2021年6月，國務(wù)院印發(fā)《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035年）》，指出要“將弘揚(yáng)科學(xué)精神貫穿于育人全鏈條。堅(jiān)持立德樹人，實(shí)施科學(xué)家精神進(jìn)校園行動(dòng)，將科學(xué)精神融入課堂教學(xué)和課外實(shí)踐活動(dòng)，激勵(lì)青少年樹立投身建設(shè)世界科技強(qiáng)國的遠(yuǎn)大志向，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”?？茖W(xué)精神如此受到重視，那么，科學(xué)精神具體指的是什么？高中階段的科學(xué)教育需要培育學(xué)生怎樣的科學(xué)精神？教師如何以學(xué)科教學(xué)為平臺培育高中學(xué)生的科學(xué)精神？

一、科學(xué)精神是什么

科學(xué)精神是科學(xué)實(shí)現(xiàn)其社會文化職能的重要形式，是科學(xué)文化的主要內(nèi)容之一，包括自然科學(xué)發(fā)展所形成的優(yōu)良傳統(tǒng)、認(rèn)知方式、行為規(guī)范和價(jià)值取向。集中表現(xiàn)在主張科學(xué)認(rèn)識來源于實(shí)踐，實(shí)踐是檢驗(yàn)科學(xué)認(rèn)識真理性的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)識發(fā)展的動(dòng)力；重視以定性分析和定量分析作為科學(xué)認(rèn)識的一種方法；倡導(dǎo)科學(xué)無國界，科學(xué)是不斷發(fā)展的開放體系，不承認(rèn)終極真理；主張科學(xué)的自由探索，在真理面前一律平等，對不同意見采取寬容態(tài)度，不迷信權(quán)威；提倡懷疑、批判、不斷創(chuàng)新進(jìn)取的精神。

清華大學(xué)校長邱勇在清華大學(xué)2018級本科生開學(xué)典禮上曾這樣說：“科學(xué)造福社會，而科學(xué)家身上所體現(xiàn)的科學(xué)精神對人類社會和人類思想產(chǎn)生了更為廣泛的影響?！贝颂幍目茖W(xué)精神，是“科學(xué)家在科學(xué)實(shí)踐過程中逐步積累形成的，并為科學(xué)界所認(rèn)同與遵循的穩(wěn)定而持久的心理和行為傾向性，是由科學(xué)本質(zhì)所要求的價(jià)值觀念、思想品質(zhì)和行為準(zhǔn)則的整合”。學(xué)者劉華杰提出，“科學(xué)精神就是：實(shí)事求是、勇于探索真理和捍衛(wèi)真理。具體說來科學(xué)精神包括求實(shí)精神、創(chuàng)新精神、懷疑精神、寬容精神等幾個(gè)方面。其中最主要的就是求實(shí)和創(chuàng)新。不求實(shí)就不是科學(xué)，不創(chuàng)新科學(xué)就不會發(fā)展”。清華大學(xué)吳國盛教授認(rèn)為，弘揚(yáng)科學(xué)精神就是要弘揚(yáng)自由的精神，科學(xué)精神高于具體科學(xué)的地方就在于“追求真理”。葛劍雄也指出，“科學(xué)精神的最大特點(diǎn)，即它是追求真理的，它尋求的是客觀存在的規(guī)律”。

眾多學(xué)者對科學(xué)精神的理解，有共同之處（如追求真理等），也有不同的視角（如規(guī)范、方法、價(jià)值等），那么，在高中階段的學(xué)科教學(xué)中，我們需要培養(yǎng)學(xué)生怎樣的科學(xué)精神？這里的“科學(xué)精神”不能完全等同于科學(xué)家身上的科學(xué)精神，我們也不能簡單地將學(xué)者們的觀點(diǎn)進(jìn)行綜合。本文擬在核心素養(yǎng)框架下，以培養(yǎng)全面發(fā)展的人為目標(biāo)，結(jié)合化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求，對高中學(xué)生所要具備的科學(xué)精神進(jìn)行分析。

