科学探究思维

科学探究思维（通用12篇）

科学探究思维 篇1

科学教育的改革,促使科学探究过程取代了科学知识的告知,亲历参与取代了纯粹结果的灌输,这说明科学课的教学已经向让学生了解和认识科学本质的过程方向发展了,在此过程中学生学习的主动性、积极性和参与性得到了落实。然而,一些教师对科学课堂的过程设计与实践过程往往满足于被活动表象所充斥,而缺失了探究活动本身所应有的价值和内涵,活动过程往往浮于表面,这种缺失了传递科学思维方法的教学活动已经距离真正的科学探究甚远。科学探究作为科学课的主流教学方式,其立足的根基在哪里?发展目标在何处?这是本文要回答的问题。

一、科学教育中的探究:历史视角

探究进入科学课程的时间不足百年,杜威曾在1909年美国科学促进会的报告上强调:科学不仅是要学习一堆知识,而且也是一种学习的过程或方法。1957年,前苏联第一颗人造卫星的上天不仅促进了科学教育的改革和发展,也使得科学探究受到了重视。从杜威到布鲁纳,他们都秉承一个观点:科学即探索与实验。20世纪90年代以来,在世界各国的科学教育改革中,探究的思想倍加受关注。如1996年,美国《国家科学教育标准》中明确提出:科学学习的中心环节是探究。同时也提出,科学探究包括形成科学研究问题、建立假设、收集数据、检验假设和交流结果。[1]2000年,英国的《国家科学教育课程标准》中将科学探究分为:制订计划、获取并表达证据、思考证据以及评价四个步骤。[2]2001年,我国《全日制义务教育科学(3~6年级)课程标准(实验稿)》提出,科学探究包括提出问题,猜想和假设,制订计划,观察、实验、制作,搜集整理信息,思考与结论,表达与交流6个部分。[3]从以上3个国家科学教育的标准中可以看出对科学探究的步骤基本相同,但美国将科学探究的结果进行交流,而英国则进行评价,我国的探究包括的内容基本与美国相同。

我国在20世纪80年代与探究学习相关的教学改革虽然取得了一定的成效,但是并没有从根本上动摇以接受学习为中心的传统的学习与教学方式。1999年正式启动的基础教育课程改革就是要改革学习方式,改变传统的学习方式,提倡研究性学习。因此,我国2001年颁布实施的科学标准,显然吸收了发达国家科学教育的经验,科学探究所蕴含的内容更加完备。这里,可以看出科学探究的特征:学生对科学问题感兴趣;学生寻找证据以解释科学问题;基于获得的证据对科学问题的解释进行体系化;学生对形成的解释在小范围内进行评价从而获得最终的解释;对最终提出的科学问题的解释进行确证和交流。除上述特征外,科学探究还应具备科学家在探索自然规律过程中摸索出的实践方法,其中最核心的内容就是科学的思想方法。

建构主义作为当代西方教育的主流理论明确提出,要在科学课程中进行显性的科学本质教育。20世纪90年代美国德克萨斯州的科学标准提出,小学3年级科学课程与教学应围绕问题解决、科学知识、科学本质和科学技术与社会四个基本目标组织教学。其中将科学本质目标界定为:使学生理解科学知识的历史发展,获取生命科学、物质科学和地球科学等领域的知识的手段。[4]我国《全日制义务教育科学(3~6年级)课程标准(实验稿)》在课程基本理念中也提出,科学课程应向学生提供充分的科学探究机会,使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,体验学习科学的乐趣,增长科学探究能力,获取科学知识,形成尊重事实、善于质疑的科学态度,了解科学发展的历史。事实上,科学探究教学的实质应是一种模拟性的科学研究活动。因此,综合上述各国科学教育标准中提出的科学探究所包括的内容来看,科学探究应有两层意思:一是科学家群体的探究过程;二是教育中教师的教学或者学生的学习过程,其中后者是对前者的模拟,而前者为后者提供模式和基本路径。最终探究的目标是科学概念的掌握。

二、学生科学探究的现状

笔者的一项基于小学生科学探究意识的调查结果发现:学生喜欢上科学课的原因基本是为了做实验,但多数学生只动手不动脑,缺少思考探究的目的性,玩心过重;学生在探究过程中独立探究的空间较小;教师存在探究思想的误区,缺乏对实验的指导,有放任学生之嫌;学生的课外探究较少,课外科普(科技)资源匮乏,主动性欠缺,活力不足(统计结果如表1所示)。

多数教师能领会课程标准的理念,重视探究,重视学生的动手活动过程。从表1的调查结果也可以看出学生喜欢上科学课的原因也是做实验。从杜威的观点———“科学即探索和实验”来看,学生有探究的意识,但有意识并不等于获得。在教学中教师把一半的时间让学生动手操作,表面上看,教师的确把学习的主动权交给了学生,但学生本身没有实验计划(或者说实验设计),学生的探究不知从何入手可能就成为无意义的“体力劳动”。另外,在实践课中学生的兴趣往往不是探究结果的原因分析上,而是觉得好玩。如一节“折纸飞机”一课,目的是让学生了解简单的飞行常识,以此让他们探究如何改变机翼的受力而改变飞行路线,正确的实施步骤是:简单了解飞行知识—叠飞机—试飞—分析原因—记录;然后重复上述过程。多数学生的兴奋点是叠出的飞机飞多远,而很少关注飞机飞得不远的原因,更不用说记录自己的试飞过程。表1的调查结果显示,仅有5%的学生在科学课上做实验记录,另外,只有占调查总数6%的学生参与了科技制作,缺少了探究的实践,即使学生在问卷中回答经常参与实验探究也显得有些空泛,因为他们可能并未理解何为探究。这也是教师在课堂上要用一定的时间去引导学生有意识地分析问题,例如折纸飞机中飞机飞行不远的人为因素、自然因素、纸张因素等等,要使学生把机翼加厚、改变方向等简单的、无意识的想法在教师的指导下进行有意识的分析,使得探究过程不但重视操作,更聚焦于思维过程。

科学探究活动有很强的目的性,科学探究不仅是教学过程中学生动手的活动过程,更重要的是让学生跟随科学家脚步的动脑思维、掌握科学方法和技能的过程,培养科学态度和科学作风。新课程改革促使教师的教学思想和行为方式有了较大的变化,但由于较长时间里传统教学处于主导地位,一些教师仍以知识本身为目标,缺少以科学概念来统摄教学的意识。学生进入课堂之前,已经对周围的事物形成了各种认识,这也就是皮亚杰等研究者提出的前概念,这种“似理论般”的概念雏形会对今后的学习产生积极或消极的影响。学生科学概念的建立需要一个过程,需要充分、反复地多次体验。也就是他们需要多个探究活动,通过各种探究技能逐步建立、完善他们的科学概念。因此,教学要以科学概念为目标,而探究则作为途径,让学生在探究过程中掌握科学概念。

三、学习环模式:概念的形成与应用

科学前概念是学生开展探究性学习活动的基础。科学课堂要走向深入,离不开科学概念这一价值内核。而科学概念传递的教学要从学生的实际出发,顾及学生有哪些认识和想法,设计探究的概念目标,让学生在学习新的概念时新旧概念相左,纠正学生原有的错误认识。兰本达教授认为,概念是每节课的指路灯,让概念从混合思维出发,逐步沿着“概念箭”,经过复合思维、前概念思维水平向科学概念靠近,直到概念思维。[5]如在学习“昆虫”时,学生已经有了昆虫的前概念,他们的判断是:幼小的、有脚、会飞的动物,蚂蚁、蜘蛛、蚊子、苍蝇都是学生课前所理解的昆虫。如果教师在课堂上未了解学生已经有的认识,只展示几种典型的昆虫,通过特征概括抽象为:体分三部头、胸、腹,有翅能飞六只足。这似乎把昆虫的特征讲清楚了,但上完课后仍然无法让学生正确判断什么样的动物为昆虫,他们仍然可能将蜈蚣、蝎子、龙虾等与昆虫容易混淆的动物视为昆虫。这其中有两个原因:一是教师忽视学生的前概念;二是学生没有将昆虫的概念抽象并固化。科学概念是科学思维的基本形式之一,爱因斯坦认为:“形成概念的科学方法不同于我们日常生活中所用的方法,不是在根本上,而是在于概念和结论有比较严格的定义;在于实验材料的选择比较谨慎和有系统;同时格外地重视逻辑推理。”科学概念以及科学概念之间的内在逻辑关系,直接指向客观事物的本质特征,这也正是科学探究所体现的应有之义。一旦学生对科学概念本身产生兴趣,他们的科学思维则由感性走向理性,由具体趋于抽象,由表面趋向深入,这样一来,科学体验的核心探究味道得以凸显,过程与方法的核心价值就得以彰显。

科学教育中强调探究教学模式的共同点就是重视学生对科学现象的亲身感受和操作,通过科学观察和动手操作等活动使学生建立科学概念。学习环模式是探究式教学中最具代表性的模式,由罗伯特·卡普拉斯(RobertKarplus)及其同事于20世纪60年代提出,是因一项小学科学课程改善研究而提出的一种有效 的科学教 学策略,该模式的 教学过程 由探索 (exploration)、概念引入 (conceptintroduction)和概念应用(conceptapplication)三个前后相连的阶段的循环。[6]探索阶段:教师创设情境,吸引学生对科学现象感兴趣并引导学生积极探索;概念引入:教师引入相关的科学术语、概念等,帮助学生澄清探究中的质疑,以使他们形成更完整的科学概念的过程;概念应用:教师将引入的概念运用于新问题的解决情境之中,促进学生深入理解前一阶段引入的概念,能让他们用所获得的概念解决新的相关问题。

小学科学课生命共同特征的主题之五———遗传现象,这一节的内容标准是让学生“知道生物的很多特性是遗传的;了解遗传和变异也是生物的特征之一”,根据学习环模式,将“遗传与变异”一课的三阶段学习环概括为图1。

探索阶段:首先要建立遗传的观察基地,再对遗传的内容进行讲解。教师引用谚语“种瓜得瓜,种豆得豆”,“龙生龙凤生凤,老鼠的儿子会打洞”引出遗传的现象。引导学生们观察,对熟悉的动物进行比较,兔子生兔子,而生出的小兔子之间会有差异。让学生们与父母进行外形的比较:眼睛的颜色、肤色、有无耳垂等,可以用列表的方式加以统计。但对于用餐习惯等学生们也可能认为是遗传,这就需要教师去纠正和引导,告诉他们这是因长时间地生活在一起的一种养成习惯。学生们知道猫只能生猫,而不会生小狗,但生出的小猫可以有不同的花色,由此引出孟德尔的数量性状遗传,也就是变异。同时,可以让学生用推理的方式推断两种颜色猫可能生出哪些花色的小猫。用孩子们常吃的大米引出我国“杂交水稻之父”———袁隆平,多个品种的水稻与野生稗杂交,经过多年的选育培育出多个高产优质的水稻品种。不但让学生们知道科学家的科学探究活动是需要长时间的积累、坚持不懈的精神、严谨的科学态度以及敏锐的观察能力,通过史实也让他们知道变异是可以人工向有利的方向发展,也为后续阶段的概念应用打下基础。

概念引入阶段:无论探索阶段引用了多少案例和事实,最终要将其抽象、归纳为概念。遗传,是生物亲代与子代之间、子代个体之间相似的现象,是指亲代的性状又在下代的表现。变异:子代与父代之间、同一物种之间或多或少存在一些不同的特征。

