科學(xué)探究與教學(xué)的啟發(fā)藝術(shù)

1、科學(xué)探究與教學(xué)的啟發(fā)藝術(shù)【摘要】科學(xué)探究教學(xué)存在訓(xùn)練分立的探究技能、傳遞固定的探究思路的誤區(qū)。為此，我們需要深化、全面地把握科學(xué)探究的心理機(jī)制：建構(gòu)性的科學(xué)歸納、以聯(lián)想和想象等方式進(jìn)展的科學(xué)猜測(cè)。相應(yīng)地，啟發(fā)性的科學(xué)探究教學(xué)可以從指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念、科學(xué)原理以及激發(fā)相似聯(lián)想和科學(xué)想象著手。【關(guān)鍵詞】科學(xué)探究探究學(xué)習(xí)教學(xué)啟發(fā)藝術(shù)一、科學(xué)探究教學(xué)的誤區(qū)新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)探究的學(xué)習(xí)方式，要求讓學(xué)生體驗(yàn)、經(jīng)歷根本的科學(xué)探究過(guò)程，從而幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)知識(shí)，掌握科學(xué)研究方法，形成科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識(shí)。然而，在詳細(xì)的課程理論中，這一要求卻難以得到落實(shí)。教材、老師傾向于直接教授、訓(xùn)練科學(xué)探究的固定思路或操作

2、技能，課堂教學(xué)中學(xué)生往往處于消極、被動(dòng)的狀態(tài)，其探究流于機(jī)械化、外表化、形式化，學(xué)生很難親身體驗(yàn)、經(jīng)歷真實(shí)的、反映科學(xué)探究本質(zhì)的科學(xué)探究活動(dòng)。1訓(xùn)練分立的探究技能這種做法背后的信念之一是實(shí)證主義科學(xué)觀，即科學(xué)發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)就是忠實(shí)地搜集、記錄、概括客觀事實(shí)，觀察、實(shí)驗(yàn)是獲取客觀事實(shí)的可靠方法，嚴(yán)密的歸納推理是獲取科學(xué)知識(shí)的根本途徑?！霸谶@種哲學(xué)(實(shí)驗(yàn)哲學(xué))中，特殊的命題總是從現(xiàn)象中推論出來(lái)，然后用歸納法加以概括而使之帶有普遍性的。因此，科學(xué)探究無(wú)非是運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、歸納等方法，科學(xué)探究教學(xué)無(wú)非是訓(xùn)練觀察、實(shí)驗(yàn)、歸納等操作或思維技能。訓(xùn)練取向的科學(xué)探究教學(xué)的詳細(xì)表現(xiàn)有：(1)脫離問(wèn)題情境訓(xùn)練觀察技能

3、，如要學(xué)生觀看葉子的顏色、形狀、大小等等，越細(xì)越好，而不問(wèn)為什么觀察(要解決什么問(wèn)題)，怎么深化觀察(帶著某種理論設(shè)想或預(yù)期進(jìn)展觀察，并不斷通過(guò)觀察檢驗(yàn)、修正原先的設(shè)想、預(yù)期)。(2)排除理論猜測(cè)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，教材往往先用下定義的方式教給學(xué)生一個(gè)個(gè)科學(xué)概念，如速度、加速度、力等等，然后將這些概念放在一起，告訴學(xué)生概念與概念之間的關(guān)系，“物體的質(zhì)量一定時(shí)，受力越大，其加速度越大；物體受力一定時(shí)，它的質(zhì)量越小，加速度也越大，接著讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的定量關(guān)系，即牛頓第二定律。探究的問(wèn)題成為教材、老師明確布置的任務(wù)，探究活動(dòng)成為按要求設(shè)計(jì)、操作標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。這種探究的意義是使學(xué)生獲

