公民科學素質中的科學精神及其測量

鄭美紅 任思睿 任 磊 蘇波波 滕 飛

（清華大學社會科學學院，北京 100084）1

（中國科普研究所，北京 100081）2

科學素質是一個不斷發(fā)展，兼具理論和實踐意義的概念，由美國教育改革家科南特在1952 年首次提出[1]。半個多世紀以來，科學素質經歷了從教育議題到政策議題的發(fā)展歷程。1993 年，聯(lián)合國教科文組織首次提出了“全民科學素質”這一概念，將其定義為表征現(xiàn)代公民的必備能力指標之一[2]，標志著科學素質概念突破了學?？茖W教育范疇，進入了全民終身學習、提高全民素質的廣闊領域?？茖W素質的概念經歷了幾個主要發(fā)展階段，分別是重視科學知識和方法、加強實踐層面與個人生活場景的聯(lián)系、在社會層面重視科學技術與社會關系，以及重視科學的本質[3]。

從科學的本質出發(fā)定義科學素質，科學精神就必不可少。實際上，我國《全民科學素質行動計劃綱要（2006—2010—2020 年）》（以下簡稱《科學素質綱要》）就已經明確指出科學素質中包括科學精神[4]。由于科學精神的概念具有高度抽象性，使其在公民科學素質中很難被明確，更加難以體現(xiàn)或無法正確體現(xiàn)在測評指標體系中。如果科學精神以及它與公民科學素質的其他要素之間的關系得到明確，將在實質上使公民科學素質的內容得到進一步的豐富和拓展，也將標志著公民科學素質概念發(fā)展的一個新的階段的開始。

關于科學素質，當前國際上的主流觀點強調其為運用科學的能力（本文中簡稱其為科學能力）。能力是素質的外化體現(xiàn)，素質是內在本質。在從科學素質到科學能力的外化過程中，科學精神賦予了科學素質內在性和穩(wěn)定性兩大屬性，架起了科學素質與科學能力之間的橋梁。不僅如此，以科學精神在公民科學素質中的作用為線索，科學精神的成分得以分析，使得對它的測量成為可能。

1 公民科學素質的再認識及其構成要素分析

1.1 公民科學素質概念的再認識

經濟合作與發(fā)展組織（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD，簡稱經合組織）的PISA2015 指出，具有科學素質的人具有處理與科學相關的事物的能力，是具有科學思想的反思性公民，并愿意對科學和技術做出合理的解釋[5]。歐盟IPOL 報告指出，科學素質的概念包括五個關鍵要素，分別是基本素養(yǎng)、科學知識和能力、背景科學理解、批判性思維和機構參與[6]。美國科學促進委員會(American Association for the Advancement of Science， AAAS)認為具備并使用科學、數學和技術學的知識做出有關個人和社會的重要決策是科學素質。我國《科學素質綱要》則指出，公民具備基本科學素質一般指了解必要的科學技術知識，掌握基本的科學方法，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具有一定的應用它們處理實際問題、參與公共事務的能力[4]。對科學素質以及公民科學素質概念的解讀不盡統(tǒng)一，各有偏重，并且其中不乏對科學思想、科學精神等抽象概念的涉及。

據有限所知，在對科學素質的眾多解讀中，樊琪和趙駿罕見地提及了科學素質的穩(wěn)定屬性，指出：“科學素養(yǎng)是指對在日常生活、社會事務以及個人決策中所需要的科學概念和科學方法的認識和理解，并在此基礎上所形成的穩(wěn)定的心理品質?！盵7]可以認為這一穩(wěn)定屬性的賦予，使科學素質從單純地強調能力而開始向既強調能力又強調能力的穩(wěn)定性過渡。遺憾的是，穩(wěn)定這一屬性并沒有被繼續(xù)挖掘。

深入挖掘素質的本質含義，并基于實踐視角，我們提出，公民的科學素質是公民在工作和生活中遵循科學活動的原則，基于科學方法、利用科學知識解決實際問題，并拓展其對自身、周圍以及世界的理解和認識的內在的、穩(wěn)定的能力。也就是說，科學素質是能力，并且是內在的、穩(wěn)定的能力。

