隋家忠+黃春燕+李麗+王云英

[摘 要]科學(xué)精神是科學(xué)家在長期科學(xué)活動(dòng)中形成的，體現(xiàn)于科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想、科學(xué)方法中的一種意識(shí)、思維活動(dòng)和一般心理狀態(tài)。從意識(shí)、思維活動(dòng)和一般心理狀態(tài)對(duì)科學(xué)精神進(jìn)行討論，歸納出科學(xué)精神的7種具體表現(xiàn)：求真精神、實(shí)證精神、懷疑精神、創(chuàng)新精神、平等包容精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、拼搏奉獻(xiàn)精神。雖然說每個(gè)人科學(xué)精神的形成不具有獨(dú)立性，并且形成過程也沒有固定的模式，它是個(gè)體的所見、所聞、所做、所為以及所想經(jīng)過內(nèi)化并凝結(jié)而成的。根據(jù)這些內(nèi)容，分析了“耳聽為虛，眼見為實(shí)嗎？”這個(gè)培養(yǎng)懷疑精神、實(shí)證精神的科技館活動(dòng)方案。

[關(guān)鍵詞]科技館 科學(xué)精神 培養(yǎng)

弘揚(yáng)科學(xué)精神、傳播科學(xué)思想、倡導(dǎo)科學(xué)方法、普及科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力等是科技館的主要教育目的。但是，如何在科技館開展培養(yǎng)科學(xué)精神的科技活動(dòng)，一直困擾著許多科技館同行，也是目前科技館展教工作亟待解決的問題。

一、科學(xué)精神的內(nèi)涵

“精神”在《現(xiàn)代漢語詞典》中主要有三種含義：一是指“一種活力或生命力、生氣”。如這個(gè)人真有精神。二是指“事物或事情的本質(zhì)或?qū)嵸|(zhì)、主要的宗旨或意義”。如這個(gè)文件的精神是什么？改革開放的精神實(shí)質(zhì)就是解放生產(chǎn)力，提高人民的生活水平。三是指意識(shí)、思維活動(dòng)和一般心理狀態(tài)。本文所提的“精神”是指第三種解釋。

大多學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)從科學(xué)家的身上，而不是從科學(xué)本身去概括和總結(jié)科學(xué)精神的種種表現(xiàn)，即把“科學(xué)精神”看作科學(xué)家所具有的精神氣質(zhì)，即“科學(xué)家的精神”。由此得出“科學(xué)精神”就是科學(xué)家在長期科學(xué)活動(dòng)中形成的，體現(xiàn)于科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想、科學(xué)方法中的一種意識(shí)、思維活動(dòng)和一般心理狀態(tài)?？茖W(xué)精神是公民科學(xué)文化素質(zhì)中的核心內(nèi)容，是指引科學(xué)發(fā)展的燈塔。

在中國，“科學(xué)精神”一詞是由創(chuàng)刊于1915年1月的《科學(xué)》雜志最早使用的。當(dāng)時(shí)的中國科學(xué)社社長任鴻雋在《科學(xué)》1916年第二卷第一期上發(fā)表了《科學(xué)精神論》。他認(rèn)為，“科學(xué)精神者何？求真理是也”。我國著名科學(xué)家竺可楨1941年在《思想與時(shí)代》雜志發(fā)表的論文《科學(xué)之方法與精神》中把科學(xué)精神歸結(jié)為3個(gè)方面的內(nèi)容，一是不盲從，不附和，以理智為歸；二是虛懷若谷，不武斷，不蠻橫；三是專心致志，實(shí)事求是。周光召院士1996年發(fā)表的《科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和它對(duì)社會(huì)的作用》文章中，把科學(xué)精神概括為客觀求實(shí)的精神、不斷求知的精神、不盲從潮流、不迷信權(quán)威的懷疑精神、創(chuàng)新精神、繼承的精神、團(tuán)隊(duì)精神。還有許多專家學(xué)者從不同的角度對(duì)科學(xué)精神進(jìn)行探討，我們梳理了以后，得出科學(xué)精神的7種具體表現(xiàn)：求真精神、實(shí)證精神、懷疑精神、創(chuàng)新精神、平等包容精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、拼搏奉獻(xiàn)精神。

