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科学家思维与实践方式培养框架的构建与思考

简要：发展科学核心素养是中小学生科学学习的鹄的，也是国民科学素质的基

本内涵。科学核心素养不仅涉及科学知识的掌握，更包括科学思维、科学态度和科

学精神的培养，集中体现为能以科学的方式解决真实的问题，而且它们彼此不是独

立的，而是融合于真实的科学活动之中，这为科学课程与教学提供了理论与实依

据。科学家的科学活动对于中小学科学学习具有很强的指引作用，其内在一致性是

保证学习活动真实性、有效性的关键所在。本文通过系统阐述科学家思维与实方

式的内涵与特质，论证相关要素与维度，使其结构化，赋予科学学习以“真实”属性,

提升学生解释科学现象、探索科学规律、解决科学问题的能力，这是中小学科学教

育应有的价值取向与归宿。

就中小学科学教育目的而言，从大处论，就是要回答“培养什么人，主要包括

三类功能，即培养理工类专业研究后备人才、服务职业生涯需要、奠定国民基本科

学素质。虽然以上三类对科学素养的要求层次与水平不同，但其内涵和全面性具有

共通性，绝不是这样一种结果：普通公民着眼于科学常识，职业需要着眼于科学技

能，理工类专业研究则着眼于科学思维与创新精神，而是三者均衡发展，比如都需

要一定的科学知识、基本的操作技能、起码的探究意识与思想以及实事求是、敢于

质疑等科学态度与精神。从小处论，就是致力于发展学习者的科学核心素养，包括

科学观念、科学思维、科学探究和科学态度与精神，这与义务教育科学领域课程文

件的要求是一致的5。它们有利于学生解释科学现象、探索科学规律、解决真实问

题（包括复杂的社会和环境问题）。正如中国科学社的创始人任鸿隽所说：“近代

科学是教育和修养最好的工具，因为天天求真理，时时想破除成见，不但使学科学

的人有求真理的能力，而且有爱真理的诚心。无论遇见什么事，都能平心静气地分

析研究，从复杂中求简单，从紊乱中求秩序；拿论理（逻辑）来训练他的思维，而

思考力愈增；用经验来指示他的直觉，而直觉力愈活。”⑵科学学习对人的全面发

展和终身学习具有很重要的意义。

然而，一直有一个问题困扰着中小学科学教育，那就是如何让学生的知识学习

过程与技能、思维、能力、精神的提升有机结合在一起。实则，国际科学教育改革

同样也存在这一问题。要想突破这样一个难题，其重要且主要路径便是，将所有学

习目标熔铸于真实的科学实过程之中，也就是像科学家一样思考与实。让学生

经历像科学家一样的探索、推理、行动、反思等过程，不论是知识学习还是其他方

面，都将得到培养与提升。

除了具有以上重要意义之外，科学家思维与实方式对于科学教学也具有其必

然性。亲近并学习科学是所有现代人与自然世界和谐共存的基础，我们需要一个科

学合理的视角和路径去观察、了解和领悟这个世界。稍微熟悉科学史或者博物史的

人就会发现，科学的发展有赖于一代又一代科学家的努力、突破与创新，其中蕴含

着科学学习的真谛与正确方式。因此，不论是着眼于人的发展还是科技发展需要，

我们都必须坚持：第一，以科学的方式学习科学，是所有人与自然世界互动的应然

之态；第二，只有通过科学的方式学习科学，才是真正有效的科学教育，为科技人

才奠基。这其中，涉及两个重要问题：其一，什么是科学学习的科学方式？也即如

何认识科学家思维与实方式？其二，科学家思维与实方式的结构系统和实施路

径如何？

接下来，我们将围绕这两个主要问题进行讨论与阐述。特别要关注知识、情意、

思维与实之间的重要关系，唯有在这一共同认识之上，才能更好地认识科学家思

维与实方式的理论意义与实价值。

一、科学家思维与实方式的内涵与特质

从科学本质上讲，就是要弄清楚“什么是科学”这一问题。任鸿隽认为，科学是

学术，不是一种艺术（技术）。所谓形而下的艺术，都是科学的应用，并不是科学

的本体。科学的本质是事实不是文字。唯其要研究事实，所以科学家要讲究观察和

实验⑶。李醒民认为，科学是人运用实证、理性和臻美等方法，就自然以及社会乃

至人本身进行研究所获取的知识的体系化之结果。科学不仅仅在于已经认识的真理,

更在于探索真理的活动，即上述研究的整个过程囹。从历史上看，科学经历了从

“知识本质观”到“探究本质观”的转变［5】。后来，科学本质的范畴与内涵扩展为三个

方面：科学是探究自然界的“思维”方式；科学是一种“探究”的方式；科学知识是暂

时的、动态的⑹。对于中小学科学教育，美国《新一代科学教育标准》指出：“科

学是解释自然世界的追求，技