4、得變量操縱、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)搜集和處理等程序性知識(shí)，而不是使學(xué)生獲得真實(shí)的科學(xué)探究體驗(yàn)。(3)與上述兩方面問(wèn)題嚴(yán)密相連的就是把科學(xué)歸納等同于純邏輯的經(jīng)歷概括，甚至觀察數(shù)據(jù)的整理。總之，訓(xùn)練取向的科學(xué)探究教學(xué)把觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)歸納人為地分割開(kāi)來(lái)，無(wú)視了觀察、實(shí)驗(yàn)過(guò)程總是伴隨并指向理論歸納。觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)歸納是內(nèi)在聯(lián)絡(luò)、不可分割的：觀察、實(shí)驗(yàn)是浸透理論的主動(dòng)建構(gòu)活動(dòng)，科學(xué)歸納是理性的自由創(chuàng)造活動(dòng)?？茖W(xué)探究并不是先通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)獲得客觀事實(shí)，再通過(guò)歸納獲得普遍規(guī)律的純邏輯的線性過(guò)程。2傳遞固定的探究思路造成前述那些做法的根據(jù)是：科學(xué)探究往往遵循一套相對(duì)固定的程序，即“發(fā)現(xiàn)疑難、提出問(wèn)題、做出假設(shè)和猜

5、測(cè)、實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、做出結(jié)論或修正假設(shè)。但是，課程理論者往往不理解程序背后詳細(xì)的心理機(jī)制，比方由模糊的困惑、疑難到界定明晰、有探究?jī)r(jià)值的科學(xué)問(wèn)題需要經(jīng)歷哪些信息加工、整理的過(guò)程，又需要哪些知識(shí)儲(chǔ)藏；再如科學(xué)猜測(cè)是如何進(jìn)展的，它與我們?nèi)粘Ｉ钪械牟聹y(cè)有什么異同，它需要什么內(nèi)部和外部條件。因此，他們常常無(wú)法引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合詳細(xì)問(wèn)題情境創(chuàng)造性的展開(kāi)這些程序展開(kāi)為豐富多樣、充滿(mǎn)意外和偶爾的探究途徑，而只能結(jié)合知識(shí)點(diǎn)確定一條固定不移的探究思路。彭加勒說(shuō)，“企圖用任何機(jī)械程序代替數(shù)學(xué)家的自由的首創(chuàng)精神，將是多么愚蠢埃把標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)加給學(xué)生，就將學(xué)生探究的興趣和熱情連同探究的自由，包括犯錯(cuò)誤的自由一同

6、剝奪了。在教學(xué)理論中，我們看到教材把學(xué)生提出的問(wèn)題、做出的猜測(cè)、設(shè)計(jì)的研究方案全部以標(biāo)準(zhǔn)的形式直接呈現(xiàn)出來(lái)，既不加以任何啟發(fā)和引導(dǎo)，也不包容任何例外或意外，似乎這只是一個(gè)完全理性化、機(jī)械化的邏輯推演過(guò)程。與此相應(yīng)，老師常常受這種標(biāo)準(zhǔn)化、邏輯化探究范式的誘惑，直接教授、反復(fù)講解探究的過(guò)程、猜測(cè)的思路，似乎只要學(xué)生理解、掌握了這些過(guò)程、思路就算經(jīng)歷并學(xué)會(huì)了科學(xué)探究。更為嚴(yán)重的是，有些教材只是將原來(lái)學(xué)科化的科學(xué)知識(shí)按照現(xiàn)象問(wèn)題猜測(cè)檢驗(yàn)結(jié)論的格式重新組裝一下，就當(dāng)作科學(xué)探究課程了。重新組裝后的課程不再符合學(xué)生逐漸分化的承受知識(shí)的心理“邏輯，而由于內(nèi)容仍然是學(xué)科化的抽象知識(shí)，又無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生由詳細(xì)而抽象、

7、由現(xiàn)象而概念的探究的心理需要。這些教材呈現(xiàn)的問(wèn)題、猜測(cè)、方案往往流于概念化、抽象化，既與學(xué)生的感性經(jīng)歷脫節(jié)，又缺少使新舊經(jīng)歷連接起來(lái)的固定點(diǎn)。學(xué)生理解這些充滿(mǎn)學(xué)術(shù)味道的問(wèn)題、猜測(cè)、方案尚且有困難，更何況自己提出這些問(wèn)題、猜測(cè)、方案呢?與這種趨向一致，許多老師滿(mǎn)口“問(wèn)題、“猜測(cè)，實(shí)際上非常輕率、任意地把書(shū)本或自己的問(wèn)題、猜測(cè)塞給學(xué)生，而不管以學(xué)生當(dāng)前的經(jīng)歷和知識(shí)儲(chǔ)藏、思維才能和習(xí)慣，他們能否在短時(shí)間內(nèi)提出那些問(wèn)題、做出那些猜測(cè)。綜上所述，不管是偏向分立技能的訓(xùn)練，還是偏向固定思路的傳遞，都沒(méi)有準(zhǔn)確地把握科學(xué)探究的本質(zhì)。只有先全面、深化、動(dòng)態(tài)地把握住了科學(xué)探究的心理機(jī)制，才能采取有效的措施，啟發(fā)、

