科學方法教學的意義和實施途徑

張曉軍

【內容摘要】21世紀以后，科學知識總量正以爆發式的速度急劇增加，知識的更新也越來越快。我們不能期望學生在學校里學完所有的科學知識，所以我們要幫助學生掌握科學方法，理解科學本質，使學生在離開校園后仍然有能力進行科學學習甚至科學研究，這是我們科學教師崇高的使命。

【關鍵詞】科學方法 課堂教學 核心素養

科學是一門具有方法論性質的學科。科學學習中，科學方法可以培養學生的科學思維，形成科學觀念，學會科學探究，并引導學生認識科學的本質，從而提高科學素養。科學方法既是探索科學知識的手段，又是科學知識發展的產物。它蘊含在科學知識中，無形但又勝似有形。因此正確地認識科學方法，了解科學方法教學的重要性，在課堂中巧妙地滲透科學方法，是我們一線教師需要深入思考的問題。

一、科學方法的含義

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，后意指達到某目標或做某事的程序。“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。”《中文大辭典》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。

那么什么是科學方法呢？科學方法是人類在一切活動領域，遵循或運用的、符合科學一般原則的各種有效方式、途徑和手段，它包括在理論研究、應用研究、開發推廣等科學活動過程中采用的思路、程序、技巧和模式。

科學方法根據應用范圍可以分為三個層次：

哲學方法。哲學是對基本和普遍之問題的研究，它不僅適用于自然科學，也適用于社會科學、思維科學等其他科學，是系統化、理論化的世界觀和方法論。它可以指導所有學科的研究，引導人們正確地解決問題，有廣泛的適用性。

一般的科學方法。它是從各個科學研究中總結、歸納和抽象初的具有普遍指導意義的一般方法。如觀察、分類、測量、數學方法、推測、預測、表達交流、時空關系、控制變量、實驗、假設、解釋數據、下操作性定義、模型等。我們在平時教學中主要要滲透的就是這一層次的科學方法。

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

二、科學方法教學的意義

在學校學習中，科學應該學些什么？杰羅姆·西摩·布魯納在《教育過程》中指出：“無論大中小學的什么學科，首先要學生學習這門學科的基本結構。”這里的結構指一門學科的要領、原理、方法及其相互聯系形成的整體，從中可以看出方法是知識結構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造性的東西。伽利略已去世300多年，他所發現的自由落體定律，在科學發現中所占的比重越來越小了，但他所創造出的科學方法——數學演繹的方法表明從已知的現象可以推測從來沒有被觀察到的現象，獲得超越某一實驗本身條件的知識，并預見一些可以進一步用實驗進行驗證的后果。創造了比發現自由落體定律的價值更高出千百倍的財富。

科學方法是獲取科學知識的重要手段。科學方法是科學知識的脈弱，是知識的神經，它把科學知識有機的聯系起來。所以科學方法的教育在科學教學中有著其重要的意義。它可以完善學生認知結構，促進學生認知水平的發展，養成科學的認識觀和價值觀。科學方法的掌握和內化，也有助于學生養成科學的思維品質和思維習慣。科學方法中滲透著唯物辯證法，進行科學方法教學有助于培養學生的辯證唯物主義觀點，養成良好的思維習慣。

三、科學方法教學的實施途徑

開展科學方法教學，必須結合教材進行，而教材一般是以知識的內在聯系為線索展開的，往往很少直接點明用了什么科學方法，這就要求教師去分析、挖掘教材中的科學方法因素。

1.概念、規律教學中融入科學方法教學

科學發展的歷史中，往往是科學方法的突破帶來新的科學理論的建立。在我們的科學教學中，一個科學概念的建構，時常用到實驗、分類、分析等科學方法。所以在科學概念、規律課中，我們應該融入科學方法的教學。

單純的科學知識學習是很枯燥的，因此我們在教學中應該把科學方法和科學概念、原理、規律的建構結合起來，這樣這些知識就有了靈魂。例如電學的教學中，如果脫離開實驗，單純的學習理論，是很枯燥的，是脫離實際的，是偽科學。所以在電學中的學習，比如電流的測量、電壓的測量、串并聯電路的特點等都是要讓學生充分的實驗，然后再總結提升，建構出電學的基本規律。