二、核心素養(yǎng)框架下科學(xué)精神的闡釋

（一）中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)中的科學(xué)精神

2016年9月，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（以下簡稱“核心素養(yǎng)”）發(fā)布，包括核心素養(yǎng)總體框架及基本內(nèi)涵?；緝?nèi)涵由文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展和社會參與三個(gè)方面組成，其中，文化基礎(chǔ)包括人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神兩個(gè)方面?？茖W(xué)精神主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用科學(xué)知識和技能等方面所形成的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為表現(xiàn)，具體包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點(diǎn)。三者緊密聯(lián)系、不可分割（圖1）。

1.理性思維

“理性思維”主要表現(xiàn)為崇尚真知，能理解和掌握基本的科學(xué)原理和方法；尊重事實(shí)和證據(jù)，有實(shí)證意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度；邏輯清晰，能運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)識事物、解決問題、指導(dǎo)行為等。理性是科學(xué)精神的本質(zhì)和特征?？茖W(xué)的理性精神就是認(rèn)為客觀世界是有規(guī)律、有秩序的，而且這種規(guī)律和秩序是可以被認(rèn)識的。同時(shí)，人類對于客觀規(guī)律和秩序的認(rèn)識必須經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯論證，以概念、判斷、推理等形式來表達(dá)。

2.批判質(zhì)疑

“批判質(zhì)疑”主要表現(xiàn)為具有問題意識；能獨(dú)立思考、獨(dú)立判斷；思維縝密，能多角度、辯證地分析問題，作出選擇和決定等。批判質(zhì)疑不僅是科學(xué)精神的重要組成部分，也是學(xué)生與生俱來但需要不斷發(fā)掘而不是打壓的重要品質(zhì)，批判質(zhì)疑的科學(xué)精神一旦被恰當(dāng)激發(fā)，將有利于學(xué)生提高認(rèn)知水平，同時(shí)提升創(chuàng)新能力。在追求真理的路上我們還差些什么？我們?nèi)狈Φ氖仟?dú)立思考、懷疑批判的精神，以及不畏強(qiáng)權(quán)、為真理而獻(xiàn)身的精神。

3.勇于探究

“勇于探究”主要表現(xiàn)為具有好奇心和想象力；能不畏困難，有堅(jiān)持不懈的探索精神；能大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法等。近年，歐美等發(fā)達(dá)國家在其科學(xué)教育改革中非常重視學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐。以美國為例，在美國NRC（National Research Council,即國家科學(xué)研究委員會）發(fā)布的《K-12年級科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》中，首位關(guān)鍵詞由“科學(xué)探究”變?yōu)椤翱茖W(xué)實(shí)踐”，“這一變更折射出近20年來美國科學(xué)教育研究者扭轉(zhuǎn)課堂探究模式化傾向的努力”。同時(shí)我們也要看到，改用“實(shí)踐”一詞，不是為了取代“探究”，而是要為“探究”正名，以更好地闡述“探究”在科學(xué)中的含義，即認(rèn)知、社會、行為等多維度的實(shí)踐活動(dòng)。無論是百年之前杜威的“做中學(xué)”，還是今天的“探究”“科學(xué)實(shí)踐”，都是讓學(xué)生在真實(shí)的情境中動(dòng)起來，在實(shí)踐探究的活動(dòng)中形成堅(jiān)持不懈的探索精神，并嘗試自主解決問題。

（二）化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)精神

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中提出了該學(xué)科5個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng)，其中素養(yǎng)3、素養(yǎng)4和素養(yǎng)5均有培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的相關(guān)表述（表1），而且內(nèi)容與核心素養(yǎng)中的要點(diǎn)表現(xiàn)描述有類似之處，這樣的比較有助于科學(xué)精神培養(yǎng)在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的落實(shí)。

由表1可見，核心素養(yǎng)和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有聯(lián)系，但在表達(dá)視角上也有區(qū)別。前者是從培育全面發(fā)展的人出發(fā)提出的中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)框架，“科學(xué)精神”放在“文化基礎(chǔ)”層級中，與“人文底蘊(yùn)”相對應(yīng)?？茖W(xué)精神中不可或缺的“創(chuàng)新精神”，在核心素養(yǎng)總體框架中，以“實(shí)踐創(chuàng)新”來表述并被單獨(dú)拎了出來，以強(qiáng)化和突顯其重要性。后者是以化學(xué)學(xué)科為落腳點(diǎn)，雖然沒有“科學(xué)精神”的字樣，但是素養(yǎng)3、4、5中均有科學(xué)精神的相關(guān)描述，需要教師在學(xué)科教學(xué)中全面把握。

