科学方法教学的意义和实施途径

张晓军

【内容摘要】21世纪以后，科学知识总量正以爆发式的速度急剧增加，知识的更新也越来越快。我们不能期望学生在学校里学完所有的科学知识，所以我们要帮助学生掌握科学方法，理解科学本质，使学生在离开校园后仍然有能力进行科学学习甚至科学研究，这是我们科学教师崇高的使命。

【关键词】科学方法 课堂教学 核心素养

科学是一门具有方法论性质的学科。科学学习中，科学方法可以培养学生的科学思维，形成科学观念，学会科学探究，并引导学生认识科学的本质，从而提高科学素养。科学方法既是探索科学知识的手段，又是科学知识发展的产物。它蕴含在科学知识中，无形但又胜似有形。因此正确地认识科学方法，了解科学方法教学的重要性，在课堂中巧妙地渗透科学方法，是我们一线教师需要深入思考的问题。

一、科学方法的含义

有人说“方法”一词是来源于希腊文，“μεтα”（沿着、顺着的意思）和“οδοδ”（道路的意思），它的字面意思是沿着正确的道路，后意指达到某目标或做某事的程序。“方法”一词在我国不仅使用早，而且与希腊文“方法”一词涵义也相一致的。他们说“方法”，就是“行事之条理也。”《中文大辞典》中“法者，妙事之迹也。把方法，看成是人们巧妙办事，或有效办事应遵循的条理或轨迹、途径、线路或路线，这是何等确切的。

那么什么是科学方法呢？科学方法是人类在一切活动领域，遵循或运用的、符合科学一般原则的各种有效方式、途径和手段，它包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、技巧和模式。

科学方法根据应用范围可以分为三个层次：

哲学方法。哲学是对基本和普遍之问题的研究，它不仅适用于自然科学，也适用于社会科学、思维科学等其他科学，是系统化、理论化的世界观和方法论。它可以指导所有学科的研究，引导人们正确地解决问题，有广泛的适用性。

一般的科学方法。它是从各个科学研究中总结、归纳和抽象初的具有普遍指导意义的一般方法。如观察、分类、测量、数学方法、推测、预测、表达交流、时空关系、控制变量、实验、假设、解释数据、下操作性定义、模型等。我们在平时教学中主要要渗透的就是这一层次的科学方法。

具体学科的科学方法。这是指适用于具体学科的科学方法。比如物理学中伏安法测电阻，油膜法测分子直径;地理中根据放射性同位素测定岩石年份;天文学中用天文望远镜来观测天体。这些都是具体学科中的特殊方法。

二、科学方法教学的意义

在学校学习中，科学应该学些什么？杰罗姆·西摩·布鲁纳在《教育过程》中指出：“无论大中小学的什么学科，首先要学生学习这门学科的基本结构。”这里的结构指一门学科的要领、原理、方法及其相互联系形成的整体，从中可以看出方法是知识结构中不可或缺的一部分，可以说从某种意义上讲方法则是更灵活的更具有创造性的东西。伽利略已去世300多年，他所发现的自由落体定律，在科学发现中所占的比重越来越小了，但他所创造出的科学方法——数学演绎的方法表明从已知的现象可以推测从来没有被观察到的现象，获得超越某一实验本身条件的知识，并预见一些可以进一步用实验进行验证的后果。创造了比发现自由落体定律的价值更高出千百倍的财富。

科学方法是获取科学知识的重要手段。科学方法是科学知识的脉弱，是知识的神经，它把科学知识有机的联系起来。所以科学方法的教育在科学教学中有着其重要的意义。它可以完善学生认知结构，促进学生认知水平的发展，养成科学的认识观和价值观。科学方法的掌握和内化，也有助于学生养成科学的思维品质和思维习惯。科学方法中渗透着唯物辩证法，进行科学方法教学有助于培养学生的辩证唯物主义观点，养成良好的思维习惯。

三、科学方法教学的实施途径

开展科学方法教学，必须结合教材进行，而教材一般是以知识的内在联系为线索展开的，往往很少直接点明用了什么科学方法，这就要求教师去分析、挖掘教材中的科学方法因素。

1.概念、规律教学中融入科学方法教学

科学发展的历史中，往往是科学方法的突破带来新的科学理论的建立。在我们的科学教学中，一个科学概念的建构，时常用到实验、分类、分析等科学方法。所以在科学概念、规律课中，我们应该融入科学方法的教学。

