浅谈如何在科技馆培养科学精神

隋家忠+黄春燕+李丽+王云英

[摘 要]科学精神是科学家在长期科学活动中形成的，体现于科学知识、科学思想、科学方法中的一种意识、思维活动和一般心理状态。从意识、思维活动和一般心理状态对科学精神进行讨论，归纳出科学精神的7种具体表现：求真精神、实证精神、怀疑精神、创新精神、平等包容精神、团结协作精神、拼搏奉献精神。虽然说每个人科学精神的形成不具有独立性，并且形成过程也没有固定的模式，它是个体的所见、所闻、所做、所为以及所想经过内化并凝结而成的。根据这些内容，分析了“耳听为虚，眼见为实吗？”这个培养怀疑精神、实证精神的科技馆活动方案。

[關键词]科技馆 科学精神 培养

弘扬科学精神、传播科学思想、倡导科学方法、普及科学知识、培养创新能力等是科技馆的主要教育目的。但是，如何在科技馆开展培养科学精神的科技活动，一直困扰着许多科技馆同行，也是目前科技馆展教工作亟待解决的问题。

一、科学精神的内涵

“精神”在《现代汉语词典》中主要有三种含义：一是指“一种活力或生命力、生气”。如这个人真有精神。二是指“事物或事情的本质或实质、主要的宗旨或意义”。如这个文件的精神是什么？改革开放的精神实质就是解放生产力，提高人民的生活水平。三是指意识、思维活动和一般心理状态。本文所提的“精神”是指第三种解释。

大多学者认为，应从科学家的身上，而不是从科学本身去概括和总结科学精神的种种表现，即把“科学精神”看作科学家所具有的精神气质，即“科学家的精神”。由此得出“科学精神”就是科学家在长期科学活动中形成的，体现于科学知识、科学思想、科学方法中的一种意识、思维活动和一般心理状态。科学精神是公民科学文化素质中的核心内容，是指引科学发展的灯塔。

在中国，“科学精神”一词是由创刊于1915年1月的《科学》杂志最早使用的。当时的中国科学社社长任鸿隽在《科学》1916年第二卷第一期上发表了《科学精神论》。他认为，“科学精神者何？求真理是也”。我国著名科学家竺可桢1941年在《思想与时代》杂志发表的论文《科学之方法与精神》中把科学精神归结为3个方面的内容，一是不盲从，不附和，以理智为归；二是虚怀若谷，不武断，不蛮横；三是专心致志，实事求是。周光召院士1996年发表的《科学技术的发展趋势和它对社会的作用》文章中，把科学精神概括为客观求实的精神、不断求知的精神、不盲从潮流、不迷信权威的怀疑精神、创新精神、继承的精神、团队精神。还有许多专家学者从不同的角度对科学精神进行探讨，我们梳理了以后，得出科学精神的7种具体表现：求真精神、实证精神、怀疑精神、创新精神、平等包容精神、团结协作精神、拼搏奉献精神。

二、科学精神的形成

虽然说每个人科学精神的形成不具有独立性，并且形成过程也没有固定的模式，它是个体的所见、所闻、所做、所为以及所想经过内化并凝结成的。但是，通过我们对科学精神的研究发现，受教育者的科学精神应该是在学习科学知识和体验科学过程中潜移默化形成的，既可以是从某个科学故事或者身边人行为中受到启发，也可以是自身实践中思想与行为碰撞的火花带来的思考，也可以是持续地学习和应用科学知识，思想上产生量的积累并发生从量到质的变化；还可以是在他人对慷慨激昂的科学演讲中恍然大悟等过程的相互作用而逐步形成。需要说明的是，现已形成的科学精神还将接受个体在这之后的所见、所闻、所做、所为以及所想的影响。

三、案例介绍和分析

科技馆里有静态的展品，有演示的展品，有互动的展品，有动手做的科技活动，有探究性的科技活动，有创客活动，有科普报告，有科普剧，有3D、4D影院，现在许多科技馆又增加了增强现实技术（AR）和虚拟现实技术（VR）的展品，这些展品和活动为我们培养科学精神提供了很好的物质基础。下面就通过一个案例来给大家讲讲如何在科技馆培养青少年的科学精神——怀疑精神和实证精神。

怀疑精神表现为质疑、追问、批判。在科学的王国里，没有绝对正确的、不容怀疑的理论和知识，正是凭着对旧理论的大胆理性怀疑、不断批判，才推动了科学的不断向前发展。正如古人所说，“大疑则大悟，小疑则小悟，不疑则不悟。”

实证精神就是坚持以观察和实验为证实的原则，即强调理论和实践的一致性。在科学领域，要判断一个理论是不是合理，是否具有真理性，主要的办法就是看理论陈述是否与观察相符，能否通过实验验证理论与实践的一致性。我们设计的这个活动叫“耳听为虚，眼见为实吗？”，本活动由7个小活动组成。