三、學(xué)科教學(xué)中學(xué)生科學(xué)精神的培育

學(xué)科教學(xué)具有系統(tǒng)性，不僅僅是知識點(diǎn)的傳授，還包括方法教學(xué)、思維教學(xué)和文化價(jià)值教學(xué)，如此才能在學(xué)科教學(xué)中將科學(xué)精神的養(yǎng)育落到實(shí)處。下文以高中化學(xué)學(xué)科為例，探討如何在學(xué)科教學(xué)中養(yǎng)育學(xué)生的科學(xué)精神。

（一）重新定位學(xué)科教學(xué)目標(biāo)

在很多人的觀念里，化學(xué)的知識性或者其生產(chǎn)力功能是最值得重視的，由此在化學(xué)學(xué)科教學(xué)的目標(biāo)定位上，教師往往更加重視化學(xué)科學(xué)知識的傳授，而忽視了其學(xué)科文化中的科學(xué)精神、科學(xué)思想等內(nèi)容，從而導(dǎo)致學(xué)科教學(xué)的最大缺陷——將化學(xué)知識當(dāng)成了全部，忽略了學(xué)科文化。學(xué)科知識固然重要，尤其對于高中生，學(xué)科基礎(chǔ)很大的部分就是學(xué)科知識，但教師不能將之視為唯一目標(biāo)。從培養(yǎng)核心素養(yǎng)框架下的科學(xué)精神來看，我們有必要重新定位化學(xué)學(xué)科教學(xué)目標(biāo)，從單純關(guān)注化學(xué)科學(xué)知識到兼顧學(xué)科文化，進(jìn)而以學(xué)科教學(xué)為平臺，培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)精神。

（二）合理選擇學(xué)科教學(xué)內(nèi)容

在科學(xué)教育的課堂上，對科學(xué)方法和科學(xué)過程的理解都遠(yuǎn)比科學(xué)知識的掌握來得重要，但對作為課堂教學(xué)的組織者——教師而言，教什么（內(nèi)容）比怎么教（手段）更加重要。同樣的知識點(diǎn)，是關(guān)注結(jié)論性知識，還是關(guān)注人類在知識形成過程中的思維脈絡(luò)？是關(guān)心學(xué)生的知識掌握牢固程度，還是關(guān)心學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力……這些都與教師合理選擇教學(xué)內(nèi)容息息相關(guān)。培養(yǎng)核心素養(yǎng)框架下的科學(xué)精神，教師選取合理的教學(xué)素材尤為重要。融合科學(xué)史情境和社會性科學(xué)議題的教學(xué)內(nèi)容均有助于培育學(xué)生的科學(xué)精神。

1.開發(fā)融合科學(xué)史的教學(xué)情境

科學(xué)史是人類不斷追求真理的歷史。當(dāng)科學(xué)史融入教學(xué)后，它就不再只是一個(gè)個(gè)故事，科學(xué)的發(fā)展歷程中所蘊(yùn)含的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)涵，正是科學(xué)教育中幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)及培養(yǎng)學(xué)生批判思考能力的最真實(shí)的情境。

將科學(xué)史融入教學(xué)的方式非常多樣，例如，歷史個(gè)案研究、交互式歷史小品、歷史調(diào)查研究、角色扮演、歷史對話、探訪參觀博物館、重復(fù)科學(xué)史上重要的實(shí)驗(yàn)、科學(xué)家私人的傳記閱讀、小組討論、富有想象力的科學(xué)史寫作等。

化學(xué)學(xué)科中的科學(xué)史教學(xué)內(nèi)容，除了可以選擇西方近代科學(xué)的發(fā)展史，還可以適當(dāng)關(guān)注中國古代科技典籍中與化學(xué)教學(xué)相關(guān)的史料。中國古代科技典籍眾多，涉及學(xué)科廣泛，諸如《夢溪筆談》《天工開物》《周易參同契》《本草綱目》《齊民要術(shù)》等眾多著作中，均有與化學(xué)理論、實(shí)踐相關(guān)的教學(xué)素材。

