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探求科学探究的哲学思考

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一、给科学解释多一点辩证法的思考

面对问题,需要作出初步的猜测和解释。怎样的解释是科学的、合理的,如何正确认识和运用解释,这是影响科学探究路径的关键性问题。从辩证法的角度看,科学解释,或科学求解,不是静止和孤立的,需要以多元的视角和观点,在动态的发展变化中捕捉问题,并作出审视和判断,抓住问题的本质。

1.以“质变”为认知核心,识别“变”的走向。“质变”是一切问题的源起,它既是科学探究的内容,也是科学探究的凭借和突破口。科学求解,需要从这些“质变”出发,追根溯源,寻求“变”的走向,即抓住什么变了,变成什么了,并最终找到问题的答案。追问和质疑,往往对传统的解释形成挑战和冲击,但却能把我们的解释引向理性与科学。

2.以“联系”为思维路径,洞察“联”的因果。“普遍联系”是世界的本源和自然法则,“联系”是寻求探究路径、解决问题的有效方式。比如教学“轮轴”,因为轮轴是一个环形结构,从力学上理解它的工作原理很抽象也很费解。为了化解这一难点,教师可以将其和杠杆联系起来,以杠杆的变形来分解轮轴的结构。学生自然会把杠杆的动力点和阻力点分别与轮轴的轴和轮一一对应起来,从而很容易理解轮轴的结构和省力原理。这种“联系”既简便易行,又很有趣味,使科学探究过程变得自然顺畅、轻松活泼。

3.以“发展”为关注视角,追踪“发”的轨迹。事物是运动的,运动是一切事物存在的基本状态。这就要求我们对待问题,要施以“发展”的眼光,坚持具体情况具体对待,其中最为关键的是要切准发展与变化的地方,并循着发展变化的轨迹,逐步探求出问题的真谛和本源。比如:往澄清的石灰水里吹二氧化碳,水很快会变浑浊。但是,如果继续往里面吹二氧化碳,情况就不一样了,这时浑浊的石灰水会慢慢变得澄清起来。这是因为,继续吹入的二氧化碳,又和原先的白色沉淀物碳酸钙发生反应了,产生了碳酸氢钙,碳酸氢钙是能够溶于水的,因此溶液又变得澄清了。有时,科学探究就是这样循着事物“发展”的轨迹一路走下去,并最终厘清问题的真相的。

4.以“矛盾”为探究理念,丰富“探”的内涵。世界是一个矛盾的共同体,任何事物都处在矛盾之中。正是基于这样的哲学认识,我们在进行科学探究时,不可对各种现象和结论片面地绝对化、单一化,而要能够以“矛盾”的观点,去审视和甄别眼前的物象及其变化,尽可能换一种视角,去质疑和追问有没有不同的甚至相反的情况存在,这种“存在”的合理性和价值如何。这种事物矛盾性的把握,对准确认识事物的本质和内涵是极其重要的。比如《摩擦力的秘密》一课,学生通过实验探究,知道了“同一个物体,表面越平滑,摩擦力就越小”。但,这是绝对的吗?有没有不同的情况?如果这是绝对的,那么,雪橇为什么要在凹凸不平的冰面上滑行呢?为什么溜冰场上的冰面也是凹凸不平的呢?只要认真思考,学生不难理解,在凹凸不平的冰面上滑行时,产生的压强增加,于是冰的熔点就降低,冰鞋和冰面之间产生了薄薄一层水,这样,溜冰的人可以自由滑溜了。所以,比起平滑的冰面,凹凸不平的冰面更滑。矛盾是普遍存在的,只有正视矛盾,认清矛盾,才能在“对立统一”中准确把握事物的本质和内涵。

