张增一 科学素质:它究竟是什么?
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张增一
单位:北京理工大学

   国务院颁布的《全民科学素质行动计划纲要》(以下简称《纲要》),是全面实施全民科学素质行动计划,提升全体公民的科学素质的纲领性文件。为了更好地理解、落实和贯彻执行《纲要》的精神,人们必须首先了解以下两个问题:什么是科学素质?它包括哪些内容?关于第一个问题,《纲要》作了如下界定:“科学素质是公民素质的重要组成部分。公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识,掌握基本的科学方法,树立科学思想,崇尚科学精神,并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”关于第二个问题,本文将从以下几个方面的内容作一简要的介绍:

    一、理解科学的本质、精神和方法

    科学是什么?这是人们首先遇到但又不容易回答的问题。一般来说,可以从三个层次来理解。第一,科学是一种认识活动。科学家坚信宇宙中的众多事物都遵循不变的规律发生和发展着,借助思维、仪器开展系统的研究可以认识这些规律。科学是以经验为依据以探索未知现象及其规律为目标的社会实践活动,受主客观条件的限制,科学研究成果往往具有某种不确定性,甚至会失败,但是,科学研究一旦取得成功,将会千百倍地回报社会。科学是一个自主性程度较高的认识活动,长期以来科学家共同体形成了自己独特的研究传统、技术规范和道德规范,并以此来对科学成果或研究活动进行评价;从长远的观点来看,科学不仰仗权威,科学讲求证据,没有哪一位科学家有关决定其他科学家的结论是否正确。第二,科学是理论化的知识体系。科学知识虽然包括对现象的记述、描述等但往往表现为科学家运用科学方法提炼、加工、检验过的理性认识。科学研究是一个不断发掘和获得新知识的过程,随着认识的深入,新的观察会对现有的理论提出挑战,并在此基础上提出新的理论。因此,在科学界,不时地有新理论被提出来,修正甚至推翻旧的理论,这正是科学进步的表现。当然,这并不意味着所有的科学知识都具有不确定性和客观真理性,科学中的许多知识是具有稳定性和持久性。第三,科学是一种社会建制。在现代社会中,科学不仅是一种社会化的活动,而且这种活动被制度化了,形成了与经济、政治、文化、教育等体制并存互动的科学建制。重视科学和保障科学发展,正在成为世界各国的基本国策,有力地促进了科学的发展,与此同时也改变了科学活动的社会方式。科学研究纳入国家发展计划,科研经费主要来自国家财政拨款,研究工作由不同机构如政府部门、大学、科研院所、企业分工协作完成,使科学研究的部门之间、科学与社会之间、科学与公众之间的联系日益紧密。因此,科学作为一项社会事业需要得到全社会的理解、支持和监督。

    技术不仅是人类文明的重要组成部分,在当今社会也成了一项复杂的社会事业,它增强了我们改变世界的能力,并且改变着我们的生活条件和生活方式。它可以指人类创造和制造的产品,也可以指一种知识体系。早期的技术是在经验基础上开发出来的,靠师傅带徒弟世代相传;现代技术在很大程度上是在法学发现的基础上开发出来的,并且为科学发展奠定了基础。与科学不同,技术的任务是发明、设计、创造,通过控制、改造自然和利用自然来服务于人类的需求,提高生活质量。技术设计的质量直接关系到产品的功能、水平、质量和效果等,并且受成本、工艺、政治、生态和道德等方面的因素制约。所有的技术系统都会出现故障,系统越大越复杂出现故障的可能性就越多。就像人们常说的“凡药三分毒”一样,技术总有副作用。例如核电站在带给我们廉价电力的同时会带来核废料,可能会出现核泄漏事故。因此,在设计和使用技术的过程中,要尽可能地降低风险,要特别强调以人为本。

    传统上人们往往把数学当作自然科学的一个分支学科,尤其是在我国更是如此,但是,20世纪以来数学已经发展成了与自然科学、社会科学并列的一个大门类科学??数学科学。现代数学研究一切可能的数量关系和空间模式,往往被人们成为是关于“模式”的科学,即寻求尽可能简单的、适用的模式,揭示和描述现实世界或数学自身的抽象世界所具有的各种结构。数学在其早期发展阶段主要是作为一种实用的技术或工具,广泛用于处理人类生活及社会活动中的各种实际问题;现代数学则是科学研究必不可少的语言和工具,它不仅使表达更为清晰简洁,推理更加严密,而且它本身已经成了解决许多重大问题的关键性的思想和方法。作为一种思维方式的数学,它追求完全确定的、可靠的知识,明确无误的概念、命题和推理规则保证了其结论的正确性;数学的抽象性使他获得了其他人类思维活动所不具备的通用性;作为一种文化体系的数学,不断追求最简单的、最深层次的、超出人类感官所及的东西,它体现了理性探索的伟大精神,深刻地影响着人类的精神生活。数学可以培养人们严谨、全面、灵活、敏捷的思维品质,培养和提高人们的洞察力、分析能力、抽象概括能力、独立思维能力,化繁为简的能力等。

