谈师范生科学方法的教育

国家教育部在师范学校实施“园丁科技教育行动”的通知中强调指出：“园丁科技教育行动”旨在向师范学校学生传播科技知识、科学思想和科学方法，引导他们树立科技意识，学会科学思维，培养他们的科技制作能力、发明创造能力和进行科技启蒙的教育能力。由此可见，在师范学校向学生进行科学方法教育，是实施“园丁科技教育行动”的一项重要任务。近年来，随着“园丁科技教育行动”的不断深入开展，师范生科学方法教育问题有了较深入的探讨。

一、明确科学方法的内涵

科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和行为方式。科学方法从本质上讲就是认识世界、改造世界的方法，是人们认识和改造自然的有效工具。科学方法通常分为三个层次：即适用于一切科学的哲学方法；一般研究方法；个别领域和学科中所采用的特殊研究方法。这三个层次既相互区别，又相互联系，哲学方法是最普遍的方法，对其他方法有指导意见，也从其他方法汲取营养，三者应用范围在一定条件下可以相互转化。

1.哲学方法。哲学是关于世界观的学问，是理论化、系统化的方法论。哲学方法是科学方法的最高层次。哲学的功能不在于直接回答某一具体的科学问题，而在于指示思维方向，给人们引导解决问题的正确道路。

2.一般方法。科学研究的一般方法包括观察法、调查法、实验法、数学方法、系统方法、控制论方法等。

（1）观察法。观察法是有目的、有计划、有系统的获取处于自然条件下，即在与生存活动的环境不相分离的条件下的对象所具有的状态资料的方法。它又分为直接观察法、间接观察法、参观性观察法、非参观性观察法、客观对象观察法和自我观察法等。

（2）调查法。调查法是有目的、有计划、有系统的搜索研究对象的有关的现实状况或历史状况的材料方法。包括经验调查和科学调查等。

（3）实验法。实验法是实验者根据试验目的、运用一定的人为手段，主动干预或控制实验对象的发生、发展过程，并通过把有干预情况下的同类对象变化的事实进行比较，确认事物间的因果关系的方法，包括自然实验法和试验室实验法等。

（4）数学方法。数学是关于量及其关系的科学，是从量的角度来研究反映客观世界及其规律的工具。用数学来描绘、刻画客观规律，具有符号形式化、数量精确化、概括公式化等优点。这些优点是我们从特殊规律中概括出一般规律或者从一般的规律中演绎出特殊和个别规律。

（5）系统论方法。系统论方法是用系统思想来研究对象，把对象放在系统的形式中加以考察的方法。即从系统的观点出发，着重从整体与部分（要素）之间、整体与外部环境的相互关系，即相互促进和相互制约的相互关系中综合地、精确地考察对象，以达到最佳处理的一种方法。它是用数学工具来揭示系统的结构、行为及变化规律。

（6）信息论方法。信息论是研究信息及其传输的一般规律的科学。信息论方法是用信息论的观点来考察控制系统的行为功能结构，从信息的获取、转换、传输和储存过程来研究控制系统的运动规律。它是利用信息的加工，现代化技术来实现认识和改造世界过程中的信息化和自动化。

（7）控制论的方法。控制论是研究控制系统中控制问题的科学。运用控制论方法和思想可以进一步认识社会系统、生物系统等本身所固有的控制论运动规律，认识一般控制机制在这些系统中的具体表现。

3.特殊研究方法。某些研究方法，不仅需要相应的专门技巧，而且还需要理解和掌握他们的相应的理论基础。如生物学中的标本采集法、化学中的光谱分析法、物理学中的核磁共振法等，都属于特殊研究方法。

二、把握科学方法教育的一般方法，加强师范生能力培养

1.教会观察。人在没有进行观察之前是不会产生真正的好奇心的。当大量的刺激作用于人的感官，经过意识加以选择后，有许多现象并没有引起人们的注意，但是，有的现象却引起了我们的注意，并进行积极思考，这就是观察的结果。观察本身并不像随之而产生的问题那么有价值。应该指导并训练学生如何去进行有目的的观察，犹如侦查人员搜集各种线索，以期发现作案工具，查明犯罪动机和行凶的罪犯一样。“让我们搜集线索，越多越好，这样我们就能弄清楚到底是怎么一回事。先不要猜测，只说你看到、听到、嗅到了什么等等。要的是事实。”这样学生就可学会如何搜集证据，尤其是在理、化、生等实验教学中，要特别注意引导学生仔细观察，观察实验用具、用品及实验现象，还要观察教师演示试验的步骤和方法等。这样通过实验教会学生怎样观察，不断培养和锻炼学生的观察能力。

