眾所周知,正是由于伽利略創立了以實驗為基礎,經過科學抽象、邏輯論證、運用數學方法得到結論的科學方法,才發現了自由落體定律和慣性定律。伽利略的研究方法,為物理學奠定了堅實的基礎。歷史雄辯地證明,科學知識與科學研究方法是緊密聯系在一起的,是不可分割的。“科學是隨著研究方法所獲得的成就而前進的”,此言卻是切中肯綮。為使科學教學提高到一個新的層次,更為了讓學生的科學知識與科學方法的構建更加完備,滲透科學研究方法,培養學生科學素養就成了科學教師責無旁貸的任務。因此,教師在講解科學知識的同時,應注重介紹科學研究方法,進而達到講授知識與介紹方法的統一,有效促進學生科學素養的提升。
一、實驗法
科學是一門以實驗為基礎的學科。科學實驗,不僅用來驗證定理或定律,更重要的是通過實驗,引導學生掌握科學實驗的方法,樹立科學實驗的思想。實驗,是培育學生成才的一方沃土。
切實把握實驗的基本思想是教好實驗的關鍵。教師應采取一切措施,努力使實驗過程回歸自然、最真實、最少受干擾,在最接近其純粹形態的條件下,用最簡單的方法,最簡易的設備進行實驗。基于這一思想,從教學目的出發,利用儀器設備,控制或模擬原始現象,獨具匠心,精心設計,突出主要因素,排除次要因素,勾畫科學知識框架,直觀形象地表現科學內容,精心設計演示實驗,努力使教師層次化的實驗過程、規范化的實驗操作技巧,成為學生學習的榜樣。通過精彩的演示實驗,努力將具體的表觀形象轉化為無形的結論,努力將無形的結論轉化為色彩斑斕的新形象,最終將形象思維與邏輯思維有機地結合起來,和學生一道,驗證定理或定律。
學生分組實驗是學生動手動腦的好時機,應引導學生預習實驗內容,直至能默寫出實驗需用的儀器,能獨立設計實驗步驟。“紙上得來總覺淺,絕知此事要躬行。”應注意調動學生學習的積極性,激發學生自己動手完成實驗的欲望。讓學生在實驗中嚴肅認真,搞清實驗原理,明確實驗步驟,熟悉實驗操作,抓住實驗關鍵,注重數據采集,預料實驗中可能發生的異常現象,尋找實驗中各因素間的聯系,以便通過自己的感知與思索,模仿與創造,去理解科學中的概念,去發現科學中的規律。
第二課堂實驗組(如航模小組、電工小組、攝影小組、無線電小組、鉗工小組等)為教師新辟了實驗渠道。在那里,課本上比較抽象的知識,變得直觀、形象。生產和生活實際中的一切物品,都可作為儀器使用。不妨引導學生自行設計實驗,自制教具,自己做土實驗。例如,
把兩本書平放在桌子上,兩書間留出1厘米的空隙,將直尺架在兩書之間,用手指壓直尺,觀察發現直尺和手指皆發生形變,被壓彎的直尺產生向上的彈力,發生形變的手指對直尺產生向下的彈力,說明力的作用是相互的;讓學生研究自行車的結構和功能,學生能更好地理解摩擦力。
我們周圍就是一個大實驗室,在生產和生活中,科學知識、科學研究方法與現實的距離會大大縮短,學生掌握的實驗技能會與所學理論結合起來,學生的認識水平,會由感覺提高到理論,從而達到借助于實驗,深化學生對科學概念、科學原理的理解。
二、比較法
比較是科學的重要研究方法,運用比較的方法,可找出事物的共同點和差異處,區分事物本質特征,層層深入到事物的精蘊之中,以利于鑒別事物,認識事物,形成概念。
例如,在分析作用力與反作用力時可將其與一對平衡力作比較。