從語文教材科技選文談科學思維的培養(yǎng)

周茹 時可心

摘 要 科技選文是高中語文閱讀理解重難點之一，重在培養(yǎng)學生由事物現(xiàn)象推出事物本質的思維方法。思維分為形象思維和抽象（邏輯）思維，兩者有很大的差別，一般認為左腦主管抽象思維，右腦主管形象思維。但人的思維活動往往是通過左右腦機能的“共振”來完成的。教育的根本目的，在于最大限度開發(fā)學生的大腦功能，所以語文科技選文中培養(yǎng)抽象思維很有必要。

關鍵詞 科技文教學 科學思維 培養(yǎng)意義 提出問題 推理論證 結論

科學與文化論著（科技選文）學習任務群，人文主題定位于“理論的價值”。課標指出：“本任務群研習自然和社會科學論文、著作，旨在引導學生體會和把握科學論文表達的特點，提高閱讀理解科學論文的能力。”然而，科技選文有什么特點？如何發(fā)現(xiàn)和挖掘科技選文的思維特點？什么是科學思維？科學思維有什么特點？科學思維如何運用于科技探究……這是本文主要探討的問題。

一、科學思維及其特點

科學思維是指為了正確認識客觀世界所具有的思辨模式和認識方法，它是連接實踐與理論的橋梁。或者說，科學思維是指符合認識規(guī)律、遵循一定的邏輯規(guī)則，并能夠達到正確認識結果的思維。

科學思維素質，一是要求人的思維要正確，即能正確地反映客觀事物及其規(guī)律以及正確應用邏輯規(guī)則進行推理活動并不斷達到正確的結果。二是要求人的思維要不斷地向深度和廣度前進。

科學思維有以下幾個特點：客觀性、精確性、可檢驗性、預見性和普適性。

科學的邏輯思維方法，是人運用概念、判斷、推理等思維類型反映事物本質和規(guī)律的過程。邏輯推理的方法很多，常見的方法有：1.比較與分類；2.歸納與演繹；3.分析與綜合。

二、《人的正確思想是從哪里來的？》中的思維特點

課文《人的正確思想是從哪里來的？》，全文按照“提出問題——分析問題——解決問題”的思維組織文章。下面運用邏輯思維圖解答。

第一，提出問題：人的正確思想是從哪里來的？設問與判斷：是從天上掉下來的嗎？不是。否定了客觀唯心主義。是自己頭腦里固有的嗎？不是。否定了主觀唯心主義。提出論點：人的正確思想只能從社會實踐中來，只能從社會的生產(chǎn)斗爭、階級斗爭和科學實驗這三項實踐中來。從不同層次、不同角度，對不同方面作出不相同的判斷，符合對立統(tǒng)一規(guī)律或矛盾律。

第二，分析問題。人的認識活動過程分兩個階段：第一由感性認識到理性認識階段，即由物質到精神階段，由存在到思想的階段；第二由精神到物質階段，由思想到存在階段。前一階段是認識過程的第一次飛躍，后一階段是認識過程的第二次飛躍。“物質可以變成精神，精神可以變成物質”，遵循同一律。人的認識過程具有無限性，一個正確的認識，往往需要經(jīng)過由物質到精神、由精神到物質，即由實踐到認識、由認識到實踐的多次反復才能完成。[2]

三、從《人的正確思想是從哪里來的？》提煉出科學思維方法

《人的正確思想是從哪里來的？》一文為科學研究提供了科學思維方法，提煉出來就是：發(fā)現(xiàn)與提出問題——猜想與假設——設計實驗——收集數(shù)據(jù)——分析推理——得出結論。依照這一方法我們探究高中物理課本中伽利略如何發(fā)現(xiàn)自由落體運動規(guī)律的。

伽利略是近代力學的創(chuàng)始人，開創(chuàng)了用理論與實驗結合的方法研究自然規(guī)律的先河，具有劃時代意義。其中關于伽利略對自由落體的研究，正是科學邏輯思維在科學探究中的無與倫比的力量。愛因斯坦的贊揚最具有代表性：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。”[3]

四、科學探究中產(chǎn)生和運用科學思維

1.問題提出：輕重不同的物體下落的快慢相同嗎？

亞里士多德是古希臘一位百科全書式的科學家，他平常觀察到的事實是，一塊石頭比一片樹葉落得快，由此認為物體的下落快慢是由它們的重量決定的。他的這一論段符合人們的常識，以至于其后兩千年的時間里，大家都奉為經(jīng)典。

