讓學(xué)生掌握科學(xué)思想方法的利器

楊菊飛

摘要在科學(xué)教學(xué)中，結(jié)合課程內(nèi)容和學(xué)科特點適當?shù)匾胍恍┛茖W(xué)思想方法，不但會使課堂增色，而且還有助于學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)，有助于他們對科學(xué)知識的理解。本文從實施科學(xué)思想方法教育的原則、途徑和方法等方面闡述了在初中科學(xué)課程中進行科學(xué)思想方法教育的問題。

關(guān)鍵詞科學(xué)教育思想方法實施原則途徑方法

一、問題緣起

義務(wù)教育階段開設(shè)的每一門課程都擔負著對學(xué)生進行科學(xué)思想方法教育的任務(wù)?？茖W(xué)課程在科學(xué)思想方法的教育方面有其獨特性，這是由科學(xué)學(xué)科的特點決定的。科學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及變化規(guī)律的自然科學(xué)，比如，在研究物質(zhì)的微觀運動和變化的規(guī)律時，就需要學(xué)生在事實材料的基礎(chǔ)上學(xué)會推理、假設(shè)、抽象、類比和建立模型。因此，科學(xué)思想方法在科學(xué)活動中被反復(fù)運用。并帶著普遍指導(dǎo)意義的思想方法。讓學(xué)生掌握科學(xué)思想方法的利器，可以激發(fā)他們對科學(xué)的興趣、增強其學(xué)習(xí)科學(xué)的自信心，而且還可以使他們掌握怎樣學(xué)習(xí)、發(fā)展，以及怎樣在離開學(xué)校后繼續(xù)提高的方法，即獲得一種持續(xù)發(fā)展的能力，這正是素質(zhì)教育所追求的目標。然而，審視目前的科學(xué)教學(xué)不難發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教學(xué)與科學(xué)思想方法的應(yīng)用存在“兩張皮”的狀況，科學(xué)教學(xué)在思想方法的教育方面還沒有得到真正落實，仍需要我們努力加強。

二、實施科學(xué)思想方法教育的原則

1顯性與隱性相結(jié)合。有人認為，科學(xué)思想方法的教育與知識傳授之間有很大的不同，思想方法往往是不具體的，且多變的，因而在進行科學(xué)思想方法的教育時，要做到潛移默化，含而不露，最好采用“滲透”和“示范”的方法。也有人認為，在初中階段就要求學(xué)生掌握系統(tǒng)的科學(xué)思想方法還有一定的難度，可在具體的知識教學(xué)過程中適時地顯化科學(xué)思想方法，使學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)知識與科學(xué)方法的相互作用，并獲得學(xué)習(xí)新的科學(xué)知識、掌握新的科學(xué)方法的能力。筆者認為，新課程能讓學(xué)生親身經(jīng)歷相應(yīng)的思維活動過程，從中體驗和認識一些普遍的、具體的、典型的科學(xué)方法。同時，倡導(dǎo)新教材在科學(xué)思想方法的教育方面已經(jīng)做了一定改進，顯性的科學(xué)思想方法在新教材中有所增加。因此，在初中科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)實際的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的水平，并根據(jù)顯性教育與隱性教育相結(jié)合的原則對學(xué)生進行科學(xué)思想方法的教育。

2內(nèi)容與方法結(jié)合性原則。在確定科學(xué)思想方法的教育內(nèi)容時。應(yīng)當在確實有進行科學(xué)思想方法教育的必要時才加以滲透，反對脫離教材內(nèi)容而空談方法?？茖W(xué)教育的實踐早已證明，科學(xué)方法只有與科學(xué)知識相結(jié)合，并融入真實的科學(xué)探究活動才有意義，才能為學(xué)生所理解和掌握。

