思想实验及其在生物教学中的实践研究

杨 刚

摘 要:本文阐述了思想实验基本特征及其积极作用,并以案例的形式探讨了其在生物教学中的运用。

关键词:思想实验 生物教学 实践

思想实验,顾名思义就是不进行实际的操作而借助于思维的运作,进而作出探索性演绎推理的研究方法。

一、思想实验的基本特征

思想实验实际上是辩论的形式,即以实证经验为前提,通过演绎法的逻辑推出结论(约翰·诺顿)。可见,思想实验是一种理性的思维活动,是一种相对独立的科学研究方法。

1.具有实验的可操作性

虽然思想实验不是进行实际的操作实验,但是之所以能被称为实验,是因为这种思维活动是按照实验的格式而展开,是可操作的。思想实验的操作者根据自己已有的认知,对某些特定的经验表象,进行思考、分析、想象、类比、猜测和逻辑推理等形式的、想象性的操作,进而得出相关结论。可见,思想实验不是主观臆断,而是客观的、是有思维痕迹可循的。

2.具有严密的逻辑性

在思想实验进行过程中,逻辑推理是它的基本指向。实验者根据自己掌握的经验、知识和众多的形象材料,在想象中展开和联系,对有关的概念和关系进行逻辑推理,朝向构思前预定的目标演绎。所以,思想实验的操作过程既是想象自由展开的过程,又是逻辑运动的过程,其中,逻辑起着主导作用,引导和控制着想象,保证想象既丰富但又不是胡思乱想。

3.具有高度的创造性

思想实验的目的往往是为了揭示事物内部的规律性。因此,其探索是前无先例的,带有高度的创造性。

二、思想实验的积极作用

1.强烈的质疑、创新价值

从科学发现的角度看,思想实验往往从传统的理论质疑入手,从而生动准确地揭露旧理论的缺陷,批驳旧理论的错误;从教学研究的水平看,思想实验有利于学生打破思维定势,多角度地分析和发现问题。

2.提升实证实验的品质

科学结论往往是从大量实验事实中概括出来的,在实证实验开始前对实验过程的预想和设计,在观测后对经验材料的分析和概括,都得借助于思想实验。思想实验对经验材料进行理性加工,可以为实证实验提供理论指导,同时,思想实验以其科学思维的严密性、精确性补充了实证实验的不足。

3.完善了实验的形式

奥地利著名科学家、哲学家恩斯特·马赫认为,“思想实验是实证实验外的、较高理智水平上使用的实验”。实验不一定非要在实验室展开,在经验和实践不能通达之处,可以通过模拟实验来演示,实验也可以存在于我们的头脑之中即思想实验。

三、思想实验在生物学教学中的运用

感悟经典科学发现中的思想实验(以“基因分离定律的发现”为例)

科学研究离不开思想实验的开拓,科学发现不应该仅仅需要实验现象的忠实观察与记录,更需要借助于人类的思辨与智慧对观察、记录作出广泛的思维演绎……思想实验,进而作出创造性的判断与解释。

思想实验就是人们将一些科学构想和假设预先在头脑中进行充分推演、试错、构建和完善的过程,思想实验常用的推理形式就是“如果,那么”(诺顿),通过思想实验可以有效地解决或简化许多实际问题。

实验教学在中学生物教学中有着重要的地位,教师应尽可能多地让学生参与实证实验和其他实践活动,使学生身临其境,亲自动手。用好思想实验这一科学研究方法,不仅可以提升实证实验和模拟实验的效果、突破实验室条件的限制,更能在实际教学中提升学生的思维品质,培养学生分析和解决问题的能力,进而有效提升学生的科学素养。

参考文献:

1.马西默·皮格里著.吴万伟译.思想实验是什么.2007.学术中国(www.xschina.com)

2.王荣德.思想实验及其在科学发展中的作用.科学学研究. 2001.19(01)

3.恩斯特·马赫著.李醒民译.认识与谬误.天涯在线书库(www.tianyabook.com)

4.俞如旺等.思想实验在“细胞核移植”一节中的探究性教学分析.实验教学与仪器.2006(6)22-23

作者单位:江苏省泗阳职业教育中心