概念应用阶段:在人类社会早期阶段的一场农业革命,人们由狩猎群居变为耕种,通过选育来控制动植物的性状,保存变异的植物种子改变其后代的性状,这些都是原始的利用遗传变异的雏形。我国古代驯化饲养金鲫为现在的金鱼,并传播到日本等地,这些科学史实让学生们感受身边应用遗传和变异的成果。另外克隆技术、太空植物也是控制遗传和变异的性状来实现的。太空育种是靠外太空的辐射,对种子的DNA产生影响,然后加快其变异的速度,产生不同的变异品种;植物变大只是因为基因变异而已,由太空的各种辐射粒子造成。

以上学习环的三个阶段让学生们从建立科学概念(遗传、变异)出发,教师的指导和学生的探究相结合,教师在此过程中要尽量注意学生的前概念,使学生逐步建立科学概念(遗传、变异),在此基础上更为重要的是概念应用阶段,鼓励学生将建立的新概念、新经验应用于新问题的解决,从而达到了对所学科学概念的固化、理解和迁移。逐步的循环探究过程让学生不断深化所学的科学概念。

摘要：基础教育课程改革所倡导的以学生为本的教学方式促使小学科学课由传统讲授方式逐步拓展为探究方式,但目前的探究教学多数流于表面,难以体现探究的内涵——科学概念思维。以一项对小学生科学探究意识的调查为基础,发现教师缺乏必要的指导使学生进行有意识的分析;探究过程重视操作,而没有聚焦于思维过程。因此,运用学习环模式于小学科学课中,从“遗传和变异”一节的探索阶段到概念引入阶段再到概念应用阶段,使学生在探究过程中真正掌握科学概念。

关键词：小学,科学,科学概念,探究,学习环模式

科学探究思维 篇2

摘要：培养创新能力的关键在于培养创新思维，长期以来人们一直在探求培养创新思维的有效途径。科学探究是新课程改革中出现的亮点，可喜的是科学探究竟是培养学生的创新思维的一种有效途径。本文在介绍了创新思维的同时，精心设计了在科学探究组成的诸要素中培养创新思维的策略，希望会在教学实践收到满意的效果。

关键词：创新思维 科学探究 整合思维 发散思维 直觉思维

创造和创新的核心是创新思维，因为创造性结果主要是创新思维的产物，因此培养创新思维是培养创新能力的关键。但是，我国长期以来从小学以致大学的教育教学方法过于机械模式化和书本格式化，严重影响了对人的思维的培养，尤其是对创新思维的训练与挖掘。新一轮基础教育课程改革提出了科学探究，主要目的之一就是要培养学生的创新思维，为创新教育打开了一个突破口，那么究竟如何充分发挥科学探究的优势来培养创新思维呢?这是一个很值得探讨的问题。

一、科学探究及其要素

《基础教育课程改革纲要》指出：科学探究不仅是一种学习内容，而且是一种学习方式。学生在教师的指导下，在一个创设的学习环境中，从日常生活、自然现象和社会现象中，针对某一个需要解决的实际问题展开，让学生亲历探究的全过程，以解决问题和表达、交流结果。这一过程中可以把科学知识与观察、推理和思维结合起来，从而可以能动地获得对科学的理解。通过科学探究活动，对科学探究的手段、使用证据的规则、形成问题的方式、提出解释的方法等一系列问题有了亲身的体验，而不仅仅是听到或记住有关的知识或结论。可以逐步形成好观察、好提问、好探究的心理倾向;进而形成善于质疑，勤于思考，乐于表达思想、交流成果，并且乐于尝试创造创新活动，在自主探究中获取新知并形成良好的心理品质，最终形成较持久的科学探究的兴趣和较强的实践、探索、创新的欲望和能力。

高中物理课程标准指出，科学探究的构成要素包括提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。新知的获取、能力的培养主要是融入这些要素之中，创新思维的培养当然也不例外。

二、创新思维及其组成

创新思维是人们在学习、生活、工作或问题解决过程所表现出来的能够产生新颖独创性产品与观念的一种思维方式。提高创新能力的根本是提高创新思维，是进行创新思维的培养和训练[2]。

创新思维是一种很复杂的思维形式，其基本操作因素是整合思维和发散思维。整合思维是指在思维的过程中针对需要解决的问题，重新组织过去所得的若干观念并找出唯一正确的答案，是创新思维中求同的形式，是创新思维不可缺少的前提。发散思维是指在思维过程中针对问题将我们所得到的若干观念加以重新组合，从而找到多个可能的答案、解决方案、结论或假说的思维形式，它是创新思维中求异的形式，是创新思维的本质或基础。创新思维的重要组成部分还包括：直觉思维，就是对客观事物的直接判断或抉择，一眼看出或猜出问题的关键所在，体现了思维的“概括化”、“简缩化”、“语言化”或“内化”，想象性思维等[3]。

发散思维是创新思维的基础，它主要包括：①流畅性思维，能够出现若干可能的构想和答案;②变通性思维，以不同的分类或方式去思考，能够从某一思想转换到另一思想，或者以另一种不同的新方式去看某一个问题;③独创性思维，即思维的过程、方法或思维的产品具有新颖性、独特性;④精致性思维，在原来的构想或基本观念上添加新的观念，增加有趣的细节和组成相关概念群。

三、在科学探究中培养创新思维

思维是从问题开始的，科学探究是发现问题和解决问题的过程，也是培养创新思维的过程。

(一)整合思维的培养

整合思维所追求的目标是：做出正确的选择或者决策，并力求在最短时间内解决问题。科学探究需要“制定计划与设计实验”，要根据探究的目的和已有条件，选择正确的方案，并且整合已有的知识概念来选择需要的装置和器材，这正是一个整合思维的过程。在“分析与论证”过程中，对搜集的诸多数据进行分析处理，并且要求根据所观察到的现象和数据等进行高效率的整合思维，得出正确合理的结论，并排除干扰因素求取唯一正确的结论。在“评估”过程中，对发现的新问题制定解决方案，并吸取经验，从经历的过程中获取新知识并用来解决新问题，通过不断改进找到最佳的途径，这些都是在整合思维中进行的。例如设计试验探究“串并联电路的电压关系”，首先要根据实验目的，制定试验计划、研究试验步骤，设计出电路图，决定选用的元件和仪器，包括灯泡的型号、电源功率等，都需要依据相关知识来做出合适选择。对于所得电压，电流要进行数据处理，要尽量减小误差，最后得出初步结论。在“评估”时，对实验的操作过程进行检验、修正、评价等，整个过程也就是训练整合思维的过程。

(二)发散思维的培养

发散性思维包括流畅性思维、变通性思维、独创性思维、精致性思维等。在“提出问题”过程中，尽可能多的发现问题可以培养流畅性思维;从不同于一般的角度来发现问题可以培养变通性思维;选择一个比较新颖的、与众不同的角度来提出问题，就可以使独创性思维得到更好的锻炼和培养。在“猜想与假设”过程中，尽可能多的提出一些解决问题的方法和假设，并且要尽快地提出猜想和假设，这样就会很好的锻炼和培养流畅性思维;而且如果假设和猜想的角度很新颖，预测的方式很独到则有利于独创性思维的培养。在“制定计划与设计实验”过程中，要根据目的和现实条件，尽可能多和快地提供活动方案，来培养流畅性思维;当一种方案不符合条件和目的时，能够在尽量短的时间里寻找出新的方案，则可以使思维的变通性得到培养;如果设计的实验或者方案方法与众不同，角度更加新颖，独辟蹊径，则就会使独创性思维受到锻炼培养。当进行“实验与收集证据”时，为了培养流畅性思维可以尽量多的而且以最快的速度来提出具体的操作方式;当然在此过程中，难免会有一些实验方式或者收集到的数据不适合整个过程的需要，这就需要迅速的转变思路，转向其它的思路，这样是有利于培养思维的变通性;实际的实验或者证据的收集，会使活动者的见识拓宽，知识增长，高效率的补充丰富自己原有的知识体系有利于精致性思维能力的增长。“分析与论证”过程中当尝试着得出的某个结论荒谬不符合实际时，要及时转换思路，去试着得出其它符合实际的结论，这样的操作有利于变通性思维的锻炼;对分析论证的认识，会使原有的认识得到充分的补充，引申对事物的`看法，这样正有利于精致性思维的培养。在“评估”的过程中，注意探究中还没有解决的矛盾，尽可能的发现一些新问题，并且尽可能迅速的提出新方案，这样就培养了思维的流畅性;而当发现原来的实验方案效率不高时，要尽快的提出新方案，不要总是对旧的方案迷惑不解，这样就同时培养了变通性思维和独创性思维;在吸取经验教训的过程中，就是对已有的认识体系的补充，这是培养精致性思维的最佳环节。在“交流与合作”中，要敢于提出新的看法，观点，要敢于突破常规的思路来看待问题，这可是培养独创性思维的最佳时机。

(三)直觉思维的培养

直觉思维是对客观事物的直接判断或抉择，猜出问题的关键所在。在“提出问题”过程中，使发现问题的时间尽量缩短;在“猜想与假设”过程中，对问题的解决方案迅速做出判断，并且能根据客观条件迅速而且大胆对实验结果做出预测，这些刻意采取的措施都是对直觉思维的培养。例如，在研究物理学中“电磁感应现象”中，可以引导学生根据“电能生磁”的知识基础大胆猜想“磁能生电”的结论，然后再设计实验来进行验证。

(四)想象思维的培养

想象性思维是对已有的表现进行加工改造而创造新形象的过程。在“猜想与假设”过程中，可以根据现有的条件或者现象，对实验或者问题的答案进行想象，想象其可能出现的各种情况来做出预测。在“制定计划与设计实验”过程中，要在大脑中时刻想象实际操作中可能会出现的情况或者需要注意的问题，还要想象到相关因素的参与干扰，以便使计划和实验设计更加严密，以及尽量的减少意外情况的发生。在“分析与论证”中，对造成实验或者活动结果的原因进行想象，以做出更加合理的解释和更加准确的描述。这些都有利于想象性思维的培养。

四、结束语

科学探究是一种创新活动，是推动创新思维的一种强烈和稳定的动力源泉，也是创新教育的关键环节。在实际的教育教学活动中，要充分运用科学探究的方式，采用科学探究的内容，学会发现新问题，发现新思路，形成科学的创新思维培养模式。

参考文献：[1]徐方瞿.创新与创造教育[M].上海教育出版社，

浅谈小学生科学思维与科学探究 篇3

【关键词】科学教育;科学探究;科学思维

【中图分类号】G252.24 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128(2010)10-0084-02

小学科学课教学是以探究学习为主的,教师应该按照怎样的原则进行教学来培育学生的科学思维呢?我以为,在进行科学探究性学习的教学时,应当遵循科学发展的规律,按照“问题——假设——验证——结论”的科学认识程序,组织学生开展探究活动,在探究活动中发展学生的探究能力。要改变现状,让学生学会思维,善于提出问题,培养学生的研究意识,在此我想谈谈我的看法。

1 认识科学思维

什么是“科学思维”?顾名思义,科学思维就是用科学的方法进行思维,它是科学方法在个体思维过程中的具体表现。反过来,我们也可以把科学本身看成是一种思维方式,科学探究过程就是用科学的思维方式获取知识的过程。因此,科学探究和科学思维在本质上是相通的,前者更侧重于科学知识获得的过程,而后者则侧重于学习者内在的思维过程。在教学实践中,科学探究和科学思维更是无法分割。科学教育的过程要真正体现科学探究的本质,就必须把焦点置于科学思维方式的培养上。

掌握科学的思维方法,提高学生科学思维的能力,对于学生学习科学和今后的工作非常重要。同样在学习科学的过程中不论是科学问题的提出、科学数据的测量、科学现象的观察、科学模型的抽象、科学概念的形成、科学目标的归纳和科学理论的建立,还是用科学理论解决实际问题,都离不开科学思维。

2 聚焦于科学思维的教育与聚焦于科学知识的教育的比较

聚焦于科学思维的教育,应将以上诸点渗透于教学过程之中。其面貌当和传统的聚焦于科学知识的教育大不相同。我们可以从以下几方面将二者做一比较:

3 如何培养儿童的科学思维

通过上面的比较,我们可以感受到,只有将科学教育聚焦于科学思维的培养,才能触及到儿童科学教育的灵魂所在。儿童科学启蒙,最根本的就是思维方式的启蒙。从小对儿童的思维方式进行塑造,养成其科学的思维习惯,对他们的一生都很重要。那么,如何培养儿童的科学思维呢?

