让学生掌握科学思想方法的利器

杨菊飞

摘要在科学教学中，结合课程内容和学科特点适当地引入一些科学思想方法，不但会使课堂增色，而且还有助于学生思维品质的培养，有助于他们对科学知识的理解。本文从实施科学思想方法教育的原则、途径和方法等方面阐述了在初中科学课程中进行科学思想方法教育的问题。

关键词科学教育思想方法实施原则途径方法

一、问题缘起

义务教育阶段开设的每一门课程都担负着对学生进行科学思想方法教育的任务。科学课程在科学思想方法的教育方面有其独特性，这是由科学学科的特点决定的。科学是一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的自然科学，比如，在研究物质的微观运动和变化的规律时，就需要学生在事实材料的基础上学会推理、假设、抽象、类比和建立模型。因此，科学思想方法在科学活动中被反复运用。并带着普遍指导意义的思想方法。让学生掌握科学思想方法的利器，可以激发他们对科学的兴趣、增强其学习科学的自信心，而且还可以使他们掌握怎样学习、发展，以及怎样在离开学校后继续提高的方法，即获得一种持续发展的能力，这正是素质教育所追求的目标。然而，审视目前的科学教学不难发现，科学教学与科学思想方法的应用存在“两张皮”的状况，科学教学在思想方法的教育方面还没有得到真正落实，仍需要我们努力加强。

二、实施科学思想方法教育的原则

1显性与隐性相结合。有人认为，科学思想方法的教育与知识传授之间有很大的不同，思想方法往往是不具体的，且多变的，因而在进行科学思想方法的教育时，要做到潜移默化，含而不露，最好采用“渗透”和“示范”的方法。也有人认为，在初中阶段就要求学生掌握系统的科学思想方法还有一定的难度，可在具体的知识教学过程中适时地显化科学思想方法，使学生亲身经历科学知识与科学方法的相互作用，并获得学习新的科学知识、掌握新的科学方法的能力。笔者认为，新课程能让学生亲身经历相应的思维活动过程，从中体验和认识一些普遍的、具体的、典型的科学方法。同时，倡导新教材在科学思想方法的教育方面已经做了一定改进，显性的科学思想方法在新教材中有所增加。因此，在初中科学教学中，应根据实际的教学内容和学生的水平，并根据显性教育与隐性教育相结合的原则对学生进行科学思想方法的教育。

2内容与方法结合性原则。在确定科学思想方法的教育内容时。应当在确实有进行科学思想方法教育的必要时才加以渗透，反对脱离教材内容而空谈方法。科学教育的实践早已证明，科学方法只有与科学知识相结合，并融入真实的科学探究活动才有意义，才能为学生所理解和掌握。

3循序渐进性原则。该原则是指科学方法的学习是一个不断深化的过程，教学时应根据教材需要及学生可接受的程度和认知发展规律来进行，以挖掘教材的方法教育因素，并制定切合实际的目标内容体系。因而在教学中要做到：①要在不同阶段选择与学生的心理发展和认知能力相适应的方法。如在学生刚开始学习科学时，可以以观察、试验等经验方法和已有一定基础的分析、分类、归纳等逻辑方法的学习为主；当他们掌握了一定的科学基础知识和方法知识后，就可进行类比、假设、实验条件控制、猜想等方法的学习。②同一种方法的学习。其内容和目标可不断深化。如实验法的学习。可在学生掌握了一定的实验基本操作，了解了如何进行实验观察和常见的实验条件控制方法以后，再引导他们学习简单的实验设计方法。

