考文獻

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本文系廣東省教育科學規劃2022年度中小學教師教育科研能力提升計劃項目“基于大觀念的初中跨學科主題課程建設研究”（課題編號：2022YQJK522）階段性研究成果。

（作者系廣東省東莞市教育局教研室生物教研員）

責任編輯：孫昕