小學(xué)理趣法科學(xué)課堂中融入方法教育的策略

鮑 峰

【摘要】當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，科學(xué)知識(shí)不斷更新，人類面臨的新問題層出不窮。社會(huì)對(duì)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中不僅要教給學(xué)生基本的科學(xué)文化知識(shí)，更重要的是要教給學(xué)生具有普遍價(jià)值的科學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】理趣法;方法教育;邏輯思維;數(shù)學(xué)方法;哲學(xué)方法

科學(xué)方法教育比知識(shí)教學(xué)更具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義，正所謂“授人以魚不如授人以漁”，只有教給學(xué)生具有普遍價(jià)值的科學(xué)方法，學(xué)生才能不斷應(yīng)對(duì)各種新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)、新問題，才能為國(guó)家科技事業(yè)做出一番應(yīng)有的貢獻(xiàn)。本文從聚焦問題，制訂與實(shí)施計(jì)劃，收集與處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論和交流論證等方面闡述了如何在小學(xué)理趣法科學(xué)課堂中開展方法教育。

一、聚焦問題中滲透非邏輯思維方法

愛因斯坦說過：“沒有一個(gè)概念能夠無歧義地從實(shí)驗(yàn)中邏輯地推導(dǎo)出來，人們要徹底地不違反理性，就不可能得到任何東西。”愛因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論，走的并不是從實(shí)驗(yàn)提出假說的道路，他的出發(fā)點(diǎn)在于他對(duì)對(duì)稱性的堅(jiān)定信念。相對(duì)論的創(chuàng)立革新了數(shù)學(xué)與物理、理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，它向人們宣示了現(xiàn)代科學(xué)革命不再僅僅是經(jīng)驗(yàn)與邏輯的產(chǎn)物，而且與直覺、想象、猜測(cè)、信念有關(guān)。

二、制訂與實(shí)施計(jì)劃中落實(shí)研究方法

（一）在制訂計(jì)劃中落實(shí)控制變量、轉(zhuǎn)換等科學(xué)方法

控制變量法就是在解決科學(xué)問題的過程中，對(duì)影響物理規(guī)律的條件進(jìn)行人為設(shè)置，只改變個(gè)別變量的數(shù)值，保證其他條件的數(shù)值不變，探究物理規(guī)律的方法。轉(zhuǎn)換法是一種思維方式，主要是指在保證渠道相同的前提下，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見的、易見的現(xiàn)象;將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡(jiǎn)單的問題;將難以測(cè)量或推測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測(cè)量或推理的物理量的方法[1]。

例如在教學(xué)教科版五年級(jí)上冊(cè)《種子的發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》時(shí)，學(xué)生一開始會(huì)猜測(cè)影響種子發(fā)芽的條件有陽(yáng)光、土壤、空氣、水、養(yǎng)料、溫度、濕度等，這反映了五年級(jí)學(xué)生的前概念水平。那么哪些條件是種子發(fā)芽所必需的？還有待實(shí)驗(yàn)證實(shí)。開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師不給學(xué)生任何限制和引導(dǎo)，讓他們自由地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，于是就出現(xiàn)了這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：不給種子澆水，觀察種子能否發(fā)芽。如果種子不發(fā)芽，說明種子發(fā)芽需要水。但是問題就來了，也有可能是其他原因?qū)е路N子不發(fā)芽。交流過后達(dá)成共識(shí)：做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，只改變一個(gè)條件，其他條件保持相同。經(jīng)過這樣的分析探討，在設(shè)計(jì)其他條件如空氣、溫度等對(duì)種子發(fā)芽影響的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生很容易觸類旁通，并設(shè)計(jì)出自己的研究計(jì)劃。

（二）在實(shí)施計(jì)劃中落實(shí)觀察、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)方法

在科學(xué)探究過程中，有些問題單憑觀察是難以得出結(jié)論的，這時(shí)就需要通過實(shí)驗(yàn)來探究。實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)和研究有著不可替代的作用，我們不僅要使學(xué)生學(xué)會(huì)做實(shí)驗(yàn)，而且要讓他們會(huì)設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，以提高他們的創(chuàng)新能力和科研能力。