单纯的科学知识学习是很枯燥的，因此我们在教学中应该把科学方法和科学概念、原理、规律的建构结合起来，这样这些知识就有了灵魂。例如电学的教学中，如果脱离开实验，单纯的学习理论，是很枯燥的，是脱离实际的，是伪科学。所以在电学中的学习，比如电流的测量、电压的测量、串并联电路的特点等都是要让学生充分的实验，然后再总结提升，建构出电学的基本规律。

在概念、规律课的教学中我们要善于挖掘出教材中科学方法，这样既有利于概念的建立，也利于学生掌握科学方法，提升科学素养。科学概念的建立常常用到实验、数据分析、比较、归纳等科学方法。如“密度”概念的建构中：①提供几个形状、颜色、体积相同的材料不同的金属块。通过活动辨别这些金属块是否同种材料制成？引导学生对其质量进行测量，通过比较得出不同材料，相同的体积质量不同。②提供相同材料，不同体积的一些物体。通过活动辨别是否同一材料制成。在这一系列活动过程中，学生通过实验得到数据，通过数据分析、比较、归纳后得出，同种物质质量和体积的比值相同，不同种物质质量和体积的比值一般不同。在“密度”概念的建构中，学生感悟到了实验、数据分析、比较、归纳等科学方法，特别是学生通過实验判断各物体是否同种物质构成的过程，经历了比较、归纳的思维过程，对“密度”概念的理解起到非常重要的作用。

2.在实验中学习科学方法、运用科学方法

科学是建立在实验基础上的一门学科，科学史重大的发现都离不开实验，而科学方法又是实验是否成功的关键。所以我们在科学教学中，教给学生方法比教给知识更重要。我们要培养学生“实践-认识-再实践”的方法论，帮助学生树立实践第一的观点，培养学生的观察习惯和运用科学方法研究问题。我们老师仔细去研究的话，可以发现很多实验中都蕴含这科学方法，我们应该去发掘、提炼出来。

“声音的传播是否需要介质”的实验中，我们不断的抽气，声音逐渐变小。在完成这个实验后，教师可以提问“通过本实验可以说明声音在真空中不能传播吗？”有的学生回答可以证明，有的学生则会回答不可以。此时教师可以引导学生，本实验中并没有达到真空状态，我们没有观察到真空状态中声音能否传播。但是我们可以通过推测来判断，没有介质的时候声音是不能传播的。后面在牛顿第一定律的学习时还会用到同样的方法，我们老师应该把它提炼出来，让学生学会其中的科学方法，也能运用到以后的学习、研究中。

3.从科学史中体会、感悟科学方法

科学史中蕴含着丰富的科学方法，几乎每一项科学的发现都是各种科学方法综合运用的结果。科学教学中在进行科学概念、规律教学的时候可以适时的插入一些科学史实的教学。从而让学生可以从科学家的科学背景出发，重温科学家“提出问题-建立猜想-验证猜想”的探索之路，感受科学家们是如何运用科学方法、如何运用科学思维的。

例如，“原子结构模型”的教学中，介绍19世纪初道尔顿提出了原子的实心球模型。他是第一个提出原子概念的科学家，但接下来汤姆逊修正了道尔顿的实心球模型，教师可以提问“为什么汤姆逊要修正道尔顿的模型呢？”学生回答“因为道尔顿发现了原子中存在电子。”教师可以继续引导学生思考卢瑟福为什么要修正道尔顿的模型呢？此时可以详细介绍卢瑟福的α散射实验，引导得出行星模型。在原子结构模型理论不断更新的中，不难发现“实验-推测-模型”这一过程。在整个原子结构模型理论的学习中，学生可以从科学家中体会“预测”“推测”“类比”“模型”等科学方法。

“授之以鱼”，不如“授之以渔”。我们教师在平时的教学中要利用多种方式对学生进行科学方法教育，以提升学生分析问题、解决问题的能力，培养学生运用科学方法进行科学探究的能力，使我们的课堂真正的“以学为中心”，从而进一步提高学生的科学素养。

【参考文献】

[1] 浅谈初中科学教学中如何开展探究性学习[J]. 钟显威.吉林教育. 2010（22）.

[2] 初中科学教学学生主动探究能力的培养[J]. 卢爱飞.现代交际. 2010（7）.

（作者单位：浙江省义乌市下骆宅初级中学）