談師范生科學(xué)方法的教育

國家教育部在師范學(xué)校實(shí)施“園丁科技教育行動(dòng)”的通知中強(qiáng)調(diào)指出：“園丁科技教育行動(dòng)”旨在向師范學(xué)校學(xué)生傳播科技知識(shí)、科學(xué)思想和科學(xué)方法，引導(dǎo)他們樹立科技意識(shí)，學(xué)會(huì)科學(xué)思維，培養(yǎng)他們的科技制作能力、發(fā)明創(chuàng)造能力和進(jìn)行科技啟蒙的教育能力。由此可見，在師范學(xué)校向?qū)W生進(jìn)行科學(xué)方法教育，是實(shí)施“園丁科技教育行動(dòng)”的一項(xiàng)重要任務(wù)。近年來，隨著“園丁科技教育行動(dòng)”的不斷深入開展，師范生科學(xué)方法教育問題有了較深入的探討。

一、明確科學(xué)方法的內(nèi)涵

科學(xué)方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造客觀世界的實(shí)踐活動(dòng)中總結(jié)出來的正確的思維方式和行為方式。科學(xué)方法從本質(zhì)上講就是認(rèn)識(shí)世界、改造世界的方法，是人們認(rèn)識(shí)和改造自然的有效工具。科學(xué)方法通常分為三個(gè)層次：即適用于一切科學(xué)的哲學(xué)方法；一般研究方法；個(gè)別領(lǐng)域和學(xué)科中所采用的特殊研究方法。這三個(gè)層次既相互區(qū)別，又相互聯(lián)系，哲學(xué)方法是最普遍的方法，對(duì)其他方法有指導(dǎo)意見，也從其他方法汲取營養(yǎng)，三者應(yīng)用范圍在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

1.哲學(xué)方法。哲學(xué)是關(guān)于世界觀的學(xué)問，是理論化、系統(tǒng)化的方法論。哲學(xué)方法是科學(xué)方法的最高層次。哲學(xué)的功能不在于直接回答某一具體的科學(xué)問題，而在于指示思維方向，給人們引導(dǎo)解決問題的正確道路。

2.一般方法。科學(xué)研究的一般方法包括觀察法、調(diào)查法、實(shí)驗(yàn)法、數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)方法、控制論方法等。

（1）觀察法。觀察法是有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)的獲取處于自然條件下，即在與生存活動(dòng)的環(huán)境不相分離的條件下的對(duì)象所具有的狀態(tài)資料的方法。它又分為直接觀察法、間接觀察法、參觀性觀察法、非參觀性觀察法、客觀對(duì)象觀察法和自我觀察法等。

（2）調(diào)查法。調(diào)查法是有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)的搜索研究對(duì)象的有關(guān)的現(xiàn)實(shí)狀況或歷史狀況的材料方法。包括經(jīng)驗(yàn)調(diào)查和科學(xué)調(diào)查等。

（3）實(shí)驗(yàn)法。實(shí)驗(yàn)法是實(shí)驗(yàn)者根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康摹⑦\(yùn)用一定的人為手段，主動(dòng)干預(yù)或控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象的發(fā)生、發(fā)展過程，并通過把有干預(yù)情況下的同類對(duì)象變化的事實(shí)進(jìn)行比較，確認(rèn)事物間的因果關(guān)系的方法，包括自然實(shí)驗(yàn)法和試驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)法等。

（4）數(shù)學(xué)方法。數(shù)學(xué)是關(guān)于量及其關(guān)系的科學(xué)，是從量的角度來研究反映客觀世界及其規(guī)律的工具。用數(shù)學(xué)來描繪、刻畫客觀規(guī)律，具有符號(hào)形式化、數(shù)量精確化、概括公式化等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)是我們從特殊規(guī)律中概括出一般規(guī)律或者從一般的規(guī)律中演繹出特殊和個(gè)別規(guī)律。

（5）系統(tǒng)論方法。系統(tǒng)論方法是用系統(tǒng)思想來研究對(duì)象，把對(duì)象放在系統(tǒng)的形式中加以考察的方法。即從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，著重從整體與部分（要素）之間、整體與外部環(huán)境的相互關(guān)系，即相互促進(jìn)和相互制約的相互關(guān)系中綜合地、精確地考察對(duì)象，以達(dá)到最佳處理的一種方法。它是用數(shù)學(xué)工具來揭示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為及變化規(guī)律。

