中小学科学教育中科学精神培育的价值、困境与策略研究

摘 要 科学精神是公民科学素养的重要组成，是科技创新人才的关键品格，中小学科学教育是科学精神培育的重要途径。通过梳理中西方学者多样化的考察视角下科学精神的内涵，把握求真务实、理性精神、怀疑批判、勇于探索四个基本要素；从社会、科学、个人三个层次分析科学精神培育的重要价值；从观念、课程、教学、评价、教师五个维度探查中小学科学教育中科学精神培育的现实困境，并追溯困境产生的原因。基于对科学精神培育内涵及培育价值、困境原因的分析，提出中小学科学教育中实施科学精神教育的途径与方法，希冀从课程到教学、从理论到实践、从观念到策略落实科学精神的养成。

关 键 词 中小学科学教育；科学精神；科技创新人才；科学精神素养

引用格式 郝琦蕾，万雅馨.中小学科学教育中科学精神培育的价值、困境与策略研究[J].教学与管理，2024（33）：24-29.

科技创新推动着人类社会不断向前发展，决定着国家的综合实力和核心竞争力，而科学精神是激励科技创新发生的内在动力，是一切科学活动的思想源泉。2021年，国务院颁布《全民科学素质行动规划纲要（2021-2035年）》，指出要将弘扬科学精神贯穿于育人全链条，提升青少年科学素质，夯实科技强国建设的人才基础。中小学阶段是学生价值观形成、社会责任感培育的基础阶段，科学教育是形塑青少年科学精神并促进其传承、普及与弘扬的重要渠道。2023年，教育部等十八个部门联合发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，明确将培养学生科学精神、提升学生科学素质确定为科学教育的重要目标。中小学科学教育中学生科学精神的培育已成为学界关注的热点话题。

以往学者们主要从社会和学校两个层面讨论科学精神的培养问题。社会层面主要关注文化、政治等社会环境营造[1]、学术监督等科学制度建立[2]、科普工作的规范完善等[3]；学校层面则聚焦教育观念的转变[4]、课程的创新开发实施[5]、教学方法策略的变革[6]、评价方式的优化[7]、教师科学素养的提升[8]等方面。同时指出科学精神与人文精神的融通共育是实现人的全面发展的动力之源[9]，为科学精神的培养规范了价值尺度。然而，从研究关涉的具体学科来看，科学精神培养在思政类学科中提及较多，在科学课程中的相关探讨仍需进一步充实；从研究关切的培养对象来看，关于大学生科学精神现状及培养的成果较多，中小学生科学精神的培养有待得到更多的关注。基于此，在厘清科学精神内涵的基础上，明确科学精神培育的价值意蕴，分析中小学科学教育中科学精神培育所面临的困境，探讨中小学科学精神培育的策略，具有重要的现实意义与实践价值。

一、科学精神的内涵

厘清科学精神的内涵、把握科学精神的实质是有效培育科学精神的前提。学者们一般从认识论、方法论、社会规范、价值与人文以及综合性视角来定义科学精神，侧重点各有不同[10]，如竺可桢认为“科学精神即‘求是’，表现为不盲从，不附和，虚怀若谷，不武断，不蛮横，专心一致，实事求是”[11]，即是从认识论视角对科学精神内涵的解释；任鸿隽“以事实为基，以试验为稽，以推用为表，以证验为决”的观点则是基于方法论视角对科学精神的理解[12]。还有学者指出科学精神的阐释与科学息息相关，其整理发现西方学者多是从科学的特征、研究方法、目标或科学的社会建制中去认识科学精神[13]，如皮尔逊将普遍性、客观性、实证性、怀疑性、审美性、公正性、为善性等科学特质提升为科学精神[14]；默顿则认为“普遍主义、公有性、无私利性、有组织的怀疑主义”这四种科学活动的规范是构成科学精神的要素[15]。虽然对科学精神的定义尚未达成一致的意见，但多数学者对科学精神的基本内容要素有一定共识，主要体现为以下四个方面。

