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[摘 要] 初中科学教学有效渗透科学方法教育,能够发挥学生的才智和天赋,提高学生的科学素养.本文结合新课程实践,从依据学生年龄心理特征,循序渐进地实施渗透教育；科学思想方法教育与探究教学有机结合,相辅相成；有效落实学生的主体地位,发挥教师的主导作用等方面探讨了有效渗透科学方法教育,提高科学教学实效,提升学生综合科学素养的问题.
[关 键 词 ] 教学实效 科学素养 思想方法 教学策略
国民的科学素养是关系到一个国家、民族能否在当今的国际竞争中生存的重要因素.具有科学素养的主要内涵之一就是掌握一定的科学思想方法.对于科学学科来说,科学方法是认识科学运动规律的工具和手段,担负着发现、建立、检验、运用和发展科学规律的职能.对于学生来说,科学方法是进一步获取科学知识的工具.韩愈说：“师者,传道授业解惑也.”韩愈首先强调的教师的任务是“传道”,而“道”所指的正是方法.在科学教学过程中,科学方法是比获取科学成果更为可贵的东西.因此,初中科学教学只有有效渗透科学方法教育,才能取得科学教育的成功,更好地发挥学生才智和天赋,提高学生的综合科学素养.
一、依据学生年龄心理特征,循序渐进地实施渗透
1.隐性教育为主,显性教育为辅
我们追求的是所有方法教育都能够以显性的形式出现,比如在科学知识教学过程中几乎可以渗透任何科学方法的教育,但实际上只有少数方法可以提出让学生掌握,如观察、实验方法、控制变量法、近似法等.因为初中学生学习科学的兴趣主要是直接兴趣,这种兴趣的特点是只对操作对象本身感兴趣,忽视了对事物本质的认识.初中生的科学思维基本上处在具体运算阶段和前运算阶段,这种思维具有动摇性.因此,根据学生的认识水平、思维能力以及科学方法本身的层次,科学方法教育在中学的实施应以隐性教育为主,以显性教育为辅.例如八年级初中科学中用实验来推导欧姆定律的内容以及用实验来研究影响一段电阻大小因素的教学内容,在这些实验中都非常明显地应用了控制变量法.大部分学生都隐约感受到应用控制变量法的好处,有一种只可意会不可言传的体会.在此阶段,控制变量法的渗透还是以隐性方式为好,即不点破；但到了用“伏安法”测电阻时就可以用显性方式了.总之,以隐性教育的方式进行科学思想方法的渗透性影响,既为下一步显性教育创造条件,又避免过多地增加信息量和教学的抽象性.
2.思想方法教育与知识技能教学有机结合
科学方法是潜隐在科学知识中,以知识为载体的,在科学探究教学过程中随着思维运动而展开的.因此,科学方法教学应该结合科学知识教学和技能训练的过程长期分散地进行,即有意识地贯穿和渗透在科学探究教学活动环节中,使学生能够明白所涉及的科学知识、概念定理等,而且通过认识问题和解决问题的思维过程,来理解并学会应用科学方法.那种脱离科学探究教学和科学问题研究而专门进行方法论的讲座的尝试,只会由于抽象的名词增加学生的记忆负担,反而使学生失去学习兴趣和动力而无法达到教学目的.
3.循序渐进地渗透
与科学知识教学一样,科学思想方法教学必须认真考虑学生的接受能力.在教学中应根据学生的年龄特征和认知能力,循序渐进地实施科学方法教育.初中学生的观察能力和动手能力迅速增强,对探究实验兴趣浓厚,但同时其抽象思维能力未能得到充分发展,抽象思维还需要较多地依赖直接经验的支持.因此,在初中阶段,应通过探究教学着重进行观察和实验的科学方法教育.教师应该在丰富的教育实践基础上,总结和概括出观察方法和实验方法,实现从隐性教育过渡到显性教育的过程.而逻辑思维方法和数学方法等,则应在教师的指导下,通过思维训练过程以隐性方式进行教育.再如控制变量法的教学,在学生研究浮力大小与哪些因素有关、滑轮组的机械效率与哪些因素有关、电流做功与哪些因素有关、电流的热效应与那些因素有关、电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关等,学生都能够主动运用了控制变量法进行学习了,此时,隐性的控制变量法科学方法就显性化了.