8、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)活潑地展開(kāi)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的科學(xué)探究活動(dòng)。二、科學(xué)探究的心理機(jī)制科學(xué)探究既不像實(shí)證主義者想象的那樣，是對(duì)特定方法論標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格遵循，或是對(duì)客觀事實(shí)純客觀的歸納。也不完全是科學(xué)哲學(xué)的歷史主義流派眼中任意的帶有神秘色彩的非理性活動(dòng)。它是對(duì)我們獲得的感覺(jué)印象的整理和理解它不刻意背離我們的感覺(jué)印象，也不完全依附我們的感覺(jué)印象，相反它是在現(xiàn)象世界的根底上自由地創(chuàng)造與之聯(lián)絡(luò)的觀念世界的活動(dòng)。簡(jiǎn)而言之，科學(xué)探究是建立在經(jīng)歷根底上的創(chuàng)造活動(dòng)：從本體論上看，科學(xué)歸納具有建構(gòu)性；從方法論上看，科學(xué)歸納又常常借助聯(lián)想、想象等啟發(fā)性、創(chuàng)造性思維方法進(jìn)展。前者要求老師重視理論猜測(cè)在科學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)中不可或缺的地

9、位，后者啟發(fā)老師采用激發(fā)聯(lián)想、想象的方法來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)展理論猜測(cè)。1科學(xué)歸納的建構(gòu)性由特殊到一般必須借助科學(xué)歸納，而作為一種不完全歸納，它之所以比簡(jiǎn)單枚舉歸納推理更高級(jí)，就在于它蘊(yùn)涵著理性能動(dòng)的創(chuàng)造因素。盡管這一點(diǎn)常常被人無(wú)視或否認(rèn)，但建構(gòu)性和創(chuàng)造性確實(shí)是科學(xué)歸納的固有屬性。愛(ài)因斯坦曾這樣批評(píng)近代的實(shí)證主義科學(xué)觀，“那時(shí)的自然哲學(xué)家，大多數(shù)都有這樣的想法，即認(rèn)為物理學(xué)的根本概念和假設(shè)，在邏輯意義上并不是人類(lèi)思想的自由創(chuàng)造，而是可以用抽象法即用邏輯方法從經(jīng)歷中推導(dǎo)出來(lái)。實(shí)際上，只是由于出現(xiàn)了廣義相對(duì)論，人們才清楚認(rèn)識(shí)到這種見(jiàn)解的錯(cuò)誤?？茖W(xué)歸納的建構(gòu)性首先表現(xiàn)為：觀察、實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)歸納的根本組成局部

10、，從本質(zhì)上說(shuō)是構(gòu)成性的，是離不開(kāi)科學(xué)主體的理論知識(shí)和理論思維的。一方面，背景理論必然影響著科學(xué)主體對(duì)現(xiàn)象的感知、理解、描繪和解釋?zhuān)确接^察和實(shí)驗(yàn)所使用的特定的測(cè)量語(yǔ)言，本質(zhì)上就是相應(yīng)的科學(xué)理論系統(tǒng)提供的意義框架。另一方面，當(dāng)前的理論假設(shè)(明晰的或模糊的)又會(huì)潛在地影響科學(xué)主體對(duì)觀察和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和施行。實(shí)際上，在探究過(guò)程中理論假設(shè)尋找它需要的科學(xué)事實(shí)，而獲得的科學(xué)事實(shí)又促進(jìn)理論的精致化和完善，使之具有相應(yīng)的經(jīng)歷基矗這樣，通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)獲得的科學(xué)事實(shí)與概括、歸納的科學(xué)理論就成為互相支持、互相證明的循環(huán)論證系統(tǒng)?？傊?，觀察和實(shí)驗(yàn)與歸納的內(nèi)在聯(lián)絡(luò)、科學(xué)事實(shí)的理論浸透性，從根底上決定了科學(xué)歸納活動(dòng)的建構(gòu)

