小學理趣法科學課堂中融入方法教育的策略

鮑 峰

【摘要】當今科學技術迅猛發展，科學知識不斷更新，人類面臨的新問題層出不窮。社會對人才的培養提出了更高的要求，在小學科學教學中不僅要教給學生基本的科學文化知識，更重要的是要教給學生具有普遍價值的科學方法。

【關鍵詞】理趣法;方法教育;邏輯思維;數學方法;哲學方法

科學方法教育比知識教學更具有長遠意義，正所謂“授人以魚不如授人以漁”，只有教給學生具有普遍價值的科學方法，學生才能不斷應對各種新發現、新技術、新問題，才能為國家科技事業做出一番應有的貢獻。本文從聚焦問題，制訂與實施計劃，收集與處理數據，得出結論和交流論證等方面闡述了如何在小學理趣法科學課堂中開展方法教育。

一、聚焦問題中滲透非邏輯思維方法

愛因斯坦說過：“沒有一個概念能夠無歧義地從實驗中邏輯地推導出來，人們要徹底地不違反理性，就不可能得到任何東西。”愛因斯坦創立相對論，走的并不是從實驗提出假說的道路，他的出發點在于他對對稱性的堅定信念。相對論的創立革新了數學與物理、理論與實驗的關系，它向人們宣示了現代科學革命不再僅僅是經驗與邏輯的產物，而且與直覺、想象、猜測、信念有關。

二、制訂與實施計劃中落實研究方法

（一）在制訂計劃中落實控制變量、轉換等科學方法

控制變量法就是在解決科學問題的過程中，對影響物理規律的條件進行人為設置，只改變個別變量的數值，保證其他條件的數值不變，探究物理規律的方法。轉換法是一種思維方式，主要是指在保證渠道相同的前提下，將不可見、不易見的現象轉換成可見的、易見的現象;將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或推測的物理量轉換為能夠測量或推理的物理量的方法[1]。

例如在教學教科版五年級上冊《種子的發芽實驗》時，學生一開始會猜測影響種子發芽的條件有陽光、土壤、空氣、水、養料、溫度、濕度等，這反映了五年級學生的前概念水平。那么哪些條件是種子發芽所必需的？還有待實驗證實。開始設計實驗時，教師不給學生任何限制和引導，讓他們自由地設計實驗方案，于是就出現了這樣的實驗設計：不給種子澆水，觀察種子能否發芽。如果種子不發芽，說明種子發芽需要水。但是問題就來了，也有可能是其他原因導致種子不發芽。交流過后達成共識：做對照實驗，只改變一個條件，其他條件保持相同。經過這樣的分析探討，在設計其他條件如空氣、溫度等對種子發芽影響的實驗時，學生很容易觸類旁通，并設計出自己的研究計劃。

（二）在實施計劃中落實觀察、實驗等科學方法

在科學探究過程中，有些問題單憑觀察是難以得出結論的，這時就需要通過實驗來探究。實驗對科學學習和研究有著不可替代的作用，我們不僅要使學生學會做實驗，而且要讓他們會設計一些簡單的實驗，以提高他們的創新能力和科研能力。

例如在教學教科版四年級下冊《油菜花開了》時，學生活動從觀察一株油菜花開始，其中隱含著一個從整體到局部的觀察順序：先讓學生從整體上認識一株油菜花的結構，與之前學過的鳳仙花有機地結合在一起;再讓學生深入觀察油菜的“花”的結構;最后從觀察一株油菜花來推測花蕾的變化，讓學生意識到整個單元的學習方向。

三、收集與處理數據中運用數學方法

數學方法，即用數學語言表達事物的狀態、關系和過程，并加以推導、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預言的方法。在科學研究中，為了對研究對象的本質獲得比較深刻的認識，需要對實驗現象進行數字化的采集、記錄、處理和分析。

（一）列表法和作圖法在記錄實驗現象和實驗數據時運用較多

所謂列表和作圖，指的是用數學的統計、繪圖的方法來研究物理變化規律。在記錄數據時，把數據列成表格形式，既可以簡單而明確地表示出測量數據之間的對應關系，便于分析和發現數據的規律性，也有助于檢驗和發現實驗中的問題。作圖則是將一系列數據之間的關系或變化情況用圖線直觀地表示出來，是一種最常用的數據處理方法[2]，由圖線可以發現實驗中個別的測量錯誤，并可通過圖線進行系統誤差分析。