尽管很多人热情地称“儿童就是科学家”,我想这主要是针对儿童对周围世界的探究热情而做出的评论,其中多含褒扬鼓励的成分。而作为一个认识者,儿童思维能力的发展离严格意义的科学思维还有很大的差距。

科学思维的两个基本要素,即尊重事实和遵循逻辑,恰恰是儿童不容易做到的!这正是科学思维对儿童所构成的挑战。

如何看待这一问题,又如何应对这一挑战?我们认为,儿童思维发展的状况,既指明了儿童科学教育的起点和方向,同时又说明了儿童科学教育的特殊性质。这是儿童科学教育所必须坚持的辩证观。

我们对儿童进行科学教育,一个重要任务就是给予理性的启蒙,将科学思维的种子播撒在儿童的心灵中。儿童科学思维的培养,有三个关键性的实践要点:

第一步是对问题的猜想即使没有教师的提示,儿童也会对问题有自己的猜想,只不过他会用猜想代替进一步的探究,从而仓促地得出结论。教师引导儿童进行猜想的意义在于,我们可以从儿童已有的认识水平出发,将他们引向科学探究的过程。

猜想本身就是一种思考。教师要追问儿童“你为什么这样猜想”,这样做的作用就是可以有效地鼓励儿童进行有根据的猜想。他们会主动地运用已有的经验,来思考当前的问题。

对于儿童的各种猜想,教师都要加以重视,并启发儿童如何证明它。儿童的有些猜想的确是胡乱的、没有依据的,而且也无法验证,教师可以采取保留的态度。

第二步是事实的验证对儿童的任何想法,都要引导其通过事实来验证。观察是最直接的获取事实的途径,对于较大的儿童来说,实验则是更有力的证明。

无论事实和他们先前的想法是否一致,对儿童来说都是很有意义的。如果儿童发现事实证明了自己的想法,他们会得到一种惊喜的感觉,而当他们发现了和自己想法相反的事实,也许会感到很意外,但这种意外能给他们留下深刻的印象,并冲击其固有的想法。

教师要不断地强化儿童这样的价值观:相信事实!

第三步是理性的思考也许这对儿童来说是最为困难的,因为他们还没有完全掌握理性思维的工具。但是儿童天生具有一种理解的愿望,希望得到对现象的解释。我们可以启发儿童对客观事实进行进一步思考,或提出质疑从而引发新的问题,或将有关联的事物联系起来、以寻求它们的内在关系。

科学探究思维 篇4

一、基于问题本质, 展开科学探究思维空间

科学探究的本质是问题思维, 探究活动的过程是问题思维的过程。探究活动由问题展开, 思维就成为整个探究过程生成的决定因素。因而科学探究实验自始至终围绕着问题展开。根据小学生的心理特点、认知能力和思维特征, 科学问题情境的设计要充分考虑问题情境与学生认知的兴趣性与亲近性, 充分考虑探究与思维过程的生成性, 追求学生在科学探究活动中思维的发展价值。这关系学生对探究活动的参与状态, 也关系学生思维的活泼性与积极性。

对于感兴趣的问题, 学生想问, 想探个明白。问是一种思维能力, 带着问题进行探究, 才能激活思维, 获得知识。问题可以是教师直接提出有启发性的问题, 也可以是学生通过观察某种现象发现问题、由学生自己提出, 等等。但应该注意引导学生探究和挖掘思维过程中所得到的那些可以继续拓展的思维结果, 我们可以选择一个有价值的活动深入地把它做好、做足, 设计活动时预设思维路径, 并随着路径层层展开问题思维空间。如在教学《物质的混合》一课时, 我通过四个逐层深入的提问:豆子和沙子能不能分离、可以用什么方法来分离、为什么可以用这些方法来分离、分离混合物时要注意什么问题, 引发学生深层思考。于是学生提出根据它们的大小不同用筛子分离、根据它们的重量不同用敲打盒子底部的方法分离等方法。此时学生的探究思维沿着正确的发展方向前进:判断混合物能否分离应该根据混合物的不同特点来进行分离;分离还要注意保持分离物的原样。这样的问题设计, 可以让学生在原有的思维基础上获得思维拓展的空间。

二、基于问题探究, 细化理性思维活动

在科学课中特别强调“把手和脑都放在科学上面”的学习指导策略。实验的过程是既动手又动脑的过程。手脑并用是科学探究活动的显著特征, 在思考中实践、探究, 又在实践中反复思考、发现。只有细化实验的思维活动, 才能使学生在动手中有所发现, 生成问题, 生成实验探究过程。

1. 通过探究过程性, 优化思维的过程性。科学探究的过程不仅是获取科学知识的过程, 更是一个思维运动过程, 教师不能代替学生的思维;“信息”可以灌输, 但“理解”却不能, 因为理解是由自己思维来实现的。科学问题探究直接指向理性的思考, 所以在整个探究学习过程中, 教师应让学生通过亲身的探究实践, 依托同位互动、同思互动、异思互辩等多种思维互动, 使学生的思维处于冲动状态, 并丰富学生的认知体验, 使情感与思维从一个高潮达到再一个高潮。如《马铃薯在液体中的沉浮》的课上, 教师先让学生把马铃薯分别放入两杯液体中, 观察它的沉浮情况。学生发现了一沉一浮两种现象, 纷纷猜测第二杯是盐水, 提出可以通过实验来验证:一种方法是重新调制一杯盐水, 看马铃薯在盐水中的沉浮情况;另一种方法是将这种不知名的液体取一汤匙在酒精灯上加热, 如果有白色粉末出现, 则说明是盐水。学生通过两种方法同时进行实验。结束后, 教师质疑展开思维互动:“你们能肯定这些液体一定是盐水吗?我现在给你们一些白糖和味精, 你们调制一些白糖水和味精水, 看马铃薯在这些液体中的沉浮情况。”学生再次实验。实验后, 学生释疑:“马铃薯在浓糖水和浓味精水中都是浮的, 而在淡盐水、淡糖水、淡味精水中是沉的。”结论还是确定不了。教师追问:“你们能说说使马铃薯沉的第一杯是什么液体吗?”在这个活动中, 学生经历了一个推理的过程、实证的过程、质疑的过程, 经历着一个个的矛盾冲突, 他们在直观感知的基础上进行着理性思考, 其思维表现出全面、周密、严谨、理性的良好状态。

2. 开放质疑空间, 张扬思维批判性。

基于观察和实验的交流、讨论是形成科学解释的重要环节, 学生思维往往在交流和讨论中最为活跃。所以应注重学生的交流汇报, 通过小组交流、大组汇报等不同形式, 引导学生表述时说出前因后果, 对探究结果作出解释, 并且引导他们学会在分析的基础上综合, 在分析、综合的基础上比较、概括。

三、基于验证过程, 提升问题思维层次

科学探究活动过程的互动是思维互动。有互动才有思维层次的提升。科学探究的验证过程就是思维互动过程。互动可以突破个体思维定势和局限, 更见思维的发散性、广阔性、周密性、正确性。过程的互动能有效帮助学生进行探究全过程的整理、反思, 形成科学问题探究思维方式的自我建构, 问题思维的提升。

1. 问题探究失败的验证。

学生的科学问题探究有成功的, 有失败的。成功与失败都与探究的问题思维过程相关。面对一个科学问题, 一个前人作出的结论, 一种自然界中发生的现象, 首先思考的是如何求解, 选择什么途径与方法获取想要得到的结果。如果上述问题的思维出了偏差, 自然会导致探究结果的不成功。而学生个体往往受到思维局限, 或思维定势的影响, 对过程的验证不到位, 不能清楚发现其中存在的思维、方法上的失误, 找不出导致探究失败的原因。就一个科学问题, 若涉及的内容范围、知识的相关性、事物之间的联系不明确, 那么就会造成探究思维的不正确, 探究途径、方法的不适合。一个实验要涉及材料、材料与知识的内在联系、操作的方法等, 在这些问题上思维缺乏周密性和正确性, 同样会导致实验的失败。对于探究实验失败的结果就需要教师搭建生生、师生的思维互动平台。在民主的、积极的、活泼的互动环境中, 师生参与过程验证, 对问题展开全面分析, 对过程进行细致深刻反思, 突破问题思维的盲点, 冲出问题的“死角”, 找准问题的“症结”, 明白失败的原因, 作出解决问题的正确结论。这样的验证过程可拉长科学问题思维, 使学生对科学认知、科学问题探究思维、探究能力由验证过程上升一个层次。

2. 问题探究成功经验的验证。

学生科学问题探究成功经验的验证同样能收获提升问题思维层次的效应。学生探究问题的成功经验的验证具有亲近性, 更具有启发性。对学生个体或小组对于问题探究, 或科学实验的成功经验进行验证, 可见识到一个探究科学问题的思维模型, 追求探究问题结果正确途径的方式, 有利于每个学生个体知识经验的自我积淀和提升, 促进学生科学问题思维的发展。

摘要：实验是进行科学探究活动的一种重要方式。学生的科学实验过程是一个运用科学思维方式探究问题, 建构知识的过程, 思维贯穿于科学实验的全过程。学生的科学实验活动“动手做”与理性思维是紧密结合、融为一体的。教师应注重让学生在思维中探究, 在探究中思维, 有效把握学生探究过程的思维活动节奏, 促进学生问题探究思维的发展。

关键词：科学探究实验,问题思维,过程生成

参考文献

地质科学思维 篇5

摘要：作为一个即将毕业的地质学的本科生，应该对自己所感兴趣的方面有脱离教材的深入了解。面对马上到来的硕士生涯，对自己未来的研究领域应有充足的准备和清晰的思路。本文以花岗岩研究为例，简单叙述笔者在近期学习中对该类岩石研究方法的总结和心得。关键词：科学问题；花岗岩；野外工作；地球化学；论点表达；心得体会

0 引言

对一个科学问题的研究需要一个提出问题、提供论据、表达论点和得出结论的过程，对花岗岩的研究是一个复杂的科学问题。[1-12]