11、性。在科學(xué)探究中，純粹的事實(shí)歸納只是人們的幻覺(jué)。比方，培根的排除歸納法和牛頓的抽象歸納法似乎是從現(xiàn)象出發(fā)的純邏輯的推導(dǎo)過(guò)程通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)排除一些無(wú)關(guān)的偶爾的性質(zhì)和因素，最后剩下的就是本質(zhì)特征和相關(guān)因素。但實(shí)際上哪些性質(zhì)和因素被考慮進(jìn)去，甚至被考慮的性質(zhì)和因素本身，都打上了人為的烙印，都與人的感知方式、背景知識(shí)、原初經(jīng)歷以及當(dāng)前的理論預(yù)期嚴(yán)密相關(guān)?？茖W(xué)歸納的建構(gòu)性還集中表達(dá)為：科學(xué)歸納的主要目的和成果是對(duì)世界做出的統(tǒng)一的因果性解釋?zhuān)唇o出因果關(guān)系之所以普遍與必然的合理性說(shuō)明，而不僅僅是做出一般的描繪。因此，統(tǒng)一的因果性解釋不僅建立在經(jīng)歷的根底上，而且在很大程度上依賴(lài)于主體的理性力量。一般說(shuō)來(lái)，經(jīng)

12、歷性的概念和描繪性的定律的發(fā)現(xiàn)更多地依賴(lài)于經(jīng)歷，有意識(shí)的理論創(chuàng)造成分較少；而隨著理論研究向深度(因果解釋)和廣度(統(tǒng)一解釋)的延伸和拓展，就為研究主體的理論創(chuàng)造提供了更為廣闊的空間。比方牛頓建立的重力概念是對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的因果關(guān)系進(jìn)展創(chuàng)造性猜測(cè)的結(jié)果，而愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的相對(duì)論修正牛頓力學(xué)的時(shí)間、空間、質(zhì)量等概念，顛覆了牛頓的重力概念，是對(duì)直觀經(jīng)歷的成心違背，堪稱(chēng)科學(xué)家自覺(jué)發(fā)揮理論創(chuàng)造性的典范，愛(ài)因斯坦本人就常常用“自由創(chuàng)造、“自由創(chuàng)造、“純粹思維、“純粹虛構(gòu)、“夢(mèng)想等等來(lái)描繪自己進(jìn)展科學(xué)歸納時(shí)的思維狀態(tài)。他說(shuō)，物理學(xué)的最高使命是得到普遍性的物理學(xué)定律，然而要通向這些定律并沒(méi)有邏輯的道路，“只有通過(guò)那

13、種以對(duì)經(jīng)歷的共鳴的理解為根據(jù)的直覺(jué)，才能得到這些定律。他所說(shuō)的直覺(jué)其實(shí)就是對(duì)事物因果性和對(duì)稱(chēng)性、統(tǒng)一性關(guān)系的敏銳洞察力。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.2科學(xué)猜測(cè)中的聯(lián)想和想象既然科學(xué)歸納具有建構(gòu)性，并常常先以假設(shè)和猜測(cè)的形式出現(xiàn)，那么我們要繼續(xù)追問(wèn)的就是猜測(cè)是如何產(chǎn)生的，它是否有跡可尋，是否可以創(chuàng)造條件使之產(chǎn)生?？茖W(xué)家往往把自己的猜測(cè)歸功于直覺(jué)，而實(shí)際上通過(guò)分析他們的思維過(guò)程，我們可以發(fā)現(xiàn)直覺(jué)并非完全神秘、不可捉摸，而是以潛隱的方式進(jìn)展著合理的聯(lián)想、想象等創(chuàng)造性思維活動(dòng)。詳細(xì)說(shuō)來(lái)，科學(xué)猜測(cè)有時(shí)以聯(lián)想的方式進(jìn)展，即先通過(guò)相似聯(lián)想建立類(lèi)比關(guān)系，隨后進(jìn)展類(lèi)比推理來(lái)進(jìn)展。類(lèi)比推理是科學(xué)探究中被廣泛運(yùn)用的啟發(fā)性

