从一份调查反思高中生对科学研究思想与方法的认识
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科学思维训练总结反思报告引言科学思维是一种基于事实和证据的理性思考方式,它通过观察、实验、推理和归纳等方法,追寻真理、解决问题。
在科学研究中,科学思维是至关重要的,它帮助我们分析问题、提出假设、设计实验、分析数据和从中得出结论。
在进行科学思维训练的过程中,我认识到自己的不足之处,并通过不断的练习和反思,不断改进自己的科学思维能力。
本报告旨在总结和反思我在科学思维训练中的经验和心得。
理论学习与实践结合在科学思维训练中,理论学习和实践是紧密相连的。
通过学习科学理论和方法,我了解到科学研究的基本原理和步骤。
然而,单纯的理论学习并不能真正培养出优秀的科学思维能力。
只有将理论知识与实践相结合,才能真正理解并掌握科学思维的本质。
在实践中,我积极参与各种科学项目和实验室实践,通过亲身经历去观察现象、设计实验、收集数据和分析结果。
在这个过程中,我遇到了许多挑战和困难,但也获得了很多宝贵的经验。
通过理论学习和实践相结合,我逐渐培养起了独立思考和解决问题的能力。
逻辑思维与批判精神科学思维的核心是逻辑思维和批判精神。
通过逻辑思维,我们可以按照推理的规则进行思考,建立起严密的论证链条。
通过批判精神,我们不盲目接受信息和观点,而是积极质疑,并进行深入分析和评估。
在科学思维训练中,我发现自己有时候会掉入一些常见的逻辑错误中,例如“因果关系断言”和“个别案例泛化”。
通过认真观察和自我反思,我学会了审视自己的思维过程,并且尽可能地避免这些错误。
此外,批判精神也是我在科学思维训练中的重要得到,它帮助我更加客观和全面地评估各种观点和结论,并保持对真相的追求。
团队合作与沟通能力科学研究往往需要团队合作和良好的沟通能力。
在科学思维训练中,我积极参与团队项目,跟团队成员进行合作,并通过各种方式进行沟通和交流。
通过与团队成员合作,我学会了倾听和尊重他人的观点,学会了与他人进行合理的讨论和辩论。
这些经验对我个人的科学思维能力和团队合作精神的培养都起到了重要作用。
对探究方式有效性的思考与认识探究是人类认识世界、解决问题的重要方式之一,对探究方式的有效性进行思考和认识具有重要意义。
在现代科学研究和日常生活中,我们经常借助探究的方式来获取新知识、解决问题。
探究方式到底有多有效?什么样的探究方式才是有效的?本文将从几个方面探讨对探究方式有效性的思考与认识。
探究方式的有效性需要建立在科学的基础上。
科学探究是一种严谨而系统的思维方式,它依靠实验、观察和逻辑推理,通过收集数据、分析数据、得出结论的过程来认识客观世界。
科学探究的有效性建立在科学方法的基础上,科学方法是一种被证实的思考方式,首先是目标性、系统性的观察、实验数据的收集和整理,然后是建立由这些数据产生的科学模型或假设,并对这些模型或假设进行验证。
只有在这一过程中,我们才能获得真正客观、可靠的知识。
科学探究是一种高效的探究方式。
探究方式的有效性还受到思维方式的影响。
良好的思维方式是有效探究的前提。
科学家和哲学家长期以来都在研究什么样的思维方式更利于有效探究。
爱因斯坦曾说:“物质对物质的影响无非是一种力的效应,它决定了质能间的形式转化”。
这是一个由观察出发,再由观察引发思考的过程,这正是一种启发式思维。
对于探究方式的有效性来说,启发式思维是一种重要的思维方式,因为它能够帮助我们从观察中发现新的规律和问题,并引导我们在探究中形成新的认识和思考方式。
探究方式的有效性也受到对问题的探究深度和广度的影响。
探究深度指的是对于一个问题的深入探究程度,而探究广度则是指对于不同领域或角度的探究。
在科学研究中,有些问题是非常复杂的,需要深入探究才能得出结论。
为了研究地球的演化历史,地质学家们需要进行大量的地质勘探和研究。
而在日常生活中,我们遇到的问题也可能需要我们从多个角度去思考和探究。
所以,对于许多问题,我们需要综合运用不同的探究方式和方法,从而才能得到更全面、深入的认识。
对探究方式有效性的思考不能割裂于社会背景之外。