首先，我们会想，为什么要研究花岗岩，研究花岗岩有什么意义？ 根据地质辞典的解释，“花岗岩”“是一种分布很广的深成酸性火成岩，SiO2含量多数在70%以上，颜色较浅，以灰白色、肉红色较为常见。主要由石英、长石及少量暗色矿物组成，其中石英含量在20%以上，碱性长石常多于斜长石”。花岗岩的定义和分类命名与其组成矿物的种类及其相对含量有关，但由于矿物含量界限是人为确定的，而自然界岩石的矿物组成是逐渐变化的，所以很难将花岗岩与其类似岩石严格区分开来。由此“花岗岩”有了广义花岗岩(亦称花岗岩类或花岗质岩石)和狭义花岗岩。广义花岗岩一般指花岗岩及与花岗岩具密切共生关系、矿物成分以含石英(>5%)和长石为主的中酸性侵入岩。本文所指花岗岩即是广义花岗岩。

普通人群对花岗岩有着较高的兴趣，这是因为花岗岩问题关乎到我们的生存环境和未来。国家基础建设所需求矿产资源多数与花岗岩有关。花岗岩也是良好的建筑材料，在建筑和装潢方面被利用。同时，许多奇特地质地貌也是由花岗岩风化形成供人们欣赏。

对地质学家来说，花岗质岩石是大陆地壳的重要组成部分，而大陆地壳相对大洋地壳演化时间更长，因此保存了较多的地球演化的信息，因此，研究花岗岩对研究地球的演化历程具有重要的作用及意义。

随着近代地质学的发展，地质学家对花岗岩的研究方法呈现多元化的趋势，越来越多的方法运用其中，所涉及到的其他学科也逐渐增多，这是科学技术进步的体现。[1] 1 研究方法

由于知识有限，现将了解的研究花岗岩最基本的方法进行简要叙述。1.1 野外工作

野外工作是地质学研究的最基本也是最实用的方法。对花岗岩的研究是建立在大量野外工作的基础之上的。地质学讲究“将今论古”，只有对研究对象现代的最基本的特征了解并研究透彻，才能反演获得其演变历程，而野外工作便是我们的第一步。对花岗岩的野外观察应包括以下内容：（1）地质体岩性的识别。这是首要步骤，通过在野外对地质体的岩性的识别，我们才能有针对性的开展后续工作，否则盲目的进行后续研究，只能是浪费人力物力。有些情况下对地质体并不能准确识别，但大致不会偏离较多，这便需要室内进行准确鉴定。（2）出露地质体的出露面积。其受两方面因素影响，一是覆盖体的风化程度，如果覆盖体风化程度较高则出露面积较大，另一方面为岩体本身体积，这是更为关键的因素，如果岩体本身体积很大，则出露面积必然很大，而地质体的出露面积能较好的反映出岩体体积从而间接体现岩体活动强度。（3）研究对象的构造特征。在一个研究对象演化的过程中会发生各种各样的地质活动，从而产生不同尺度的构造现象。通过对其构造现象的研究我们可以更清晰而且比较容易的反推出该地质体经过了何种类型以及何种程度的地质活动。基于此我们可以根据后续更加具体深入的工作对地质体的演化史进行详细准确的描述。较为基本的构造现象包括断层、节理、接触关系、穿插关系、流面、流线„„在此过程中，则需要一定的时空思维，我们需要将我们所看到的平面现象推及到其空间分布，同时也需要通过现在的现象出当时发生的过程。（4）标本的采集。对地质体进行标本采集是进行后续室内或者实验室工作的必要条件。对标本的采集可以根据研究的需要进行，一般我们需要新鲜样品，而有时候却需要蚀变样片，这根据实际

情况而定。[2,4-7] 1.2室内研究

当野外工作完成之后，将展开室内复杂而又关键的研究。室内研究方法繁多，现主要介绍近来接触的一些方法。1.2.1 矿物学分析

在野外，我们往往不能对地质体的准确名称进行标定，而需要通过在偏光显微镜下对岩石样品的薄片进行观察而确定。镜下观察主要是针对组成岩石的矿物，其包括矿物的形态、大小、颜色（单偏光下以及正交偏光下）、结构、构造、蚀变情况等。以上方面均是对岩石进行准确定名的必要因素，同时我们也可以确定矿物结晶顺序等。另外，我们也要对镜下薄片里的特殊构造或者矿物发生的蚀变加以重视，这些现象代表具体的地质条件，也可以对岩石演化提供依据。对镜下成分不确定的矿物，我们可以通过电子探针实验进行确定分析。1.2.2 地球化学分析

随着近代地质学的发展，地球化学分析在花岗岩研究中扮演着越来越重要的角色。花岗岩中的化学元素从岩浆形成到结晶再到冷却成岩并发生后期蚀变等都经过了一些列的化学反应，通过地球化学分析，我们识别花岗岩形成的地质过程，因此，花岗岩地球化学特征可以作为花岗岩形成的地质过程的指纹。

对花岗岩的地球化学分析主要分为4个方面：主量元素、微量元素、放射性成因同位素和稳定同位素。

主量元素分析，地质学家主要在三个方面利用主量元素：岩石分类，大量的地球化学研究提供了大量的主要元素数据，根据岩石的化学成分进行岩石分类的尝试不仅必要而且成为可能：构筑协变图解，用双变量或者三变量投影展示数据，构筑平面图解来表示分时数据中的元素之间的相互关系，我们可以推测岩石形成的可能地球化学过程；与试验确定的岩石成分（其形成条件已经知道）进行对比，我们可以将花岗岩的化学成分投影到确定的相图上，获得岩石形成条件的信息，推测熔融作用的物理化学条件和熔体随后的结晶作用历史。

微量元素分析，微量元素的研究已经成为现代岩石学的一个关键组成部分，比主量元素更能有效的区分岩石学过程。我们通过微量元素分析可以进行一下工作：判断熔体演化过程中的部分熔融过程、晶体分离作、地壳混染作用、岩浆混合作用和展示元素活动性。与主量元素一起，我们可以用来限定岩石岩浆起源的大地构造背景。以花岗岩为例，可以根据大地构造环境将花岗岩分为洋脊花岗岩（ORG）、火山弧花岗岩（VAG）、板内花岗岩（WPG）和碰撞花岗岩（COLG），这几类花岗岩在地球化学数据上表现出较大差异性和特殊性，因此我们可以根据地球化学数据的差异性和特殊性进行对研究岩石进行构造环境的限定。

地球化学中，放射性成因同位素主要有两种用途，首先它们可以用来确定岩石和矿物的年龄，我们可以利用等时线法和模式年龄法对岩石年龄进行厘定，以此与地质年代中的地质事件相对照，进一步确定岩石形成过程中的构造环境的变换。其次，它们可用于识别地质过程和示踪物质来源，在岩石形成过程中，某些同位素化学性质相近，其含量比值在岩石演化过程中保持基本恒定，我们可以据此确定其源区及混合和混染过程。

地球化学对轻的元素如H、C、O、N和S的研究一般运用稳定同位素。这些元素通常是组成具有重要地质意义的流体的主要组分，因此可以稳定同位素用来直接研究流体以及水—岩相互作用。另外，稳定同位素同样可以用来确定物质来源和用作古温度计并且研究地质过程中扩散和反应机制。1

在运用地球化学的过程中，我们运用到的地质思维主要有：（1）整体思维，首先我们应该知道我们做地球化学分析的用处以及运用那种类型的地球化学数据，这样我们才能有针对性的进行工作；（2）类比思维，我们将研究岩体的化学成分特征与已知岩体的为大众公认的化学特征相类比，从而找出其共同之处及不同之处；（3）发散思维，但我们发现我们研究岩体地化成分的特殊特性时，我们应积极的找寻出现该特性的原因并进行一定程度的发掘，这需要我们进行发散的思考，联系多学1 引自文献[3]

科知识。论点和结论的提出

根据以上的地质科学手段，我们可以对花岗岩岩石的具体特征有很好的了解。因此我们便要回归主题，要体现出研究花岗岩的意义。以花岗岩成矿来说，我们分析的地球化学数据和构造条件中哪些与成矿和控矿密切相关，他们又是怎么影响矿物富集过程的？当我们了解了这类矿床的成矿机制后，我们能为寻找新的矿床提供哪些方面的良好的线索呢？再以研究地球演化为例，我们所研究的一个或者几个岩体毕竟不能代表整个地球，但是当我们研究了不同地区、不同类型、不同地质年代的大量的岩体后，他们所具有的一些共性便可以在某种程度上来解释地球演化过程中的一些问题，当我们将这些问题逐一击破后，整个地球的演化历程便清晰可见，在这个过程中统计学规律不可缺少。得出结论，当我们将充足的证据用以证明我们的论点正确性之后，我们可以进行对我们观点的总结，我们得到的结论要与我们的研究意义相符，体现我们研究过程的合理性和价值所在。我们可以将我们的结论以科技论文的形式展示给读者。

在这两个过程中，需要我们有收敛思维，将有效地证据进行归纳总结，理出线索，找出各种现象的内在联系，通过综合分析，最终统一。[4-7] 3 个人心得和体会

从近期所读有关书籍和科技论文来看，对一个科学问题的研究是一个充满逻辑性的过程。从提出问题到最后得出结论，需要一步步的提供充分的证据来支撑自己的论点，若有较为薄弱的论证环节，则得出的结论在说服力上会大打折扣。

另外，对一个科学问题研究所得的结论没有完全的正确性，只有合理性。只要自己的论据有力的支持了自己的观点，结论让人信服，那么研究就有价值。同时，笔者也认为科学正是在不同观点的争论之中进步的。这也启示我们，要有大胆的批判思维。

最后，卓越的成果离不开牢固的基础和执着的研究工作，这要求我们要打好基础，坚持到底，功到自然成！

参考文献

谈实验探究中科学思维品质的培养 篇6

关键词:实验探究 科学思维品质 思维能力

科学探究是学习化学的重要途径之一,而实验则是科学探究的重要手段。在实验探究的过程中,让学生积极的参与到知识的形成和发展中去,从而培养学生的科学思维能力和思维品质是教学中至关重要的。下面谈谈如何利用实验探究来培养学生的科学思维品质。

一、创设情景问题,培养学生渐进思维品质

在实验探究中,尽可能从多个角度创设情景问题,设置梯度由易到难,由表及里,在一个问题群的空间里激发学生积极地思考,独立发现新问题,追求新知识,有一个渐进的过程,从而达到拓宽学生思维的广度和深度的目的。

例如,在对蜡烛及其燃烧的实验探究中,创设以下的情景问题:

(1)取一支蜡烛,用小刀切下一小块,把它放入水中,蜡烛_____,结论:石蜡的密度比水_____。

(2)火柴火焰靠近蜡烛(不点燃,如图所示)和蜡烛点燃后分别发生的现象是:

_____。根据此实验说明物理变化和化学变化的关系_____。

(3)点燃蜡烛,观察到蜡烛火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在蜡烛的火焰中约1s后取出,可以看到火柴梗的_____(填字母)处最先碳化。结论:蜡烛火焰的_____层温度最高。

(4)熄灭燃烧的蜡烛,观察刚熄灭的蜡烛会产生一缕白烟,若用火柴火焰接触白烟,可以看到¬¬¬______,原因是_____。

(5)放在同一平面上两支蜡烛,一高一低,点燃以后,用一大烧杯罩在蜡烛上,一段时间后,发现______,原因是_____

_____ 。

(6)再将一只干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方,烧杯内壁出现水雾。片刻后取下烧杯,迅速向烧杯内倒入少量澄清的石灰水,振荡,澄清石灰水变浑浊。结论:石蜡中一定含有_____、______元素。