三、进行科学思想方法教育的途径和方法

1在科学知识学习中渗透思想方法的教育。科学教材中蕴含了许多科学思想和方法，但教材中并未直接出现科学方法的名称，而是通过选择适宜的知识载体，并结合某些知识的形成和获得过程来体现和渗透科学方法和思想。科学知识的教学包括科学基本概念、科学基本原理和规律、元素及化合物知识等。首先，在元素和化合物知识的教学中进行科学方法教育。如学习酸、碱、盐的性质时，可以先研究单个物质的每一个具体性质，然后再综合为物质总的性质而得出该类物质的通用性质，在这一过程中培养学生分析与综合、归纳和演绎的逻辑推理能力。其次，结合科学概念进行科学方法的教育。科学概念是从大量同类科学现象和科学过程中抽象出来的，它所提示的是客观事物的共同性质和本质特征，是构成科学理论的基础。因为每一个科学概念的形成都必然包含着科学方法的因素，而形成概念的过程就是应用科学思维方法的过程。所以，教师在概念的教学中应按照学生的认知规律教给他们形成概念的科学方法，即科学概念的形成一般经过这样的过程：提出问题一观察实验一分析、比较、抽象、概括、演绎一科学概念。另外，还可以根据科学概念间的联系和区别融入科学方法教育。例如，在进行许多意义相近或相反的科学概念的教学时，就应用对比方法教学，如分子与原子、原子与元素化合反应与分解反应、物理变化与化学变化、溶解与结晶等。最后，再在科学理论和科学规律的教学过程中进行科学方法的教育。科学规律是科学现象或过程内在的本质联系。是构成科学大厦的砖石和框架结构，它与科学概念教学一样，在探索、总结科学规律时，也应重视科学方法的传授。规律的教学一般可以采用如下模式：①提出问题一观察实验一归纳、演绎一科学规律；②已有概念和规律一建立假说一实验验证一科学规律；③已有概念和规律一数学或逻辑推理一得出科学规律。

2在实验探究中渗透思想方法的教育。纵观科学发展的历史，几乎每一项科学发现都离不开实验探究，实验探究是科学赖以产生和发展的基础。实验探究的过程既是学习知识的过程，同时也是让学生领略科学方法的过程，所以要努力让他们在实验探究的过程中接受科学方法的教育。例如，可以组织学生探究物质的特性，并建立密度概念，在实验探究中让学生理解和运用控制变量法。

(1)提出问题：体积相同的不同物质，其质量一般不同，对于同一种物质，它的质量跟体积有什么关系呢?

(2)做出猜想：对于同一种物质，它的体积越大其质量也越大。

(3)验证猜想：分别用铝块和松木块做实验，用量筒和天平分别测出铝块或松木块在不同体积时的质量，并用表格记录实验测得的数据及求得的质量与体积的比值。表格如下：

(4)实验分析及结论：①1、2两次实验是在同一种物质(控制一个因素)的情况下，改变物体的体积，比较它们质量的大小，由此得出同一种物质的质量与其体积成正比。②2、3两次实验是在质量相同(控制一个因素)的情况下，改变物质，并比较它们的体积，由此得出质量相同的不同物质，体积不相同。

(5)得出结论：①分析比较铝块、松木的质量与体积的比值关系，可归纳出同种物质的质量与体积的比值是一个确定值，而不同物质的质量与体积的比值是不同的。②进一步归纳推理：单位体积的质量反映了物质的特性。

科学中就用密度来表示物质的这种特性，用公式表

示：p=m/v。

3在讨论过程中渗透思想方法的教育。充分利用课本中的讨论题，使学生学会分析、归纳等科学方法。初中科学新教材中有大量的讨论题，都可以让学生通过讨论、分析实验事实，从而归纳得出相应的结论，这就能启发学生的思维，并训练他们的科学方法。例如，学生在阅读、自学和讲解的基础上，可以通过对比，归纳总结出金刚石、石墨和木炭等物质的性质与用途之间的关系。再如，利用红磷、白磷进行实验，探讨燃烧的条件时，就可以利用课本中的讨论题进行讨论：

(1)由上述实验中薄铜片上的白磷然烧而红磷不燃烧的事实，说明燃烧需要什么条件?

(2)由薄铜片上的白磷燃烧而热水中的白磷不燃烧的事实，说明燃烧还需要什么条件?

(3)由本来在热水中不燃烧的白磷，在通人氧气(或空气)后燃烧的事实，再次说明燃烧需要什么条件?

(4)综合上述讨论，可得出燃烧需要哪些条件?

