關于“科學探究”的哲學思考

【摘 要】為了準確理解和把握“科學探究”的本質及其規律，避免和克服“科學探究”過程中的泛化與異化，需要以一種反思與超越的視角來理解和認識。以哲學的視角，從“問題”“解釋”和“實驗”等方面對“科學探究”進行實踐和思考，是一種有效的嘗試。

【關鍵詞】科學探究 哲學思考 問題 解釋 實驗

新課改以來，“科學探究”被廣泛地應用于科學認知活動的各個領域，并成為科學教學實踐和研究的方向。但是，由于認識和理解上的偏差，很多教師僅將“科學探究”視為一種教學模式或學習方式，忽略了“科學探究”在思想和精神層面上的引領價值。為了全面理解和把握“科學探究”的內涵，讓“科學探究”生發出應有的價值和效度，本文試從“科學探究”的三個基本要素（“問題”“解釋”“實驗”）入手，以哲學的視角，例談對“科學探究”的實踐和思考。

一、給科學問題多一點形而上的關懷

“科學探究”源于問題，但如何選取和確定探究的問題，并有價值地開展研究，需要基于人的認識和發展的高度，來考量所要探究的問題，讓學生在最大可能的“科學探究”中形成科學的問題意識和問題觀念。

1.科學探究始于問題，但不是簡單問題。

科學探究始于“問題”，但并非所有的問題都能引起科學探究。科學探究的問題必須是“科學問題”，而非“簡單問題”。“簡單問題”的突出特點是缺乏確定性和深刻性，既沒有明確的問題指向，也沒有深入下去的可能。真正有價值的科學問題，應產生于以好奇、無知或疑惑為基礎的進一步思索和追問，其實質是“有所知而求知”，讓學生在已有的基礎上作出持續深入的探究。

2.科學探究謀于問題，但不必是實際問題。

科學探究是一個不斷發現問題和解決問題的過程。但這些問題不限于“實際問題”，也可以是遠離學生生活實際的問題。

從個體發展的需求來說，學生既熱衷于了解和認識身邊的事物，也對身外的世界和領域充滿探究的興致和欲望。學生的認知本能會自然地將觸覺引向“遠方”，比如：“宇宙是怎么形成的？它究竟有多大？”“為什么只有地球上才有空氣和水？這些空氣和水又是怎么來的？”……這些都是學生特別困惑，也特別想探究的問題。另外，從整個人類社會的發展來說，這些看似“遙遠”的問題，會在人類社會的不斷探索和行進中逐步走向現實，成為我們必須面對和解決的重要課題。可見，只注重探究“實際問題”，以有用或沒有用來決定科學探究的取向，顯然是有失偏頗的。科學課上，對學生自己發現并特別感興趣的問題，教師都要精心呵護，尤其是那些超出學生生活和能力之外的問題，教師要給予必要的引導，并鼓勵學生自主嘗試和探究。有些問題雖然超出了學生的知識結構和生活實際，但很貼近學生的求知心理，教師若能給予適當的點撥和幫助，學生即會有所覺察和體悟。學生對未知領域的探索欲望，對人類自身、對未來世界的關注和熱情，是值得呵護和鼓勵的。

3.科學探究止于問題，但不是具體問題。

科學探究，旨在通過對具體問題的研究，觸類旁通，推導出同一類問題的共同特點和本質規律。這才是科學探究的價值和本意所在。

比如：在教學“找重心”這一知識點時，可以讓學生在嘗試中找到讓實驗裝置平衡的重心點。這是個具體探究的問題，但找到重心，探究卻并不能到此結束。接下來還應引導學生探究確定不規則圖形重心的一般方法。這種方法和規律才是我們科學探究的目的和價值所在。

二、給科學解釋多一點辯證法的思考

面對問題，需要作出初步的猜測和解釋。怎樣的解釋是科學的、合理的，如何正確認識和運用解釋，這是影響科學探究路徑的關鍵性問題。從辯證法的角度看，科學解釋，或科學求解，不是靜止和孤立的，需要以多元的視角和觀點，在動態的發展變化中捕捉問題，并作出審視和判斷，抓住問題的本質。