14、思維方式，盡管很多時(shí)候科學(xué)家的聯(lián)想處于不自覺(jué)、無(wú)意識(shí)的狀態(tài)。科學(xué)哲學(xué)家夏佩爾說(shuō)明了幾種科學(xué)發(fā)現(xiàn)的“推理形式，這些形式說(shuō)明科學(xué)發(fā)現(xiàn)是以由觀察、理論、方法等有關(guān)知識(shí)所組成的信息域?yàn)楦椎暮侠硗茢噙^(guò)程，同時(shí)也說(shuō)明信息域不具有決定意義，它往往啟發(fā)科學(xué)家將之與相似的信息域加以類(lèi)比將那些信息域里獲得成功或有預(yù)見(jiàn)性的理論、方法、模型“移植到自己的信息域中，從而幫助形成理論假設(shè)?？茖W(xué)猜測(cè)有時(shí)又以想象的方式進(jìn)展。首先，科學(xué)家通過(guò)科學(xué)想象來(lái)設(shè)想經(jīng)歷不可能到達(dá)的理想情境，從而發(fā)現(xiàn)隱藏在紛亂現(xiàn)象背后的簡(jiǎn)潔的普遍規(guī)律。比方，伽利略由理想實(shí)驗(yàn)推想出慣性定律，愛(ài)因斯坦由思維實(shí)驗(yàn)推理出“鐘慢效應(yīng)、“尺縮效應(yīng)等時(shí)空相對(duì)現(xiàn)象和狹

15、義相對(duì)論。其次，科學(xué)家還通過(guò)科學(xué)想象創(chuàng)造關(guān)于世界的實(shí)在圖景，將可觀察之物與不可觀察之物聯(lián)絡(luò)起來(lái)以獲得對(duì)世界的深化理解。以太、真空、電流體、磁流體、分子、原子、電子、嘗波等概念，不管它們后來(lái)的命運(yùn)如何是被證實(shí)或證偽、保存或淘汰、修正或開(kāi)展，原先都是觀念構(gòu)造物，是科學(xué)家想象的實(shí)體或?qū)嵲?。這些共同想象物構(gòu)成特殊的研究傳統(tǒng)，對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生深化影響，“恰恰因?yàn)樗鼈兗僭O(shè)了某類(lèi)實(shí)體和某些研究那些實(shí)體屬性的方法，研究傳統(tǒng)才能在特殊科學(xué)理論的建構(gòu)中起至關(guān)重要的助發(fā)現(xiàn)作用?？傊?，為了建立簡(jiǎn)單、和諧、能解釋科學(xué)事實(shí)和解決科學(xué)問(wèn)題的理論，科學(xué)家必須在根本不違犯已有事實(shí)的前提下，最大限度地發(fā)揮創(chuàng)造性想象力，進(jìn)展理想實(shí)驗(yàn)

16、，建構(gòu)理想模型和理論實(shí)體。正如貝費(fèi)里奇所說(shuō)：“科學(xué)家必須具備想象力，這樣才能想象出肉眼觀察不到的事物如何發(fā)生、如何作用，并構(gòu)思出假說(shuō)。三、探究學(xué)習(xí)的啟發(fā)藝術(shù)由于科學(xué)探究本質(zhì)上是一種創(chuàng)造活動(dòng)，它不遵循固定的思路、不依賴(lài)特定的方法，它不能被授予，而只能借助教學(xué)的啟發(fā)藝術(shù)加以激發(fā)和引導(dǎo)。從課程的設(shè)計(jì)、編排到教學(xué)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)生成，都指向一個(gè)目的，即給學(xué)生主動(dòng)、自覺(jué)、自由的科學(xué)探究創(chuàng)造外部條件：知識(shí)、方法可以作為工具由老師提供，也可以作為結(jié)果由學(xué)生單獨(dú)或合作發(fā)現(xiàn)，但都必須整合進(jìn)完好、連續(xù)的探究過(guò)程；思路可以在老師點(diǎn)撥或同學(xué)啟發(fā)下產(chǎn)生，但在本質(zhì)上必須是學(xué)生自己理智的產(chǎn)物。啟發(fā)學(xué)生進(jìn)展自主、自由的科學(xué)探究不是