以上设问,从观察蜡烛的物理性质开始,到两种变化中的现象和关系,进而探究火焰各层的温度高低和熄灭时产生的白烟原来是一些可燃性气体,使学生的思维逐渐拓展,继而探究一高一低两支蜡烛罩在一烧杯里看谁先熄灭,让学生认识到CO2等废气受热上升使高的蜡烛先熄灭的真相,最后验证蜡烛的元素成分,这样引导学生层层释疑,使其思维层层递进。

二、构造开放问题,培养学生发散思维品质

思维的发散性表现为从不同方向、不同角度、多层次、多途径地探索同一问题。由于发散思维富于联想,思路宽广,善于分解组合和引申推广,善于采用多种变通方法,因此要在开发性问题中引导学生从多视角、多方位思考问题,克服思维定势,通过类比和采取“一题多解”的训练,有意识、有目的地提供化学开放题,培养学生发散思维。

例如,可以构造这样一道开放题A:现有NaOH、H₂SO4、Na₂CO₃三瓶无色溶液,请你尽可能多地提出区别它们的方法。学生可以根据酸碱盐的各自性质特点的不同,选择多种试剂多种方法进行区别。

又如题B:对于稀硫酸而言,溶质的质量分数越大,溶液的酸性越强。如果要使稀硫酸的pH升高,你采取的方法有:(1)不发生化学反应的方法:_____;(2)有化学反应发生的方法:_____。

这是一道典型的开放题,为使稀硫酸的pH升高,即是使酸性变弱,不发生化学反应的方法有加水或加pH更大的稀硫酸等等;有化学反应发生的方法更多,可以从某些金属(如Fe)、金属氧化物(如CuO)、碱(如NaOH)或盐(如Na₂CO₃)等去考虑。

这种开放性化学问题的解决,极大地激发了学生的兴趣,开阔思路,提高悟性,变知识为智力,真正实现举一反三、触类旁通的思维效果,培养了学生的发散思维品质。

三、展开丰富想象,培养学生创造性思维品质

“照方抓药式”的实验能够提高学生操作的熟练程度,但不能培养和锻炼学生的创造能力。而想象是青少年学生学习活动中最主要的心理现象。在学生设计实验时,如果让他们展开想象的翅膀,奇思纷呈,妙想联翩,则学生创造性思维的“火花”将会喷射出来。

例如题A:点燃一根火柴,若把火柴头一端向上竖起,不等火柴杆烧完火焰便熄灭了。想一想,为什么?如何做才可以烧得久一些呢?如果在划火柴时遇到风,会产生什么现象?为什么?采取哪些措施可使它划燃?学生们兴致盎然地思考讨论之后,有了许多想法,然后在注意安全的前提下,发给他们火柴去实验探究。一做才明白火柴头向上时燃烧产生的热量向上散失,不易达到火柴杆的着火点,有学生就马上懂得了把火柴头朝下便可烧得久一些了;当有风时火柴不易点燃,因为风带走了热量,不能使火柴杆达到着火点,则有学生在实验中便发挥想象力,走到避风处划燃,或用挡风板等物品,甚至用手掌等等各种措施避风划燃火柴。

又如题B:当人们在做饭时,会发现很多因素都能影响食盐在水中溶解的速率。(1)从你能想到的可能影响食盐在水中溶解速率的因素中,写出其中两项,并预测此因素对食盐溶解速率的影响:因素① ,你的预测_____;因素②_____,你的预测_____。(2)从你所列因素中选出一个,通过实验验证你的预测。你的实验方案是_____ 。此题可使学生充分想象到温度、晶体颗粒大小、搅拌等多种因素都能影响食盐在水中溶解的速率,从而采用控制变量、测量变量等方法创造性地设计和实施实验方案。生活中处处有化学,教师要鼓励学生“多多探究”,把所学的化学知识运用到日常生活中去。

以上例子可见,激活了学生的想象力,也就开启了创造性思维的大门。与此同时,教师应坚持让学生对自己的实验反复修正,合理扬弃,才能使学生对科学知识和科学方法的创造性思维不断地得到培养和锻炼。

四、鼓励问惑质疑,培养学生批判性思维品质

思维的批判性是指思维活动中善于严格地估计思维材料和精细地检查思维过程的智力品质,它能全面地考虑正反两个方面的论据,思维过程严密,不为情景的暗示左右,不盲从或附和。这种思维最适宜培养和发展人的个性,是创新精神最重要的前提之一。为了培养学生的批判性思维,在实验探究中,教师要积极引导学生缜密思考,大胆质疑,敢于怀疑和批评别人的观点和结论,敢于发表独到见解。

可举一题:实验室常用石蕊试纸检验物质的酸碱性:酸性物质使蓝色的石蕊试纸变红,碱性物质使红色的石蕊试纸变蓝。某学生欲探究碳酸具有酸性而二氧化碳不具有酸性,按下图进行实验。请回答:该学生通过上述实验能否得出满意的结论?若能,请说明理由;若不能,请你设计还需要进行的实验,以得出满意的结论(用语言叙述或图示均可)。

此题学生思考后就会有批判性的评价:不能,因为还缺少一个对比实验,验证干燥的CO2气体接触干燥的蓝色石蕊试纸时不会变色,如此才能使整個实验更有严密性和科学性。

这种创意思维的培养,关键是要肯定学生批判思维中的合理成分。在这些思想中,往往有灵感的火花迸发,学生对这些“火花”是极惊喜和珍爱的。教师要给予呵护,不要用“冷水”将其浇灭。

实践证明,实验探究能对学生思维的渐进性、发散性、创造性和批判性等思维品质的培养起着重要的作用。在改革中,教师应该积极启发和引导学生进行科学实验探究,努力发展学生的科学思维品质。

参考文献:

王楚松著.《素质教育与主动发展》

科学探究思维 篇7

一、创设情境,引导学生自主提出疑问或想法

五年级的小学生在学习过程中,容易萌发很多问题和想法。为此,教师可基于多媒体教学情境的创设,鼓励学生提出问题,发表不同观点和见解。

1. 案例描述

(1)出示:北京和伦敦的黑夜、黎明图片。(2)讲解:这是北京和伦敦的黑夜、黎明图片,它们都会迎来黑夜和黎明,我们称为昼夜交替。(3)提问:北京和伦敦,谁先迎来黎明呢?

2. 分析与反思

思维是从问题开始的,没有问题就没有思维。在本环节中,是教师直接讲解图片内容,并总结发现:黎明和黑夜的交替称为昼夜交替。随后提出问题:北京和伦敦,谁先迎来黎明呢?这样的教学设计,体现的是教师的主体性,而不是学生的主体性。学生只是被动地接受教师的讲解,被动地思考教师提出的问题,寻找答案和解决方法。因此,教学设计可以如此改进:(1)出示:北京和伦敦的黑夜、黎明图片。(2)提问:你看到了什么,有什么想法要发表。(3)追问:看了这4幅图片,你有什么想知道的吗?你有什么问题需要大家一起帮你解决吗?在轻松自由的环境中,通过图片的视觉冲击,学生开始开动脑筋,自主发现科学现象,提出科学问题,从而自发地进入下一个探究环节。

二、创设阶梯式问题情境,深化科学问题思维

科学学习并不是一个个独立的过程,而是相互关联、相互影响的众多学习阶段的集合。学生只有具备了一定的认知结构,遇到新的情境,才会去思考,思维中才会出现“为什么”。因此,教师要学会设置一系列由易而难、层层递进的问题情境,让学生的科学思维沿着教学设计的情境拾级而上,从而达到教学目标。

1. 案例描述

(1)提问:想要知道这两个城市到底谁先迎来黎明,我们首先需要知道什么?S:要知道两个城市的地理位置、方位。(2)提问:明确了方位后,你能确定北京和伦敦谁先迎来黎明了吗?(3)导语:自转方向会怎样影响迎来黎明的先后顺序呢?让我们也来模拟地球转转看吧!(4)导语:为了弄清地球到底是朝哪个方向自转的这个问题,让我们来回忆一些生活中熟悉的现象。(5)推想一下:假如你坐在地球这个大转椅上,你能否利用地球周围物体运动的信息来判断它转动的方向?(6) 到底北京和伦敦谁先迎来黎明?为什么?北京比伦敦早几个小时先迎来黎明呢?(7)会看时区图了吗?那现在请你找找,北京和美国纽约谁会先迎来黎明?提早几小时?

2. 分析与反思

教师要学会放手,为孩子的问题思维开辟一片能够自由翱翔的蓝天。正是因为错误的教学理念和不到位的学情分析,教师在问题情境的创设上出现了以上种种问题。因此,科学教师要致力于学生的实际情况,创设阶梯式问题情境,深化科学问题思维。教学设计可修改如下:(1)依据生活经验,同学们都知道了伦敦和北京不是同时迎来黎明,这是为什么呢?S:可能和这两个城市的地理位置、方位有关。(2)我们看看地图,这两个城市的方位确实不同,为什么方位不同迎来黎明的时间就不同了呢?S:可能和地球的自转方向有关。(3)你有什么办法可以证实自己的猜想呢?S:用地球仪和手电筒做一个模拟实验。(4)地球到底是如何自转的呢?(5)地球自转的方向和我们看到的太阳的位置变化方向是相反的还是相同的呢?哪个理由成立呢?生活中还有类似的例子吗?(发现当参照物不动的时候,我们的运动方向和观察到的参照物的运动方向相反)(6)通过实验和研究,我们发现东边的北京比西边的伦敦先迎来黎明。你还有什么疑问吗?

三、创设发散式问题情境,延伸科学思维

一堂课的学习并不是科学学习的结束,而是一个新的起点。新课程改革中特别强调要转变学生的学习方式,而传统教学往往是在一节课的结尾进行知识总结,以实现知识与技能目标,却忽略了学生提问能力及延展性科学思维的培养。

1. 案例描述

(1)提问:通过这几节课的学习,关于地球及其运动的特点你了解了哪些?(2)运动方向和方式、周期、证明地球自转的证据。

2. 分析与反思

这样的课堂结束方式,学生只是带着相关知识离开课堂,他的思维没有在继续。因此,教师要学会创设发散式问题情境,在问题情境中充分肯定学生个人的想法的合理部分,有意识地提高学生提出问题的兴趣和勇气,从而锻炼其思维能力。教学设计可修改如下:出示:飞机起航图。提问:这节课的学习即将结束,但是我们的科学学习之路才刚刚起航。现在,你有什么想要和大家分享的?或者你还对什么存在疑问或好奇心呢?

四、结语

在传统应试教育的背景下,学生缺乏问题意识,教师淡化科学思维,学生永远都是被动的接受式学习。若从问题情境出发,培养问题意识,深挖科学思维,可使学生学会思考,学会辩证地解决实践问题,从而实现真正的科学素质教育。

摘要：科学素养包含了科学概念、过程与方法、情感态度与价值观。最新的课堂变革工作对学校教育提出了新的要求,除了最基础的科学素养培养,还要进一步思考如何培养学生的科学思维,培养具有创造精神的人才。

科学探究思维 篇8

1. 对两种教学现象的思考

情境一:

教师A:今天的天气对我们的生活有什么影响吗?

