中学生科学思维的培养浅谈

2022-09-12

中学科学教育是素质教育的重要组成部分, 在当前以科学探究为核心的中学生科学素养的培养教育中, 科学教育承担着培养学生进行正确地科学思维的任务。帮助学生掌握科学思维的方法不仅能使他们在科学课的学习中从容应对, 更好地完成科学探究活动和学习, 科学思维方法的养成也能使学生养成良好的思维方式, 使学生在今后的学习、生活和工作中能够使终生受益。对于中学生科学思维的培养来说, 教师应根据中学科学的特点, 注意训练学生掌握科学课程中较为重要的一些思维方法, 训练学生掌握正确的思维方法是培养学生思维能力的有效途径, 下面我们将就科学的思维方法进行论述。

1 模式思维的培养

所谓科学模式思维是指人们在学习和分析解决科学问题时所形成的一定的认知方法策略与行为。一定的模式思维有助于找出科学的概念、规律之间的内在的必然的联系, 有助于从整体上发掘科学知识的结构, 并提高学生学习的效率, 分析问题与解决问题的能力。中学生应培养以下几种思维模式: (1) 科学探究模式。在科学探究中, 教师要培养和引导学生进行完整的探究过程, 不进行“假探究”, 不流于形式, 做到有头有尾, 完整地开展探究; (2) 严谨的科学精神。学生在科学探究过程, 有注重科学理论的依据和方法, 收集数据信息的方法, 以及数据的收集来源的可靠性等方面都要保证其科学性, 从而使学生养成一丝不苟的习惯; (3) 科学学习方法与策略。教授学生学习和解决不同类型问题的方法和策略是非常重要的。学生在学习各种各样的知识点时, 难免会出现一些混乱和不知所措的情况, 教师应当针对不同的知识类型进行分类教授认知策略, 如概念、原理、规律、应用问题以及知识的迁移都应当根据科学的知识内容进行有效地分解其学习方法, 方法和策略的掌握使学生的思维能够科学化和系统化, 理顺其思路, 极大地提高其学习效率。

2 猜想与假设思维的培养

科学探究的思维方法是探究者根据已知信息材料和科学理论, 对未知的自然现象及其规律作出的一种假定的解释和说明的思维方法。“没有大胆的猜测就作不出伟大的发现”。猜想和假设是科学探究中的核心要素, 是探究的重要环节, 既可以培养学生发现问题的能力, 也能培养学生的创造性, 为此教师应当创造条件进行培养: (1) 鼓励学生提出问题和发现问题。问题是科学发现的源泉, 没有问题, 也就不会有去解决问题的动机, 当然也不会有猜想和假设。因此, 教师要鼓励学生发现问题和提出问题, 使科学探究成为学生真正进行猜想和假设的自主思维和探究过程; (2) 宽容学生的错误。对于学生提出的问题和质疑, 即使其提出的假设可能是错误的, 教师也应当鼓励其进行验证, 从而培养学生科学验证的习惯。教师可以根据学生的猜想, 利用科学探究实验进行验证来转变学生的错误猜想和概念, 从而能达到很好的学习目的。

3 科学归纳与演绎思维

归纳是指从个别的现象或事实中概括出普遍共用的原理的思维方法, 即从特殊性知识推出一般性知识。而演绎思维是指通过一般的原理和公理推断出关于特殊和个体事物属性的思维方法。两种方法是相反的思维方法, 在学习中, 两种思维方法必须相互联系, 相互补充。 (1) 知识归纳能力。在平时的教学中, 应通过日常教学的积累, 逐步培养学生对知识的归纳能力。如在讲解导体和绝缘体时, 如何引导学生找到常见的导体呢?我们由生活经验可以知道, 铜、铝可以用来做导线芯, 接线时一般都用锡来焊接, 学生通过归纳容易得出铜、铝、锡是导体, 然后引导学生思考这几种物质的共同点都是金属, 从而得出金属是导体。 (2) 知识演绎能力。如学生学习导体和绝缘体后, 掌握了金属是导体, 比如在判断铬、铁等是否导体时, 就可以进行演绎推理, 先判断是否金属, 就很容易判断铬、铁等是否为导体;学生在学习了一般哺乳动物的特点后, 教师可以引导例举一种新的动物, 然后让学生根据该种动物推断这种动物是否哺乳动物, 如果是, 那么可能具有哪些特点?

