科學(xué)方法教學(xué)的意義和實(shí)施途徑

張曉軍

【內(nèi)容摘要】21世紀(jì)以后，科學(xué)知識(shí)總量正以爆發(fā)式的速度急劇增加，知識(shí)的更新也越來越快。我們不能期望學(xué)生在學(xué)校里學(xué)完所有的科學(xué)知識(shí)，所以我們要幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法，理解科學(xué)本質(zhì)，使學(xué)生在離開校園后仍然有能力進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)甚至科學(xué)研究，這是我們科學(xué)教師崇高的使命。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)方法 課堂教學(xué) 核心素養(yǎng)

科學(xué)是一門具有方法論性質(zhì)的學(xué)科?？茖W(xué)學(xué)習(xí)中，科學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，形成科學(xué)觀念，學(xué)會(huì)科學(xué)探究，并引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，從而提高科學(xué)素養(yǎng)。科學(xué)方法既是探索科學(xué)知識(shí)的手段，又是科學(xué)知識(shí)發(fā)展的產(chǎn)物。它蘊(yùn)含在科學(xué)知識(shí)中，無形但又勝似有形。因此正確地認(rèn)識(shí)科學(xué)方法，了解科學(xué)方法教學(xué)的重要性，在課堂中巧妙地滲透科學(xué)方法，是我們一線教師需要深入思考的問題。

一、科學(xué)方法的含義

有人說“方法”一詞是來源于希臘文，“μεтα”（沿著、順著的意思）和“οδοδ”（道路的意思），它的字面意思是沿著正確的道路，后意指達(dá)到某目標(biāo)或做某事的程序。“方法”一詞在我國不僅使用早，而且與希臘文“方法”一詞涵義也相一致的。他們說“方法”，就是“行事之條理也?！薄吨形拇筠o典》中“法者，妙事之跡也。把方法，看成是人們巧妙辦事，或有效辦事應(yīng)遵循的條理或軌跡、途徑、線路或路線，這是何等確切的。

那么什么是科學(xué)方法呢？科學(xué)方法是人類在一切活動(dòng)領(lǐng)域，遵循或運(yùn)用的、符合科學(xué)一般原則的各種有效方式、途徑和手段，它包括在理論研究、應(yīng)用研究、開發(fā)推廣等科學(xué)活動(dòng)過程中采用的思路、程序、技巧和模式。

科學(xué)方法根據(jù)應(yīng)用范圍可以分為三個(gè)層次：

哲學(xué)方法。哲學(xué)是對(duì)基本和普遍之問題的研究，它不僅適用于自然科學(xué)，也適用于社會(huì)科學(xué)、思維科學(xué)等其他科學(xué)，是系統(tǒng)化、理論化的世界觀和方法論。它可以指導(dǎo)所有學(xué)科的研究，引導(dǎo)人們正確地解決問題，有廣泛的適用性。

一般的科學(xué)方法。它是從各個(gè)科學(xué)研究中總結(jié)、歸納和抽象初的具有普遍指導(dǎo)意義的一般方法。如觀察、分類、測量、數(shù)學(xué)方法、推測、預(yù)測、表達(dá)交流、時(shí)空關(guān)系、控制變量、實(shí)驗(yàn)、假設(shè)、解釋數(shù)據(jù)、下操作性定義、模型等。我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中主要要滲透的就是這一層次的科學(xué)方法。

具體學(xué)科的科學(xué)方法。這是指適用于具體學(xué)科的科學(xué)方法。比如物理學(xué)中伏安法測電阻，油膜法測分子直徑;地理中根據(jù)放射性同位素測定巖石年份;天文學(xué)中用天文望遠(yuǎn)鏡來觀測天體。這些都是具體學(xué)科中的特殊方法。