1.2 公民科學素質的構成要素分析

米勒（Jon D. Miller）基于測量，提出了科學素質的三維度模型：一是對重要的科學詞匯及概念(即科學知識的內容)的理解；二是對科學探究的過程或本質的理解；三是對科學技術對個人和社會之影響的認識和理解[8]。上述三種能力成為米勒體系中科學素質的構成要素。OECD 的PISA2018 中則指出科學素質包括三種能力、分別是解釋現(xiàn)象的能力、評價和設計科學探究的能力、科學地解釋數據和證據的能力，所有這些能力均由科學知識所決定[9]。

根據我們對公民科學素質的定義，科學素質中不僅包括科學知識和科學方法，還要有一種賦予科學能力以“內在”和“穩(wěn)定”屬性的要素，這一要素就是科學精神。公民科學素質包括科學能力和科學精神，科學能力由科學知識和科學方法所決定。至此，公民科學素質中包括四個要素，分別是科學精神、科學能力、科學方法與科學知識，而其中尚缺乏深入討論的就是公民科學素質中的科學精神，具體包括什么是公民科學素質中的科學精神，其在公民科學素質的概念框架中具地位及作用是什么，是否可對其進行測量等問題。

2 公民科學素質中的科學精神

上述對科學素質的所有解讀幾乎都強調了能力，部分解讀提及了科學思想批判性思維以及科學精神，然而，并沒有對所言及的高階思想或精神的屬性進行進一步分析?？茖W精神作為一個概念出現(xiàn)在科學素質或公民科學素質的成分中，具體指什么以及具有什么作用依然不明確。

2.1 什么是科學精神

科學精神是一個復合詞，由“科學”及“精神”構成?？茖W被理解為是基于實證的對世界進行理解的系統(tǒng)性研究，或是建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形式、組織等進行預測的有序的知識系統(tǒng)。其對象是客觀現(xiàn)象，內容是形式化的科學理論?？茖W社會學家貝爾納認為科學是一種建制，一種方法，一種知識體系，一種維持和發(fā)展生產的主要因素，一種重要的觀念來源和精神因素[10]。什么是精神？黑格爾認為相對于客觀物質世界，精神是高階抽象層面對思維活動的概括，屬于認知范疇，具有穩(wěn)定性、持久性、本質性、核心性與概括性[11]。實際上，除了這些特征，“精神”的本質在于它是決定外在行為的內在驅動力，而非外在的影響因素。具有科學精神的個體具有在其行為中體現(xiàn)出遵循科學本質的內在力量。

科學精神則指在追求真理的過程中進行科學活動的主體所具有的推動科學活動進程的內在認知與信念。有學者提出科學精神的核心是求真[12-13]，但實際上求真是科學的本質和固有屬性，進行科學活動的過程就是追求真理的過程，進行科學活動的目的是揭示世界的真實面貌?？茖W活動的過程包括通過探索新事物和對已有發(fā)現(xiàn)的質疑，確立科學活動的對象，基于邏輯的思考得出假設，從事實出發(fā)并基于觀察與實驗去驗證假設，實現(xiàn)去偽存真，從而不斷地揭示世界中各種事物以及不同事物間的本質聯(lián)系和規(guī)律。

需要指出的是科學精神并不能由科學態(tài)度所替代，科學精神表達的是內在的、穩(wěn)定的品質?？茖W態(tài)度則包括對科學或科學家的認同態(tài)度，接受科學探究作為一種思維方式，對科學和與科學有關的活動的興趣的發(fā)展等[14]，是對科學的知覺和信念[15]。可見，科學態(tài)度更加強調對科學的觀點和看法，可作為科學精神的一種輸出和反饋，更側重于外在性。

