思想實驗及其在生物教學中的實踐研究

楊 剛

摘 要:本文闡述了思想實驗基本特征及其積極作用,并以案例的形式探討了其在生物教學中的運用。

關鍵詞:思想實驗 生物教學 實踐

思想實驗,顧名思義就是不進行實際的操作而借助于思維的運作,進而作出探索性演繹推理的研究方法。

一、思想實驗的基本特征

思想實驗實際上是辯論的形式,即以實證經驗為前提,通過演繹法的邏輯推出結論(約翰·諾頓)?？梢?思想實驗是一種理性的思維活動,是一種相對獨立的科學研究方法。

1.具有實驗的可操作性

雖然思想實驗不是進行實際的操作實驗,但是之所以能被稱為實驗,是因為這種思維活動是按照實驗的格式而展開,是可操作的。思想實驗的操作者根據自己已有的認知,對某些特定的經驗表象,進行思考、分析、想象、類比、猜測和邏輯推理等形式的、想象性的操作,進而得出相關結論?？梢?思想實驗不是主觀臆斷,而是客觀的、是有思維痕跡可循的。

2.具有嚴密的邏輯性

在思想實驗進行過程中,邏輯推理是它的基本指向。實驗者根據自己掌握的經驗、知識和眾多的形象材料,在想象中展開和聯系,對有關的概念和關系進行邏輯推理,朝向構思前預定的目標演繹。所以,思想實驗的操作過程既是想象自由展開的過程,又是邏輯運動的過程,其中,邏輯起著主導作用,引導和控制著想象,保證想象既豐富但又不是胡思亂想。

3.具有高度的創造性

思想實驗的目的往往是為了揭示事物內部的規律性。因此,其探索是前無先例的,帶有高度的創造性。

二、思想實驗的積極作用

1.強烈的質疑、創新價值

從科學發現的角度看,思想實驗往往從傳統的理論質疑入手,從而生動準確地揭露舊理論的缺陷,批駁舊理論的錯誤;從教學研究的水平看,思想實驗有利于學生打破思維定勢,多角度地分析和發現問題。

2.提升實證實驗的品質

科學結論往往是從大量實驗事實中概括出來的,在實證實驗開始前對實驗過程的預想和設計,在觀測后對經驗材料的分析和概括,都得借助于思想實驗。思想實驗對經驗材料進行理性加工,可以為實證實驗提供理論指導,同時,思想實驗以其科學思維的嚴密性、精確性補充了實證實驗的不足。

3.完善了實驗的形式

奧地利著名科學家、哲學家恩斯特·馬赫認為,“思想實驗是實證實驗外的、較高理智水平上使用的實驗”。實驗不一定非要在實驗室展開,在經驗和實踐不能通達之處,可以通過模擬實驗來演示,實驗也可以存在于我們的頭腦之中即思想實驗。

三、思想實驗在生物學教學中的運用

感悟經典科學發現中的思想實驗(以“基因分離定律的發現”為例)

科學研究離不開思想實驗的開拓,科學發現不應該僅僅需要實驗現象的忠實觀察與記錄,更需要借助于人類的思辨與智慧對觀察、記錄作出廣泛的思維演繹……思想實驗,進而作出創造性的判斷與解釋。

思想實驗就是人們將一些科學構想和假設預先在頭腦中進行充分推演、試錯、構建和完善的過程,思想實驗常用的推理形式就是“如果,那么”(諾頓),通過思想實驗可以有效地解決或簡化許多實際問題。

實驗教學在中學生物教學中有著重要的地位,教師應盡可能多地讓學生參與實證實驗和其他實踐活動,使學生身臨其境,親自動手。用好思想實驗這一科學研究方法,不僅可以提升實證實驗和模擬實驗的效果、突破實驗室條件的限制,更能在實際教學中提升學生的思維品質,培養學生分析和解決問題的能力,進而有效提升學生的科學素養。

參考文獻:

1.馬西默·皮格里著.吳萬偉譯.思想實驗是什么.2007.學術中國(www.xschina.com)

2.王榮德.思想實驗及其在科學發展中的作用.科學學研究. 2001.19(01)

3.恩斯特·馬赫著.李醒民譯.認識與謬誤.天涯在線書庫(www.tianyabook.com)

4.俞如旺等.思想實驗在“細胞核移植”一節中的探究性教學分析.實驗教學與儀器.2006(6)22-23

作者單位:江蘇省泗陽職業教育中心