3循序漸進性原則。該原則是指科學(xué)方法的學(xué)習(xí)是一個不斷深化的過程，教學(xué)時應(yīng)根據(jù)教材需要及學(xué)生可接受的程度和認知發(fā)展規(guī)律來進行，以挖掘教材的方法教育因素，并制定切合實際的目標內(nèi)容體系。因而在教學(xué)中要做到：①要在不同階段選擇與學(xué)生的心理發(fā)展和認知能力相適應(yīng)的方法。如在學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)科學(xué)時，可以以觀察、試驗等經(jīng)驗方法和已有一定基礎(chǔ)的分析、分類、歸納等邏輯方法的學(xué)習(xí)為主；當他們掌握了一定的科學(xué)基礎(chǔ)知識和方法知識后，就可進行類比、假設(shè)、實驗條件控制、猜想等方法的學(xué)習(xí)。②同一種方法的學(xué)習(xí)。其內(nèi)容和目標可不斷深化。如實驗法的學(xué)習(xí)?？稍趯W(xué)生掌握了一定的實驗基本操作，了解了如何進行實驗觀察和常見的實驗條件控制方法以后，再引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)簡單的實驗設(shè)計方法。

三、進行科學(xué)思想方法教育的途徑和方法

1在科學(xué)知識學(xué)習(xí)中滲透思想方法的教育?？茖W(xué)教材中蘊含了許多科學(xué)思想和方法，但教材中并未直接出現(xiàn)科學(xué)方法的名稱，而是通過選擇適宜的知識載體，并結(jié)合某些知識的形成和獲得過程來體現(xiàn)和滲透科學(xué)方法和思想?？茖W(xué)知識的教學(xué)包括科學(xué)基本概念、科學(xué)基本原理和規(guī)律、元素及化合物知識等。首先，在元素和化合物知識的教學(xué)中進行科學(xué)方法教育。如學(xué)習(xí)酸、堿、鹽的性質(zhì)時，可以先研究單個物質(zhì)的每一個具體性質(zhì)，然后再綜合為物質(zhì)總的性質(zhì)而得出該類物質(zhì)的通用性質(zhì)，在這一過程中培養(yǎng)學(xué)生分析與綜合、歸納和演繹的邏輯推理能力。其次，結(jié)合科學(xué)概念進行科學(xué)方法的教育。科學(xué)概念是從大量同類科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)過程中抽象出來的，它所提示的是客觀事物的共同性質(zhì)和本質(zhì)特征，是構(gòu)成科學(xué)理論的基礎(chǔ)。因為每一個科學(xué)概念的形成都必然包含著科學(xué)方法的因素，而形成概念的過程就是應(yīng)用科學(xué)思維方法的過程。所以，教師在概念的教學(xué)中應(yīng)按照學(xué)生的認知規(guī)律教給他們形成概念的科學(xué)方法，即科學(xué)概念的形成一般經(jīng)過這樣的過程：提出問題一觀察實驗一分析、比較、抽象、概括、演繹一科學(xué)概念。另外，還可以根據(jù)科學(xué)概念間的聯(lián)系和區(qū)別融入科學(xué)方法教育。例如，在進行許多意義相近或相反的科學(xué)概念的教學(xué)時，就應(yīng)用對比方法教學(xué)，如分子與原子、原子與元素化合反應(yīng)與分解反應(yīng)、物理變化與化學(xué)變化、溶解與結(jié)晶等。最后，再在科學(xué)理論和科學(xué)規(guī)律的教學(xué)過程中進行科學(xué)方法的教育?？茖W(xué)規(guī)律是科學(xué)現(xiàn)象或過程內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系。是構(gòu)成科學(xué)大廈的磚石和框架結(jié)構(gòu)，它與科學(xué)概念教學(xué)一樣，在探索、總結(jié)科學(xué)規(guī)律時，也應(yīng)重視科學(xué)方法的傳授。規(guī)律的教學(xué)一般可以采用如下模式：①提出問題一觀察實驗一歸納、演繹一科學(xué)規(guī)律；②已有概念和規(guī)律一建立假說一實驗驗證一科學(xué)規(guī)律；③已有概念和規(guī)律一數(shù)學(xué)或邏輯推理一得出科學(xué)規(guī)律。

2在實驗探究中滲透思想方法的教育。縱觀科學(xué)發(fā)展的歷史，幾乎每一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)都離不開實驗探究，實驗探究是科學(xué)賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。實驗探究的過程既是學(xué)習(xí)知識的過程，同時也是讓學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)方法的過程，所以要努力讓他們在實驗探究的過程中接受科學(xué)方法的教育。例如，可以組織學(xué)生探究物質(zhì)的特性，并建立密度概念，在實驗探究中讓學(xué)生理解和運用控制變量法。

(1)提出問題：體積相同的不同物質(zhì)，其質(zhì)量一般不同，對于同一種物質(zhì)，它的質(zhì)量跟體積有什么關(guān)系呢?