社会、经济、文化等因素对探究方式的有效性都有着重要影响。
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高中生研究性课题研究报告范文一、引言本文是一份高中生研究性课题研究的报告范文,通过对范文的撰写和展示,旨在帮助高中生学习和掌握研究性课题的基本要素和写作技巧。
在研究的过程中,我选择了一个与我所学科目相关的课题,通过收集和分析相关数据,深入了解和探讨课题的背景、目的、方法和结论。
通过此次研究,我对科研的过程和方法有了更深入的了解,并获取了一定的研究能力和实践经验。
二、研究背景1.1 课题的重要性和意义现代社会对高中生的综合素质和创新能力提出了更高的要求。
研究性课题的开展能够帮助学生培养科学思维和创新意识,提高学生的问题解决能力和实践能力。
因此,在高中教育中,开展研究性课题已成为一种普遍的教学方法。
1.2 国内外研究现状国内外已有不少关于高中生研究性课题的研究和实践。
这些研究主要围绕研究性课题的选择、开展、评价等方面展开,总结出了一些有效的方法和经验。
但是,由于不同学校和学科的特点不同,这些方法和经验在实际应用时需要具体问题具体分析。
因此,开展本次研究的意义和价值在于通过具体实践,总结出适合本校本学科的研究性课题开展方法和经验。
三、研究目的本次研究的目的是通过开展一项研究性课题,培养学生的科学研究能力和实践能力。
具体目标如下:3.1 培养学生的科学思维和创新意识;3.2 培养学生的实践能力和解决问题的能力;3.3 了解和掌握研究性课题开展的基本要素和方法。
四、研究方法4.1 设计研究方案在选择研究性课题时,我们首先进行了调研和分析,选取了与所学科目相关且具有一定研究价值的课题。
然后,在指导教师的帮助下,制定了详细的研究方案和时间计划。
通过研究方案的制定,我们能够明确研究的重点和目标,合理安排研究的步骤和时间,保证研究的顺利进行。
4.2 收集和分析数据本次研究中,我们采用了问卷调查的方式收集了相关数据。
在收集数据的过程中,我们设计了合适的调查问题,确保数据的准确性和可靠性。
然后,通过统计学方法,对数据进行了分析和比较。
高中科学教案:学习科学研究和实验设计的方法学习科学研究和实验设计的方法导言:科学研究和实验设计是高中科学课程的重要内容。
通过学习科学研究和实验设计的方法,不仅能够帮助学生巩固理论知识,还能培养他们的观察、分析和解决问题的能力。
本文将介绍高中科学教案中关于学习科学研究和实验设计方法的内容。
一、了解科学研究方法1.1 科学研究的特点在开始具体讲解科学研究方法之前,先让学生了解科学研究的基本特点。
教师可以通过引导问题或者小组讨论来激发思考,让学生认识到科学研究具有客观性、系统性、可重复性等特点。
1.2 科学思维方式了解了科学研究特点后,教师可以引导对比常规思维方式与科学思维方式之间的差异。
通过示例展示与传统经验相反但符合科学规律的现象,启发学生用准确理论进行推理与判断。
二、掌握实验设计流程2.1 实验目标设定在课堂教学中,教师可以通过投影或者板书的方式展示实验目标设定的重要性。
让学生体会到实验目标是引导实验设计、确定实验方案和评价实验结果的基础。
2.2 实验假设与变量设定在展示实验设计流程时,特别要注意教学中对“假设”的理解。
帮助学生明确变量、自变量和因变量的定义,并指导他们如何准确地设置控制组和对照组。
2.3 实验步骤安排当学生已经具备了一定的基础后,可以开始介绍实验步骤的安排方法。
强调每一步都要有清晰明确的操作指导,并提醒学生注意合理使用仪器设备以确保实验数据可靠性。
2.4 可靠性与重复性在教学中,不仅要强调科学研究与观察数据应当高度可靠,还要让学生明白重复性对于验证结果的重要意义。
引导学生思考并提问:为什么同样条件下进行多次实验能够增加结果可信度?三、激发创新思维力3.1 创新思维能力培养在上述内容基础上,进一步激发学生的创新思维力。
通过提供多样化的实验材料,引导学生自主选择并设计实验。
鼓励他们提出新颖独特的问题,并通过反复试验和分析来解决问题。
3.2 教师角色转换在教学过程中,适时转变教师的角色,成为指导者和旁观者。