二、科學(xué)精神的形成

雖然說每個(gè)人科學(xué)精神的形成不具有獨(dú)立性，并且形成過程也沒有固定的模式，它是個(gè)體的所見、所聞、所做、所為以及所想經(jīng)過內(nèi)化并凝結(jié)成的。但是，通過我們對(duì)科學(xué)精神的研究發(fā)現(xiàn)，受教育者的科學(xué)精神應(yīng)該是在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和體驗(yàn)科學(xué)過程中潛移默化形成的，既可以是從某個(gè)科學(xué)故事或者身邊人行為中受到啟發(fā)，也可以是自身實(shí)踐中思想與行為碰撞的火花帶來的思考，也可以是持續(xù)地學(xué)習(xí)和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，思想上產(chǎn)生量的積累并發(fā)生從量到質(zhì)的變化；還可以是在他人對(duì)慷慨激昂的科學(xué)演講中恍然大悟等過程的相互作用而逐步形成。需要說明的是，現(xiàn)已形成的科學(xué)精神還將接受個(gè)體在這之后的所見、所聞、所做、所為以及所想的影響。

三、案例介紹和分析

科技館里有靜態(tài)的展品，有演示的展品，有互動(dòng)的展品，有動(dòng)手做的科技活動(dòng)，有探究性的科技活動(dòng)，有創(chuàng)客活動(dòng)，有科普?qǐng)?bào)告，有科普劇，有3D、4D影院，現(xiàn)在許多科技館又增加了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）的展品，這些展品和活動(dòng)為我們培養(yǎng)科學(xué)精神提供了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)。下面就通過一個(gè)案例來給大家講講如何在科技館培養(yǎng)青少年的科學(xué)精神——懷疑精神和實(shí)證精神。

懷疑精神表現(xiàn)為質(zhì)疑、追問、批判。在科學(xué)的王國里，沒有絕對(duì)正確的、不容懷疑的理論和知識(shí)，正是憑著對(duì)舊理論的大膽理性懷疑、不斷批判，才推動(dòng)了科學(xué)的不斷向前發(fā)展。正如古人所說，“大疑則大悟，小疑則小悟，不疑則不悟?！?/p>

實(shí)證精神就是堅(jiān)持以觀察和實(shí)驗(yàn)為證實(shí)的原則，即強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的一致性。在科學(xué)領(lǐng)域，要判斷一個(gè)理論是不是合理，是否具有真理性，主要的辦法就是看理論陳述是否與觀察相符，能否通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論與實(shí)踐的一致性。我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)活動(dòng)叫“耳聽為虛，眼見為實(shí)嗎？”，本活動(dòng)由7個(gè)小活動(dòng)組成。

（一）講故事

“耳聽為虛，眼見為實(shí)”，意思是說聽別人講和自己看到是不同的，看到的可以是真實(shí)情況，而聽人講的東西有時(shí)候是虛假的，道聽途說，沒有親眼所見就不要相信。

《漢書·趙充國傳》有一個(gè)故事說，漢宣帝時(shí)，西北邊境上傳來警報(bào)， 說羌人時(shí)常出沒騷擾，攻占城池，殺害官吏，情況十分嚴(yán)重。宣帝立即召集會(huì)議商量對(duì)策，大臣們都主張立即派遣大軍，前去攻打，并提出各種攻打的策略。可是當(dāng)宣帝問誰愿意率領(lǐng)大軍前去的時(shí)候，大臣們沒有一個(gè)回答。這時(shí)，趙充國老將軍自告奮勇，表示愿意到西北邊境地區(qū)去看一看究竟，宣帝很高興，少不了贊揚(yáng)他一番，并且對(duì)他說：“依你估計(jì)，羌人實(shí)力如何，你需要多少兵馬，多少武器和糧草盡管提出要求?！壁w充國說：“情況究竟如何現(xiàn)在還不清楚，因此不便估計(jì)，更無法提出什么要求。耳聽是虛，眼見為實(shí)，我要親自去看一看。等我到了那邊，摸清了情況，然后草擬方略，再向您詳細(xì)奏報(bào)?！边@個(gè)故事說明了趙充國懷疑大臣們根據(jù)聽來的情況所做的計(jì)謀，他要根據(jù)實(shí)地調(diào)查研究結(jié)果來制定對(duì)策，說明他有懷疑精神和實(shí)證精神。