（一）讲故事

“耳听为虚，眼见为实”，意思是说听别人讲和自己看到是不同的，看到的可以是真实情况，而听人讲的东西有时候是虚假的，道听途说，没有亲眼所见就不要相信。

《汉书·赵充国传》有一个故事说，汉宣帝时，西北边境上传来警报， 说羌人时常出没骚扰，攻占城池，杀害官吏，情况十分严重。宣帝立即召集会议商量对策，大臣们都主张立即派遣大军，前去攻打，并提出各种攻打的策略。可是当宣帝问谁愿意率领大军前去的时候，大臣们没有一个回答。这时，赵充国老将军自告奋勇，表示愿意到西北边境地区去看一看究竟，宣帝很高兴，少不了赞扬他一番，并且对他说：“依你估计，羌人实力如何，你需要多少兵马，多少武器和粮草尽管提出要求。”赵充国说：“情况究竟如何现在还不清楚，因此不便估计，更无法提出什么要求。耳听是虚，眼见为实，我要亲自去看一看。等我到了那边，摸清了情况，然后草拟方略，再向您详细奏报。”这个故事说明了赵充国怀疑大臣们根据听来的情况所做的计谋，他要根据实地调查研究结果来制定对策，说明他有怀疑精神和实证精神。

但眼见是不是一定为实呢？其实不一定。汉书《说苑·政理》还有个故事说，魏文侯派西门豹去管理邺这个地方，临行前叮嘱他要“全功、成名、布义”。西门豹问怎样才能做到成全功名、广施仁义，魏文侯答道：“耳闻之不如目见之，目见之不如足践之，足践之不如手辨之。”意思是说，耳朵听到的不如眼睛看到的可靠，眼睛看到的不如用脚踏勘的可靠，用脚踏勘的不如用手辨别的可靠。endprint

（二）观看和测量错觉图片

上面的故事又进一步说明了眼睛看到的有时候也不一定正确，还需要做实际测量来证实，因为事物有真象和假象之分，如果眼睛看到的是假象，把假象误认为是真象，就会把虚误认为实在的了。

请观众看图1～图3，然后自己测量一下，证明看到的是否正确。

（三）科普剧“错误之柜”

这是根据一个国外科学家进行怀疑和实证的故事改编而成的科普剧。

1824年的某一天，在德国的吉森大学里，年轻的化学家李比希正在向学生讲解化学分析的方法，有人从柏林寄来一瓶溶液，寄件人无论如何不能确定这瓶从海水里提炼出来的物质是什么，要请李比希为之解开疑团。此时，李比希正在讲课，他无心对这包邮件作详尽的分析化验。只见李比希随手打开瓶盖，一阵刺鼻的气味立即充满了实验室，稍懂化学实验的人都会知道，这种气味跟大家熟悉的氯气十分相似。李比希迎着窗口透进的阳光，举起那只瓶子，看到瓶子的底部薄薄地贮存着一层红棕色的液体，李比希立即得出了结论，并讲给在座的学生听：气味是氯元素的特征，颜色像自己几年前发现的化合物氯化碘。而后，他从桌上取过标签，工工整整地写上氯化碘的分子式，贴在瓶子上，并把瓶子密封好，放进柜子里保存起来，这一放就是几年。

听课的学生中有一位叫巴拉德，他听完李比希的讲解后心中不免产生了疑问，他想这样不作实验进行分析，得出的结论可靠吗？毕业后，他找到寄液体的那个人，根据那个人描述，他从海水里提取出溶液，然后进行化学分析，最后发现提取的液体是一种新的化学元素——溴，他把这个新发现告诉了老师李比希，李比希找出当年的溶液又进行分析，确实是新元素溴，李比希后悔不已，为了告诫自己和教育学生，他把放置溶液的柜子放在实验室醒目的位置，并取名叫“错误之柜”。

我们把这个故事改编成科普剧，重设当时的场景，并设计出与观众互动的环节，例如让观众协助做有关实验。通过这个科普剧，透彻地表现了李比希的后悔之情，引起观众情感上的共鸣，由此形成情境记忆和情感记忆。

（四）科学小实验——自由落体运动

先来讲一下自由落体运动试验的材料。两个质量相等的小球，两个质量相差一倍的小球，一张纸，一个和纸相同质量的小球，一个比纸轻的小球，一个比纸重的小球，真空管，电子秤，实验记录表，签字笔。活动形式为小组活动，2～4人一组。

1.问题情境设计

古希腊伟大的哲学家、科学家、教育学家亚里士多德根据一根树枝和一根羽毛自由落下时树枝先落地的现象，得出一个结论：从相同高度自由落下的物体，重量越大，下落的速度越快，即重量大的物体比重量轻的物体先到达地面。因为他是一个伟大人物，他的结论又与一些日常现象相吻合，所以没有人怀疑他，因此此后的1000多年里人们都相信这个结论是正确的。你们认为他的结论正确不正确？请大家使用我们提供的材料做个试验，证实一下他的结论是否正确。