17、為了復(fù)演一部簡(jiǎn)化的科學(xué)發(fā)現(xiàn)史，因?yàn)樵敿?xì)歷史時(shí)期科學(xué)家面對(duì)的問(wèn)題域、信息域和技術(shù)條件與學(xué)生的情況是很不一樣的?？茖W(xué)家詳細(xì)的探究途徑既表達(dá)了科學(xué)探究共同的本質(zhì)，又是特定歷史條件與個(gè)人心理素質(zhì)的產(chǎn)物，因此，老師引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷的也應(yīng)該是表達(dá)科學(xué)探究本質(zhì)、同時(shí)結(jié)合學(xué)生詳細(xì)條件的個(gè)性化的探究活動(dòng)，而表達(dá)科學(xué)探究本質(zhì)的心理機(jī)制就是建構(gòu)性地進(jìn)展科學(xué)歸納，借助聯(lián)想和想象做出科學(xué)猜測(cè)。與此相應(yīng)，啟發(fā)性的科學(xué)探究教學(xué)可以從以下兩個(gè)方面著手：1指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念和科學(xué)原理把觀察、實(shí)驗(yàn)和歸納分割開(kāi)來(lái)的探究教學(xué)，必然導(dǎo)致科學(xué)知識(shí)與科學(xué)探究的割裂：先把科學(xué)概念和科學(xué)原理(概念與概念之間的關(guān)系)明示或暗示給學(xué)生，然后讓學(xué)生觀察相

18、關(guān)現(xiàn)象或者設(shè)計(jì)、操作實(shí)驗(yàn)，最后歸納總結(jié)觀察、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(實(shí)際上是印證原先傳授的知識(shí))。鑒于此，我們應(yīng)該把觀察、實(shí)驗(yàn)和理論歸納有機(jī)交融起來(lái)，把科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)整合進(jìn)探究過(guò)程之中，即指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念和科學(xué)原理。其一，引導(dǎo)學(xué)生利用觀察和實(shí)驗(yàn)將非構(gòu)造化的經(jīng)歷構(gòu)造化。探究性觀察和實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性觀察和實(shí)驗(yàn)的最大區(qū)別就在于：前者是構(gòu)造化的過(guò)程，而后者面對(duì)的本來(lái)就是構(gòu)造化的材料。沒(méi)有確定無(wú)疑的解釋框架，學(xué)生面對(duì)的是原初的紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象。要關(guān)注哪些因素、排除哪些因素、操縱哪些因素、控制哪些因素，是學(xué)生根據(jù)先前的知識(shí)經(jīng)歷以及對(duì)普遍聯(lián)絡(luò)的直覺(jué)做出的猜測(cè)和嘗試。經(jīng)過(guò)不斷的猜測(cè)和嘗試，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了將現(xiàn)象組織起來(lái)的構(gòu)造概念

19、和定律。理論說(shuō)明，在老師的幫助下，借助必要的測(cè)量?jī)x器，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)大量的經(jīng)歷性概念和描繪性定律，如速度、加速度的概念以及自由落體定律等等。當(dāng)然，這里的“發(fā)現(xiàn)是指從經(jīng)歷中抽象、提取概念的意義，而不是創(chuàng)造概念的名稱(chēng)。其二，引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地追問(wèn)、尋求統(tǒng)一的因果性解釋。不管是經(jīng)歷性的規(guī)律，還是通過(guò)邏輯推理獲得的數(shù)學(xué)定律，都有待人們進(jìn)一步理解其意義，做出統(tǒng)一的因果性解釋。老師要讓學(xué)生在理解“是什么的根底上進(jìn)一步探求“為什么，由“為什么再引申出更隱秘的“是什么，由此，經(jīng)歷和理性互相碰撞，不斷深化對(duì)自然的理解。解釋性的科學(xué)概念和科學(xué)原理就可以通過(guò)這種方式來(lái)引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)。比方，要求學(xué)生考慮自由落體、月球繞地等現(xiàn)象

20、的原因，啟發(fā)學(xué)生將這些現(xiàn)象和日常生活中物體受力運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象聯(lián)絡(luò)起來(lái)，學(xué)生完全可以發(fā)現(xiàn)重力、萬(wàn)有引力的概念，猜測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的定量關(guān)系。在此根底上，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生追問(wèn)重力、萬(wàn)有引力是什么，又可以導(dǎo)向“引力潮、“彎曲時(shí)空等概念的發(fā)現(xiàn)和質(zhì)量、能量等概念的重建。指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念和科學(xué)原理最需要防止的一個(gè)錯(cuò)誤就是固守學(xué)科的邏輯，而不能遵循探究的心理“邏輯。固守學(xué)科的邏輯就是將探究活動(dòng)點(diǎn)綴在系統(tǒng)知識(shí)之中，每一次探究都是由掌握知識(shí)的需要發(fā)動(dòng)，并終止于某一知識(shí)點(diǎn)的獲得；而遵循探究的心理“邏輯意味著圍繞探究的經(jīng)歷組織知識(shí)，因?yàn)樘骄炕顒?dòng)是連續(xù)的一個(gè)問(wèn)題的暫時(shí)解決常常導(dǎo)致一連串相關(guān)問(wèn)題的提出，知識(shí)就不能以點(diǎn)狀、線性的方