4 创造性思维培养

对中学生来说, 创造性思维是指运用已知条件, 开展能动思维动力, 从而采用新颖的、独特的方法或方式来解决问题的思维方式。创造性思维培养的另外一个方面是破除思维定势, 所谓思维定势, 是指人们在思维活动中形成的习惯性思维, 碰到问题, 总是用老眼光、老习惯去看待它, 对中学生学习科学来说, 总是用老方法去解决问题, 总这样, 学生渐渐地会缺少创新的积极性和主动性, 以下是创造性思维强化和培养的一些策略: (1) 接受和鼓励学生的不同意见。让学生相信自己的判断, 支持自己与众不同的观点, 对于某些创造性解题过程给以表扬和奖励, 保护他们的创造性动机; (2) 打破习惯思维。教师在课堂上要鼓励学生打破习惯性思维, 敢于提出新的问题, 尝试新的解决方法, 包容学生可能出现的错误, 鼓励亲身体验, 大胆尝试, 教师同时进行适当的引导, 对于较为合理的观点和看法, 可以帮助其完善, 从而使学生产生自我成就感; (3) 教授学生掌握多种破除思维定势的方法。在传统的教师讲学生听的教学过程中, 学生比较容易养成思维的定势。因此, 除了鼓励学生进行师生之间的课堂交流外, 还应该让学生掌握一些创造性思维的方法, 如逆向思维法、异中求同法、同中求异法、方法移值法等等, 都能帮助学生养成从多种角度、多个侧面和多种模式去思考问题的能力。

5 理想化思维培养

理想化思维方法是思维主体运用非逻辑思维和逻辑思维相结合的科学思维方法, 塑造理想化实验过程而从事科学创造活动的一种思维方法。例如, 理想实验、思想实验等, 是在真实的科学实验基础上, 抓住主要矛盾, 忽略次要矛盾, 对客观对象的实际过程进行更深一级本质的探究过程。理想化思维方法有助于建立理想模型, 形成科学预见, 理想模型是理想化思维的重要表现形式。例如, 质点、光滑表面、光线、不受外力的物体等等。教师在教学中, 应逐步培养学生的这种思维能力。

5.1 利用教材理想化模型, 培养学生理想化思维能力

伽利略是近代理想实验的创始人, 例如, 他的惯性实验, 当不计阻力, 另一斜面成水平面时, 小球将以恒定的速度持续运动下去;又如, 他对自由落体的研究, 把一大一小的石头拴在一起下落的思想实验, 巧妙地揭露了亚里士多德学说的错误。在表示物体重力时, 理想地认为物体的重力作用在重心, 而不是物体的每个部分。

5.2 引导学生在科学探究中形成理想化思维的能力

以“牛顿第一定律”的探索为例, 师生一起做斜面实验, 看到三种不同表面的不同情况:表面越光滑, 小车运动得就越远, 这说明小车受到的摩擦力越小, 速度减小得越慢。因此, 可以引导学生进行理想化思维, 把条件推向极端:如果平面完全光滑, 摩擦力不就没有了, 就是零, 在这种情况下, 小车的速度会怎样变化呢?在不受外力作用下, 会沿原方向速度不变地永远运动下去吗?

摘要：对目前中学生科学思维能力的不足和科学思维教学研究的缺乏, 根据作者多年的教学实践, 对中学生科学思维方法的培养进行了研究。

关键词：科学思维,内涵,培养