    理解科学的态度、价值和精神是科学素质的核心。科学态度是对科学家在长期科学探索实践中逐步形成的关于如何对待自然、对待世界、对待科学研究本身的态度。它包括两个方面:一是对未知事物保持强烈的好奇心和兴趣,展开想象力提出疑问或做出试探性的解释,运用逻辑推理,寻找观察和实验证据,诚实和谦逊地对待证据材料和结论;二是关心科学事业的发展,尊重科学知识,辨识和揭露伪科学现象。科学的价值追求是致力于认识世界的本来面目,探索自然真理,追求客观知识(真),致力于发现并表述自然界的规律(美),造福于人类,服务于社会(善);科学活动的规范要求科学家出于发展科学的目标而从事科学研究,既不盲从权威也不随意怀疑他人的成果,在研究中要追求创新并有责任和义务向社会公开其成果而不能独占。科学精神是对科学态度、科学价值和科学规范的提炼和升华,也是值得现代人普遍追求的价值理想和行为准则,并且可以为公众在日常生活和工作实践中所理解、掌握和运用。它主要包括:探索求真,理性思考,严谨实证和怀疑反思。

    科学方法是科学家在长期的认识实践中所采用的研究方法,其中一些基本方法也可以为公众所掌握用于解决社会生活中的许多实际问题。人们常说的“与其授之以鱼,不如授之以渔”,就是强调方法的重要性。尽管由于科学家从事的研究工作各不相同,采用的研究程序或步骤也不一样,但一般不外乎提出问题、分析问题、解决问题、检验与评价等阶段。在具体的科学研究中,尽管科学家也往往使用许多专门的技巧和方法,但是有许多是普通公众所能掌握并在日常生活中经常使用到的。例如,分类法、比较法、对比法、试错法、观察法、统计法、逻辑推理等。一项科学研究的结论之所以可靠不仅在于研究者在研究过程中所采用的科学方法,而且还在于这项科学成果在公开发表之后要不断地接受科学家共同体的质疑、检验(理性检验、经验检验)和评价(相容性评价、自洽性评价和简单性评价等)。这也就是为什么人们生病应该去医院而不是应该找江湖郎中,应该服用正规医药厂生产的药品而不应该相信祖传秘方的原因。

    二、掌握基本的科学知识

    科学知识是科学素质的基础,这并不意味着人们必须掌握所有的现代科学知识,这是不必要的,也是不可能的。只要人们掌握了自然科学、数学和技术方面的基础知识就能对科学的本质、精神和方法以及科学、技术与社会的关系有正确地理解。

    作为一个现代社会的公民,应该了解现代科学知识体系的基本轮廓,理解这一知识体系中关于宇宙、生命、人体、人类行为、数学和现代技术的基本术语和核心观点。认识科学知识的特点(与非科学知识的区别)和一般分类。了解人类历史上认识世界图景的重大发展阶段,树立现代的科学的世界观。

    关于宇宙与地球:人类居住的地球是太阳系的一颗行星,而太阳系是银河系中的一个普通的星系,宇宙又由许许多多像银河系这样的星系组成;地球围绕着太阳作周年运动并且自转,月亮围绕着地球转,昼夜交替和季节变换都与它们之间的相对运动有关;我们今天的地球经历了长期的演化并且仍然在演化着,地球内部、地壳、地表都在不断地运动着,地球上的水体、大气、土壤也在不断地运动变化并且相互影响;人类是大自然中的成员,人类与其生存环境是一个不可分割的物质整体;我们的水资源和能源都是有限的,人类的活动会对其赖以生存的环境产生影响,为了人类的整体和长远利益应该保护自然环境,在与自然协调的基础上求得发展。

    关于物质与能量:我生活在一个物质的世界中,水、空气、氧气、二氧化碳、金属、非金属等无机物,天然气、酒精、蔗糖、蛋白质等有机物都是人们日常生活中常见的物质,应该对其物理性质、化学性质以及作用与功能有一定的了解;自然界中的物质出于永不停息的运动和变化之中,不同的物质形态和运动形式之间发生着相互作用,因此,物质的运动和相互作用是科学的最基本的概念和原理之一。力是