二、科学思想方法教育与探究教学有机结合,相辅相成
实施科学方法教育,应避免仅仅将科学方法作为现成的知识,通过灌输或机械的训练传授给学生,学生在其中处于被动接受的状态,学生的主观能动作用得不到调动和发挥.因此,在科学方法教育中,教师要通过探究教学的载体,自觉地创造特定的探究思维情境,吸引学生深层次地投入科学探究,形成思维冲突,引导学生在多种矛盾中寻找解决问题的最佳答案；教师则通过画龙点睛式的点拨,促进学生思维的升华和飞跃,使学生在切实的探究实践和体验中思维能力获得培养和提高.
例如探究“压力作用效果可能跟哪些因素有关”可以这样进行教学——
1.通过体验,提出猜想
(1)讨论：怎样解决这个问题?（有的学生提出做实验,有的学生说先要提出猜想.）
(2)讲述：为了使我们的猜想合理一点,先来体验一下,做两个小实验.(a)拿出自己准备好的一端削尖的铅笔,用两手的食指压住铅笔的两端；(b)拿出吹好气的气球,用一只手掌平压在气球上,另一只手的食指顶住气球.
(3)学生做小实验等
(4)提问：你们做完小实验,发现了什么?（学生踊跃举手回答）
(5)提问：你们认为压力的作用效果可能与哪些因素有关?有什么关系?
(6)学生讨论后,写出猜想：①压力的作用效果与压力的大小有关,压力越大,压力的作用效果越明显；②压力的作用效果与受力面积的大小有关,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
教师鼓励、要求所有同学都确立自己的猜想,目的是训练学生的发散性思维,激发学生科学探究的兴趣.使学生体会科学学习的方法,是培养科学创新思维的有效环节.
2.制定探究计划
(1)提问：请同学们讨论如何设计实验来验证猜想?
(2)学生继续讨论.
(3)学生小结：在研究压力的作用效果跟压力的大小有关时要保持受力面积相同,改变压力大小来研究；在研究压力的作用效果跟受力面积的大小有关时要保持压力大小相同,改变受力面积大小来研究. (4)教师赞同上述方法.学生按照此方法,根据提供的实验器材选取合理的器材,写出实验的方案.
这一步能帮助学生对科学实验方法的理解和把握,对于多因素影响的问题用“控制变量法”进行研究,待学生接触多了以后再归纳出具体的名称.坚持做好这一步,有利于培养学生良好的科学实验习惯,学会正确的科学研究方法.实践表明,这里需要老师提醒学生不要急着做实验,必须设计好合理的方案后再开始动手,从而避免学生探究场面很热烈却不能得到正确结论的情况发生.
3.观察与实验、收集证据
学生写好实验方案后选择实验桌上的器材分组实验,观察并记录有关现象,老师巡视作个别指导、帮助.
这是本课的核心部分,让学生进行科学探究,真正像科学家一样做实验.目的是通过学生的自主性活动,培养学生的观察、实验、记录等方面的能力,使他们充分体验和感受科学探究所带来的乐趣,并培养他们耐心、细致的科学学习态度.让完成快的小组选择不同器材重新做实验,充分体现探究活动的自主性,进一步培养学生的发散思维能力和创新能力.
4.合作分析与交流评价
各小组讨论：通过观察和记录,发现了什么?是通过什么来显示压力作用效果的?把你们所用的器材、实验的过程、看到的现象整理好写下来,并分析现象后把结论写出来,准备交流.教师巡视作个别指导、帮助.
这样让学生通过观察实验后看到的现象记录下来通常是显得零乱的、表面化的.在此,教师适时指导学生,培养学生对数据、信息的加工、整理能力,长此坚持,将提高学生对科学实验的理解能力.
科学方法兼有知识性和操作性,科学方法的认识和运用是一种心智技能.而技能的形成必须依靠个体反复练习而逐步掌握.所以,科学方法的学习与掌握应该渗透在探究学习活动中,让学生动手动脑、亲自实践,在感知、体验的基础上,由学生自行实践得出科学结论.通过教师指导,学生在科学方法、科学技能、科学知识、科学精神等各方面均有所收获.
