生:我想知道什么动物怕水?
生:我想知道水能为人们做些什么?
生:很多成语都用到水,还有说到知识,就把知识说成知识的海洋。我想研究为什么要用水来形容。
学生提的问题是丰富多彩的,但是这些问题很明显不是教师希望听到的能够在课堂上进行研究的科学性问题。为什么会这样,固然与教师的提问有一定的关系,学生在漫无目的的指引下也只能提出漫天的奇思怪想。
如果这时老师能适时的点拨,如何利用现有材料在课堂上进行探究,你觉得可以研究怎样的问题?学生思维就有了一定的深刻,他们必然就会考虑,哪些问题太大,研究不了,哪些问题条件太苛刻,不便研究,通过不断的对比分析和排除,他们会很容易地发现适宜探究的科学性问题,同时,学生的思维又得到一定的发展,当他再次遇到这样的问题,他就可能进行深层次的思考,从中发现到相对科学的问题。 猜想假设与思维的批判性 批判性是思维活动中独立发现和批判的程度。思维的批判性品质,来自于对思维活动各个环节、各个方面进行调整、校正的自我意识。正是有了批判性,人类才能够对思维本身加以自我认识,也就是人类不仅能够认识客体,而且也能够认识主体,并且在改造客观世界的过程中改造主观世界。
猜想和假设(也可称假说)是对科学问题的一个假定性的解释,或者说是对所提出的科学问题的一个推测性的回答。他的形成是需要有一定的观察根据和理论准备的,否则就只能是猜测了。比如最早提出“大陆漂移说”的魏格纳,他是一位气象学家,同时他对地球物理很感兴趣,于是,当他在一次住院期间多次看到墙上的世界地图上的轮廓时,他萌发了它们本来是合在一起的“泛大陆”想法,进而发表了《大陆漂移说》一书。
然而,科学研究是一个不断循环往复的过程,曾经的科学理论随着人类认识的不断推进甚至可以被推翻,比如托勒密的“地心说”理论,现在我们都认为是错误的,但是其却存在了很长一段时间,没有人试图怀疑过,因为“地心说”理论确实能解释天体运行的一些现象。但是哥白尼就具有思维的批判性,他根据自己的观察与思考,提出了“日心说”的理论并最终被证实。
科学教学中我们不一定奢望学生能就一些重大的科学理论提出批判,但完全可以在探究活动中引导学生进行大胆的猜想与假设,敢于对现有的科学概念,敢于对老师和同学的观点进行挑战,提出有独特视角的见解。 制定计划与思维的严密性 科学研究的成功,重大科学奥秘、规律的揭示无不与实验方案设计、实施的严密性有着密切的关系,究其本质则是思维严密性的体现。思维的严密性是在思考问题时能考虑到涉及实验的各个方面,做到“百密而无一疏”。这也是一个科学家的基本素养之一。
制定计划是观察、实验活动开展的必要准备,在制定计划的过程中,学生需要考虑到可能出现的问题并思考解决的策略,只有这样才可能保证观察实验的正常开展,否则会导致科学探究无法进行,或者走向错误的方向。
比如:教学《摆的研究》时,通过观察学生发现影响摆的快慢的因素可能有三个,即摆长、摆幅、摆锤重量,对于这三种假设,学生制定了相应的实验计划,确定了明确的相同条件和不同条件。然而,在统计实验数据时却发现,同等条件各组测量的次数相差很大,即使是相同摆长、相同摆幅和相同摆锤的情况下,摆的快慢也有所不同,这是为什么呢?经过进一步的研究才发现,问题出在摆的初始速度上,有些小组在操作时是让摆从一定角度一定高度自由下落摆动的,而有些小组在摆初始摆动时给予了一定的外力,摆的初始速度就不一致了,如此就影响了摆的快慢。从这个案例中不难看出,计划制定的严密性是何等重要,在小学阶段研究摆不涉及摆的初始速度这一概念,但是在制定实验计划时要考虑到这一客观存在的问题,要在实验注意点中明确这一操作规范,要求在摆初始摆动时不得加以外力,让摆自由下落。 观察实验与思维的独创性 独创性即思维活动的创造性。在实践中,除善于发现问题、思考问题外,更重要的是要创造性地解决问题。人类的发展,科学的发展,要有所发明,有所发现,有所创新,都离不开思维的独创性品质。独创性源于主体对知识经验或思维材料高度概括后集中而系统的迁移,进行新颖的组合分析,找出新异的层次和交结点。概括性越高,知识系统性越强,伸缩性越大,迁移性越灵活,注意力越集中,则独创性就越突出。
《基础教育课程改革纲要》上指出:教师在教学过程中要注重培养学生的独特性和自主性,引导学生质疑、调查、探究,在实践中学习,促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。的确,一个人的成功固然离不开集体,离不开与他人的合作,但同样少不了个人的努力。科学家的许多灵感就是来自于静静的、独立的沉思之中。而且在小组合作中我们也经常看到“两极分化”现象。由此可见,多给学生一些独立思考、自主活动的机会也是有极有意义的。
在科学探究活动中,教师要有敏锐的洞察力,善于抓住学生智慧的火花、创新的萌芽,鼓励学生说出与众不同的见解,展示学生独特的设计方案,演示学生新颖的观察实验操作。鼓励学生勇于求异,大胆创新。如《让更多的小灯泡亮起来》一课,学生在完成简单电路的连接、画简单电路图以后,教师提供多个电池、小灯泡,多条导线,数张纸,鼓励学生想办法使多个小灯泡亮起来,并画出电路图,看谁的方法多……推荐部分优秀方案且实验成功的小组成员,上台画电路图。学生们兴致很高,各不相同的电路图画满了整块黑板。
心理学研究表明,思维品质的具体表现,是确定一个人智力与能力是正常、超常和低常的主要指标,培养思维品质是发展智力与能力,乃至各科教学改革的一条可信又可行的途径。小学科学教学,特别是科学探究活动是对学生进行思维品质形成和发展的理想平台,在教学过程中,必须将思维的训练作为教学的根本目标,通过教师的着意训练,促进学生的思维水平尽快地由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡,促进学生科学素养的综合提升,为学生的终生发展奠定良好的基石。 [i] 《学习与发展》——中小学生心理能力发展与培养 林崇德著 [ii] 《科学究竟是什么》 张红霞著