1.求真务实

求真务实精神是科学精神的灵魂，贯穿于科学活动的全过程、渗透于科学活动的各层面。其又可细化为三种具体精神，即求真为旨、实事求是和拒斥万能[16]。“追求真理是科学的终极目的和最高准则”[17]，“求真”是科学与伪科学、迷信之流相区分的试金石。为了获得真理、揭示事物的本来面目，就必须坚持实事求是，用事实说话。实事求是还体现在对科学本身的认识上，即要承认科学不是万能的，不能解决所有的问题，若一味盲目扩张科学的疆域，将招致严重的后果。

2.理性精神

理性精神是科学活动得以开展的基础和重要支撑。理性精神帮助人类从自然界中获得独立的主体地位，给予人们以逻辑思维为代表的有力的认识事物的思维工具，从而使得自然界成为可被人认识和改造的对象。讲求证据和逻辑是理性精神的关键内核，基于证据的逻辑分析使人得以更深入地接触到事物的本质并做出更加科学理智的决策。可以说理性精神“赋予世界可知性，同时赋予人求知、探索的能力和动力”[18]。也正是因为具有理性精神，人们才能够合理运用思维工具，不断地清除遮蔽真理的障碍，不断地摆脱蒙昧，不断地拓展知识的视野[19]。

3.怀疑批判

科学的本质是批判的、革命的[20]，科学正是在不断地自我检视和纠错中获得向前进步发展的持久生命力。怀疑批判也是创新产生的先决条件，人们唯有坚持创新才能适应不断变化着的自然界和人类社会。首先，敢于怀疑经典和权威。怀疑正是科学与信仰的分界，一味盲从只能走向科学神圣化和真理教条化的误区。其次，勇于怀疑自我。能够接受自己理论的不完美、不完善，挣脱已成定势的思维方式和心理结构的束缚，努力进行自我突破。最后，坚持以科学、理性的怀疑批判精神看待以往的科学成果，即默顿所提出的“有条理的怀疑主义”，而不是为批判而批判，也不是毫无根据地怀疑一切、否定一切。

4.勇于探索

真理的求取之路道阻且长，人们总是处于对真理的找寻之中而非到达真理，科学探索之路没有终点。真理对于任何人来说都不是能够轻易获得的，也正是人们在追求真理过程中所表现出的一往无前的勇气与坚定不移的信念才使得科学事业崇高而伟大。既要乐于探索，对事物怀抱着好奇心与求知欲，以开阔的胸怀和满腔热情积极接受新观点、探讨新奥秘；又要勇于探索，直面通往真理之路的艰苦，甘于忍耐求真路上的寂寞，坚持不懈地与各种困难做斗争。

二、科学精神培育的价值意蕴

1.科学精神是科技创新人才培养的应有之义

从工业社会向信息社会的加速转型过程中，科技创新已处在国家发展全局的核心位置，是引领发展的第一动力。拔尖创新人才是将我国建设成为世界主要科技中心和创新高地的关键资源和紧缺资源，科技创新人才队伍的规模与质量直接关系着国家的前途命运。党的二十大报告指出要加快建设教育强国、科技强国、人才强国，要“着力造就拔尖创新人才”。培养科技创新人才，加强科学精神的教育是关键。首先，创新精神是科学精神内涵中的关键要素之一，创新是科学活动的最高品质和真正生命。科学精神培育中内蕴着创新精神的蓬勃生长，而具备创新精神是创新型人才的核心人格特征之一。其次，科学精神参与创新型人才思维模式的形成。创新性思维的形成是“逻辑思维到直觉思维再到逻辑思维”的螺旋式上升过程，逻辑思维在科学创新的理论体系构建、新思想的论证与展开、成果的应用中起着主要作用，而科学精神确保了逻辑思维的规范性[21]。最后，科学精神是创新型人才将创新思维付诸行动的动力和保障。正是出于对真理的渴求，并敢于对权威进行怀疑批判，在理性精神的引领下，创新行为才有可能发生。