在概念、規律課的教學中我們要善于挖掘出教材中科學方法，這樣既有利于概念的建立，也利于學生掌握科學方法，提升科學素養。科學概念的建立常常用到實驗、數據分析、比較、歸納等科學方法。如“密度”概念的建構中：①提供幾個形狀、顏色、體積相同的材料不同的金屬塊。通過活動辨別這些金屬塊是否同種材料制成？引導學生對其質量進行測量，通過比較得出不同材料，相同的體積質量不同。②提供相同材料，不同體積的一些物體。通過活動辨別是否同一材料制成。在這一系列活動過程中，學生通過實驗得到數據，通過數據分析、比較、歸納后得出，同種物質質量和體積的比值相同，不同種物質質量和體積的比值一般不同。在“密度”概念的建構中，學生感悟到了實驗、數據分析、比較、歸納等科學方法，特別是學生通過實驗判斷各物體是否同種物質構成的過程，經歷了比較、歸納的思維過程，對“密度”概念的理解起到非常重要的作用。

2.在實驗中學習科學方法、運用科學方法

科學是建立在實驗基礎上的一門學科，科學史重大的發現都離不開實驗，而科學方法又是實驗是否成功的關鍵。所以我們在科學教學中，教給學生方法比教給知識更重要。我們要培養學生“實踐-認識-再實踐”的方法論，幫助學生樹立實踐第一的觀點，培養學生的觀察習慣和運用科學方法研究問題。我們老師仔細去研究的話，可以發現很多實驗中都蘊含這科學方法，我們應該去發掘、提煉出來。

“聲音的傳播是否需要介質”的實驗中，我們不斷的抽氣，聲音逐漸變小。在完成這個實驗后，教師可以提問“通過本實驗可以說明聲音在真空中不能傳播嗎？”有的學生回答可以證明，有的學生則會回答不可以。此時教師可以引導學生，本實驗中并沒有達到真空狀態，我們沒有觀察到真空狀態中聲音能否傳播。但是我們可以通過推測來判斷，沒有介質的時候聲音是不能傳播的。后面在牛頓第一定律的學習時還會用到同樣的方法，我們老師應該把它提煉出來，讓學生學會其中的科學方法，也能運用到以后的學習、研究中。

3.從科學史中體會、感悟科學方法

科學史中蘊含著豐富的科學方法，幾乎每一項科學的發現都是各種科學方法綜合運用的結果。科學教學中在進行科學概念、規律教學的時候可以適時的插入一些科學史實的教學。從而讓學生可以從科學家的科學背景出發，重溫科學家“提出問題-建立猜想-驗證猜想”的探索之路，感受科學家們是如何運用科學方法、如何運用科學思維的。

例如，“原子結構模型”的教學中，介紹19世紀初道爾頓提出了原子的實心球模型。他是第一個提出原子概念的科學家，但接下來湯姆遜修正了道爾頓的實心球模型，教師可以提問“為什么湯姆遜要修正道爾頓的模型呢？”學生回答“因為道爾頓發現了原子中存在電子。”教師可以繼續引導學生思考盧瑟福為什么要修正道爾頓的模型呢？此時可以詳細介紹盧瑟福的α散射實驗，引導得出行星模型。在原子結構模型理論不斷更新的中，不難發現“實驗-推測-模型”這一過程。在整個原子結構模型理論的學習中，學生可以從科學家中體會“預測”“推測”“類比”“模型”等科學方法。

“授之以魚”，不如“授之以漁”。我們教師在平時的教學中要利用多種方式對學生進行科學方法教育，以提升學生分析問題、解決問題的能力，培養學生運用科學方法進行科學探究的能力，使我們的課堂真正的“以學為中心”，從而進一步提高學生的科學素養。

【參考文獻】

[1] 淺談初中科學教學中如何開展探究性學習[J]. 鐘顯威.吉林教育. 2010（22）.

[2] 初中科學教學學生主動探究能力的培養[J]. 盧愛飛.現代交際. 2010（7）.

（作者單位：浙江省義烏市下駱宅初級中學）