例如在教學五年級下冊《造一艘小船》時，學生有了前一節課的基礎，已經找到讓橡皮泥浮在水面的方法，再讓學生用一定量的橡皮泥造船就是輕而易舉之事，如果換成“用指定邊長為10厘米的鋁箔紙來造一艘裝載量盡可能大的船”，這樣的任務就非常具有挑戰性，有學生會提出“船的容積大小與小船的載質量存在一定的關系”的觀點。此時運用列表的方法來測量船的容積是一個比較合適的方法。

表1 “鋁箔紙”小船的容積記錄表

船舷的高度/厘米 船底的邊長/厘米 船的容積/厘米

1

2

3

……

然后，學生從列表中選取一個較大的容積制作小船，各個小組制作完成后，進行裝載量測試，并將成績記錄下來。

表2 “鋁箔紙”小船的裝載量記錄表

第1組 第2組 第3組 第4組 ……

1角硬幣數量/枚

（二）在處理實驗數據時，經常運用到平均數法、中位數法以及眾數法

教學中，多數情況下都采用平均數來分析。但平均數計算比較麻煩，而且容易受到極端數值的影響，必要時還得通過重復做實驗來解決。中位數在一組數據中處于中間的位置，反映了一個團體的整體水平，而眾數著眼于對各數據出現的頻率的考查。適當地采用中位數和眾數的方式來處理數據，有時可以避免極端數值的影響，增強數據分析的準確性。

例如教科版五年級上冊《我們的小纜車》，在探究拉力大小與小纜車運動關系的活動時，教師常常會要求學生做三次實驗，求出三次實驗數據的平均值，然后比較快慢順序。但這樣馬上就遇到麻煩了，學生要先把“幾分幾秒”換算成“秒”，再算平均值，還沒有算出結果可能就已經下課了。對此，可以將“平均值”改成“我選擇的數據”，讓學生根據自己的實驗情況，去除“極端”數據，選擇一個“有效”數據，然后再比較小車運動的快慢。這樣一來，一方面節省了學生處理數據的時間，另一方面提高了學生的數據處理能力。

四、得出結論中訓練邏輯思維方法

思維方法是在人腦內進行的操作過程和方法，主要包括抽象、概括、判斷、推理、比較、分析、綜合等方法。在課堂教學中，不論是科學概念、科學規律的學習還是科學知識的應用，教師應牢牢抓住科學方法這條主線組織教學，使學生不僅掌握知識，而且知道所學知識是運用了什么樣的方法得出來的，從而讓學生感覺到科學方法是真實存在的。這樣既能落實科學方法教育，又能提高科學課堂教學的質量。

例如教科版五年級下冊《沉浮與什么因素有關》，潛水艇是學生感興趣的一個話題，對于潛水艇的原理，學生也比較容易理解。因此，可以讓學生自制一個潛水艇，并試一試在水中能否沉浮，然后根據觀察到的現象來解釋潛水艇的原理，訓練學生的邏輯思維。

五、交流論證中領悟哲學方法

哲學方法是對所有方法特別是思想方法的概括和總結，主要包括對立與統一、懷疑與求證、肯定與否定、絕對與相對、現象與本質、形式與內容、原因與結果等[3]。它不僅適用于自然科學，而且適用于技術科學。哲學方法可以指示思維的方向，引導人們正確地解決問題，完成活動任務，使人不走或少走彎路。自覺地運用正確的科學的哲學方法，能提高科學活動的效率，使科學活動取得成功。

例如教科版五年級下冊《人類認識地球及其運動》，這節課讓學生回顧了人類認識地球運動的歷史，可以說在哥白尼提出“日心說”觀點以前，“地心說”的觀點早已深入人心，即使有人有疑義，也沒有充分的、直接的證據，更多的人畏懼宗教勢力，不敢表達正確的言論。在教學過程中，不僅要讓學生理解主要觀點和證據，而且要引導學生建立觀點和證據之間的聯系，學習用思辨性語言來合理推測結論的方法，更要學習哥白尼研究天體運行的持之以恒的精神和堅持真理的氣概。

綜上所述，科學方法教育比知識教學更具有長遠意義，正所謂“授人以魚不如授人以漁”，只有教給學生具有普遍價值的科學方法，學生才能不斷應對各種新發現、新技術、新問題，才能為國家科技事業做出一番應有的貢獻。

【參考文獻】

[1]吳杰.初中物理教學滲透科學方法教育的研究[J].名師在線，2019（09）：7-8.

[2]邢先良.科學方法教育在物理課堂教學中的應用研究[J].中學物理教學參考，2017，46（24）：12-13.

[3]曹琴珍.中小學數學學科滲透兒童哲學教育的意義與方法探析——以“人教版七年級上冊數學幾何圖形初步”為例[J].福建教育學院學報，2019，20（01）：34-37.