但眼見是不是一定為實(shí)呢？其實(shí)不一定。漢書《說苑·政理》還有個(gè)故事說，魏文侯派西門豹去管理鄴這個(gè)地方，臨行前叮囑他要“全功、成名、布義”。西門豹問怎樣才能做到成全功名、廣施仁義，魏文侯答道：“耳聞之不如目見之，目見之不如足踐之，足踐之不如手辨之?！币馑际钦f，耳朵聽到的不如眼睛看到的可靠，眼睛看到的不如用腳踏勘的可靠，用腳踏勘的不如用手辨別的可靠。endprint

（二）觀看和測(cè)量錯(cuò)覺圖片

上面的故事又進(jìn)一步說明了眼睛看到的有時(shí)候也不一定正確，還需要做實(shí)際測(cè)量來證實(shí)，因?yàn)槭挛镉姓嫦蠛图傧笾郑绻劬吹降氖羌傧?，把假象誤認(rèn)為是真象，就會(huì)把虛誤認(rèn)為實(shí)在的了。

請(qǐng)觀眾看圖1～圖3，然后自己測(cè)量一下，證明看到的是否正確。

（三）科普劇“錯(cuò)誤之柜”

這是根據(jù)一個(gè)國外科學(xué)家進(jìn)行懷疑和實(shí)證的故事改編而成的科普劇。

1824年的某一天，在德國的吉森大學(xué)里，年輕的化學(xué)家李比希正在向?qū)W生講解化學(xué)分析的方法，有人從柏林寄來一瓶溶液，寄件人無論如何不能確定這瓶從海水里提煉出來的物質(zhì)是什么，要請(qǐng)李比希為之解開疑團(tuán)。此時(shí)，李比希正在講課，他無心對(duì)這包郵件作詳盡的分析化驗(yàn)。只見李比希隨手打開瓶蓋，一陣刺鼻的氣味立即充滿了實(shí)驗(yàn)室，稍懂化學(xué)實(shí)驗(yàn)的人都會(huì)知道，這種氣味跟大家熟悉的氯氣十分相似。李比希迎著窗口透進(jìn)的陽光，舉起那只瓶子，看到瓶子的底部薄薄地貯存著一層紅棕色的液體，李比希立即得出了結(jié)論，并講給在座的學(xué)生聽：氣味是氯元素的特征，顏色像自己幾年前發(fā)現(xiàn)的化合物氯化碘。而后，他從桌上取過標(biāo)簽，工工整整地寫上氯化碘的分子式，貼在瓶子上，并把瓶子密封好，放進(jìn)柜子里保存起來，這一放就是幾年。

聽課的學(xué)生中有一位叫巴拉德，他聽完李比希的講解后心中不免產(chǎn)生了疑問，他想這樣不作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，得出的結(jié)論可靠嗎？畢業(yè)后，他找到寄液體的那個(gè)人，根據(jù)那個(gè)人描述，他從海水里提取出溶液，然后進(jìn)行化學(xué)分析，最后發(fā)現(xiàn)提取的液體是一種新的化學(xué)元素——溴，他把這個(gè)新發(fā)現(xiàn)告訴了老師李比希，李比希找出當(dāng)年的溶液又進(jìn)行分析，確實(shí)是新元素溴，李比希后悔不已，為了告誡自己和教育學(xué)生，他把放置溶液的柜子放在實(shí)驗(yàn)室醒目的位置，并取名叫“錯(cuò)誤之柜”。

我們把這個(gè)故事改編成科普劇，重設(shè)當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景，并設(shè)計(jì)出與觀眾互動(dòng)的環(huán)節(jié)，例如讓觀眾協(xié)助做有關(guān)實(shí)驗(yàn)。通過這個(gè)科普劇，透徹地表現(xiàn)了李比希的后悔之情，引起觀眾情感上的共鳴，由此形成情境記憶和情感記憶。

（四）科學(xué)小實(shí)驗(yàn)——自由落體運(yùn)動(dòng)