二、科學(xué)方法教學(xué)的意義

在學(xué)校學(xué)習(xí)中，科學(xué)應(yīng)該學(xué)些什么？杰羅姆·西摩·布魯納在《教育過程》中指出：“無論大中小學(xué)的什么學(xué)科，首先要學(xué)生學(xué)習(xí)這門學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。”這里的結(jié)構(gòu)指一門學(xué)科的要領(lǐng)、原理、方法及其相互聯(lián)系形成的整體，從中可以看出方法是知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可或缺的一部分，可以說從某種意義上講方法則是更靈活的更具有創(chuàng)造性的東西。伽利略已去世300多年，他所發(fā)現(xiàn)的自由落體定律，在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中所占的比重越來越小了，但他所創(chuàng)造出的科學(xué)方法——數(shù)學(xué)演繹的方法表明從已知的現(xiàn)象可以推測從來沒有被觀察到的現(xiàn)象，獲得超越某一實(shí)驗(yàn)本身?xiàng)l件的知識(shí)，并預(yù)見一些可以進(jìn)一步用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的后果。創(chuàng)造了比發(fā)現(xiàn)自由落體定律的價(jià)值更高出千百倍的財(cái)富。

科學(xué)方法是獲取科學(xué)知識(shí)的重要手段?？茖W(xué)方法是科學(xué)知識(shí)的脈弱，是知識(shí)的神經(jīng)，它把科學(xué)知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系起來。所以科學(xué)方法的教育在科學(xué)教學(xué)中有著其重要的意義。它可以完善學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展，養(yǎng)成科學(xué)的認(rèn)識(shí)觀和價(jià)值觀。科學(xué)方法的掌握和內(nèi)化，也有助于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維品質(zhì)和思維習(xí)慣?？茖W(xué)方法中滲透著唯物辯證法，進(jìn)行科學(xué)方法教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義觀點(diǎn)，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。

三、科學(xué)方法教學(xué)的實(shí)施途徑

開展科學(xué)方法教學(xué)，必須結(jié)合教材進(jìn)行，而教材一般是以知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系為線索展開的，往往很少直接點(diǎn)明用了什么科學(xué)方法，這就要求教師去分析、挖掘教材中的科學(xué)方法因素。

1.概念、規(guī)律教學(xué)中融入科學(xué)方法教學(xué)

科學(xué)發(fā)展的歷史中，往往是科學(xué)方法的突破帶來新的科學(xué)理論的建立。在我們的科學(xué)教學(xué)中，一個(gè)科學(xué)概念的建構(gòu)，時(shí)常用到實(shí)驗(yàn)、分類、分析等科學(xué)方法。所以在科學(xué)概念、規(guī)律課中，我們應(yīng)該融入科學(xué)方法的教學(xué)。

單純的科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)是很枯燥的，因此我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)該把科學(xué)方法和科學(xué)概念、原理、規(guī)律的建構(gòu)結(jié)合起來，這樣這些知識(shí)就有了靈魂。例如電學(xué)的教學(xué)中，如果脫離開實(shí)驗(yàn)，單純的學(xué)習(xí)理論，是很枯燥的，是脫離實(shí)際的，是偽科學(xué)。所以在電學(xué)中的學(xué)習(xí)，比如電流的測量、電壓的測量、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)等都是要讓學(xué)生充分的實(shí)驗(yàn)，然后再總結(jié)提升，建構(gòu)出電學(xué)的基本規(guī)律。

在概念、規(guī)律課的教學(xué)中我們要善于挖掘出教材中科學(xué)方法，這樣既有利于概念的建立，也利于學(xué)生掌握科學(xué)方法，提升科學(xué)素養(yǎng)?？茖W(xué)概念的建立常常用到實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、比較、歸納等科學(xué)方法。如“密度”概念的建構(gòu)中：①提供幾個(gè)形狀、顏色、體積相同的材料不同的金屬塊。通過活動(dòng)辨別這些金屬塊是否同種材料制成？引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行測量，通過比較得出不同材料，相同的體積質(zhì)量不同。②提供相同材料，不同體積的一些物體。通過活動(dòng)辨別是否同一材料制成。在這一系列活動(dòng)過程中，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析、比較、歸納后得出，同種物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值相同，不同種物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值一般不同。在“密度”概念的建構(gòu)中，學(xué)生感悟到了實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、比較、歸納等科學(xué)方法，特別是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)判斷各物體是否同種物質(zhì)構(gòu)成的過程，經(jīng)歷了比較、歸納的思維過程，對(duì)“密度”概念的理解起到非常重要的作用。