(2)做出猜想：對于同一種物質(zhì)，它的體積越大其質(zhì)量也越大。

(3)驗證猜想：分別用鋁塊和松木塊做實驗，用量筒和天平分別測出鋁塊或松木塊在不同體積時的質(zhì)量，并用表格記錄實驗測得的數(shù)據(jù)及求得的質(zhì)量與體積的比值。表格如下：

(4)實驗分析及結(jié)論：①1、2兩次實驗是在同一種物質(zhì)(控制一個因素)的情況下，改變物體的體積，比較它們質(zhì)量的大小，由此得出同一種物質(zhì)的質(zhì)量與其體積成正比。②2、3兩次實驗是在質(zhì)量相同(控制一個因素)的情況下，改變物質(zhì)，并比較它們的體積，由此得出質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，體積不相同。

(5)得出結(jié)論：①分析比較鋁塊、松木的質(zhì)量與體積的比值關(guān)系，可歸納出同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是一個確定值，而不同物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值是不同的。②進一步歸納推理：單位體積的質(zhì)量反映了物質(zhì)的特性。

科學(xué)中就用密度來表示物質(zhì)的這種特性，用公式表

示：p=m/v。

3在討論過程中滲透思想方法的教育。充分利用課本中的討論題，使學(xué)生學(xué)會分析、歸納等科學(xué)方法。初中科學(xué)新教材中有大量的討論題，都可以讓學(xué)生通過討論、分析實驗事實，從而歸納得出相應(yīng)的結(jié)論，這就能啟發(fā)學(xué)生的思維，并訓(xùn)練他們的科學(xué)方法。例如，學(xué)生在閱讀、自學(xué)和講解的基礎(chǔ)上，可以通過對比，歸納總結(jié)出金剛石、石墨和木炭等物質(zhì)的性質(zhì)與用途之間的關(guān)系。再如，利用紅磷、白磷進行實驗，探討燃燒的條件時，就可以利用課本中的討論題進行討論：

(1)由上述實驗中薄銅片上的白磷然燒而紅磷不燃燒的事實，說明燃燒需要什么條件?

(2)由薄銅片上的白磷燃燒而熱水中的白磷不燃燒的事實，說明燃燒還需要什么條件?

(3)由本來在熱水中不燃燒的白磷，在通人氧氣(或空氣)后燃燒的事實，再次說明燃燒需要什么條件?

(4)綜合上述討論，可得出燃燒需要哪些條件?

課本要求學(xué)生通過上述三個討論，比較、歸納出燃燒的條件，并仔細分析這三個討論題，從而得出在討論題中涉及了實驗、觀察、比較、實驗條件控制、歸納、綜合等科學(xué)方法?？梢?，在教學(xué)過程中充分利用這些討論題來引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，得出結(jié)論，有利于他們學(xué)會分析、綜合、歸納、比較的科學(xué)方法。

4在剖析歷史案例中滲透思想方法的教育?？茖W(xué)家們在取得偉大成就的過程中，所運用的科學(xué)研究方法和實驗構(gòu)思精妙絕倫，為我們提供了取之不盡的科學(xué)方法的教學(xué)素材。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹科學(xué)發(fā)展的史料，將科學(xué)概念、定律的歷史發(fā)展過程展現(xiàn)給學(xué)生，使之熟悉科學(xué)家發(fā)現(xiàn)規(guī)律的思維過程和科研方法，并作為學(xué)習(xí)的范例，這樣就能在學(xué)習(xí)過程中不斷地接受科學(xué)方法的教育，從而潛移默化地培養(yǎng)了科學(xué)的思維模式。

教學(xué)中科學(xué)史的資料來源主要有三個方面：①根據(jù)教材課文中提供的事例，如空氣中氧氣含量的測定、元素周期律的發(fā)現(xiàn)等科學(xué)史材料來介紹科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程，也可以查閱一些資料來補充和豐富教學(xué)內(nèi)容。②根據(jù)教材中提供的關(guān)于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的閱讀材料，如水的組成揭秘、質(zhì)量守恒定律的建立等。③根據(jù)教材挖掘出隱含的有價值的史料，如空氣成分的發(fā)現(xiàn)史、原子和分子概念的發(fā)展簡史等。