先來講一下自由落體運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的材料。兩個(gè)質(zhì)量相等的小球，兩個(gè)質(zhì)量相差一倍的小球，一張紙，一個(gè)和紙相同質(zhì)量的小球，一個(gè)比紙輕的小球，一個(gè)比紙重的小球，真空管，電子秤，實(shí)驗(yàn)記錄表，簽字筆。活動(dòng)形式為小組活動(dòng)，2～4人一組。

1.問題情境設(shè)計(jì)

古希臘偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家、教育學(xué)家亞里士多德根據(jù)一根樹枝和一根羽毛自由落下時(shí)樹枝先落地的現(xiàn)象，得出一個(gè)結(jié)論：從相同高度自由落下的物體，重量越大，下落的速度越快，即重量大的物體比重量輕的物體先到達(dá)地面。因?yàn)樗且粋€(gè)偉大人物，他的結(jié)論又與一些日?，F(xiàn)象相吻合，所以沒有人懷疑他，因此此后的1000多年里人們都相信這個(gè)結(jié)論是正確的。你們認(rèn)為他的結(jié)論正確不正確？請(qǐng)大家使用我們提供的材料做個(gè)試驗(yàn)，證實(shí)一下他的結(jié)論是否正確。

先讓觀眾自己根據(jù)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，輔導(dǎo)員在一旁觀察，如果觀眾不能正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，輔導(dǎo)員再進(jìn)行啟發(fā)或把活動(dòng)指南給他們，讓他們按照指南進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.活動(dòng)指南

①用電子秤分別稱出質(zhì)量相同的2個(gè)小球，質(zhì)量相差一倍的2個(gè)小球，和紙質(zhì)量相同的小球，一個(gè)比紙輕的小球，一個(gè)比紙重的小球，分別將他們放好，不要混淆。

②一個(gè)觀眾第一次用兩手分別拿住那個(gè)比紙重的小球和那張紙，舉到相同高度，同時(shí)放手，觀察紙和小球誰先落地，并記錄結(jié)果。

③一個(gè)觀眾第二次用兩手分別拿住那個(gè)與紙一樣重的小球和那張紙，舉到相同高度，同時(shí)放手，觀察紙和小球誰先落地，并記錄結(jié)果。

④一個(gè)觀眾第三次用兩手分別拿住那個(gè)比紙輕的小球和那張紙，舉到相同高度，同時(shí)放手，觀察紙和小球誰先落地，并記錄結(jié)果。

⑤一個(gè)觀眾第四次用兩手分別拿住質(zhì)量相差一倍的2個(gè)小球，舉到相同高度，同時(shí)放手，觀察2個(gè)小球誰先落地，并記錄結(jié)果。

⑥一個(gè)觀眾第五次用兩手分別拿住質(zhì)量相同的2個(gè)小球，舉到相同高度，同時(shí)放手，觀察2個(gè)小球誰先落地，并記錄結(jié)果。

⑦在真空管里重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并記錄結(jié)果。

⑧對(duì)照兩組結(jié)果，看看有什么不同。你的結(jié)論是什么？

自由落體實(shí)驗(yàn)完成后，觀眾如果能夠根據(jù)結(jié)果得出在真空中或在空氣中如果可以忽略空氣的阻力，那么物體下落的速度與質(zhì)量無關(guān)，而與下落高度有關(guān)的結(jié)論，那么實(shí)驗(yàn)到此結(jié)束。如果觀眾得不出這樣的結(jié)論，輔導(dǎo)員就應(yīng)該根據(jù)情況引導(dǎo)他們總結(jié)出自由落體定律。最后輔導(dǎo)員告訴觀眾，他們現(xiàn)在這樣的實(shí)驗(yàn)過程就是當(dāng)年意大利科學(xué)家伽利略對(duì)亞里士多德的結(jié)論產(chǎn)生懷疑而在比薩斜塔上做實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)，伽利略證明亞里士多德是錯(cuò)誤的，改變了統(tǒng)治人們1000多年的結(jié)論，并總結(jié)出正確的自由落體定律。此外，可以制作一些伽利略的畫像或紀(jì)念品送給觀眾。