2.学会分类。科学家为了把对自然的调查加以条理化，创造了种种分类的方法。如将生物划分为植物与动物，将动物分为无脊椎动物和脊椎动物；将物质分为金属与非金属等。其他一些分类方法（如有条纹的、单色的；粗糙的、光滑的等）也没有错，只不过是科学家觉得这种分类方法没有什么用处，因而不用。在学生开始懂得分类是怎么一回事之后，必须允许他们创造自己喜欢的分类方法。这时不要急于让学生知道科学家是如何分类的。

为分类而分类是没有意义的。许多教师总是不必要的担心自己不懂得科学的分类方法。例如在生物学中，对植物的分类，在特定的情况下，按照植物是在背阴处还是在向阳处生长来分类或者按照本地习惯能食用或不能食用来分类，都可能是有用的，不一定非要学生懂得科学家的分类方法，只有在深入到科学的研究之后才真正需要科学家的分类方法。在教学过程中要适当的根据本学科的特点，教给学生一些分类的方法，使之逐步学会多种多样的分类方法。

3.理解数、计量和解释数据。资料可以用数学语言来描述和分析，这样做既省事，又能说明问题。使用绳子、尺子、天平、温度计、量杯等进行计量会有助于人们在考察中得到有用的资料。数据收集和解释有助于我们寻求问题的答案。因此，在教学中要注意教会学生这方面的知识，尤其是在数、理、化、生等理科教学中，更应突出该方面的教学。

4.积极进行思想交流，做出预言和推断。思想交流的艺术只有通过实践才能学到，教师最重要的任务之一是让每一个学生都有机会进行思考，然后让他们把思想以各种方式表达出来，既要进行语言交流，也要进行书面交流。例如在教学中，可通过课堂上多提问、多让学生展开讨论，课下多写小论文、小实验设计及心得体会等方面进行交流。

科学远不是对所观察到的现象进行说明。提出聪明的猜想或预言也是科学家工作的重要的部分。因此，要让学生知道，他们的教师极希望他们提出“会怎样”的问题。然后做出自己的预言。真正能学到东西的并不在于善于回答问题，而在于善于提出问题。爱因斯坦曾说：“提出一个问题比解决一个问题更重要”。布朗诺基也曾说过：“能提出一个不切题的问题，你就离得到切题的回答不远了，这是科学的本质。”世界上许多发明创造都源于“疑问”。

推断是另一种猜测，是对观察到的现象作出主观的解释。推断能导致某种结果，比观察本身更为有用。因此，在教学中要注意给学生提供推断的机会，让学生大胆推断，错了不要紧，关键要有这种意识，要培养学生这方面的能力。

5.尝试规定工作定义，提出假设。定义可以使表达简炼。如果使用者事先规定某个词或某个术语明确的涵义，那么就可以反复使用，以代替嗦的说明。设想，物理学中如果我们的前辈没有给引起“加速度”的东西下定义为“力”，以及加速度是“速度”的变化率，速度是位置的变化率的话，那么情况就变得复杂多了。因此，教学中要让学生尝试给所学的概念用自己的话下定义，以培养这方面的能力。

假说就是猜测原因的假设，就是对其原因提出看法。可以验证的假设是能够对它进行检验的，目的是弄清它能否得到证实。在教学过程中也要有意识的培养学生这种技能，找机会让学生尝试提出假设。如化学中做铜在火焰上加热的试验后，教师可提出如下问题：铜在火焰上加热后出现的黑色物质是从哪里来的？学生自然会提出一些看法。有的认为是从火焰中来的，有的认为是从空气中来的，还有的认为是铜本身产生的。这就是假设。然后师生再一同设计实验，验证这些假设，便自然会得出正确的结论。

6.找出并控制可变因素进行试验。实验者从他感兴趣的观察中做出某一种假设，然后着手设计验证这一假设的方法，就是进行实验。学生说：“我如何把它弄清楚呢？”教师说：“你怎么能证明你的猜测是正确的呢？让我们试试看。”找出并控制实验中可变因素的能力是随学生经验的增长而增长的，应当随着学生的成熟而逐渐增加其复杂的程度。例如，生物学中，在酶的催化作用的实验中，要让学生认识到有若干可变因素是可以控制的，如温度高低、PH值大小等，要注意使学生明白，为什么每次只改变其中的一项，从而培养学生该方面的能力。

（作者单位：东营职业学院教育系）