21、式來(lái)組織，而應(yīng)該是網(wǎng)狀、彌散性、開(kāi)放性的構(gòu)造。因?yàn)樘骄炕顒?dòng)是動(dòng)態(tài)生成的，是富有個(gè)性和創(chuàng)造性的過(guò)程，知識(shí)的組織就應(yīng)該具有彈性和靈敏性：不是把固定知識(shí)點(diǎn)按統(tǒng)一步調(diào)分配給所有的學(xué)生，而是根據(jù)學(xué)生探究的需要靈敏的引入相關(guān)知識(shí)。2激發(fā)相似聯(lián)想和科學(xué)想象因?yàn)榭茖W(xué)猜測(cè)往往借助相似聯(lián)想(包括隨后的類(lèi)比推理)及科學(xué)想象進(jìn)展，所以教學(xué)應(yīng)該在啟發(fā)學(xué)生進(jìn)展相似聯(lián)想和科學(xué)想象上下工夫，而不是將固定的探究思路直接告知學(xué)生。盡管類(lèi)比的結(jié)論具有或然性，需要進(jìn)一步檢驗(yàn)，但相似聯(lián)想和隨后的類(lèi)比推理絕對(duì)是翻開(kāi)人們視域，產(chǎn)生新觀點(diǎn)的有效方法。為此，老師可以提示學(xué)生科學(xué)史上著名的利用類(lèi)比產(chǎn)生新觀點(diǎn)、新理論的事例，如近代引力觀念(類(lèi)比了

22、磁力)、光的波動(dòng)說(shuō)(類(lèi)比了聲波)、麥克斯韋電磁波假說(shuō)(類(lèi)比了沿法拉第力線方向的管子中運(yùn)動(dòng)的不可壓縮的流體場(chǎng))、盧瑟福的原子模型(類(lèi)比了太陽(yáng)系)、卡諾的理想熱機(jī)(類(lèi)比了水車(chē))等等，激發(fā)學(xué)生的相似聯(lián)想。然后老師可以讓學(xué)生在聯(lián)想的根底上進(jìn)展類(lèi)比推理，以生成觀點(diǎn)、建立假說(shuō)，即利用類(lèi)象與本象的相似性，推斷類(lèi)象的隱含屬性、構(gòu)造、關(guān)系。最后老師可以啟發(fā)學(xué)生對(duì)自己經(jīng)歷和體驗(yàn)到的相似聯(lián)想和類(lèi)比推理加以反思，發(fā)現(xiàn)自己思維過(guò)程中的合理性和局限性。此外，老師還可以鼓勵(lì)、啟發(fā)學(xué)生建立自己的啟發(fā)性的相似聯(lián)想在自己的“經(jīng)歷庫(kù)中找到與眼前現(xiàn)象存在相似點(diǎn)的事例，通過(guò)進(jìn)一步的類(lèi)比推理，可以獲得對(duì)新的事物、事件的特性或關(guān)系更深化的洞見(jiàn)。比方在探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，老師可以啟發(fā)學(xué)生將二次函數(shù)曲線與平拋運(yùn)動(dòng)軌跡加以比擬，或?qū)⑵綊佭\(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)、慣性運(yùn)動(dòng)加以比擬，然后做出自己的猜測(cè)，而不是將書(shū)本上固定的探究過(guò)程直接教授給學(xué)生。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)展相似聯(lián)想和類(lèi)比推理不僅可以幫助學(xué)消費(fèi)生新觀點(diǎn)、提出科學(xué)假設(shè)，而且有利于進(jìn)步學(xué)生根本的科學(xué)素養(yǎng)。這種素養(yǎng)就是對(duì)事物之間和諧、對(duì)稱(chēng)、巧妙平衡、內(nèi)在秩序的超乎尋常的敏銳感受或執(zhí)著信念。彭加勒強(qiáng)調(diào)直覺(jué)一種數(shù)學(xué)的“雅致感在數(shù)學(xué)創(chuàng)造中的關(guān)鍵作用，“雅致“向我們提醒出以前沒(méi)有識(shí)別出的親緣關(guān)系，“從而我們就有