2.2 公民科學素質中的科學精神及其子維度

由于揭示世界的真實面貌或者說發(fā)現(xiàn)真理是科學活動的目的，那么科學精神應該是從事科學活動的人為實現(xiàn)該目的所具有的內在認知與信念，是進行科學活動的目的以及從事科學活動的主體之間相互作用而產生的支撐科學活動的內在而穩(wěn)定的存在。需要指出的是，科學活動不僅指科學家進行科學研究的活動，而且指所有利用科學知識、科學方法拓展對自身、周圍以及更廣闊的世界的理解和認識的活動。從這一角度而言，公民遵循科學框架的對自身、周圍以及更廣闊的自然和社會的理解和認識的活動，本質上也是科學活動。因而公民應具有的科學精神是覆蓋并支撐科學活動的一種內在的穩(wěn)定的認知和信念。

與科學家所從事的科學活動相比，公民所從事的科學活動的特點是與生活和工作結合得更加緊密，更側重以科學精神為支撐，更好地運用科學方法和科學知識，從而追求美好生活、實現(xiàn)人的全面發(fā)展，客觀上實現(xiàn)與社會共同進步、共同發(fā)展。與一般意義的科學精神相較，公民科學素質中的科學精神與其所支撐的科學活動的特點相一致?；诠窨茖W素質的應用視角分析，公民的科學精神至少應該包括探索精神、理性精神、質疑精神和實證精神四個維度。

2.2.1 探索精神

探索精神是對未知事物的好奇，是對所好奇的事物的發(fā)生機制和與其他事物之間產生聯(lián)系的背后機制的求知欲。通勤路徑的選擇，夏雨冬雪，火箭升空，生活、工作乃至遠離實際生活的事物中，都存在著眾多科學活動的對象，而對它們自身以及與其他事物之間的聯(lián)系的規(guī)律的揭示，需要具有主動的探索精神。

對現(xiàn)象背后機制的好奇心，使人類關注的探索對象逐漸豐富，并且?guī)椭祟惏l(fā)現(xiàn)并掌握這些探索對象的規(guī)律。而強烈的求知欲，即主動探索并認識科學本質的認知傾向使人類不斷拓展對自身、周圍和世界的認識，二者共同導致了科學活動的啟動。

2.2.2 理性精神

廣義而言，理性精神是指相信世界具有可理解性和規(guī)律性，并且對客觀物質世界存在規(guī)律具有堅定的信念；狹義層面上，理性精神是指采用理性思維了解、認識世界的態(tài)度，是一種高級認知思維方式，通常指基于邏輯的思考加工[16]。受理性精神支配處理信息時具有分析性和反思性傾向。非理性思維通常指基于情緒與直覺的思考加工，例如與社會文化環(huán)境、情緒、直覺頓悟、認知風格、價值取向、創(chuàng)造性思維等非邏輯成分相關的認知過程[17]。

21 世紀，隨著信息的不斷增加和擴展，大量冗余信息可能會讓人們難以辨別真假，無法做出正確的判斷。由于具有理性精神的人能夠持續(xù)地堅持基于邏輯的思考分析，而偽科學、謠言和虛假信息無法經受基于邏輯的思考分析的考驗，所以他們對于偽科學、謠言和虛假信息的辨別能力更強。具有理性精神的人認知上能夠做到更深入本質地接觸到事物的真相，實踐上能表現(xiàn)出在判斷和進行決策時更符合科學方法的要求。因此，個體是否能夠進行理性思維對衡量個體是否具有科學素質具有重要意義。

2.2.3 質疑精神

科學活動在不斷地自我檢視和糾錯中進行，而科學認識也正是在這樣的過程中得以提升并完善。質疑精神就是指在科學活動中所體現(xiàn)出來的自我檢視和糾錯的內在動力。只有勇于質疑，才能發(fā)現(xiàn)矛盾，并且在發(fā)展的基礎上修正已有的認識，尋求更好更合理的科學解釋和科學理論。長遠來看，科學認識以及科學規(guī)律只有在不斷被質疑的過程中，才能獲得發(fā)展變化，不斷得到修正。“科學的每一個部分，包括‘預設’在內，都是研究的可能題目，都可以接受修改”[18]。“科學就是要辨誤識偽，去偽存真，對已有的結論、曾經的權威，皆應保持某種理性的懷疑，一旦出現(xiàn)新的反證時，應立刻予以‘存疑再究’”[19]。