三、有效落实学生的主体地位,发挥教师的主导作用
1.有效发挥教师的主导作用
科学方法在科学课程标准和教材中通常以隐性的方式存在.作为显性信息的科学知识,往往蕴含着丰富的科学方法素材,这些素材是科学教学进行科学方法教育的客观基础.如果教师不能有意识地发掘和阐发教材中的科学方法教育因素,使其成为科学教学中思维活动的引导因素,则将失去其应有的教育功能.因此,教师在进行教材分析时,要充分发掘科学知识所蕴藏的科学方法教育因素；在选用科学问题指导学生研究时,也要有意识地选择科学方法含量高的问题,抓住一切可能的机会,在科学探究教学中增强对学生的科学方法教育.而这一切都必须依赖于教师的教育观念及其对科学方法教育作用的深刻认识.例如转换法的渗透教学,在初中科学课本中,密度、功率、电功率、电阻、压强（大气压强）等科学量都是利用转换法测得的.如：把测量不规则的小石块的体积转换成测量它排开水的体积；测曲线的长短时把它转换成测量细棉线的长度；在测量滑动摩擦力大小时把它转换成测量拉力的大小；大气压强的测量,无法直接测出大气压的值,我们把它转换成测被大气压压起的水银柱的高度；测硬币的直径时我们把它转换成测量刻度尺的长度；测液体压强,我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱的高度差的变化；通过电流的效应来判断电流的存在（我们无法直接看到电流）；通过磁场的效应来证明磁场的存在（我们无法直接看到磁场）；研究物体内能与温度的关系,我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化；在研究电热与电流、电阻的关系时,我们将电热的多少转换成液柱的上升的高度；在研究电功与什么因素有关的时候,我们将电功的多少转换成砝码上升的高度等在起初的隐性教育时,教师要注重引导,与学生一起详细探讨分析.学生不断受到转换法的熏陶,体验到转换法的优越性,并且逐渐掌握了这种方法适用的情况范围、探究要素等,以后再遇到类似问题时,教师就可以放手让学生自己运用这种科学方法解决问题了.
2.有效落实学生的主体地位
科学的思维方法只有在活动的思维操作过程中,在学生主体主动参与的情况下,才能发挥其教育功能.例如在进行“汽化”教学时,教师可以这样来引导学生参与实验探究：①教师让学生把用酒精浸泡过的湿棉球包在温度计的玻璃泡上,观察温度计的读数有什么变化；②学生做实验,进行观察,很快就发现温度计的读数在下降；③教师又让学生对着包着湿棉球的温度计的玻璃泡扇风,同时观察温度计的读数；④学生做实验,进行观察,发现温度计的读数在很快下降,等到棉球干了,温度计读数却上升了；⑤教师启发引导学生：“你们看到了什么?知道为什么吗?由此你想知道什么问题呢?”学生会提出一系列问题,例如“为什么棉球湿时温度计读数会下降?”“为什么对湿棉球扇风时温度计读数会下降更快?”等等.然后教师总结：“同学们通过仔细地观察学会了提出问题,一般来讲,提出问题之前都需要对有关的现象进行详细的观察,提出有客观依据的问题.”这样就渗透了运用观察法提出问题的教育.经过这样的训练,在以后的探究教学中学生自己基本上就会用观察法提出问题了.
科学方法是思维活动中最灵活、最难捕捉的成分.在教师的指导下,学生往往不难理解特定的科学方法在特定的问题情境中的应用,但在新情境中这种能力却不能有效地迁移,也不能自主地应用.为此,教师要自觉地引导学生从两方面进行反思：一是科学方法应用的条件；二是科学方法应用的基本思维操作程序.这两方面是决定学生自身能否掌握科学方法和自主应用科学方法的关键因素.这样的学习反思活动能够促使学生摒弃具体问题情境中的表面和次要因素,在异中求同、同中求异中分离出科学方法应
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用的核心和主干,并在多次反思与实验中掌握科学方法应用的规律,从而实现方法的内化,使方法的应用转化为能力.如同其他一切教学活动一样,科学方法教育需要考虑学生的年龄心理特征与接受能力,做到量力而行、坚持不懈,从而让学生在自主建构知识的过程中,不仅获取了知识,而且获得了获取知识的方法,学生的观察能力、思维能力、探究能力、创造能力等也都得到提高,尤其是终身学习的能力得到提高,这有利于学生全面发展.
[参考文献]
1.王耀村《初中科学教学案例专题研究》[M]（浙江大学出版社 2005）
2.陈 琴 庞丽娟《科学探究：本质、特征与过程的思考》[J]（《教育科学》2005.1）
3.佘三万《例谈初中科学教学中“过程与方法”目标的达成》[J]（《新课程研究》2012.2）
（作者单位：浙江省临海市尤溪镇中学）