课本要求学生通过上述三个讨论，比较、归纳出燃烧的条件，并仔细分析这三个讨论题，从而得出在讨论题中涉及了实验、观察、比较、实验条件控制、归纳、综合等科学方法。可见，在教学过程中充分利用这些讨论题来引导、启发学生主动学习，得出结论，有利于他们学会分析、综合、归纳、比较的科学方法。

4在剖析历史案例中渗透思想方法的教育。科学家们在取得伟大成就的过程中，所运用的科学研究方法和实验构思精妙绝伦，为我们提供了取之不尽的科学方法的教学素材。结合教学内容介绍科学发展的史料，将科学概念、定律的历史发展过程展现给学生，使之熟悉科学家发现规律的思维过程和科研方法，并作为学习的范例，这样就能在学习过程中不断地接受科学方法的教育，从而潜移默化地培养了科学的思维模式。

教学中科学史的资料来源主要有三个方面：①根据教材课文中提供的事例，如空气中氧气含量的测定、元素周期律的发现等科学史材料来介绍科学发现的历程，也可以查阅一些资料来补充和丰富教学内容。②根据教材中提供的关于科学发现的阅读材料，如水的组成揭秘、质量守恒定律的建立等。③根据教材挖掘出隐含的有价值的史料，如空气成分的发现史、原子和分子概念的发展简史等。

5在习题训练中渗透思想方法的教育。科学习题也是实施科学方法教育的一条有效途径。在新课程理念下设计科学习题必须坚持科学性原则，主要指在设计科学习题时要融入科学方法的要素，让学生在解决这类科学习题的过程中，可以体验和学习科学方法。例如，在生活中，常会见到物体从高处下落的运动，如用手拿着一个小球和一张纸片，然后从同一高度同时释放小球和纸片，我们会看到小球先落地，纸片后落地，如图(a)所示。美国宇航员大卫·斯科特在登上月球后，从同一高度同时释放锤子和羽毛。看到它们同时落到月球表面，如图(b)所示。最后，通过对图(a)与图(b)所提供的情景进行对比，

(1)我们知道造成纸片比铁球下落慢的主要原因是()。

(2)可以得出的结论是()。

(3)经研究发现，小球在离地面90m的高处从静止开始自由下落，其下落的高度h随时间t的变化规律如图(c)所示(顶点在坐标原点、对称轴为h抽、h关于t的二次函数图像)，写出h与t的定量表达式：h＝()。

(4)小球从静止开始自由下落4s，所通过的路程是()m。

(5)小球从离地面125m的高处，从静止开始自由下落的时间是()s。

分析：我们没有去过月球，学生也没有学过自由落体运动的知识，题中所呈现的现象和得出的结论，对于他们来说是陌生的。但学生只要知道了“不完全归纳法”，理解了力与物体运动之间的关系，对题中出现的两个差异现象：“地球上有空气月球上没有；地球和月球上物体都要受到重力作用。小球受到重力与阻力作用相比较，阻力作用效果可忽略，而纸片受到重力与阻力相比较，其作用效果则不能忽略”进行分析归纳，便可找出原因，并由此得出结论。

6通过开设专题讲座进行思想方法的教育。在科学学习的过程中，对出现次数较多的重要方法，可以集中时间进行专门的科学方法的知识讲座，使蕴含于科学课本中的方法论因素明朗化、系统化。在进行讲座时，可以印发资料，学生人手一份，通过讲座使他们较全面地体会科学方法的内涵，从而对科学方法的认识有一个质的飞跃。

7在活动课中渗透思想方法的教育。活动课程多侧重于实际应用，它具有扩大知识面并形成技能的特性。因此。结合科学以实验为基础的特点，可以在学生实验的内容中增设活动课程，将实验内容与社会和生活紧密相连，以利于培养和发展学生的基本素质，并对他们进行科学方法的教育，从而培养其科学探究的能力。

科学的历史表明，从近代到现代，任何一门成熟的科学不仅能形成系统化的知识体系，而且还都包含着独特的科学方法和科学精神。因此，科学是科学知识、科学方法和科学精神三个方面组成的一个不可分割的有机整体。科学是系统化的知识体系，但更是一种方法论体系。科学教学既要授予学生“鱼”(科学知识)，更要授之以“渔”(科学思想方法)，从而使他们掌握科学思想方法的利器，最终达到“教”是为了“不教”的目的。