2.2.4 實證精神

公民為獲得對自身、周圍以及世界的理解和認識，在探索精神、理性精神以及質疑精神的基礎之上，還需要另一種精神，即通過觀察和實驗的方法對所獲得的未經科學證實的信息和對經過分析、推理所獲得的假設進行驗證的精神，這就是實證精神，是以觀察、實驗的手段進行驗證的內在動力。實證精神可延伸至對事實的尊重，科學精神首先要尊重事實，從事實出發(fā)，在此基礎上通過觀察和實驗的手段進行驗證。缺乏實證精神可能會導致輕信缺乏證據支撐的言論，最終會增加維護社會正常運轉的成本，并通過社會主體傳播危害[20]。通過提高公民的實證精神來提高科學素質，進而抵制沒有根據的信仰，對社會穩(wěn)定和個人健康非常重要[20]。

科學精神的上述四個維度貫穿于公民所進行的對自身、周圍以及世界的理解和認識的過程，使公民具有強健而穩(wěn)定的內在驅動力開展科學活動。就對公民科學素質的理解而言，只有將科學精神明確地內化于其中，公民科學素質的概念才更完整，并且內涵更深刻，其外在表現(xiàn)也擁有了結構支撐。

3 科學精神使公民科學素質成為“素質”

3.1 公民科學素質的內在性與穩(wěn)定性

公民具備科學素質是指公民具有在工作和生活中遵循科學活動的原則，利用科學方法、科學知識解決實際問題，與此同時，拓展自己對自身、周圍以及更廣闊的世界的理解和認識的內在的、穩(wěn)定的能力。公民科學素質具有內在性和穩(wěn)定性的特征。所謂內在性是指并非偶然地對所獲得的科學知識和科學方法的應用能力，而是由內而生的思維和行事方式；穩(wěn)定性則指不依賴于場景，在任何情況下、任何條件下均可使科學能力得以體現(xiàn)。

3.2 科學精神賦予公民科學素質以內在性

公民科學素質的外在體現(xiàn)是在生活、工作中利用科學知識和科學方法解決實際問題，理解世界、認識世界的能力，具體而言包括獲取和辨別信息，科學地解釋現(xiàn)象，科學地預測事物發(fā)展的結果，開展科學探究以獲得新知的能力，這些能力被稱之為科學能力，是公民適應社會和時代發(fā)展，解決各類實際問題的核心和基礎，它們不限場景，能夠幫助公民進行關于自身和社會的判斷和決策，并采取相應的行動。可以說，科學素質內嵌于科學活動的主體，以各項能力作為具體體現(xiàn)。

科學精神與科學方法、科學知識一起成為決定公民科學素質的關鍵成分?？茖W方法和科學知識的應用使公民科學素質在某一具體情境或對某一具體現(xiàn)象進行考察時得以體現(xiàn)，決定了即時的科學能力。科學精神則是公民在解決問題的過程中，以及關于自身、周圍以及世界的理解過程中遵循科學方法、運用科學知識的內在動力。換言之，科學精神使人能夠遵循科學方法，利用科學知識，并且不斷地產生更好的科學方法、更正確的科學知識。不僅如此，科學精神使人所具有的科學能力不斷提升。

3.3 科學精神賦予公民科學素質以穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是公民科學素質的另一個重要屬性，它意味著具備科學素質的公民個體在大多數條件下均能發(fā)揮相應的科學能力。

作為公民科學素質關鍵要素的科學精神、科學方法和科學知識，它們具有不同的穩(wěn)定性?？茖W知識和科學方法隨著時代的變化而發(fā)生改變，并不斷獲得更新。與之相比，科學精神則具有一定的穩(wěn)定性。在不同的歷史階段，科學精神的四個子維度的重要程度可能會發(fā)生調整，但至少在較長歷史時期內科學精神的內涵不會發(fā)生重大改變。在個體層面，科學精神體現(xiàn)出明顯的個人特質，確定了個體能力的范圍。在很大程度上，科學精神決定了科學素質所能達到的高度。有鑒于此，科學精神賦予了公民科學素質能夠保持在一定水平的穩(wěn)定性。