生:今天早上下雨了, 我们上学时就要带雨伞了。为了防止鞋子湿掉, 我还穿了塑料鞋套。我妈妈骑车是穿雨衣的。我讨厌下雨, 一下雨我们就不能去操场上体育课了……

情境二:

教师B:今天的天气对我们的生活有什么影响吗?各小组讨论后试着用网状图表示出来。

8分钟后, 有一个小组绘制出了《天气对我们生活的影响》的网状图 (如图1) 。

在学生绘制的网状图的基础上, 教师B根据其他学生的补充汇报, 最后形成了一幅网状图 (如图2) 。

比较这两位教师的教学行为, 我们发现:

教师A的教学采用的是问答式的, 只限于师生之间的交流。这样的教学在学生的脑海中形成的知识结构是比较零碎、零乱的。教师B的教学采用小组合作的手段, 让学生从一开始就利用网状图进行今天的天气与我们生活之间的关系的梳理。这样的教学是通过学生自主建构关系图, 在一开始就加入了概念关系之间的层次关系的思考, 在思维的难度和深度上都有所要求。教师B以网状图这种学习工具为依托, 让学生从一开始就进入了比较高的学习起点, 同时更能发展学生探究学习的能力。

2. 对教师运用思维导图进行教学的调查与分析

基于思维可视化原理的思维导图被引入到教育教学领域以来, 修订后的小学科学教材中引入了多种形式的思维导图, 因为它们是学生学习科学的有效工具。为此, 我们对3年级至6年级的所有科学教材中的思维图呈现的次数进行了统计 (如表1) 。

为了了解科学教师运用思维导图进行教学的情况, 我们采用了问卷调查法, 对30名科学教师作了调查。通过调查我们发现, 科学教师在运用思维导图进行教学中存在着如下的一些问题。

(1) 忽视思维导图是学生探究学习的生成物这一功能。有30%的科学教师不重视教材中思维导图。为了便于自己的教学, 他们经常会出现没有经过研讨就直接把答案告知学生, 有时为了完成教学任务甚至是直接用实物投影, 让学生抄写一下就行了。

(2) 用思维导图进行教学的范围局限于教材。有70%的科学教师会利用教科书上的思维导图进行教学, 但是如何运用这些思维导图进行有效的科学探究学习则存在一定的困难。大部分科学教师在教学上采用教科书上已有的, 如果教科书上没有的, 就不会自主利用思维导图进行教学了, 用思维导图进行教学的范围仅仅局限于教材。

(3) 用思维导图进行教学的方法比较单一。有80%的科学教师用思维导图进行教学主要采用通过教师提问、学生回答, 在单一的互动过程中再由教师做一些引导、梳理, 最后形成一幅思维导图。可以说, 思维导图大部分是由教师牵引着完成的, 这样的思维导图虽然从某种意义上也是由学生建构的, 但是学生探究学习的主体性不强, 而且探究学习的有效性不高。

针对上述问题, 我们试图利用思维导图这一工具, 通过行动研究的方法, 探讨如何利用思维导图这一有效的学习工具切实提高学生探究性学习的能力和水平。

二、思维导图促进学生科学探究学习的应用途径

1. 思维导图应用于教师探究式的板书

板书是帮助教师实现教学目标的重要手段, 通过板书教师可以向学生提示教学重点内容, 体现教材结构和构建教学认知程序。大部分的教师板书主要采用大纲形式, 以文字为主呈线性结构显现。因为这样比较方便, 制作比较简单。如六下科学《放大镜》一课, 这是我们采用的原有板书形式 (如图3) 。

如果教师采用的板书形式以思维导图的形式呈现, 学生可以充分发挥发散性思维, 教师不必再拘泥于自己的预设, 可以根据学生的需要调整并推进自己的教学。教师与学生构建思维导图的过程, 其实是知识建构的过程。在建构过程中, 学生形成了对知识的整体结构的把握, 更有利于学生对知识深层次的理解。如果用思维导图来展示的教学内容就完全不一样, 以下是《放大镜》这节课的板书 (如图4)

从以上实例中可以看出, 用思维导图展示教学内容, 具有直观、容易比较, 而且便于记忆的特点。通过教师整个思维导图的板书设计, 让学生能够看到这一节课的教学重点, 尤其是理清了一些概念的层次结构。特别是当有一些有独创性的、生成性的东西, 随时可以作为一个节点纳入整个思维导图中来, 从而突破大纲式板书的局限性。这样的板书注重了学生的生成, 更有符合探究性学习的需要。有了教师采用的思维导图作为的板书的示范, 那么学生也就有了模板, 慢慢地就学会绘制自己的思维导图了。

2. 思维导图应用于单元起始课

单元起始课, 是各单元教学的开场白。起始课重要的功能就是了解学生前概念和前概念系统, 为教师的以学定教做好一定的指向。在现行的科学教材中, 一个单元往往就有一个核心概念, 而且整个单元就是按照这个核心概念进行由浅入深地组织教材内容的, 这个核心概念起着提领全单元的重要作用, 所以在教学中有必要了解一下学生对这个核心概念的了解程度。在起始课中, 教师通过创设一定的情境, 展示并暴露学生的“前概念”或者“前概念系统”。

例如五上科学《光》这个单元的起始课教学。在教学中, 教师首先出示一个手电筒, 然后提问:“对于光, 你知道些什么?还想知道些什么?”让学生试着用气泡图的形式自由绘制自己所知道的“光”。最后, 教师根据学生的气泡图梳理引导板书展示以“光”为中心的网状图 (如图5) 。

这样, 教师就可以借此了解学生的初始想法, 并以此确定教学的起点、重点及难点, 以便在后续的每一个课时中有所侧重, 帮助学生修正错误的认识。让学生带着一个个问题进入整个单元的学习, 产生的效能是非常巨大的。

3. 思维导图应用于学生探究式笔记

做笔记是学生学习过程中常见的学习行为。对于小学生来说, 他们不喜欢记录文字笔记, 一是因为有些生字会认不会写, 二是因为写字的速度比较慢。但小学生乐于涂涂画画, 并喜欢用图画来表达, 因为这种图文结合的笔记形象、直观, 富有儿童情趣, 符合他们的认知规律和表达特点。学生在自主尝试画图的过程中, 需要自主把握各知识点的相互关联, 自主探究并建构知识的整体框架, 这充分显示了“自主、合作、探究”的思想。

应用思维导图让学生做探究性笔记的方法是:学生准备几支彩笔, 尝试将不同层次的课堂内容如一段话、一个概念, 在理解后记几个关键词, 或几笔画成一幅有趣的小图, 边听课边将相关概念和内容连线, 就能画成一张初步的思维导图。

在这一过程中, 学生不需要用大量的时间去埋头苦记, 而是积极地对关键字进行加工、分析和整理, 并和教师积极地对话, 这样能极大地提高他们的理解能力和记忆能力, 对他们的逻辑思维和创造性思维都有很大的帮助。另外, 学生甚至可以顺着教师的思路展开联想, 在脑海中浮现出教师想到的或者没有想到的与之相关的知识点, 并把这些想到的东西添置到思维导图中。

4. 思维导图应用于学生探究式讨论

在课堂教学中, 以学生小组为单位进行讨论是小学科学课普遍开展的一种学习方式。在小组讨论中, 记录员可以用不同的颜色代表不同的观点, 这样, 小组成员从图中可以直观地看到现在讨论问题的焦点所在, 以及讨论的发展趋势, 就避免了讨论过程中的盲目。让学生说过, 更让学生写过、画过, 这样的做法更让学生有充分表达的机会, 记忆也就更深刻。当小组的讨论完成之后, 交流各个小组的讨论结果, 展示各个小组绘制的思维导图, 相互补充和完善。当教师等全部小组汇报之后, 也可以展示自己的思维导图, 让学生寻找与老师的差距, 比较后进行反思修正, 从而获得更大的进步。

如在教学《溶解的快与慢》一课时, 教师让学生进行小组讨论:影响物体溶解快与慢的因素有哪些?学生们想了很多因素, 其中还简单地设计了三个对比实验。三个对比实验的设计或选用文字表达, 或选用简单的图示表达, 既从多角度表达了每一个小组成员的思维过程, 又体现了思维导图很重要的一个功能, 那就是每一个节点可以用不同的形式、方法纳入思维导图中。这样, 就使小组合作学习的优势体现得淋漓尽致。

这样的成果拿出来展示, 给了学生很大的信心, 他们不再拘束, 当然, 也给他们的汇报增色不少。

5. 思维导图应用于学生探究式作业

科学课的教学时间是非常紧张的, 而科学探究学习是需要花费较多时间的, 所以在短短的40分钟内完成整个探究学习是很困难的。即使完成了, 也是昙花一现, 匆匆走过场而已, 探究并没有很好地深入进行, 完成的质量也不是十分理想。

现在有了思维导图, 在布置探究作业的时候, 我们就有了一定的思路。在思维导图的绘制过程中, 学生动手画一画, 通过想象和色彩感受, 创作出自己喜欢的图画, 这样的作业方式不仅调动了学生完成作业的积极性, 让学生寓学于乐, 完成的质量也大大提高了。

探究式作业可以是以调查学习起点为目的, 可以是以巩固课堂学习为目的, 也可以是以课后延伸拓展为目的。但无论是以哪种目的为目的, 制图过程都是为了充分激发学生完成科学作业的兴趣, 发挥学生自主探究的途径。请看下面的探究式作业例题:

我们每天都会吃各种食物, 这些食物从嘴里又到哪里去了?我们身体里的哪些器官与食物的消化吸收有关系?在下面记录单上的人体轮廓图中, 画出食物可能经过的主要器官。

下面是我们选择的具有典型意义的三个同学的探究式作业 (如图6) :

从学生的探究式作业中我们可以看出, 学生比较容易出错的地方有小肠和大肠的顺序问题、胃的位置问题、小肠和大肠的长度问题。而这些思维导图, 就可以作为我们教学的起点。在教学过程中, 我们要注重从各部分器官的功能来推导它的先后顺序, 然后让学生自己去修正自己所画的思维导图。这样的探究式作业, 为教师“以学定教”起到了很好的辅助作用。

三、应用思维导图促进科学探究学习的初步成效

1. 提高了学生对知识的整体把握能力

通过一年的运用思维导图进行教学, 学生在整个科学探究学习活动中表现出了这些特点:探究思路逐渐清晰起来了, 能够比较严谨地开展探究活动, 所获得的体验更深刻, 所收集的数据、信息更加广泛、更加翔实, 所得出的科学结论也更加全面完整。因为学生的学习在绘制思维导图的过程中, 要考虑概念的上位关系、下位关系和组合关系的层次排列, 最终形成了学生的认知结构。对于学生来说, 思维导图能促使他们整合新旧知识、建构知识网络、浓缩知识结构, 从而使他们从整体上把握知识, 尤其是对科学概念的理解。

由此我们可以看出, 思维导图的应用使学生提高了对课文内容、单元内容、整册教材内容的整体把握, 而且学生会把科学课中学会的应用思维导图进行探究式学习的方法自觉地运用到其他学科的学习活动中去。

2. 加强了教师教学思考的严谨性

“一节课是一个整体, 一门学科是一个整体”, 小学科学教学的具体内容很多, 也很繁杂, 但在本质上是有紧密联系的。“思维导图”在帮助学生建构知识结构之前, 教师首先要有每一课、每一单元、每一册乃至整个学段的思维导图。这就对教师提出一个更高的要求。所以, 教师必须熟悉每一课、每一单元、每一册乃至整个学段的知识体系, 这就在无形当中提升了教师对每节课、每单元、每册、每学段的整体把握, 使教师的教学行为、教学思考更严谨、更科学。

参考文献

[1]东尼·博赞.思维导图——大脑使用说明书[M].北京:外语教学与研究出版社, 2005.