5在習(xí)題訓(xùn)練中滲透思想方法的教育?？茖W(xué)習(xí)題也是實施科學(xué)方法教育的一條有效途徑。在新課程理念下設(shè)計科學(xué)習(xí)題必須堅持科學(xué)性原則，主要指在設(shè)計科學(xué)習(xí)題時要融入科學(xué)方法的要素，讓學(xué)生在解決這類科學(xué)習(xí)題的過程中，可以體驗和學(xué)習(xí)科學(xué)方法。例如，在生活中，常會見到物體從高處下落的運動，如用手拿著一個小球和一張紙片，然后從同一高度同時釋放小球和紙片，我們會看到小球先落地，紙片后落地，如圖(a)所示。美國宇航員大衛(wèi)·斯科特在登上月球后，從同一高度同時釋放錘子和羽毛?？吹剿鼈兺瑫r落到月球表面，如圖(b)所示。最后，通過對圖(a)與圖(b)所提供的情景進行對比，

(1)我們知道造成紙片比鐵球下落慢的主要原因是()。

(2)可以得出的結(jié)論是()。

(3)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，小球在離地面90m的高處從靜止開始自由下落，其下落的高度h隨時間t的變化規(guī)律如圖(c)所示(頂點在坐標原點、對稱軸為h抽、h關(guān)于t的二次函數(shù)圖像)，寫出h與t的定量表達式：h＝()。

(4)小球從靜止開始自由下落4s，所通過的路程是()m。

(5)小球從離地面125m的高處，從靜止開始自由下落的時間是()s。

分析：我們沒有去過月球，學(xué)生也沒有學(xué)過自由落體運動的知識，題中所呈現(xiàn)的現(xiàn)象和得出的結(jié)論，對于他們來說是陌生的。但學(xué)生只要知道了“不完全歸納法”，理解了力與物體運動之間的關(guān)系，對題中出現(xiàn)的兩個差異現(xiàn)象：“地球上有空氣月球上沒有；地球和月球上物體都要受到重力作用。小球受到重力與阻力作用相比較，阻力作用效果可忽略，而紙片受到重力與阻力相比較，其作用效果則不能忽略”進行分析歸納，便可找出原因，并由此得出結(jié)論。

6通過開設(shè)專題講座進行思想方法的教育。在科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，對出現(xiàn)次數(shù)較多的重要方法，可以集中時間進行專門的科學(xué)方法的知識講座，使蘊含于科學(xué)課本中的方法論因素明朗化、系統(tǒng)化。在進行講座時，可以印發(fā)資料，學(xué)生人手一份，通過講座使他們較全面地體會科學(xué)方法的內(nèi)涵，從而對科學(xué)方法的認識有一個質(zhì)的飛躍。

7在活動課中滲透思想方法的教育?；顒诱n程多側(cè)重于實際應(yīng)用，它具有擴大知識面并形成技能的特性。因此。結(jié)合科學(xué)以實驗為基礎(chǔ)的特點，可以在學(xué)生實驗的內(nèi)容中增設(shè)活動課程，將實驗內(nèi)容與社會和生活緊密相連，以利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的基本素質(zhì)，并對他們進行科學(xué)方法的教育，從而培養(yǎng)其科學(xué)探究的能力。

科學(xué)的歷史表明，從近代到現(xiàn)代，任何一門成熟的科學(xué)不僅能形成系統(tǒng)化的知識體系，而且還都包含著獨特的科學(xué)方法和科學(xué)精神。因此，科學(xué)是科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神三個方面組成的一個不可分割的有機整體?？茖W(xué)是系統(tǒng)化的知識體系，但更是一種方法論體系?？茖W(xué)教學(xué)既要授予學(xué)生“魚”(科學(xué)知識)，更要授之以“漁”(科學(xué)思想方法)，從而使他們掌握科學(xué)思想方法的利器，最終達到“教”是為了“不教”的目的。