通過上述分析可知，科學素質所具有的內在性和穩(wěn)定性特征，正是由高階的、不依賴于外在內容的、內涵穩(wěn)固的科學精神所賦予。科學精神賦予科學素質以內在性和穩(wěn)定性的特征，在科學素質概念建構中起到了核心作用，也正因為如此，科學素質從能力升華為“素質”。

4 對公民科學素質中的科學精神的測量的思考

4.1 科學精神的可測性

比起科學知識和科學方法，科學精神具有高度抽象性，測量難度較高，但依舊可以通過主觀報告或者觀察、訪談等方式，在一定的情境下進行測量。盡管目前尚沒有對科學精神的測量工具，但由于科學精神具有穩(wěn)定性的特征，因此可以開發(fā)量表對其進行測量。定性測量手段中，訪談可以提供豐富的數據，揭示新的見解，靈活而充分地反映個體的內在想法[21]。以往的公民科學素質測評體系中有對科學態(tài)度的測量，但科學態(tài)度并不能替代科學精神，科學態(tài)度更強調基于外在視角對科學的認同程度、參與的積極程度等，而科學精神則是其主體自身所秉持的穩(wěn)定地進行科學活動的內在驅動力。

4.2 科學精神的子維度

4.2.1 探索精神

對于探索精神的測量主要包括兩個維度，分別是好奇心和求知欲。Yu 指出，人們生來就有好奇心和求知欲，無數的科學研究、藝術成就和社會發(fā)展都證明了人類“對知識的渴望”，好奇心推動人們去探索和發(fā)現(xiàn)新的信息，并有助于促進終身學習[22]。美國科學促進協(xié)會指出科學素質是好奇心的系統(tǒng)性應用，對所有人而言，好奇心都是科學探究的重要基礎[23]。Norris 和Philips 指出，欣賞和探索科學，包括對科學保持驚奇和好奇心，是科學素質的重要組成部分[24]。除了好奇心，求知欲也是探索精神的重要維度。公民擁有好奇心和求知欲，才能將自己從事科學活動的范圍擴大，從而更好地解決生活和工作中的實際問題，更好地了解自己、周圍和更廣闊的世界，才能夠把握當中的規(guī)律，實現(xiàn)美好生活。實際上，在美國科學素質培養(yǎng)項目(Scientific Literacy Project，SLP) 中，一項重要的教學目標就是培養(yǎng)孩子參與綜合科學探究和素養(yǎng)活動的動機，不僅僅要強調兒童對科學知識的把握，更要了解兒童對自己科學能力的信念，以及他們參與科學的意愿和興趣，尤其是兒童的學習動機是否強烈[25]。

4.2.2 理性精神

理性精神具有兩個維度，分別是基于邏輯的思考分析習慣和摒棄超自然信念的長期而穩(wěn)定的信念。

理性精神要求科學論證必須符合邏輯推理的原則，也就是說，通過運用推理、論證和常識的特定標準來檢驗論證的有效性[23]。具有理性精神的公民能夠對自己所提出的觀點進行符合邏輯推理的論證，具備科學判斷和決策的能力基礎，能夠科學地認識世界和理解世界，理性地參與社會生活，是人類認識自然和改造世界的工具性存在[26]。

理性精神還要求摒棄超自然信念，破除蒙昧主義和神秘主義。超自然信念是指那些并非真實存在的，違反科學的基本原則的信仰/實體/過程，包含傳統(tǒng)宗教、通靈、巫術、唯心論、怪物和鬼魂以及先知能力等元素[27]。超自然信念經常出現(xiàn)在電視和電影、社交媒體、書籍和廣告中。超自然信念的特點是缺乏經驗證據的支持，而且違反了已知的自然法則[20]。

4.2.3 質疑精神

科學認識和科學規(guī)律是全人類科學活動的共同結晶。從事科學活動的主體是人，人可分為自己和他人，因此，對已有科學認識或科學規(guī)律進行質疑時，很可能會受到其主體的影響。鑒于此，質疑精神包括敢于質疑他人的觀點、樂于接受來自他人的質疑、勇于自我質疑三個方面。