科学探究思维 篇9

“楞次定律”的探究过程蕴含着“抽象与概括、分析与综合、推理与判断”等最基本的科学思维方法, 是一节很有探究价值的教学内容。在教学中, 摆正教学理念、明确教学目标, 接下来, 就应该思考“怎么教”, 即教学策略。笔者结合自己两次“楞次定律”的教学实践, 阐述“还原规律探究过程”的教学策略对于发展学生科学思维能力的必要性, 以促进高中物理规律教学的创新。

一、“楞次定律”的第一次教学实践

1. 设计思路

“楞次定律”是高中物理选修3-2第一章的教学重点, 更是本章的教学难点。为了能够让绝大多数学生达成课堂教学目标, 同时也为了降低教师驾驭课堂的难度, 笔者设计了这样的教学流程:教师演示实验操作→学生观察并记录结果→学生在教师的引导下分析、归纳→得出“楞次定律”。

2. 过程简述

教师演示表1中预先设定好的四种实验操作, 要求学生仔细观察现象, 并把结果填入表1中。依据表1中的实验记录, 教师引导学生分析并归纳出“楞次定律”。

3. 教学反思

按照上述的流程进行教学, 过程一定是顺畅的, 结论的得出也是“水到渠成”的。表面上, 学生在课堂上也经历了实验探究, 学习的氛围也是热闹的, 但事实上, 学生的思维是冷却的。这是因为, 教师完全掌控着学生学习的每一个步骤和环节, 学生所有的学习活动都是“照单抓药”, 被动地完成教师精心安排的学习任务, 并没有经历真正的自主探究。从新课程的三维目标来看, 这一次教学实践仅仅达成了“知识与技能”的目标, 即学生只是知道了“楞次定律”的内容。其实, “楞次定律”的发现过程蕴含着丰富的科学思维方法, 对此, 在本次教学过程中, 学生是缺少体验与领悟的。因而, 绝大多数学生对于“楞次定律”的学习就会产生以下两个思维障碍。

思维障碍1:学生不明白教师为什么要选定表1中的四种操作来进行实验?

思维障碍2:学生会想, 确定感应电流I感的方向是我们的实验目的, 为什么要引入“感应电流的磁场B′”这个“中介”?学生还会问, 教师为什么会想到用“感应电流的磁场B′”这个“中介”来描述感应电流I感的方向与原磁通量变化ΔΦ0的关系?

二、“楞次定律”的第二次教学实践

1. 设计思路

本节课需要重点解决的问题是:如何从根本上解决学生可能产生的两个思维障碍?针对第一次教学实践, 笔者对“楞次定律”的教学进行了改进。第一, 将“演示实验”改为“分组实验”;第二, 采用了“还原实验探究‘楞次定律’的过程, 让实验探究与科学思维齐头并进”的教学策略。所谓“还原规律探究过程”是指把科学家进行科学探索的一些基本的科学思维方法转移到课堂教学中来, 让学生在课堂上经历与科学家发现规律相类似的科学探究过程。在教师的引导下, 通过与同学合作, 自己发现问题, 自己设计探究方案并解决问题, 领悟规律发现过程中的“大智慧”, 从而开启自己那扇思维之门, 进而发展自己的科学思维能力。

2. 教学过程

为了判断感应电流I感的方向, 教师事先要指导学生弄清线圈导线的绕向, 及电流的方向、指针摆动的方向与电流计的红、黑接线柱的关系。

教师:演示条形磁铁插入、拔出螺线管产生感应电流的实验, 引导学生观察现象的同时提出问题:感应电流I感的方向与哪些因素有关?

经过动手实验、交流讨论, 学生能够发现, 原磁场B0的方向和原磁通量变化ΔΦ0决定了感应电流I感的方向。

教师:我们应该用什么方法研究感应电流I感的方向与原磁场B0的方向和原磁通量变化ΔΦ0之间的关系呢?

学生:控制变量法。

教师:要求学生说明控制变量的具体做法。

经过交流讨论, 学生能够发现, 原磁场B0的方向与原磁通量变化ΔΦ0存在4种组合情况 (学生自然就不会产生思维障碍1) 。

教师:要求学生设计探究感应电流I感方向的实验现象记录表格。

学生:设计的表格如表2所示 (学生不会想到还要记录感应电流的磁场B′的方向) , 并按照表格进行实验、观察和记录。

教师:要求学生根据实验记录分析感应电流I感的方向、原磁场B0的方向和原磁通量变化ΔΦ0三者之间的关系。

学生:经过交流讨论后发现, 虽然感应电流I感直接是由原磁通量变化ΔΦ0而产生的, 但无法找到两者之间的某种确定的对应关系 (怎么回事呢?学生的思维得到了有效激发) 。

教师:因势利导, 引入“中介”———“感应电流的磁场B′”。演示图1所示的“铝环实验”并引导学生思考:铝环远离磁体说明两者之间的作用力表现为斥力, 铝环靠近磁体说明两者之间的作用力表现为引力, 请分析产生斥力与引力的原因。

学生:铝环中的感应电流产生的磁场会与条形磁体产生相互作用的斥力和引力。可以根据磁极间相互作用的规律 (同名磁极互相排斥, 异名磁极互相吸引) 判断出感应电流磁场的方向, 然后再根据安培定则判断出感应电流的方向。

教师:现在我们发现了一个既与原磁通量变化ΔΦ0有关又与感应电流I感有关的“中介”, 它就是“感应电流的磁场B′”, 我们可以利用这个“中介”联系并确定感应电流I感与原磁通量变化ΔΦ0的关系。 (学生自然就不会产生思维障碍2)

学生:在实验表格2中增加了“感应电流的磁场B′的方向”这一行, 根据自己的分析得出“楞次定律”。

3. 教学反思

第二次教学实践让学生完全参与到探究“楞次定律”中来, 采用类似真正的科学探究的方式, 还原了“楞次定律”的发现过程, 强调知识的自主建构、强调思维品质的丰富与优化、强调科学素养的培植。在学生无法找到感应电流I感与原磁通量变化ΔΦ0之间的某种确定的对应关系的时候, 教师并没有把“感应电流的磁场B′”这个“中介”生硬地“强加”给学生, 而是利用“铝环实验”自然引入。这样做, 既符合学生的认知规律, 又能满足学生逻辑思维的要求。“铝环实验”不但操作简便, 而且原理通俗易懂, 更重要的是, 学生对于“力和运动”的知识驾轻就熟, 这些优势为学生能够顺利得出“楞次定律”给予了很大的推动作用。

思维科学36讲第十三讲灵感思维 篇10

“灵感”一词渊源于古希腊文。从那时算起, 这个概念已经沿用两千多年了。时至今日, 不管人们对它们曾做过怎样的解释, 它都以科学发明创造的重要因素, 理所当然地凝结在科学大厦的每一块玉石之中。自古以来的诗人、思想家、哲学家、科学家们, 每当回首科学发明创造的成功或从事各项伟大社会实践获得胜利而激动时, 都不免要用最美好的词汇对“灵感”大加赞赏一番。

一、灵感思维的本质

灵感就是人脑对客观世界非线性规律的一种反映形式。新的灵感理论强调灵感的发生有一个过程, 虽不在显意识, 但却在显意识指导下, 酝酿于潜意识, 当酝酿成熟, 偶遇相关诱因, 便突现于显意识, 成为灵感。

以往, 在东西方都曾有人试图从潜意识入手揭示灵感之谜, 但到头来又都陷入了神秘主义的泥潭。总结他们半途而废的经验教训, 集中到一点就在于他们仍恪守弗洛伊德依据治疗精神病的临床经验所定义的潜意识概念。这种缺乏科学实验的经验性概念, 必然内含着主观、片面和非科学性因素。

1980年4月在美国《今日心理学》刊登了关于“无意识”的闪现一文。该文报道了关于脑对于阈下的各种不同的潜意识信息的电反应 (诱发电位) 的测定。实验证明:人脑的潜意识的思想和情绪相当活跃。因此, 在科学证明潜意识存在的基础上, 运用现代脑科学、神经心理学、现代系统科学等研究成果, 有必要对潜意识概念重新界定, 以修正弗洛伊德的潜意识理论。

潜意识作为一种未被直接察觉到的意识, 同显意识一样贯穿于人类意识发生与发展过程的始终, 并以集人的生物属性和社会属性于一体的特殊反映方式, 参与大脑整体思维功能的实现。

以往, 虽有不少潜意识之说, 但大都拘泥于心理学的“本能论”“泛性论”和“非理性主义”范畴, 造成了潜意识研究的种种困惑。

二、灵感思维的特征

1. 突发性特征

灵感思维的突发性特征, 就是指有意寻觅灵感者虽幽思苦索, 但也无法预计灵感什么时候, 在什么场合, 受何种诱因制导便不期而至的特征。凡因灵感突如其来而获得创造成功者都体会到, 在出其不意的刹那间, 如散步、闲谈、赏花、观光……一旦触景生情产生灵感, 便使冥思苦想的问题突然得到相对应的客观规律。作为人脑反映这种非线性相互作用规律的灵感思维形式的确立, 则从现代非线性科学高度进一步印证并丰富了恩格斯关于“我们的主观的思维和客观世界遵循同一规律”的科学论断。

2. 瞬息性特征

在中国文化中有关描述灵感突发后时空短暂, 如同“冥漠恍惚之境”的用语颇为丰富, 像陆机的“来不可遏, 去不可止”, 苏轼所说的“如兔起鹘落, 稍纵即逝矣”, 以及刘欣大所形容的“灵感:思维莽原上的昙花”等。这一切都是有创作经验者对灵感这种突如其来、转瞬即逝、不由自主的灵感发生的瞬息性特征的真实写照。

灵感思维的瞬息性特征, 就是指经过潜意识酝酿成熟而涌现显意识的灵感突发后, 不仅宛若神助, 而且停留时空短暂, 稍纵即逝, 非人力所留的特征。灵感迸发于情绪激昂、大脑高度紧张的一刹儿间, 犹如闪烁的流星划破寂静的夜空一样, 给百思不得其解的思维难题带来一线曙光。

灵感的孕育是在潜意识活动中进行的, 自然为人们所意识不到。当它孕育成熟而涌现显意识之后, 停留时间又十分短促。对于这种不仅不期而至, 而且又转瞬即逝的灵感现象, 无论是文学创作家还是科学家们都有过精彩的描述。

3. 独创性特征

灵感思维的独创性特征, 就是指人们在认识和改造客观世界的思维活动中, 由于灵感以其巨大的、高效的、闪电式的潜能融进, 一瞬间使高度激发的头脑呈现出“万涂竞萌”“万家冥会”“万虑一交”状态, 从而实现“信手拈来, 悉成妙谛”, 这便是灵感思维的独创性特征。

应该说, 人的创造性是多因素、多层次、多方面的。凡首次发现独特的事物, 或提出前人所未提及过的事物, 都应视为创造, 用于思维领域, 可叫思维的创造性。但是, 一经有灵感参与的思维创造活动, 就别有特色, 其表现就在于创造过程不为创造主体所知晓, 而且创新的结果又不同凡俗。为此, 我们把灵感思维这种创造性称独创性。