2.科学精神为科学的有序发展保驾护航

在有形的、刚性的科学规则规范之外，科学精神为科学发展提供了无形的、内化于心的、强有力的约束和准绳。在科学发展中有两种倾向值得格外警惕：一是认为科学能解决一切问题、把科学方法当作获取知识的唯一正确手段的“唯科学主义”；二是将科学视为邪恶力量、对科学持否定态度的“反科学主义”。“唯科学主义”是对科学“反权威”本质的反动，凝固的科学真理观是对科学精神的扭曲[22]；“反科学主义”则与历史发展背道而驰，危害国家的现代化建设。无论走向哪一种极端，都会严重影响科学发展，而科学精神能有效帮助人们把握科学发展的合理尺度。与此同时，由于缺少科学精神的规范所导致的科学无序发展，使得诸如学术伦理失范、科技伦理失守、反智主义渗透、伪科学内容四处流传等社会问题总是在不同历史时期反复出现并不断演变出新的形态，破坏科研生态，给社会发展蒙上阴影。除此之外，对科学本身而言，重“工具”轻“价值”、重“知识”轻“精神”、重“实用”轻“理论”的想法与做法，忽视了科学作为一种文化和智慧的本质，消解了科学持续发展的内在动力。因此，在全社会范围内弘扬科学精神是科学健康、有序发展的重要保证。

3.科学精神促进人的全面发展

人的全面自由发展yWPqTxdH8hNpMxTwOYIu1Q==是社会进步的最终归宿，是马克思主义的根本价值追求，而科学精神的培育正是人的全面自由发展中的重要一环。2016年教育部发布的《中国学生发展核心素养》将“科学精神”作为学生六大发展核心素养之一，进一步确认了新时期科学精神在满足个人终身发展与社会发展需要中的重要性与必要性。一方面，科学精神有助于提高人的认识能力和智力素质。其不断影响着人的思想观念和思维模式，引领人们摆脱迷信、愚昧和教条，帮助人们形成正确的世界观和人生观，提高对世界和自身认识的科学性[23]。同时，科学精神以求真、求知、求实为要旨，鼓励人们勤于思考、善于提问、敢于质疑、勇于创新，提高了人的理性思维、探索方法、创造能力等智力素质。另一方面，科学精神培养能够提升人的思想品质和精神境界。科学精神中所蕴含的不盲从、不弄虚作假、甘于奉献等品质本身也是高尚道德情操的重要表现。而科学精神中所体现出的最根本的文化精神，即对真、善、美以及人的自由的追求，表达了对人的生存和发展的深切关怀以及高尚的审美情趣，升华了人们的精神世界。

三、中小学科学教育中科学精神培育的困境

1.功利主义思想占据重要地位

科学教育中的功利主义思想，一方面体现在人们对科学的认识之中，即过分看中科学技术发展所带来的经济效益，却忽视科学精神这一要素所蕴含的动能，科学的工具理性僭越价值理性。另一方面表现为难以打破“应试人才”培养的魔咒。千年考试文化传统下形成的“读书—考试—功名”的功利主义教育逻辑在人们的观念中根深蒂固，师生一味追求科学知识的机械积累，却不知知识如何而来、科学何用、科学知识如何用，科学知识变为外化于人的考试工具，科学精神对于人的成功更是“毫无用处”。长期以来在相当数量的学校中，中小学科学教育课程，尤其是小学科学课程被当作“副科”对待，被“边缘化”，不仅不利于中小学生科学兴趣的养成，更不利于科学精神与科学思维的培养。

2.课程偏重对科学知识的静态理解

当前中小学科学教育课程强调科学基本事实和基础知识，注重各学科知识的结构性呈现，科学知识占据科学课程的中心地位。同时，科学课程内容体系设计横向融通不充分、纵向贯通不流畅，且课程内容与科技前沿发展存在一定的脱节现象，与社会生活联系不够紧密，知识的发生、发展过程以及理论的适用范围等未能得到强调，缺乏对理论现存内部矛盾及可能面临挑战和未来发展趋势的介绍[24]，学生认为知识是静态永恒而非动态生成的，影响了学生的质疑精神和创新精神发展。

3.科学教学多呈现教师中心的样态

基础教育阶段应试教育现象没有得到根本扭转，现实的科学教学中讲授法仍是主要的教学方法，死记硬背、机械训练的现象常态化存在。重理论轻实践，“讲得多做得少”，科学实验开展不到位，教学与真实社会生活、现实问题情境相脱节，缺少对学生科学方法的训练和科学思维的培养[25]。枯燥灌输式的讲授限制了学生的好奇心和求知欲，学生在“苦学”“厌学”中丧失了探索精神，思维也变得迟钝。与科学实验实践的远离、与生产生活实际中真实问题的脱轨使得科学精神沦为书本上的“教条”，难以真正被学生理解、认同并接受。而缺乏方法习得和思维训练的学习，科学精神也随之失去了赖以生存的土壤。

