摘要：科学精神的培养是一个长期的过程，需要从小学阶段就开始有意识地渗透。珊瑚实验小学强调在学科教学中培养学生的科学精神。在数学教学中，学校主要从以下几个层面来培养学生的科学精神：一是构建亲和的课堂环境，培养学生民主精神；二是重视问题意识，培养学生质疑精神；三是强化“证实”，培养学生实证精神；四是鼓励“证伪”，培养学生求实精神；五是倡导多元，培养学生的创新精神。
关键词：小学数学；科学精神；创新意识
科学精神是科学工作者从事科学活动时所体现出来的一种精神状态。它是科学家的内在精神气质、品质和科学活动的内在性质、特质在求真创新基础上的统一。[1]科学精神的内涵包括民主精神、质疑精神、实证精神、求真精神和创新精神。联合国教科文组织国际教育发展委员会明确提出“：发展是必需的，而发展意味着要具有一种科学精神。”[2]然而，科学精神的培养是一个长期的过程，我们必须从小学阶段就开始有意识地渗透。秉着“人人都是科技教育工作者”的教育理念，重庆市珊瑚实验小学数学教师注重培养学生的科学精神，为学生后续不断地发展奠定基础，为学校的科技教育体系提供强有力的支撑。
一、构建亲和的课堂环境，培养学生民主精神
民主作为促进科学发展的重要条件，为人们发现、发展真理提供了一个良好的社会交往方式。对科学的认识，要发扬民主，尽可能地让人们把各种观点反映出来，并且经过比较、辩论，把错误的、歪曲的东西排除掉。因此，民主精神是科学精神的重要组成部分。所谓“亲和的课堂环境”，是指以尊重学生为前提、以培养学生创新精神为目标的民主、平等、和谐的课堂教学环境。这样的环境才能使课堂成为师生敞开心灵、发展心智、磨砺心境的广袤舞台。当学生在课堂上能主动把自己的想法、疑惑与教师交流、与同伴分享时，课堂也就成为了培养学生民主精神的重要阵地。数学知识与人们的生活、工作紧密相关，许多知识的获得、结论的形成并不是非此即彼的，有时会因时、因地、因人而异。在这种时候，得出什么结论、作出什么决定往往需要学生彼此商量、顾全大局，而这正是在课堂上培养学生民主精神的重要契机。案例1：在二年级的《统计》一课上，教师创设情境：学校想为学生定制一套校服，有红、黄、蓝三种颜色，为了整齐，我们只能选择一种颜色。究竟选择哪种颜色呢？你有什么办法？经过热烈的讨论之后，学生达成了共识：喜欢哪种颜色的学生人数最多就选择哪种颜色。于是，他们展开了对本班学生的调查统计。随后，教师继续追问“：现在，我们班喜欢红色的人数最多，就说咱们全校都做红色校服，可以吗？”有的学生点头默认，有一部分学生举手反对道：“全校学生太多，万一别的班级多数人都喜欢其他颜色呢？”此时，教师不失时机地点拨道：“是啊，看来要想作出决定，只调查一个班级还不够，必须调查更多的学生才行。”在这个片段中，由于师生间做到了关系亲和，整个课堂环境非常民主，学生能够积极思考、畅所欲言。无论是最初“根据人数多少确定颜色”这一方案的确定还是最后“需要调查更多学生”这一结论的达成，都折射出植根于学生心中的民主精神。
二、重视问题意识，培养学生质疑精神
质疑精神表现为追问、批判。在科学的王国里，没有绝对正确、不容怀疑的理论和知识。正是凭着对旧理论的大胆、理性的怀疑，才推动科学不断地向前发展。可以说，没有合理怀疑，就没有科学创新。波普尔说过“：科学家之所以成为科学家，不是他之拥有知识、不可反驳的真理，而是他坚持不懈地以批判的态度探索真理。”[3]小学生天生具有提出问题、大胆质疑的品质，这种怀疑的精神最容易引起探究反射，思想也就应运而生。因此，教师需要做的就是保护好学生这份难得的品质，鼓励他们合理地怀疑、科学地创新。案例2：在教学《笔算两位数乘两位数》时，教材例题是“每本书24元，一套12本。买一套书共需多少元？”学生通过尝试，列出以下几种方法。对于第二个竖式，教师引导学生质疑，学生提出了以下三个问题。第一，1乘2所得到的积2为什么写在百位？24为什么不与上面的48对齐？第二，2和4的后面还应该有个0，为什么不写？第三，48表示什么，240表示什么？