先让观众自己根据材料进行实验，辅导员在一旁观察，如果观众不能正确进行实验，辅导员再进行启发或把活动指南给他们，让他们按照指南进行实验。

2.活动指南

①用电子秤分别称出质量相同的2个小球，质量相差一倍的2个小球，和纸质量相同的小球，一个比纸轻的小球，一个比纸重的小球，分别将他们放好，不要混淆。

②一个观众第一次用两手分别拿住那个比纸重的小球和那张纸，举到相同高度，同时放手，观察纸和小球谁先落地，并记录结果。

③一个观众第二次用两手分别拿住那个与纸一样重的小球和那张纸，举到相同高度，同时放手，观察纸和小球谁先落地，并记录结果。

④一个观众第三次用两手分别拿住那个比纸轻的小球和那张纸，举到相同高度，同时放手，观察纸和小球谁先落地，并记录结果。

⑤一个观众第四次用两手分别拿住质量相差一倍的2个小球，举到相同高度，同时放手，观察2个小球谁先落地，并记录结果。

⑥一个观众第五次用两手分别拿住质量相同的2个小球，举到相同高度，同时放手，观察2个小球谁先落地，并记录结果。

⑦在真空管里重复上面的实验，并记录结果。

⑧对照两组结果，看看有什么不同。你的结论是什么？

自由落体实验完成后，观众如果能够根据结果得出在真空中或在空气中如果可以忽略空气的阻力，那么物体下落的速度与质量无关，而与下落高度有關的结论，那么实验到此结束。如果观众得不出这样的结论，辅导员就应该根据情况引导他们总结出自由落体定律。最后辅导员告诉观众，他们现在这样的实验过程就是当年意大利科学家伽利略对亚里士多德的结论产生怀疑而在比萨斜塔上做实验。通过实验，伽利略证明亚里士多德是错误的，改变了统治人们1000多年的结论，并总结出正确的自由落体定律。此外，可以制作一些伽利略的画像或纪念品送给观众。

（五）锥体上滚

材料有锥体上滚展品，几个不同材质的锥体，一块光滑的长方形板（可以放在锥体滚动的支架上），几块不同形状且表面光滑的几何体（立方体、长方体、三棱体、球体），一个直尺。

辅导员活动指南：

①让观众操作锥体上滚的展品。

②让观众提出锥体上滚的原因。

③根据他们提出的原因，为他们提供有关材料进行验证。大多数观众会提出锥体受到向上的力，还有观众提出与锥体的材质有关，辅导员就拿出不同材质的锥体让他们进行实验。

④让观众把我们准备好的长方形板放在支架上，操作物体在斜面下滑。

⑤让观众提出物体下滑的原因——受到方向向下的重力的作用。

⑥通过观众操作展品，观众知道锥体在支架上和其他物体受的力是一样的，这样做可以保证实验基本相同，排除有些观众认为我们在支架上做了其他机关等。

⑦怎么样判断物体是否下滑，除了目测以外，准确的方法是测量物体（重心）在起点的高度值是否大于终点的高度值。endprint

⑧判断锥体是否下滑就应该测量它（重心）在起点的高度值和终点的高度值。

⑨让观众根据测量的数值，得出锥体没有上滚，从而说明“眼见不一定为实”。

根据日常经验，一般人都知道形状规则及密度均匀物体的重心就是该物体的几何中心。为了更直观和有趣，我们可以把有关物体在中心处打通，在支架一侧放置一个白板，并在相关位置画一条水平线；在支架另一侧放一盏灯，灯光可以通过物体上打通的小孔照射到白板上。通过物体运动时物体重心运动轨迹与水平线进行对比，可以更清楚地看到重心是在不断降低的。

（六）播放有关视频

我们可以为观众播放央视科普栏目“是真的吗”有关视频，这个栏目每一期都通过一个实验来验证日常生活中的一种现象和一个做法，如，“同一物体在镜子内外的形状也会不同是真的吗？”“蛋清可以去除口香糖是真的吗？”等等。此節目很有趣，非常吸引人。

（七）组织观众讨论

这些活动完成后，我们可以引导观众进行总结性的小讨论，内容就是首先建立问题意识，如对一些现象、说法、理论，不要人家说什么，我们就相信什么，要多问几个为什么。第二是如何进行怀疑，讨论中辅导员要帮助观众树立怀疑应该是在尊重客观事实、尊重客观规律的基础上进行的观念，绝不能毫无根据地怀疑一切。第三是消除怀疑的方法是什么，也就是我们应该用实证的方法来进行验证，得到正确答案，从而消除怀疑。

培养科学精神需要长期的训练，仅一次活动是不够的，为了能够吸引观众经常到科技馆来，我们还应该把下一次活动的题目告诉大家，也可以让观众回去寻找和搜集一些问题，待下次来科技馆时与大家一起实验证实真伪。

我们设计的这个培养怀疑精神、实证精神的活动，由7个各种形式的小活动组成，希望能够为大家以后设计此类活动带来启发。

参考文献

[1]叶福云，等.科学精神是什么[M].南昌：江西高校出版社，2003.

[2]刘丽英.论怀疑精神及其培养[J].和田师范专科学校学报，2005（6）：102-103.

[3]项红专.科学探究和科学精神培养[J].全球教育展望，2003（11）：69-71.

[4]隋家忠.科技馆专业人员培训教程[M].青岛：中国海洋大学出版社，2014.endprint