例如在教學(xué)教科版四年級(jí)下冊(cè)《油菜花開了》時(shí)，學(xué)生活動(dòng)從觀察一株油菜花開始，其中隱含著一個(gè)從整體到局部的觀察順序：先讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)一株油菜花的結(jié)構(gòu)，與之前學(xué)過的鳳仙花有機(jī)地結(jié)合在一起;再讓學(xué)生深入觀察油菜的“花”的結(jié)構(gòu);最后從觀察一株油菜花來推測(cè)花蕾的變化，讓學(xué)生意識(shí)到整個(gè)單元的學(xué)習(xí)方向。

三、收集與處理數(shù)據(jù)中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法

數(shù)學(xué)方法，即用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程，并加以推導(dǎo)、演算和分析，以形成對(duì)問題的解釋、判斷和預(yù)言的方法。在科學(xué)研究中，為了對(duì)研究對(duì)象的本質(zhì)獲得比較深刻的認(rèn)識(shí)，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)字化的采集、記錄、處理和分析。

（一）列表法和作圖法在記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)用較多

所謂列表和作圖，指的是用數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)、繪圖的方法來研究物理變化規(guī)律。在記錄數(shù)據(jù)時(shí)，把數(shù)據(jù)列成表格形式，既可以簡(jiǎn)單而明確地表示出測(cè)量數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于分析和發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律性，也有助于檢驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的問題。作圖則是將一系列數(shù)據(jù)之間的關(guān)系或變化情況用圖線直觀地表示出來，是一種最常用的數(shù)據(jù)處理方法[2]，由圖線可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中個(gè)別的測(cè)量錯(cuò)誤，并可通過圖線進(jìn)行系統(tǒng)誤差分析。

例如在教學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《造一艘小船》時(shí)，學(xué)生有了前一節(jié)課的基礎(chǔ)，已經(jīng)找到讓橡皮泥浮在水面的方法，再讓學(xué)生用一定量的橡皮泥造船就是輕而易舉之事，如果換成“用指定邊長(zhǎng)為10厘米的鋁箔紙來造一艘裝載量盡可能大的船”，這樣的任務(wù)就非常具有挑戰(zhàn)性，有學(xué)生會(huì)提出“船的容積大小與小船的載質(zhì)量存在一定的關(guān)系”的觀點(diǎn)。此時(shí)運(yùn)用列表的方法來測(cè)量船的容積是一個(gè)比較合適的方法。

表1 “鋁箔紙”小船的容積記錄表

船舷的高度/厘米 船底的邊長(zhǎng)/厘米 船的容積/厘米

1

2

3

……

然后，學(xué)生從列表中選取一個(gè)較大的容積制作小船，各個(gè)小組制作完成后，進(jìn)行裝載量測(cè)試，并將成績(jī)記錄下來。

表2 “鋁箔紙”小船的裝載量記錄表

第1組 第2組 第3組 第4組 ……

1角硬幣數(shù)量/枚

（二）在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)常運(yùn)用到平均數(shù)法、中位數(shù)法以及眾數(shù)法

教學(xué)中，多數(shù)情況下都采用平均數(shù)來分析。但平均數(shù)計(jì)算比較麻煩，而且容易受到極端數(shù)值的影響，必要時(shí)還得通過重復(fù)做實(shí)驗(yàn)來解決。中位數(shù)在一組數(shù)據(jù)中處于中間的位置，反映了一個(gè)團(tuán)體的整體水平，而眾數(shù)著眼于對(duì)各數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率的考查。適當(dāng)?shù)夭捎弥形粩?shù)和眾數(shù)的方式來處理數(shù)據(jù)，有時(shí)可以避免極端數(shù)值的影響，增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