4.科学精神评价测评手段缺乏

评价是教育教学的风向标。现行评价体系侧重知识考察，缺乏对科学精神评价的关注。目前中小学主要以终结性评价的方式反映学生对静态科学知识的掌握情况，极少关注对学生科学精神的测评。此外，缺乏针对科学精神的有效测评手段。纸笔测验仍是当前教育教学评价的主要方式，而试卷中的题目较多是解答过程固定、答案唯一的良构性问题，学生的科学精神水平、教师开展科学精神教育的效果无法被有效检测。同时也进一步强化了知识的权威性、试题答案的标准性、解题思维的程序性，束缚了学生的思维空间，抑制了学生的好奇心和创造力。目前，科学精神在现有的考核评价体系中无法被有效检测是造成实际教学中忽视科学精神的重要原因。

5.教师科学精神素养水平堪忧

科学教师是科学课程的主要实施者，高素质的科学教师队伍是培养学生科学素养的保障和前提。当前，科学教师一方面数量不足，有较大缺口。《中国教育统计年鉴2021》的数据测算表明，我国小学科学教育师生比约为1∶442，低于外语、体育、音乐、美术。全国小学科学教师一半以上为兼任教师，乡村小学兼任科学教师占比更高[26]。另一方面多数科学教师素养水平不高。2021年一项研究表明：科学教师学历水平显著提升但专业素质缺乏，具有科学教育相关教师资格的专职教师数量较少，且部分科学教师没有参加过专业培训[27]。具体来讲，在科学精神的形成中教师的“身教”很重要，教师自身在教学中所表现出的求真务实精神、理性精神、怀疑精神、创新精神等，为学生树立榜样，潜移默化地影响着学生科学精神的形成。然而中小学科学教师是否具有科学精神、科学精神素养水平是否达标，令人忧虑，亟需关注。

四、科学精神培育困境的原因追溯

1.传统文化对科学精神发展的影响

文化是精神的底蕴，科学精神在我国的形成发展以传统文化为土壤，但在某种程度上受到传统文化的制约。首先，自先秦以来我国学术文化体系一直笼罩在统治者的政治意识之下，科技与学术成了为政治服务的工具，背离了科学独立发展的规律性以及自由探索的本性，科学精神难以健康生长[28]。其次，学术在致思方式上重思辨体悟而轻求实验证，偏好制造不易检验的、内涵模糊的思辨概念，惰于进行实验以及记载实验，损伤了科学的实证精神[29]。再次，传统儒家文化关注的重心在人与社会，轻视对“物”的研究[30]。对事物的分析多依靠直觉和经验，重关系研究轻实体研究、重宏观把握轻微观探查，缺乏理性精神和逻辑思维；“信而好古，述而不作”的学术原则以及“天地君亲师”的师道尊严，限制了学术自由，促使人们养成因循守旧的思维习惯，从不敢怀疑到不会怀疑，创新成为空谈[31]。最后，传统文化中的实用主义价值观导致“求真求知”的探索活动往往归属于儒学“经世致用”的目标之下，“学而优则仕”的治学理念下也无法产生“为知识而求知识，为智慧而求智慧”的纯粹求真精神。当然，传统文化中也包含着发展科学精神的积极因素，例如“为学患无疑，疑则有进，小疑则小进，大疑则大进”所传达的质疑精神，“穷则变，变则通，通则久”中蕴含的创新精神等。因此，面对漫长历史所积淀形成的丰富、深厚的传统文化，应取其精华、去其糟粕，处理好传统文化与现代科学间的冲突与交融，不能直接移植西方模式、照搬西方经验，而要寻求新的、根植于本土文化的科学精神培育模式和路径。