（五）錐體上滾

材料有錐體上滾展品，幾個(gè)不同材質(zhì)的錐體，一塊光滑的長方形板（可以放在錐體滾動(dòng)的支架上），幾塊不同形狀且表面光滑的幾何體（立方體、長方體、三棱體、球體），一個(gè)直尺。

輔導(dǎo)員活動(dòng)指南：

①讓觀眾操作錐體上滾的展品。

②讓觀眾提出錐體上滾的原因。

③根據(jù)他們提出的原因，為他們提供有關(guān)材料進(jìn)行驗(yàn)證。大多數(shù)觀眾會(huì)提出錐體受到向上的力，還有觀眾提出與錐體的材質(zhì)有關(guān)，輔導(dǎo)員就拿出不同材質(zhì)的錐體讓他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

④讓觀眾把我們準(zhǔn)備好的長方形板放在支架上，操作物體在斜面下滑。

⑤讓觀眾提出物體下滑的原因——受到方向向下的重力的作用。

⑥通過觀眾操作展品，觀眾知道錐體在支架上和其他物體受的力是一樣的，這樣做可以保證實(shí)驗(yàn)基本相同，排除有些觀眾認(rèn)為我們?cè)谥Ъ苌献隽似渌麢C(jī)關(guān)等。

⑦怎么樣判斷物體是否下滑，除了目測(cè)以外，準(zhǔn)確的方法是測(cè)量物體（重心）在起點(diǎn)的高度值是否大于終點(diǎn)的高度值。endprint

⑧判斷錐體是否下滑就應(yīng)該測(cè)量它（重心）在起點(diǎn)的高度值和終點(diǎn)的高度值。

⑨讓觀眾根據(jù)測(cè)量的數(shù)值，得出錐體沒有上滾，從而說明“眼見不一定為實(shí)”。

根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)，一般人都知道形狀規(guī)則及密度均勻物體的重心就是該物體的幾何中心。為了更直觀和有趣，我們可以把有關(guān)物體在中心處打通，在支架一側(cè)放置一個(gè)白板，并在相關(guān)位置畫一條水平線；在支架另一側(cè)放一盞燈，燈光可以通過物體上打通的小孔照射到白板上。通過物體運(yùn)動(dòng)時(shí)物體重心運(yùn)動(dòng)軌跡與水平線進(jìn)行對(duì)比，可以更清楚地看到重心是在不斷降低的。

（六）播放有關(guān)視頻

我們可以為觀眾播放央視科普欄目“是真的嗎”有關(guān)視頻，這個(gè)欄目每一期都通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證日常生活中的一種現(xiàn)象和一個(gè)做法，如，“同一物體在鏡子內(nèi)外的形狀也會(huì)不同是真的嗎？”“蛋清可以去除口香糖是真的嗎？”等等。此節(jié)目很有趣，非常吸引人。

（七）組織觀眾討論

這些活動(dòng)完成后，我們可以引導(dǎo)觀眾進(jìn)行總結(jié)性的小討論，內(nèi)容就是首先建立問題意識(shí)，如對(duì)一些現(xiàn)象、說法、理論，不要人家說什么，我們就相信什么，要多問幾個(gè)為什么。第二是如何進(jìn)行懷疑，討論中輔導(dǎo)員要幫助觀眾樹立懷疑應(yīng)該是在尊重客觀事實(shí)、尊重客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行的觀念，絕不能毫無根據(jù)地懷疑一切。第三是消除懷疑的方法是什么，也就是我們應(yīng)該用實(shí)證的方法來進(jìn)行驗(yàn)證，得到正確答案，從而消除懷疑。

培養(yǎng)科學(xué)精神需要長期的訓(xùn)練，僅一次活動(dòng)是不夠的，為了能夠吸引觀眾經(jīng)常到科技館來，我們還應(yīng)該把下一次活動(dòng)的題目告訴大家，也可以讓觀眾回去尋找和搜集一些問題，待下次來科技館時(shí)與大家一起實(shí)驗(yàn)證實(shí)真?zhèn)巍?/p>

我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)培養(yǎng)懷疑精神、實(shí)證精神的活動(dòng)，由7個(gè)各種形式的小活動(dòng)組成，希望能夠?yàn)榇蠹乙院笤O(shè)計(jì)此類活動(dòng)帶來啟發(fā)。

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