例如教科版五年級(jí)上冊(cè)《我們的小纜車》，在探究拉力大小與小纜車運(yùn)動(dòng)關(guān)系的活動(dòng)時(shí)，教師常常會(huì)要求學(xué)生做三次實(shí)驗(yàn)，求出三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，然后比較快慢順序。但這樣馬上就遇到麻煩了，學(xué)生要先把“幾分幾秒”換算成“秒”，再算平均值，還沒有算出結(jié)果可能就已經(jīng)下課了。對(duì)此，可以將“平均值”改成“我選擇的數(shù)據(jù)”，讓學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)情況，去除“極端”數(shù)據(jù)，選擇一個(gè)“有效”數(shù)據(jù)，然后再比較小車運(yùn)動(dòng)的快慢。這樣一來，一方面節(jié)省了學(xué)生處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，另一方面提高了學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力。

四、得出結(jié)論中訓(xùn)練邏輯思維方法

思維方法是在人腦內(nèi)進(jìn)行的操作過程和方法，主要包括抽象、概括、判斷、推理、比較、分析、綜合等方法。在課堂教學(xué)中，不論是科學(xué)概念、科學(xué)規(guī)律的學(xué)習(xí)還是科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，教師應(yīng)牢牢抓住科學(xué)方法這條主線組織教學(xué)，使學(xué)生不僅掌握知識(shí)，而且知道所學(xué)知識(shí)是運(yùn)用了什么樣的方法得出來的，從而讓學(xué)生感覺到科學(xué)方法是真實(shí)存在的。這樣既能落實(shí)科學(xué)方法教育，又能提高科學(xué)課堂教學(xué)的質(zhì)量。

例如教科版五年級(jí)下冊(cè)《沉浮與什么因素有關(guān)》，潛水艇是學(xué)生感興趣的一個(gè)話題，對(duì)于潛水艇的原理，學(xué)生也比較容易理解。因此，可以讓學(xué)生自制一個(gè)潛水艇，并試一試在水中能否沉浮，然后根據(jù)觀察到的現(xiàn)象來解釋潛水艇的原理，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維。

五、交流論證中領(lǐng)悟哲學(xué)方法

哲學(xué)方法是對(duì)所有方法特別是思想方法的概括和總結(jié)，主要包括對(duì)立與統(tǒng)一、懷疑與求證、肯定與否定、絕對(duì)與相對(duì)、現(xiàn)象與本質(zhì)、形式與內(nèi)容、原因與結(jié)果等[3]。它不僅適用于自然科學(xué)，而且適用于技術(shù)科學(xué)。哲學(xué)方法可以指示思維的方向，引導(dǎo)人們正確地解決問題，完成活動(dòng)任務(wù)，使人不走或少走彎路。自覺地運(yùn)用正確的科學(xué)的哲學(xué)方法，能提高科學(xué)活動(dòng)的效率，使科學(xué)活動(dòng)取得成功。

例如教科版五年級(jí)下冊(cè)《人類認(rèn)識(shí)地球及其運(yùn)動(dòng)》，這節(jié)課讓學(xué)生回顧了人類認(rèn)識(shí)地球運(yùn)動(dòng)的歷史，可以說在哥白尼提出“日心說”觀點(diǎn)以前，“地心說”的觀點(diǎn)早已深入人心，即使有人有疑義，也沒有充分的、直接的證據(jù)，更多的人畏懼宗教勢(shì)力，不敢表達(dá)正確的言論。在教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生理解主要觀點(diǎn)和證據(jù)，而且要引導(dǎo)學(xué)生建立觀點(diǎn)和證據(jù)之間的聯(lián)系，學(xué)習(xí)用思辨性語(yǔ)言來合理推測(cè)結(jié)論的方法，更要學(xué)習(xí)哥白尼研究天體運(yùn)行的持之以恒的精神和堅(jiān)持真理的氣概。

綜上所述，科學(xué)方法教育比知識(shí)教學(xué)更具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義，正所謂“授人以魚不如授人以漁”，只有教給學(xué)生具有普遍價(jià)值的科學(xué)方法，學(xué)生才能不斷應(yīng)對(duì)各種新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)、新問題，才能為國(guó)家科技事業(yè)做出一番應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]曹琴珍.中小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科滲透兒童哲學(xué)教育的意義與方法探析——以“人教版七年級(jí)上冊(cè)數(shù)學(xué)幾何圖形初步”為例[J].福建教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，20（01）：34-37.