2.在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)科學(xué)方法、運(yùn)用科學(xué)方法

科學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，科學(xué)史重大的發(fā)現(xiàn)都離不開實(shí)驗(yàn)，而科學(xué)方法又是實(shí)驗(yàn)是否成功的關(guān)鍵。所以我們?cè)诳茖W(xué)教學(xué)中，教給學(xué)生方法比教給知識(shí)更重要。我們要培養(yǎng)學(xué)生“實(shí)踐-認(rèn)識(shí)-再實(shí)踐”的方法論，幫助學(xué)生樹立實(shí)踐第一的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察習(xí)慣和運(yùn)用科學(xué)方法研究問題。我們老師仔細(xì)去研究的話，可以發(fā)現(xiàn)很多實(shí)驗(yàn)中都蘊(yùn)含這科學(xué)方法，我們應(yīng)該去發(fā)掘、提煉出來。

“聲音的傳播是否需要介質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)中，我們不斷的抽氣，聲音逐漸變小。在完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)后，教師可以提問“通過本實(shí)驗(yàn)可以說明聲音在真空中不能傳播嗎？”有的學(xué)生回答可以證明，有的學(xué)生則會(huì)回答不可以。此時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生，本實(shí)驗(yàn)中并沒有達(dá)到真空狀態(tài)，我們沒有觀察到真空狀態(tài)中聲音能否傳播。但是我們可以通過推測來判斷，沒有介質(zhì)的時(shí)候聲音是不能傳播的。后面在牛頓第一定律的學(xué)習(xí)時(shí)還會(huì)用到同樣的方法，我們老師應(yīng)該把它提煉出來，讓學(xué)生學(xué)會(huì)其中的科學(xué)方法，也能運(yùn)用到以后的學(xué)習(xí)、研究中。

3.從科學(xué)史中體會(huì)、感悟科學(xué)方法

科學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)方法，幾乎每一項(xiàng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)都是各種科學(xué)方法綜合運(yùn)用的結(jié)果。科學(xué)教學(xué)中在進(jìn)行科學(xué)概念、規(guī)律教學(xué)的時(shí)候可以適時(shí)的插入一些科學(xué)史實(shí)的教學(xué)。從而讓學(xué)生可以從科學(xué)家的科學(xué)背景出發(fā)，重溫科學(xué)家“提出問題-建立猜想-驗(yàn)證猜想”的探索之路，感受科學(xué)家們是如何運(yùn)用科學(xué)方法、如何運(yùn)用科學(xué)思維的。

例如，“原子結(jié)構(gòu)模型”的教學(xué)中，介紹19世紀(jì)初道爾頓提出了原子的實(shí)心球模型。他是第一個(gè)提出原子概念的科學(xué)家，但接下來湯姆遜修正了道爾頓的實(shí)心球模型，教師可以提問“為什么湯姆遜要修正道爾頓的模型呢？”學(xué)生回答“因?yàn)榈罓栴D發(fā)現(xiàn)了原子中存在電子。”教師可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考盧瑟福為什么要修正道爾頓的模型呢？此時(shí)可以詳細(xì)介紹盧瑟福的α散射實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)得出行星模型。在原子結(jié)構(gòu)模型理論不斷更新的中，不難發(fā)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)-推測-模型”這一過程。在整個(gè)原子結(jié)構(gòu)模型理論的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以從科學(xué)家中體會(huì)“預(yù)測”“推測”“類比”“模型”等科學(xué)方法。

“授之以魚”，不如“授之以漁”。我們教師在平時(shí)的教學(xué)中要利用多種方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育，以提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行科學(xué)探究的能力，使我們的課堂真正的“以學(xué)為中心”，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2] 初中科學(xué)教學(xué)學(xué)生主動(dòng)探究能力的培養(yǎng)[J]. 盧愛飛.現(xiàn)代交際. 2010（7）.

（作者單位：浙江省義烏市下駱宅初級(jí)中學(xué)）