二、给科学实验多一点方法论的指导

1.实验不是绝对和充分的。从方法论的角度讲,实验判据不是绝对和充分的。现代科学哲学研究认为,实验作为人们获取经验的一种方式,它是主观与客观相互作用的结果。因此,实验的结论不仅具有客观性,而且具有主观性。例如,科学课上的“小孔成像”实验和“障碍物的阴影”实验是“光的直线传播”解释的重要证据,然而,在这些实验中,“孔”和“障碍物”的尺寸大小是由实验设计者主观选定的。如果实验者能考虑到足够小的“孔”和“障碍物”,那么“光的直线传播”将不可能在这样的实验中得到证实(人的视觉中的“像”和“阴影”无法形成)。可见,实验对解释的证实或证伪具有情境性、主观性和相对性,不是绝对可靠的。另外,实验中的观察和评价同样具有主观性和不确定性。这就决定了我们的科学探究不光要实验,还要引导学生以更加宽广的视角进行论证与分析,并作出科学的判定。

2.实验不是唯“物”和单向的。真理是需要科学论证的,而科学论证既有实践探索,也有思想演绎。同样,科学探究中的实验,也应该从这两个方面展开,从事任何实践活动,都需要有严谨的逻辑思维和演绎推理,这是促进实践活动深入开展并得到有效提升的关键。比如《折形状》一课,习惯上认为这是一节特别需要动手实验的课,但笔者在执教这一课时却没有让学生动手。具体做法是:先抛出“折形状”这一研究主题,从而引出学生平时折纸飞机、纸船等话题,让学生初步交流“折形状”的一些想法和体会,并在原有认知的基础上,对“折形状”提出一些问题,即:什么形状都可以折成吗?可以用哪些材料折形状?折形状有哪些诀窍?……针对这些问题,组织学生探讨,让学生结合自身的认知经验和理解进行思考和交流。在学生有了初步的思考和想法后,教师以录像和视图的形式,分类向学生呈现生活中的各种形状,其间,教师每出示一种形状,就启发学生推测和设想它的制作方法。待学生熟悉和了解了常见形状的制作方法后,教师再以几种“特殊形状”引发学生的创新思维和头脑风暴。一节课下来,学生虽没有动手,但思维和心智是深度参与的,“探究效果”异常突出。由此可见,活动和实验并非科学课的标签,活动高涨、实验丰富也并不一定能成就一节成功的科学课。科学课可以进行实验的探索和活动的体验,也可以进行纯粹的逻辑推理和思维历练。

3.实验不是随性和排他的。从认识论和方法论上讲,事物总是多维和立体的,实验本身也是纷繁复杂的,它有其内在的规定和要求,进行实验探究,不能就事论事,还要考虑到影响实验纯度和精确度的各种因素,力求减少或克服这些因素的干扰。比如在做“验证植物在光合作用下合成淀粉的实验”时,要考虑到两个干扰因素:一个是植物叶片里本身存在淀粉;另一个是叶片中的色素(影响碘与淀粉反应的颜色观察)。为了排除这两个因素的干扰,实验前需要做的是,将实验植物放置在黑暗中24个小时,以便将植物叶片中原有的淀粉分解,以排除实验前植物叶片里的淀粉对实验的干扰。同时,为了排除叶片中色素对碘与淀粉反应的颜色观察,需要将叶片浸在盛有酒精的小烧杯中,并放入大烧杯内隔水加热,使叶片中的色素溶解在酒精里,直到叶片褪去绿色变成黄色,然后取出变黄的叶片,用清水漂洗干净,再放在培养皿中滴加碘液。这样一来,实验结果不仅准确无误,效果也非常明显。

科学实验有内在的规定和要求,应力避随性和简单化,这是科学探究的本质决定的。科学课是一门探究性很强的学科,科学探究又是一门很有讲究的学问。理解和认识科学探究,需要以哲学的视野,作出全面的透视和解读,唯有如此,方能切准科学探究的内在规定和要求,让科学探究发挥出应有的价值和效度。

作者:陆启威单位:江苏省江阴市华士实验小学

哲学动态杂志责任编辑:田老师    阅读:人次