（6）信息論方法。信息論是研究信息及其傳輸?shù)囊话阋?guī)律的科學(xué)。信息論方法是用信息論的觀點(diǎn)來考察控制系統(tǒng)的行為功能結(jié)構(gòu)，從信息的獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸和儲(chǔ)存過程來研究控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。它是利用信息的加工，現(xiàn)代化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)和改造世界過程中的信息化和自動(dòng)化。

（7）控制論的方法。控制論是研究控制系統(tǒng)中控制問題的科學(xué)。運(yùn)用控制論方法和思想可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)社會(huì)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等本身所固有的控制論運(yùn)動(dòng)規(guī)律，認(rèn)識(shí)一般控制機(jī)制在這些系統(tǒng)中的具體表現(xiàn)。

3.特殊研究方法。某些研究方法，不僅需要相應(yīng)的專門技巧，而且還需要理解和掌握他們的相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。如生物學(xué)中的標(biāo)本采集法、化學(xué)中的光譜分析法、物理學(xué)中的核磁共振法等，都屬于特殊研究方法。

二、把握科學(xué)方法教育的一般方法，加強(qiáng)師范生能力培養(yǎng)

1.教會(huì)觀察。人在沒有進(jìn)行觀察之前是不會(huì)產(chǎn)生真正的好奇心的。當(dāng)大量的刺激作用于人的感官，經(jīng)過意識(shí)加以選擇后，有許多現(xiàn)象并沒有引起人們的注意，但是，有的現(xiàn)象卻引起了我們的注意，并進(jìn)行積極思考，這就是觀察的結(jié)果。觀察本身并不像隨之而產(chǎn)生的問題那么有價(jià)值。應(yīng)該指導(dǎo)并訓(xùn)練學(xué)生如何去進(jìn)行有目的的觀察，猶如偵查人員搜集各種線索，以期發(fā)現(xiàn)作案工具，查明犯罪動(dòng)機(jī)和行兇的罪犯一樣。“讓我們搜集線索，越多越好，這樣我們就能弄清楚到底是怎么一回事。先不要猜測(cè)，只說你看到、聽到、嗅到了什么等等。要的是事實(shí)。”這樣學(xué)生就可學(xué)會(huì)如何搜集證據(jù)，尤其是在理、化、生等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要特別注意引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，觀察實(shí)驗(yàn)用具、用品及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還要觀察教師演示試驗(yàn)的步驟和方法等。這樣通過實(shí)驗(yàn)教會(huì)學(xué)生怎樣觀察，不斷培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的觀察能力。

2.學(xué)會(huì)分類。科學(xué)家為了把對(duì)自然的調(diào)查加以條理化，創(chuàng)造了種種分類的方法。如將生物劃分為植物與動(dòng)物，將動(dòng)物分為無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物；將物質(zhì)分為金屬與非金屬等。其他一些分類方法（如有條紋的、單色的；粗糙的、光滑的等）也沒有錯(cuò)，只不過是科學(xué)家覺得這種分類方法沒有什么用處，因而不用。在學(xué)生開始懂得分類是怎么一回事之后，必須允許他們創(chuàng)造自己喜歡的分類方法。這時(shí)不要急于讓學(xué)生知道科學(xué)家是如何分類的。

為分類而分類是沒有意義的。許多教師總是不必要的擔(dān)心自己不懂得科學(xué)的分類方法。例如在生物學(xué)中，對(duì)植物的分類，在特定的情況下，按照植物是在背陰處還是在向陽處生長來分類或者按照本地習(xí)慣能食用或不能食用來分類，都可能是有用的，不一定非要學(xué)生懂得科學(xué)家的分類方法，只有在深入到科學(xué)的研究之后才真正需要科學(xué)家的分類方法。在教學(xué)過程中要適當(dāng)?shù)母鶕?jù)本學(xué)科的特點(diǎn)，教給學(xué)生一些分類的方法，使之逐步學(xué)會(huì)多種多樣的分類方法。

3.理解數(shù)、計(jì)量和解釋數(shù)據(jù)。資料可以用數(shù)學(xué)語言來描述和分析，這樣做既省事，又能說明問題。使用繩子、尺子、天平、溫度計(jì)、量杯等進(jìn)行計(jì)量會(huì)有助于人們?cè)诳疾熘械玫接杏玫馁Y料。數(shù)據(jù)收集和解釋有助于我們尋求問題的答案。因此，在教學(xué)中要注意教會(huì)學(xué)生這方面的知識(shí)，尤其是在數(shù)、理、化、生等理科教學(xué)中，更應(yīng)突出該方面的教學(xué)。