2.開發(fā)社會性科學(xué)議題的教學(xué)內(nèi)容

社會性科學(xué)議題（Social-Scientific Issue，簡稱SSI），是指由于科學(xué)、技術(shù)與社會之間錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系所引發(fā)的一些爭議性科學(xué)議題。在這些議題中，科學(xué)或技術(shù)層面的因素以及社會層面（如道德、文化、情感、立場等）因素均扮演重要角色。在教學(xué)中融入SSI可以幫助學(xué)生理解“科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來的倫理問題，科學(xué)決策并不能僅僅依靠科學(xué)，還要取決于社會背景、文化背景等因素”。

例如，人教版教科書（2019版）必修第一冊《氯及其化合物》的練習(xí)題中出現(xiàn)“科學(xué)家是否應(yīng)進(jìn)行類似氯氣這類有可能被錯(cuò)誤利用的物質(zhì)的研究”，這就是一個(gè)很好的社會性科學(xué)議題，涉及“科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來的倫理問題”，若以此為素材加以適當(dāng)設(shè)計(jì)，將SSI教學(xué)融入授課過程，就可以將科學(xué)精神的培養(yǎng)落到實(shí)處。再如，人教版教科書（2019版）必修第二冊《化學(xué)品合理使用》“思考與討論”欄目設(shè)計(jì)的SSI問題情境：以“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中是否應(yīng)該繼續(xù)施用化肥和農(nóng)藥”為題進(jìn)行小組辯論。該問題不僅是一個(gè)辯題，還是教師在本節(jié)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生查閱資料、形成觀點(diǎn)、敢于質(zhì)疑的教學(xué)素材。

（三）創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)科教學(xué)探究情境

科學(xué)精神的培育離不開科學(xué)探究，學(xué)科教學(xué)中的科學(xué)探究與真正意義的（科學(xué)家的）科學(xué)探究有類似之處，但又不完全相同。對化學(xué)學(xué)科而言，在其教學(xué)中，探究情境的創(chuàng)設(shè)至關(guān)重要，除了社會性科學(xué)議題外，實(shí)驗(yàn)探究是具有化學(xué)學(xué)科特色的探究情境。

以“暖寶寶使用前后主要成分的探究”教學(xué)片段為例，“暖寶寶”的工作原理是鐵與炭粉形成原電池后發(fā)生吸氧腐蝕（食鹽做電解質(zhì)），在反應(yīng)中釋放出熱量，但是使用后就不能再次放熱了，那么探究的問題情境就產(chǎn)生了——“暖寶寶”使用后其成分發(fā)生了什么變化？教學(xué)過程中，探究的難點(diǎn)是鐵元素的價(jià)態(tài)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生按照“提出假設(shè)→設(shè)計(jì)方案→實(shí)驗(yàn)探究→驗(yàn)證假設(shè)”的基本探究思路，在Fe2 、Fe3 離子的檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并嘗試解決問題，最后對整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行質(zhì)疑、回顧和小結(jié)。該探究教學(xué)的目標(biāo)指向培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理、科學(xué)探究等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培育理性思維、批判質(zhì)疑和勇于探究等科學(xué)精神（表2）。

指向培育學(xué)生科學(xué)精神的探究教學(xué)，既不宜偏向科學(xué)探究，遠(yuǎn)離學(xué)生的生活，使一般學(xué)生喪失學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，也不宜過于偏向?qū)W生的需要和興趣，使課堂上的探究遠(yuǎn)離科學(xué)家的探究，淪為生活科學(xué)。應(yīng)在使探究教學(xué)在反映科學(xué)探究本來面目的同時(shí)，盡量在學(xué)生、社會和科學(xué)之間保持一定張力，謀求三方面的共同發(fā)展。

（四）多元評價(jià)學(xué)科教學(xué)成果

多元評價(jià)方式已經(jīng)提出多年，倡導(dǎo)在傳統(tǒng)的紙筆測試評價(jià)方式以外，增加新的評價(jià)方式方法，更加注重過程性評價(jià)和評價(jià)主體的多元化，注重定性與定量相結(jié)合，從而更好地衡量學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展?fàn)顩r。但是目前為止，高中學(xué)生面臨的評價(jià)機(jī)制仍以紙筆測試為主體，所以我們也需要思考如何在紙筆測試中更好地考查學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)、科學(xué)精神。近年高考的化學(xué)試題已經(jīng)提供了較好的示例。