学生的这些疑问真实且非常有价值，正是这些问题引领学生深入地思考。教师则适时地抓住机会，以这些问题为纲领，让学生通过讨论互相答疑解惑：1表示1个十，1个十乘2个十所得到的积是2个百，所以2写在百位；4是在十位，2是在百位，所以24表示240，不写后面的0是为了更简洁；48是2本书的价钱，240是10本书的价钱，288是12本书的价钱。在对第二种算法进行争辩的基础上，学生还通过质疑理解了第一种算法错误的原因：10本书的价格是240元而不是24元，所以第一种算法24的位置写错了。真正的科学精神是从正确的批评和自我批评中发展出来的。在这节课中，教师充分引导学生质疑，通过不断地反问逐渐使学生理清了笔算两位数乘两位数的算理。在这个过程中，学生既收获了数学知识，更形成了追求真理所必需的怀疑精神。教师要鼓励学生在认识事物时敢于理性地怀疑，不轻易相信一切结论和权威，不迷信教师和课本，敢于说出自己的见解和方法。但质疑不应全盘否定，而是应该把质疑建立在实证精神的基础上，这才是真正的质疑精神。
三、强化“证实”，培养学生实证精神
实证精神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。科学问题的证实和证伪，最终都只有通过实践才能解决。用实践检验一切的态度和方法始终贯穿和渗透于整个科学活动，鞭策着科学的发展和进步。数学学科的“证实”就是通过观察和利用客观事实来解决是什么、为什么的求证过程。小学生受其年龄特点的影响，他们愿意大胆猜测，在学习数学过程中有时会不假思索地凭直觉说出自己的想法。这个时候，教师应主动引导学生去“证实”，用事实来证明自己的想法是否正确。案例3：在教学五年级数学《可能性》时，教师创设足球比赛的情境，以抛硬币的方法确定谁先开球，并提问“这样的方式公平吗”。学生都认为公平，更有学生直接说“，其实正面朝上和反面朝上的可能性都是1/2”。其他学生也毫无异议，纷纷表示赞同。在这个时候，教师不能仅仅满足于学生对结果的“知晓”，而必须引导学生积极地验证这一结论的真实性。一位教师是这样说的“：真理的获得决不能靠猜测，必须经过反反复复地实验。你们愿意通过实验来证实你们的猜想吗？”学生表示愿意。于是，教师让每个学生抛20次硬币，记录下正、反面朝上的次数。然后，教师请几位学生汇报自己的结果，同时把学生的实验结果输入电脑中，利用电脑生成条形统计图。多数学生发现：在电脑所生成的条形统计图中，表示正反面的两根直条离1/2处较远。这与课前的猜测产生矛盾，引起学生质疑，激发学生继续探究欲望。这时，教师引导学生思考：为什么正反面向上会相差这么多？学生很容易想到，是因为实验次数太少造成的。如果增加实验次数，就有可能会更接近1/2。为了验证这一猜测，教师引导学生将小组的实验结果与全班的实验结果加起来进行比较，发现果然与预测越来越相符。接下来，教师又出示了历史上5位数学家共12万次以上的抛硬币的实验结果，并制作成条形统计图，此时发现表示正反面的两直条已经非常非常接近1/2处。这样的过程让学生亲历了科学的实证，让学生看到随着实验次数的增加，正反面朝上的频率无限趋近于1/2这一科学事实。同时，学生也深切地感受到，科学研究建立在真实的实验基础上的重要性，科学来不得半点虚假，培养了自身的实证精神。
四、鼓励“证伪”，培养学生求实精神
小学数学知识的学习是一个科学知识的学习过程，但由于小学生的年龄特点，小学课本上的数学概念大多没有下绝对科学的定义。因此，小学数学教学的应然追求就是“求是与去伪的恰当融合”[4]，需要教师鼓励学生在“证伪”的基础上“去伪”，从而形成正确的数学思想与方法、习得相关的知识与技能。案例4：在教学《条形统计图》时，笔者就遇到了这样一个问题。笔者以统计班上一到四年级近视人数为情境进行教学，学生在课堂上已经认识了条形统计图、知道了它的作用，也能看懂条形统计图中的信息。这时，笔者要求学生根据条形统计图提出一个数学问题。其中一个学生问道：“我们班三、四年级时一共近视多少人？”绝大多数学生对此没有怀疑，甚至还用加法进行计算。