2.功利主义科学观造成对科学精神的淡化

功利主义与理想主义是科学教育中的两种科学观，“为求实用而认识”的功利主义科学观强调科学的工具价值、技术价值和功利价值，忽视科学的精神价值。近代科学是在民族危机和国家复兴的严峻历史背景下，为了“救亡图存”“富国强兵”向西方学习而来。“师夷长技以治夷”的思想影响下，西方科学被看作是“技”或“器”，直观展示出一种有形的力量。新文化运动举起了“民主”“科学”两面旗帜，突破器物层面，开始在形而上的层面讨论科学，注意到了科学精神的重要性。然而对科学内涵的不恰当解释使“民主成了目的，科学成了手段”[32]；“科玄论战”更是使得科学被泛化，走向了唯科学主义，违反了科学精神的本意。随着杜威访华，实用主义思潮的大范围推介使得科学技术理性的边界进一步扩大，与中国“实用理性”传统思维的交汇，促使功利主义科学观获得更深层次的认同。新中国成立后，由于社会主义初级阶段的根本任务是发展生产力，科学被视为推动经济增长和社会发展的工具，人们关心技术投入生产所带来的现实效益，却缺少对技术背后科学基本理论问题追根究底的求真探索精神。改革开放带来了科学的春天，“科学技术是第一生产力”的科学论断深入人心，然而在日趋复杂的国际竞争环境中，人们仍倾向于对这一命题做器物层面和制度层面的解读，“有没有用”成为评判科学价值的标准，“用”又主要指向现实的政治利益或经济利益。

功利主义科学观作为一把“双刃剑”，一方面促使技术发展取得巨大进步，使经济在一段时期内得到快速发展、综合国力显著提升；但另一方面，过分强调科学的功利性，忽视科学精神，将影响科学事业的健康发展，甚至使科学沦为技术的附庸。当下，科技领域“卡脖子”问题亟待解决，科技创新人才队伍急需壮大，科技自立自强步伐亟需加快，需要在科学精神的价值引领下，恰当把握功利主义和理想主义间的张力，实现科学教育的良性持续发展。

五、中小学科学教育中科学精神的培育策略

1.将科学精神培养作为明确的科学教育目标之一

帮助一线教师深刻理解科学精神的内涵，认同科学精神培养的重要意义，摒弃以往功利主义的科学观和教育观，从“育分”转向“育人”，把科学知识的传递、科学方法的学习、科学思维的训练、科学情感的渗透、科学精神的培养在科学教育中统一起来，确立为科学教育的目标。《义务教育科学课程标准（2022年版）》中提到的“态度责任”素养内涵中包含科学精神的相关要素，教师应认真分析、提取“态度责任”学段目标中有关科学精神培养的要求，将其细化、分解至科学课的教学目标之中，完善“课程目标—学段目标—教学目标”的科学精神培养目标体系。同时通过解析目标指向具体化、外显化的学习表现，并基于学习表现设计评价指标，从而实现“目标—教学—评价”的一致性。

2.在课程内容设计中更多地渗透科学精神

首先，显性呈现科学精神的相关内容。教材应注重展示科学结论得出的过程和方法，明确定理、定律的适用范围，适当补充科学发展史、科学史上的典型争论问题、科技前沿成果以及科学家故事等，为教师开展科学精神的教学提供内容的依托以及明确的指示要求。其次，教师应合理利用网络、图书馆、科技馆、博物馆、动植物园、少年宫、科技企业等资源，挖掘其中利于科学精神培养的要素，结合本地、本校的优势与特点，开发以弘扬科学精神等为主题的特色地方课程和校本课程，充实科学精神教育内容。最后，积极开展STEM跨学科教育，可以将社会性科学议题作为内容主题和载体，不仅注重物理、化学、生物等科学课程之间的交叉互联，也要关注科学课程与人文学科课程间的互融渗透，在科学精神与人文精神的协同培养中促进学生的全面发展。