以2020年高考江蘇卷化學(xué)試題第13題為例，該題以高中階段四個(gè)重要實(shí)驗(yàn)為命題素材，不僅考查了學(xué)生掌握學(xué)科知識和實(shí)驗(yàn)技能的狀況，還考查了學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的能力，對素養(yǎng)3中“具有證據(jù)意識，能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實(shí)或證偽；建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系”提供了具體的考查示例。

四、科學(xué)精神的認(rèn)識誤區(qū)和培育誤區(qū)

（一）重視科學(xué)精神不等于輕視人文底蘊(yùn)

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》把“人文底蘊(yùn)”和“科學(xué)精神”共同看作構(gòu)成一個(gè)全面發(fā)展的人所需的文化基礎(chǔ)，可見二者不僅不相互矛盾，而且缺一不可，某種程度上二者還相輔相成。

例如，“能關(guān)切人的生存、發(fā)展和幸?！钡娜宋那閼芽梢詭椭芽乜茖W(xué)創(chuàng)新的方向。又如，STSE（Science，Technology，Society，Environment）教育是一種融合了科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的教育理念，在內(nèi)容上，探索如何將理科課程從純科學(xué)的框架上解脫出來，在方法上，更多地強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的參與、交流、合作、適應(yīng)、決策以及探究與創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類社會可持續(xù)性發(fā)展。再如，“具有發(fā)現(xiàn)、感知、欣賞、評價(jià)美的意識和基本能力”與科學(xué)中無處不在的美也是息息相關(guān)的。通常人們可能會很容易認(rèn)同科學(xué)中的“真”，而比較難認(rèn)同科學(xué)中的“美”。實(shí)際上，“真”和“美”雖然是兩個(gè)不同的概念，但二者之間并不是對立的。在科學(xué)中，人們時(shí)常能夠看到、感受到美的身影，就如同在藝術(shù)中有“真”一樣，在科學(xué)中也有“美”?？茖W(xué)在紛繁雜陳的自然萬物中發(fā)現(xiàn)了其中蘊(yùn)藏的“和諧美”和“簡單美”。溶液的五彩繽紛、金屬材料的迷人光澤、苯環(huán)分子的對稱環(huán)狀結(jié)構(gòu)、金剛石晶體的正四面體結(jié)構(gòu)、由60個(gè)碳原子組成的“足球烯”等，這些化學(xué)物質(zhì)中存在著對稱、均勻、穩(wěn)定之美。這些化合物結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程，很多時(shí)候也是科學(xué)家對美的追求的結(jié)果，也是科學(xué)和人文的完美對話。

（二）培育科學(xué)精神不單單是理科教學(xué)的事情

以化學(xué)等學(xué)科為代表的科學(xué)課程，除了可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，還可以成為實(shí)現(xiàn)科學(xué)文化和人文文化融通的“橋梁”。與此對應(yīng)，培養(yǎng)科學(xué)精神也不是化學(xué)等科學(xué)課程獨(dú)有的功能，各人文學(xué)科都包含人文與科學(xué)兩方面的因素，其中，它們所涉及的事實(shí)、文本等屬于科學(xué)，同樣適用科學(xué)研究的理論和方法。

葛劍雄先生曾以鄭和下西洋的研究為例，說明科學(xué)與人文不可分割：鄭和所乘之“寶船”的尺寸大小是客觀存在的，但由于原始檔案已被銷毀，現(xiàn)有爭議局限于文本本身，比較普遍的看法是有關(guān)尺寸的文字不見于原始記錄，是后人竄入的，并不可靠。上海交通大學(xué)楊槱先生認(rèn)為，木制船舶龍骨絕對不可能超過100米，因此無法造出符合“寶船”尺寸的船，而且按這一長寬比例，造出來的船是無法在海上行駛的?？梢姡愃茪v史等人文學(xué)科也離不開科學(xué)研究的理論和方法，科學(xué)類和人文類的學(xué)科相互溝通才是培育高中學(xué)生科學(xué)精神不可缺少的路徑。