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论物理教育中科学精神的培养
应向东叶建柱
从认识论层面讲，科学精神教育是以科学的认识论规范为基本价值取向的教育。我们知道，科学作为一项探索真理的事业，在它长期发展过程中形成了一套行之有效的认识规范，主要包括“求实、理性和有条理的怀疑”[1]。这种认识规范一方面约束着科学家的科学行为，另一方面在他们的科学实践中被内化、积淀、凝聚、提升为一种自觉的科学意识和普遍的信仰体系，这就形成了通常所说的科学精神。科学精神是人类科学文化的重要财富，也是民众科学素养的重要组成部分。美国面向21世纪人才培养的“2061计划”在《面向全体美国人的科学》一书中就将“科学需要证据；科学是逻辑和想象的融合；科学不仰仗权威”[2]作为美国基础教育中科学世界观的构成要素；我国正在进行的新一轮高中课程改革也明确将科学态度与科学精神列为科学教育的重要目标。其目的就是要使科学教育超越公式与符号，使学生成为真正具有科学素养的人。因此，科学精神与科学知识、科学方法一样，是构成科学素养不可缺少的要素；也是当前科学教育最缺少，而又是人们最需要的素养。
一、求实精神的培养
17世纪，自伽利略用实验叩开了自然科学的大门之后，物理学便开始了它的“求实”规范和传统，“经验是一切可靠知识的母亲，那些不是从经验中产生，不接受经验检定的学问，那些无论在开头、中间或末尾都不通过任何感观的学问是虚妄无实，充满荒谬的”。[3]正是这种求实规范，自然科学摆脱了中世纪经院哲学的桎梏，形成了物理学以实验为基础的意识；也正是这种求实规范才使科学理论的真理性得以保证，形成了科学之所以成为科学，科学区别于一切宗教、迷信和伪科学的划界标准。可以说科学的求实规范是近代科学的创生基础，也是科学教育必须传承的科学文化。
（一）亲历科学过程，体验求实规范
科学教育是学生个体的科学再认识和再创造过程。因此科学教育就其认识过程而言与科学家的科学研究在本质上是相似的，即遵循着“问题──假设──验证──理论”的探究思路。这样的探究思路总体上符合科学的求实规范，也符合学生的认知特点。然而，问题在于学生以怎样的方式经历这样的探究过程。在当前科学教育中似乎流行着一种以科学探究思路为线索的，称之为“顺杆爬”的科学教育模式，即教师根据学生的知识基础和思维水平设计出最简捷、高效的探究路径，而后，学生在教师的启发、诱导下，以“听”“看”“思”为主要活动方式，追随教学设计思路顺藤摸瓜地观察、理解、消化、获得结论。虽然，在这样的教学中，学生也经历了所谓的科学探究，但这种从问题发现到假设提出，再到验证方法、步骤，甚至连表格都设计好的探究并不反映科学探究的真实过程和高度复杂性；在这里没有挫折，无需反复；没有怀疑，无需争论；没有尝试，无需验证。它只是科学探究的形似，而没有神似。学生从中体验不到科学的求实规范，也不利于学生求实精神的培养。正如我国著名地质学家丁文江所说的“这种心境只有拿望远镜仰望过天空的虚漠；用显微镜俯视过生物的幽微的人方能领会透彻”[4]。这就是说，只有亲历科学过程，才能体验科学规范，领悟科学精神。因此，我们应该变革这种顺杆爬式的科学探究，变“看科学、听科学”的形式探究为“做科学、体验科学”的亲历性探究，让学生在亲历科学的探究过程中体验科学的求实规范，领悟求实精神。
（二）突出实验验证，强化实证意识
科学就其产生过程而言，主要有两种途径：归纳和演绎。归纳是从有限的个别事例中推断出一般规律的过程，归纳推断的基础是假设将来事实与现有事实有相似性。从这个意义上讲，一切由归纳得出的规律原则上是可错的，它还只是一个需要进一步实证的假说。演绎是从一般推出个别的过程，从形式逻辑角度讲，只要前提为真，推理正确，演绎结论就有逻辑的必然性；但从辩证逻辑角度来看，演绎推理正确性的前提是一般性（共性）与个别性的统一。然而事实上，在科学抽象中获得的一般性并不保证包括所有个别性，个别性也并非全部纳入一般性，例如："热胀冷缩"的一般规律就不包括水的"反膨胀现象"；以光的直线传播为基础的"小孔成像"规律也不涵盖小孔足够小时的衍射现象；尤其是以理想化模型为基础获得的一般规律更难以概括一切同类个别事物。从这个意义来讲，从一般性出发并非一定能揭示个别事物的特征，即符合逻辑的并非一定是真实的。真正能检验演绎结论真实性的仍然是事实。因此，科学必须讲究证据，“科学的本质是通过观察验证”。[5]强调通过观察、实验来验证理论，既是科学教育自身的内容和要求，也是体验求实规范、培养求实精神的重要途径。
在物理教学中突出验证性实验，首先要破除学生对物理概念、规律的迷信态度。在教学中要注意渗透这样的意识：原则上讲，任何从有限事实中归纳出的（或从已有规律中推导出的）结论，都是具有或然性的假设，是可错的，对它们的确认和推广还需要更广泛的事实来证明，而验证性实验就是进一步实证的重要方法。因