1.以“質變”為認知核心，識別“變”的走向。

“質變”是一切問題的源起，它既是科學探究的內容，也是科學探究的憑借和突破口。科學求解，需要從這些“質變”出發，追根溯源，尋求“變”的走向，即抓住什么變了，變成什么了，并最終找到問題的答案。

追問和質疑，往往對傳統的解釋形成挑戰和沖擊，但卻能把我們的解釋引向理性與科學。

2.以“聯系”為思維路徑，洞察“聯”的因果。

“普遍聯系”是世界的本源和自然法則，“聯系”是尋求探究路徑、解決問題的有效方式。

比如教學“輪軸”，因為輪軸是一個環形結構，從力學上理解它的工作原理很抽象也很費解。為了化解這一難點，教師可以將其和杠桿聯系起來，以杠桿的變形來分解輪軸的結構。學生自然會把杠桿的動力點和阻力點分別與輪軸的軸和輪一一對應起來，從而很容易理解輪軸的結構和省力原理。這種“聯系”既簡便易行，又很有趣味，使科學探究過程變得自然順暢、輕松活潑。

3.以“發展”為關注視角，追蹤“發”的軌跡。

事物是運動的，運動是一切事物存在的基本狀態。這就要求我們對待問題，要施以“發展”的眼光，堅持具體情況具體對待，其中最為關鍵的是要切準發展與變化的地方，并循著發展變化的軌跡，逐步探求出問題的真諦和本源。

比如：往澄清的石灰水里吹二氧化碳，水很快會變渾濁。但是，如果繼續往里面吹二氧化碳，情況就不一樣了，這時渾濁的石灰水會慢慢變得澄清起來。這是因為，繼續吹入的二氧化碳，又和原先的白色沉淀物碳酸鈣發生反應了，產生了碳酸氫鈣，碳酸氫鈣是能夠溶于水的，因此溶液又變得澄清了。有時，科學探究就是這樣循著事物“發展”的軌跡一路走下去，并最終厘清問題的真相的。

4.以“矛盾”為探究理念，豐富“探”的內涵。

世界是一個矛盾的共同體，任何事物都處在矛盾之中。正是基于這樣的哲學認識，我們在進行科學探究時，不可對各種現象和結論片面地絕對化、單一化，而要能夠以“矛盾”的觀點，去審視和甄別眼前的物象及其變化，盡可能換一種視角，去質疑和追問有沒有不同的甚至相反的情況存在，這種“存在”的合理性和價值如何。這種事物矛盾性的把握，對準確認識事物的本質和內涵是極其重要的。比如《摩擦力的秘密》一課，學生通過實驗探究，知道了“同一個物體，表面越平滑，摩擦力就越小”。但，這是絕對的嗎？有沒有不同的情況？如果這是絕對的，那么，雪橇為什么要在凹凸不平的冰面上滑行呢？為什么溜冰場上的冰面也是凹凸不平的呢？只要認真思考，學生不難理解，在凹凸不平的冰面上滑行時，產生的壓強增加，于是冰的熔點就降低，冰鞋和冰面之間產生了薄薄一層水，這樣，溜冰的人可以自由滑溜了。所以，比起平滑的冰面，凹凸不平的冰面更滑。