2.設計實驗，邏輯推理

對于大家都習以為常“重的物體落得快，輕的物體落得慢”的結論，伽利略提出了質疑。伽利略假設亞里士多德是對的，大石頭下落快小石頭落得慢的前提是正確，那么經(jīng)過分析會得出什么結論？由下表1可見，由“重物比輕物落得快”的前提推斷出相互矛盾的結論，伽利略提出一種猜想：重物與輕物下落同樣快。

3.猜想與假說

猜想：重物與輕物下落同樣快。傳說伽利略在比薩斜塔做過落體實驗。但是他并沒有從感性直接下結論，而是尋找更科學的邏輯思維方法，來解決這一問題。伽利略相信自然界的規(guī)律是簡潔明了的。從這一信念出發(fā)，他猜想落體運動是一種最簡單的變速運動，即它的速度變化是均勻的。但速度變化怎樣才是“均勻”的？有兩個猜想，見下表2：

4.實驗驗證中收集證據(jù)，推理出結論

為了解決物體下落快，很難測量物體下落的時間，伽利略巧妙地讓銅球沿著光滑的斜面滾下，這比豎直下落速度慢得多，故容易測量。伽利略做了幾百次實驗，結果小球沿斜面滾下確是勻加速直線運動，換用不同質量的小球，從不同高度開始滾動，只要斜面的傾角一定，小球的加速度都是相同的。

不斷增大斜面的傾角，重復上述實驗，得知小球的加速度隨斜面的傾角的增大而變大。當斜面傾角增大到90°，這是不就是自由落體運動嗎？這時小球的運動保持勻加速運動的性質不變，故所有物體下落時的加速度都是一樣的。得出結論：落體運動快慢與重量無關。

（五）疑難解答? 由感性到理性

為什么日常生活中重的物體下落快，輕的物體下落慢？一片羽毛在空中翻轉“翩若驚鴻，婉若游龍”，而鐵塊下落卻很快，又怎么解釋這一直觀現(xiàn)象呢？伽利略認為這是空氣阻力的原因，如果完全排除空氣阻力，那么落體運動就是自由落體運動。這種方法核心是把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學演算）和諧結合起來，從而發(fā)展了人類的科學思維方式和科學研究方法。

五、詩詞中的科學思維

“欲窮千里目，更上一層樓。”這是唐代詩人王之渙的不朽名句。那么從數(shù)學的角度想要看到千里遠，到底登上多高的樓？

提出問題：想看到千里遠，到底登上多高的樓？分析問題：建立模型。把地球當成球體（如圖1），PA為視線，與球面相切于點A，于是OA⊥PA，，且有PA=1000里=500公里，地球半徑OA=6370公里，設樓高BP=x，則在直角三角形AOP中∠A=90°，由PO2=OA2+PA2，即（x+6370）2=63702+5002。解得x=19.6公里。一層樓建成19.6公里是不可能的，按照一層樓高3.2米計算，則有19600÷3.2=6125（層），是故“欲窮千里目，需上6125層”。[4]

六、核心素養(yǎng)中科學思維有重大意義

課程標準高中語文學科核心素養(yǎng)凝練為語言建構與運用，思維發(fā)展與提升，審美鑒賞與創(chuàng)造，文化傳承與理解四方面。四者一方面強調統(tǒng)整與融合，力避分別落實，割裂呈現(xiàn)；一方面抓主要矛盾，力求“語言建構與運用”為立足點和根本點，通過進行積極地語言文字運用實踐，在學習和運用語言過程中自然融入和提升其他三方面的素養(yǎng)。本人認為發(fā)展形象思維的同時開發(fā)抽象（邏輯）思維，是符合大單元教學要求，打破文理界限，開發(fā)全腦，促進核心素養(yǎng)發(fā)展具有重大意義。

參考文獻

[1]深圳大學《科技改變世界》MOOC第7章第26講.

[2]普通高中教科書教師用書[M]，語文：選擇性必修.中冊/人民教育出版社課程教材研究所中學語文課程教材研究開發(fā)中心編著.—北京：人民教育出版社，2020：10.

[3]《普通高中課程標準實驗教科書·物理必修1》[M]，人民教育出版社，2010：49.

[4]張景中主編.數(shù)學美拾趣[M]科學出版社，2015：72.

[作者通聯(lián)：廣東深圳市布吉高級中學]