科學話語的一個關鍵特征是質疑，合理地提出問題在引出解釋、假設理論、評估證據、證明推理和澄清疑問等方面都起到重要作用，是討論交流和辯證思維的重要因素[28]。提問和質疑他人的觀點是有意義的學習和科學探究的組成部分，提出一個好的問題是一種創(chuàng)造性的行為，這是科學研究的核心[28]，當然也是公民具有科學素質的體現(xiàn)。

此外，接受他人的合理質疑，并不斷修正錯誤，朝著真理的方向進步，是科學的正向循環(huán)過程。在學術界，出版前期的匿名學術同行評議，經常被用來確定一篇學術論文是否適合發(fā)表。評審人會對作者的觀點和方法提出質疑，作者需要樂于接受質疑并基于邏輯與證據進行有效辯護，并不斷修正學術論文。對一般公民而言，樂于接受挑戰(zhàn)和質疑才能夠使對自己的認識、對周圍和世界的認識得到提升，從而更好地做出與自己和社會相關的決策。

質疑精神還應該包括指向自我的質疑。勇于承認錯誤和糾正錯誤，是個體獲取更多的科學知識和真理的重要條件。美國國家教育進步評價 （National Assessment of Educational Progress，NAEP）重點強調了科學素質包括“運用確切的證據證明或質疑做出的解釋或預測”的重要能力，保持認知開放性，不斷從多種視角創(chuàng)新性地汲取新的科學知識，擴大知識結構，進而對已有的結論進行自我質疑和否定，是一個提升和優(yōu)化自我科學素質的實踐過程[29]。

4.2.4 實證精神

實證精神要求個體承認世界的本質及其規(guī)律的客觀實在性，注重邏輯分析、演繹推理與數學計算和推導在科學活動中的運用，并堅持“實踐是檢驗真理的唯一標準”，堅持理論聯(lián)系實際，注重通過觀察和實驗獲取科學事實、檢驗理論。缺乏實證精神往往會輕信缺乏證據支撐的言論[20]。例如在日常生活中，個體能否積極利用合理手段并尋求證據，來評估與求證科學家和大眾媒體提供的信息和論據[30]。此外，個體是否輕信缺乏支持性證據和可信度的偽科學理論，比如占星術，也是是否具有實證精神的具體體現(xiàn)[20]。

5 結語

科學素質是一個動態(tài)發(fā)展的概念，而科學精神在政策層面的演進，反映出公民科學素質內涵的深刻變化?！犊茖W素質綱要》的“四科兩能力”遵循公民科學素質發(fā)展的層次結構，為開展公民科學素質建設提供了明確指向。習總書記在2016 年“科技三會”上提出，普及科學知識，弘揚科學精神，傳播科學思想，倡導科學方法，提高全民科學素質。“四科”內部結構的變化，加強科學精神的弘揚，標志著公民科學素質進入新的發(fā)展階段。隨著我國公民科學素質總體水平的快速提升，以及新時代面臨信息化、數字化的發(fā)展形勢，黨的十九大報告強調，弘揚科學精神，普及科學知識，將科學精神置于“四科”之首，表明新時代公民科學素質將以弘揚科學精神為主線，在全社會形成科學理性的氛圍，突出科學價值觀的引領。

在我國的政策語境下，科學精神一直都是科學素質的重要組成部分，進入新發(fā)展階段，科學精神對于科學素質的重要作用更加彰顯。本文從學理上論述了科學精神對于科學素質內在性和穩(wěn)定性的決定性作用，確認了新時代公民科學素質以弘揚科學精神為主線的政策思路。

在公民科學素質測評實踐中，以公民對科學的態(tài)度反映科學精神的方式已不能滿足測量要求，本文從科學精神的定義、內涵及構成進行分析，對科學精神進行概念解構，嘗試從探索精神、理性精神、質疑精神、實證精神四個方面開展測量，進而實現(xiàn)對科學精神的測量，并最終促進形成一套完整的新時代公民科學素質測評指標體系。

致謝:本文成稿過程中得到了清華大學社科學院李正風教授的指導與幫助，深表感謝！