矛盾是普遍存在的，只有正視矛盾，認清矛盾，才能在“對立統一”中準確把握事物的本質和內涵。

三、給科學實驗多一點方法論的指導

1.實驗不是絕對和充分的。

從方法論的角度講，實驗判據不是絕對和充分的。現代科學哲學研究認為，實驗作為人們獲取經驗的一種方式，它是主觀與客觀相互作用的結果。因此，實驗的結論不僅具有客觀性，而且具有主觀性。例如，科學課上的“小孔成像”實驗和“障礙物的陰影”實驗是“光的直線傳播”解釋的重要證據，然而，在這些實驗中，“孔”和“障礙物”的尺寸大小是由實驗設計者主觀選定的。如果實驗者能考慮到足夠小的“孔”和“障礙物”，那么“光的直線傳播”將不可能在這樣的實驗中得到證實（人的視覺中的“像”和“陰影”無法形成）。可見，實驗對解釋的證實或證偽具有情境性、主觀性和相對性，不是絕對可靠的。另外，實驗中的觀察和評價同樣具有主觀性和不確定性。這就決定了我們的科學探究不光要實驗，還要引導學生以更加寬廣的視角進行論證與分析，并作出科學的判定。

2.實驗不是唯“物”和單向的。

真理是需要科學論證的，而科學論證既有實踐探索，也有思想演繹。同樣，科學探究中的實驗，也應該從這兩個方面展開，從事任何實踐活動，都需要有嚴謹的邏輯思維和演繹推理，這是促進實踐活動深入開展并得到有效提升的關鍵。比如《折形狀》一課，習慣上認為這是一節特別需要動手實驗的課，但筆者在執教這一課時卻沒有讓學生動手。具體做法是：先拋出“折形狀”這一研究主題，從而引出學生平時折紙飛機、紙船等話題，讓學生初步交流“折形狀”的一些想法和體會，并在原有認知的基礎上，對“折形狀”提出一些問題，即：什么形狀都可以折成嗎？可以用哪些材料折形狀？折形狀有哪些訣竅？……針對這些問題，組織學生探討，讓學生結合自身的認知經驗和理解進行思考和交流。在學生有了初步的思考和想法后，教師以錄像和視圖的形式，分類向學生呈現生活中的各種形狀，其間，教師每出示一種形狀，就啟發學生推測和設想它的制作方法。待學生熟悉和了解了常見形狀的制作方法后，教師再以幾種“特殊形狀”引發學生的創新思維和頭腦風暴。一節課下來，學生雖沒有動手，但思維和心智是深度參與的，“探究效果”異常突出。由此可見，活動和實驗并非科學課的標簽，活動高漲、實驗豐富也并不一定能成就一節成功的科學課。科學課可以進行實驗的探索和活動的體驗，也可以進行純粹的邏輯推理和思維歷練。

3.實驗不是隨性和排他的。

從認識論和方法論上講，事物總是多維和立體的，實驗本身也是紛繁復雜的，它有其內在的規定和要求，進行實驗探究，不能就事論事，還要考慮到影響實驗純度和精確度的各種因素，力求減少或克服這些因素的干擾。比如在做“驗證植物在光合作用下合成淀粉的實驗”時，要考慮到兩個干擾因素：一個是植物葉片里本身存在淀粉；另一個是葉片中的色素（影響碘與淀粉反應的顏色觀察）。為了排除這兩個因素的干擾，實驗前需要做的是，將實驗植物放置在黑暗中24個小時，以便將植物葉片中原有的淀粉分解，以排除實驗前植物葉片里的淀粉對實驗的干擾。同時，為了排除葉片中色素對碘與淀粉反應的顏色觀察，需要將葉片浸在盛有酒精的小燒杯中，并放入大燒杯內隔水加熱，使葉片中的色素溶解在酒精里，直到葉片褪去綠色變成黃色，然后取出變黃的葉片，用清水漂洗干凈，再放在培養皿中滴加碘液。這樣一來，實驗結果不僅準確無誤，效果也非常明顯。

科學實驗有內在的規定和要求，應力避隨性和簡單化，這是科學探究的本質決定的。

科學課是一門探究性很強的學科，科學探究又是一門很有講究的學問。理解和認識科學探究，需要以哲學的視野，作出全面的透視和解讀，唯有如此，方能切準科學探究的內在規定和要求，讓科學探究發揮出應有的價值和效度。

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注：本文獲2012年江蘇省“教海探航”征文一等獎

（作者單位：江蘇省江陰市華士實驗小學）