4.積極進(jìn)行思想交流，做出預(yù)言和推斷。思想交流的藝術(shù)只有通過實(shí)踐才能學(xué)到，教師最重要的任務(wù)之一是讓每一個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)進(jìn)行思考，然后讓他們把思想以各種方式表達(dá)出來，既要進(jìn)行語言交流，也要進(jìn)行書面交流。例如在教學(xué)中，可通過課堂上多提問、多讓學(xué)生展開討論，課下多寫小論文、小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及心得體會(huì)等方面進(jìn)行交流。

科學(xué)遠(yuǎn)不是對(duì)所觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行說明。提出聰明的猜想或預(yù)言也是科學(xué)家工作的重要的部分。因此，要讓學(xué)生知道，他們的教師極希望他們提出“會(huì)怎樣”的問題。然后做出自己的預(yù)言。真正能學(xué)到東西的并不在于善于回答問題，而在于善于提出問題。愛因斯坦曾說：“提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要”。布朗諾基也曾說過：“能提出一個(gè)不切題的問題，你就離得到切題的回答不遠(yuǎn)了，這是科學(xué)的本質(zhì)。”世界上許多發(fā)明創(chuàng)造都源于“疑問”。

推斷是另一種猜測(cè)，是對(duì)觀察到的現(xiàn)象作出主觀的解釋。推斷能導(dǎo)致某種結(jié)果，比觀察本身更為有用。因此，在教學(xué)中要注意給學(xué)生提供推斷的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生大膽推斷，錯(cuò)了不要緊，關(guān)鍵要有這種意識(shí)，要培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力。

5.嘗試規(guī)定工作定義，提出假設(shè)。定義可以使表達(dá)簡煉。如果使用者事先規(guī)定某個(gè)詞或某個(gè)術(shù)語明確的涵義，那么就可以反復(fù)使用，以代替啰嗦的說明。設(shè)想，物理學(xué)中如果我們的前輩沒有給引起“加速度”的東西下定義為“力”，以及加速度是“速度”的變化率，速度是位置的變化率的話，那么情況就變得復(fù)雜多了。因此，教學(xué)中要讓學(xué)生嘗試給所學(xué)的概念用自己的話下定義，以培養(yǎng)這方面的能力。

假說就是猜測(cè)原因的假設(shè)，就是對(duì)其原因提出看法。可以驗(yàn)證的假設(shè)是能夠?qū)λM(jìn)行檢驗(yàn)的，目的是弄清它能否得到證實(shí)。在教學(xué)過程中也要有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生這種技能，找機(jī)會(huì)讓學(xué)生嘗試提出假設(shè)。如化學(xué)中做銅在火焰上加熱的試驗(yàn)后，教師可提出如下問題：銅在火焰上加熱后出現(xiàn)的黑色物質(zhì)是從哪里來的？學(xué)生自然會(huì)提出一些看法。有的認(rèn)為是從火焰中來的，有的認(rèn)為是從空氣中來的，還有的認(rèn)為是銅本身產(chǎn)生的。這就是假設(shè)。然后師生再一同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證這些假設(shè)，便自然會(huì)得出正確的結(jié)論。

6.找出并控制可變因素進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)者從他感興趣的觀察中做出某一種假設(shè)，然后著手設(shè)計(jì)驗(yàn)證這一假設(shè)的方法，就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生說：“我如何把它弄清楚呢？”教師說：“你怎么能證明你的猜測(cè)是正確的呢？讓我們?cè)囋嚳础！闭页霾⒖刂茖?shí)驗(yàn)中可變因素的能力是隨學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的增長而增長的，應(yīng)當(dāng)隨著學(xué)生的成熟而逐漸增加其復(fù)雜的程度。例如，生物學(xué)中，在酶的催化作用的實(shí)驗(yàn)中，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到有若干可變因素是可以控制的，如溫度高低、PH值大小等，要注意使學(xué)生明白，為什么每次只改變其中的一項(xiàng)，從而培養(yǎng)學(xué)生該方面的能力。

（作者單位：東營職業(yè)學(xué)院教育系）