3.加强科学精神教学实践，充分发挥科学精神培养的主渠道作用

变革以教师为中心、重知识轻观念与能力、重理论轻实践的教学方式。科学精神源自人们探索自然、改造自然的生动实践，在“实践，认识，再实践，再认识”的知行合一观念引领下，既要加强对科学精神的理论认识，更要帮助学生在具身体验中将科学精神纳入自己的价值观。学生的主体性与个性得到充分发挥，好奇心与求知欲得以满足，由“学习的追随者”转变为“理性的行动者”。教师需要改进教学方法，开展启发式、探究式教学，实施项目式、跨学科综合教学，重视科学探究实践，强化在做中学、用中学、创中学[33]。在教学中创设学生主动参与的真实问题情境，提供现实的学习挑战，引导学生在以真实问题解决为导向的科学探究与工程实践中体验科学家和工程师发现及创造的过程、领悟科学精神。营造和谐开放的课堂氛围，鼓励学生大胆质疑，敢于发表自己的见解，教师不轻易否定学生，注重培养学生的质疑批判精神和创新精神。

4.开展课外科技活动，强化科学精神培养

科学精神的培养具有长期性、连续性的特点，课外科技活动与科学课堂教学相互配合，形成较为完整的学生科学精神培养体系。在科教融合育人理念下，学校既要充分利用校内科技资源（如实验室定期向学生开放），又要盘活社会科技资源，积极争取高校、科技企业、科技馆、博物馆、青少年科技活动中心等相关单位的科学教育资源支持，一体化设计学校课程、课后服务和课外实践，提高科学教育实效性。教师可以充分利用课后服务时间，组织学生积极参与科技制作活动、发明创造活动、科技竞赛活动、参观科技场馆等，也可以科普的形式向学生介绍科学哲学、科学发展史、科学社会学等内容。以移动学习等方式开启科学教育的“第二课堂”，引导学生使用网络科学资源，带领学生利用课余时间进行一些科学观察活动、科学调研活动、科学探究活动等，潜移默化、润物无声地培养学生的科学精神。

5.加强科学精神评价研究，规范科学教师教学行为

评价应超越对认知性内容的考察，把对学生科学精神的测评作为评价的目标之一，设定科学的评价要求和标准。充分利用人工智能、脑科学等最新发展成果进一步开发有效的测评工具用以对科学精神进行测评。以中国学生发展核心素养中科学精神素养的主要组成内容，即理性思维、批判质疑、勇于探究等为科学精神测评的一级维度，在此基础上，探索建立并细化二级及以下指标。建立纸笔测验与实践考核相结合、总结性评价与过程性评价相参照的评价体系，全面考察学生的日常学习、探究实践、科技活动参与表现等。在评价中，对符合科学精神的行为观点，如实事求是、理性思维、敢于质疑、勇于探索等，通过表扬、获评高分等方式及时进行正向强化；对违背科学精神的行为观点则以环境熏陶、语言引导等方式及时予以纠正。以科学精神的评价指标引导规范科学教师的教学行为。

6.提高科学教师的科学精神素养，提升科学精神教育能力

科学教师专业化的标准中要纳入科学精神的内容，在科学教师的职前培养中要有对应的课程，在职后培训中要有明确的要求[34]。以科学教师科学精神发展为线索贯通职前和职后两个阶段，增加科学精神教育、科学实践教育类课程，增加教师“做科学”“悟科学”的体验。通过职前职后的一体化培养，既要提高科学教师科学精神的理论修养，使其能够了解中西方科学精神的演化历程，深刻理解科学精神的内涵，明确科学精神的本质，认同科学精神教育的价值，从而产生实施科学精神教育的强烈动机。还要提高科学教师科学精神教育能力，帮助教师建立和加强与专业科技人员之间的合作，设立“科技专家+学校科学教师”的双师制，畅通科技人员参与科学教育的通道，让教师、学生在与科技人员的近距离接触中深刻感悟科学精神[35]，在教学中鼓励学生敢于质疑教师和书本，培养学生的质疑精神和创新精神。

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[作者：郝琦蕾（1968-），女，山西临汾人，广西师范大学教育学部，教授，博士；万雅馨（1997-），女，山东济宁人，广西师范大学教育学部，博士生。]

【责任编辑 赵武星】

*该文为2023年度广西哲学社会科学课题“广西中小学生创造性思维培养模式理论与实践研究” （23BML006）、2023年度广西师范大学研究生教育创新计划项目“广西民族地区小学生科学素养课堂落实水平评价与提升研究”（JYCX2023001）、广西教育科学“十四五”规划2025年度研究阐释党的二十届三中全会关于教育重要论述研究重大课题“中小学跨学科主题学习评价指标体系构建研究”的研究成果