三、修正弗洛伊德的潜意识概念

1. 弗氏潜意识错误

在弗洛伊德看来, 潜意识处于心理结构的最底层, 是一切原始欲望的策源地, 也是心理系统最根本的动力。同时, 潜意识还是隐藏本能冲动和被压抑的欲望集聚的神秘领域。其中起主导作用的是性本能的冲动, 即性欲。弗洛伊德还一再强调, 离开性本能冲动, 潜意识奥秘便无从说起。他不但将潜意识说成是人与人关系的基础, 视作社会历史发展的动力, 而且还将其归结为性本能, 这样就使其“相关基础”的潜意识研究陷入了泛性论的泥潭, 从而给研究潜意识蒙上一层“生物决定论”的阴影。

与此相关, 由于非理性主义将潜意识界定在非理性范畴, 致使潜意识被误认为是反理性的源头, 从而也给潜意识研究涂上了浓厚的神秘主义色彩。

2. 潜意识具有二重性

从潜意识的信息来源看, 它是先天信息和后天信息、下意识信息和显意识信息、体内信息和体外信息等“多媒体”式的信息网络聚散地。毋庸讳言, 潜意识伊始便与本能结下了不解之缘, 即使是在后天信息足以使潜意识具有社会属性的情况下, 下意识的一些本能遗传信息仍会不断地涌向潜意识, 使潜意识不失其原本生物属性。

随着人类的进化和发展, 潜意识来自丰厚的人类群体与个体经验的信息也就越来越多了。“曾经是显意识活动, 由于不断重复而凝固化、程式化和自控化, 日益转化为潜意识。”“一般说来不能驱使肢体, 但可以间接接受人体各部分信息, 并以先天或获得的需求、企图、动机以及其他目的的指向性因素来进行选择取舍, 沉淀于潜意识区域变为潜意识。”

科学探究思维 篇11

关键词：科学思维；探究式教学；楞次定律

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）5-0006-3

高中生进入高中物理的学习阶段后，由于高中物理对学生的抽象思维、形象思维等科学思维有了更高的要求，所以学生往往遇到“知识一学就‘会’，题目一做就错”的问题，这实际上就是学生的科学思维不完善导致的。科学思维是一个抽象的概念，不同于可视的科学活动。它是学生头脑中对科学事物的反映，是不可视的，这就给教师在教学过程中培养学生的科学思维带来了挑战。科学思维以认识客观世界的本质为目的，是对科学材料进行处理并得到科学理论的活动中产生的。学生只有在自主的探究式活动中自发地思考解决问题的办法，才能使科学思维得到发展。科学探究的主要过程包括提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在此过程中，学生运用分析、推理、归纳等科学思维方法对科学材料进行处理，不断地提高自身的科学思维品质，使自己的科学思维更加严谨、深刻、灵活，并日趋完善。探究式教学是关于“探究之探究”，指“利用探究的形式进行科学内容的教学”[1]。因此，探究式教学是科学思维培养的有效途径。本文以“楞次定律”为例，探讨基于高中生科學思维培养的探究式教学。

1 基于科学思维培养的探究式教学思路

探究式活动是可视的外显活动，而学生的科学思维则是内隐的、不可视的过程，它伴随外显活动产生，科学思维方法的运用是它的外部反映。探究式活动与运用科学思维方法两个过程平行进行，互相影响。活动的主体都是学生，教师作为引导者，通过与学生的互动，帮助学生获得知识，完善科学思维。图1是探究式教学的基本思路。

2 基于科学思维培养的探究式教学过程

2.1 演示实验导入

教师先准备好长约50厘米的铝管和长短口径大小相同的纸管（用硬质纸卷成）。课上教师同时将两块完全相同的磁铁从铝管和纸管上方开口处释放，让学生观察：两块磁铁是否同时落地。实验发现，经铝管下落的磁铁明显比经纸管下落的磁铁慢。由于铝管并不能吸引磁铁，学生就会产生认知冲突，学习动机被激发。由此，教师引导学生猜想产生这种现象的原因。

学生甲：除重力外磁铁受到一个向上的阻力的作用。

学生乙：基于上节课的知识，磁铁在铝管中下落的过程中，磁通量发生了变化，铝管中会产生电流。

学生丙：感应电流也会产生自己的磁场。

学生丁：磁铁受到的力与铝管中感应电流产生的磁场有关。

……

教师：同学们的回答都非常精彩。这节课我们一起探究感应电流方向的规律，验证一下同学们的猜想是否正确。

2.2 引导学生进行实验探究

1）猜想与假设

教师：同学们想一想影响感应电流方向的因素可能有哪些？

学生甲：引起感应电流的磁场方向。

学生乙：磁通量的变化情况。

注：如果学生不能想到这两种因素，教师可用实验进行演示。如图2所示，磁铁插入、拔出时感应电流的方向不同，磁铁极性改变时感应电流的方向也不同。通过实验现象帮助学生总结这两种影响感应电流方向的因素。

2）设计、实施实验及收集数据

“楞次环”的实验装置如图3所示，在横梁上固定A环和B环，A环闭合，B环不闭合，横梁可以在顶针轴上转动。教师将学生分组进行探究实验，每小组发放一套“楞次环”实验装置，根据上面对影响感应电流方向的因素的猜想，请同学们思考如何设计实验。

3）引导学生得出结论

①楞次定律结论的得出

引导学生得出初步结论：

第一、当通过A环的磁通量增加时，A环中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当通过A环的磁通量减少时，A环中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，可以将其总结为“增反减同”。

第二、当磁铁靠近A环时，A环会因“拒绝”磁铁靠近而远离磁铁运动；当磁铁远离A环时，A环“挽留”磁铁而靠近磁铁运动。可总结为“来拒去留”，其实质是感应电流对运动的阻碍。

最后，引导学生运用“甄美”的科学思维方法得出最终结论即“楞次定律”。

②对楞次定律的理解

教师请学生运用“楞次定律”解释课程最初的落磁实验的原理，并帮助学生从能量守恒的角度认识楞次定律。铝管中感应电流的能量不会凭空而来，磁铁的势能除了转化为动能之外，还有一部分转化为电能。因此，铝管中的磁铁不如纸管中的磁铁下落得快。

3 分析与结论

在探究式教学中培养学生的科学思维，教师要注意做到以下几点：

第一、提供足够的感性材料，丰富的感性材料是学生进行探究式活动的基础。例如，在“楞次定律”的教学中，通过演示落磁实验，引发学生的认知冲突；利用四组实验，演示影响感应电流方向的因素；利用楞次环实验收集大量资料，为后续得到的结论提供依据。

第二、在学生的最近发展区内设置问题情境，教师不断提出问题，使学生的思维始终处于活跃的状态。实际教学中，因为学生的差异性，教师预设的问题不能得到预期的回答，这时，教师就要不断地调整自己的提问策略，使学生在原有的认知基础上通过思考发生认知结构的转化。

第三、注重科学思维方法的渗透，科学探究的过程伴随着学生科学思维方法的运用。例如，在“楞次定律”的教学中，学生观察实验现象，类比四组实验，推理影响感应电流的方向，分析楞次环实验结果，归纳实验结论，最后通过“甄美”得到完美的“楞次定律”。

教师在教学的过程中要不断强化学生使用科学思维方法解决问题。

参考文献：

[1]李华.探究式科学教学的本质特征及问题探讨[J].课程·教材·教法，2003（4）：55—59.

思维科学36讲 篇12

一、必须高举马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和科学发展观的伟大旗帜, 以科学的理论武装人, 确保社会主义精神文明建设的性质和方向

旗帜问题是形象和方向问题, 社会思维制导的精神实质, 就在于确保我们国家始终坚持社会主义的政治方向不动摇。马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和科学发展观作为科学的理论体系, 既是人类精神文明的成果, 又是人们的科学世界观和思想体系, 理应成为建设社会主义精神文明的指导思想。离开了马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论这一科学的世界观和方法论的指导, 人们的共产主义理想、信念、道德就丧失了理论基础, 社会主义精神文明建设就会迷失方向。

曾杰教授认为, 我们今天实行社会思维制导的一项根本任务, 就是要用邓小平理论和科学发展观武装人们的头脑, 保证和推动社会主义精神文明建设工程始终沿着正确的方向健康发展。

二、必须强化社会主义核心价值体系建设工作, 以正确舆论引导人, 帮助人们树立科学的思想信念、思维方式和高尚的社会道德风尚

思维科学 (思维管理) 的任务是不仅要通过掌握文化资源, 用科学的知识理论武装人, 而且要用正确的价值观念引导人, 制导人们的思维向路。舆论引导就是舆论控制, 它包括宣传教育和舆论监督两个方面, 前者以正面教育为主要形式, 后者以批判揭露为主要形式, 扶正祛邪, 使人们具有正确的思维向路。

所谓以正确的舆论引导人, 就是要坚持正确的舆论导向, 要把握好宣传导向, 加强传媒监管, 特别是网络监管, 动员全党全民为实现党的基本路线服务, 为实现人民群众的根本利益而奋斗, 确保先进文化的方向。要正确处理改革、发展、稳定三者的关系, 更好地为全党工作大局服务, 全面准确地宣传党的基本理论、基本路线和方针政策, 在重大问题的宣传报导上要符合中央精神, 要按照为人民服务、为社会主义服务、为全党全国工作大局服务的要求, 加强对舆论宣传的管理, 不断提高新闻宣传的质量。在当前宣传思想工作中, 要特别强调思想信念和道德品质教育, 不能在宣传“发财光荣”的同时, 让拜金主义、利己主义、“金钱万能”等也悄悄地“忽然一笑千万态, 见者十人八九迷”。抓精神文明建设, 首先就应该通过舆论宣传抓好信仰、信念教育, 并在此基础上搞好社会主义核心价值体系和社会主义道德教育。

三、必须发展科学教育事业, 以高尚精神塑造人

发展教育和科学, 是精神文明建设的基础工程。党的十五大报告强调“要切实把教育摆在优先发展的战略地位”“努力提高科技水平, 普及科技知识, 引导人们树立科学精神, 掌握科学方法, 鼓励创造发明, 消除愚昧, 反对封建迷信活动”。特别指出:“积极发展哲学社会科学, 这对于坚持马克思主义在我国意识形态领域的指导地位, 对于探索中国特色社会主义的发展规律, 增强我们认识世界、改造世界的能力, 有着重要的意义。”

知识力的转换, 要通过科学教育事业。在社会主义精神文明建设中, 社会思维制导就是通过教育, 实现人的社会化, 以高尚的精神塑造人。所谓以高尚的精神塑造人, 就是要在全社会形成共同理想和精神支柱, 用我们党的崇高理想信念和优良作风、我们民族的优良传统和美德来塑造人;要深入持久地开展以为人民服务为核心、集体主义为原则的社会道德教育, 加强民主法制教育和纪律教育, 用科学理论武装人的头脑, 引导人们树立正确的世界观、人生观、价值观和方法论;大力弘扬爱国主义、集体主义、社会主义和艰苦创业精神, 提倡共产主义道德, 发扬社会主义人道主义精神, 培养一代又一代有理想、有道德、有文化、有纪律的公民。因此, 通过发展教育和科学, 大力提高人的精神素质, 是我国社会主义精神文明建设中思维管理的关键环节, 必须认真抓好。

四、必须繁荣社会主义文化, 以优秀作品鼓舞人

我国文化的发展离不开人类文明的共同成果。我们要坚持以我为主、为我所用的原则, “古为今用、洋为中用”, 批判地吸收传统文化和世界文化的优秀成果。社会精神文明是表现在人们语言、艺术、行为规范、科学技术和意识形态方面的社会精神文化成果。建设社会主义精神文明不能靠人们主观的自由创造, 它必须根据社会政治经济发展的需要, 批判地继承、吸收一切优秀文化成果。