出现这个问题的根本原因是学生没有真正理解加法的本质意义，因为在小学阶段，我们对加法的解释就是“把两个数合并成一个数的运算”。如果停留在这一层面来理解，学生自然会出现刚才的错误。但是，如果教师机械地从集合的角度去给学生讲解，他们肯定不能理解。为了让学生发现问题，笔者让三年级时近视的学生起立，然后让四年级时近视的学生起立，让大家数一数，看是不是与他们的想法一致。很明显，事实与他们的想法完全不同了。于是，笔者让学生静静地思考，为什么三年级的近视人数不能加四年级的近视人数？看着两次站立的同学，学生慢慢发现，原来四年级近视的同学中有很多是在三年级近视的，所以不能简单地把这两个数相加。科学的求实，就是要在不断假设、证伪的过程中去探究隐藏在事物现象背后的本质和规律。在这个过程中，通过活动和思考，学生初步感受了加法的本质属性：两个具有相同属性的集合之间没有交集时才能用加法。这不仅使学生突破了原有对加法的认知，更向学生渗透了如何辩证地看待真理、不把偶然当作必然、不把局部当作全部的唯物主义科学求实观。
五、倡导多元，培养学生创新精
神创新精神是科学活动的灵魂，是科学活动的生命。在任何领域，创新精神都表现为敢于走在时代前列，敢于提出与客观事物相符但又与前人观点不同的新观点、新理论。科学鼓励人们在求真、求实的基础上大胆开拓，不断创新。小学生的思维特点和数学学科特点决定了很多数学问题都不止一种解决方法。如果仍然拘泥于“一问一答”“一答一个准”，只提供一种解决途径，那么势必会堵塞学生的思路、桎梏学生的思维。因此，教师在概念、计算、解决问题的教学和练习中要创设条件，让学生用不同的思路思考问题、用不同的方法解决问题，同时引导学生不满足于现状，时刻追求多元的、别人想不到的答案和设想。久而久之，学生的想象力和智慧就能得到培养，创新意识也随之形成。案例5：在教学《最小公倍数》一课时，当学生理解了最小公倍数的意义后，教师放手让学生独立尝试求6和8的最小公倍数，然后组织他们展示交流。正是教师创设的这个开放的学习活动，打开了学生的思维。除了教材中提到的“列举法”求最小公倍数外，学生还想到了其他方法。一是筛选法。只写出8的倍数：8、16、24、32……然后从小到大一个一个地看，发现24也是6的倍数。所以，24就是6和8的最小公倍数。二是分解质因数法。先分解出6和8的质因数，6=2×3，8=2×2×2，它们的最小的公倍数是3×2×2×2=24。三是短除法。6和8的公因数只有2，6除以2商3，8除以2商4。所以，6和8的最小公倍数是2×3×4=24。学生在讲解这些方法时，不断地引发其他同学讨论和评价。最后，大家发现：筛选法与列举法比较相似，只是不用把两个数的倍数都写出来；短除法与分解质因数法形式不同但道理完全一样；根据分解质因数的方法，可以推导出一个定理——用两个数的乘积除以它们的最大公因数得到最小公倍数。在这节课中，教师并没有主动向学生“索要”不同方法，但是学生通过积极思考、努力探究，不仅找到了多种求最小公倍数的有效方法，而且在相互交流、碰撞的过程中厘清了各种方法之间的联系和区别。这些方法中，有的比较直观，有的比较抽象，学生可以根据自己的实际情况和需要去掌握适合自己的方法。教师用这种方式引导学生进行创造性研究和分析可以使学生明白，一个问题的解决可以用不同的思路，有时即使在同一种思路下也可以通过不同的途径来解决。这既有助于学生发现数学知识的内在联系，融会贯通所学知识，又开拓了他们的视野，培养和发展了他们的创新精神。
参考文献：
[1]秦元海.论科学精神：兼析我国科学精神的缺失与培养[D].上海：复旦大学，2006.
[2]联合国教科文组织国际教育发展委员会.学会生存：教育世界的今天和明天[M].北京：教育科学出版社，1996：200.
[3]波普尔.科学发现的逻辑[M].查汝强，邱仁宗，译.沈阳：沈阳出版社，1999：300.
[4]喻平.教学的应然追求：求是与去伪的融合[J].教育学报，2012（4）：28-33.
作者：胡庆