高中生研究性课题报告题目:高中生研究性课题报告:科学家的探索精神摘要:科学家们的探索精神在推动科学的发展中起到了重要的作用。
本报告以科学家的探索精神为主题,旨在探讨科学家的研究方法和思维方式,以及他们在科学领域取得的突破性成果。
通过对一些著名科学家的案例分析,可以帮助高中生更好地理解科学研究的过程和重要性。
引言:科学家是当代社会的探险家,他们通过不断地探索和实验,推动着人类知识的进步。
他们的研究精神和创新思维是科学进步的驱动力。
本报告将介绍一些著名科学家的研究方法和思维方式,并分析他们在科学领域所做出的重要贡献。
一、科学家的研究方法科学研究是一种有序的、循证的探究过程。
科学家的研究方法通常包括以下几个步骤:观察现象、提出假设、设计实验和观察结果、推导和验证结论。
科学家通过这些方法不断地获得新的知识,不断地推动人类文明的发展。
二、科学家的思维方式科学家的思维方式主要包括反证思维、归纳思维和演绎思维。
反证思维指的是科学家通过找到反例来推翻已有的假设和理论,不断修正和完善科学观点。
归纳思维则是通过观察现象和实验数据,总结规律和模式,找到问题的解决之道。
演绎思维则是从宏观的原理和理论出发,推导出具体的结论和实验设计。
三、科学家的突破性成果1. 伽利略·伽利莱(Galileo Galilei):伽利略通过望远镜的使用,发现了许多天体学上的重要现象,如木星的卫星和月亮的山脉。
他的研究成果打破了当时的天文学观念,为现代天文学的发展奠定了基础。
2. 爱因斯坦(Albert Einstein):爱因斯坦通过对光的性质进行深入研究,提出了相对论和光量子理论等重要学说。
他的研究成果揭示了宇宙的奥秘,改变了物理学的发展方向。
4. 达尔文(Charles Darwin):达尔文提出了进化论,通过观察和实验,揭示了物种演化的机制。
他的研究成果对生物学和人类起源的研究作出了重大贡献。
结论:科学家的探索精神和创新思维对科学的发展具有不可替代的作用。
高中生科学研究与创新能力培养科学研究与创新是高中教育中一项非常重要的能力培养任务,它不仅能够培养学生的科学精神和创新意识,还可以提升他们的综合素质和未来发展潜力。
本文将从培养科学思维、提升实践能力和加强科研指导三个方面,探讨高中生科学研究与创新能力的培养方法。
一、培养科学思维科学思维是开展科学研究与创新的基础,高中生在这方面的培养是关键。
首先,学校应该鼓励学生参与科学实验和观察,培养他们的观察力和思维能力。
其次,老师要引导学生进行科学性问题的提出和解答,培养他们的提问和推理能力。
最后,通过课程设置和科技类比赛等途径,让学生感受到科学研究的乐趣和意义,激发他们对科学的兴趣。
二、提升实践能力科学研究与创新需要一定的实践能力。
高中学校应该加强实验室的建设,提供良好的实践条件。
同时,学校可以组织科研实践课程,让学生亲自动手进行科学实验和数据收集,提升他们的实践能力。
此外,学校还可以鼓励学生积极参加科技创新竞赛,提供展示和交流的平台,让学生在竞赛中学以致用,锻炼他们的创新能力和实践能力。
三、加强科研指导高中学校应该加强对学生科研的指导和辅导。
首先,学校可以成立科研团队或者科研导师制度,由教师或者专家对学生进行指导。
这样可以帮助学生更好地确定科研课题,规划科研路线,提高科研效果。
其次,学校可以引进科研工具和设备,提供必要的支持和资源。
最后,学校可以鼓励学生进行学术交流,参加学术会议或者发表学术论文,提高学生的学术素养和科研能力。
总之,高中生科学研究与创新能力的培养离不开科学思维的培养、实践能力的提升和科研指导的加强。
学校、教师和家长都要共同关注和加强高中生的科学研究与创新能力培养,为他们的未来发展打下坚实的基础。
只有培养出更多具有科学精神和创新意识的高中生,才能推动社会的进步和发展。
(字数:494字)。
高中研究性学习报告(最新10篇)对本次探究活动的反思篇一对于研究性学习,在我校尚属首次,无经验可循,对于老师和学生都是一个挑战。
由于学生缺乏探究学习的经验,事前准备并不充分,他们从思想上到行动上都显得有些措手不及。
而且整个活动时间安排也比较仓促,准备工作还有很大欠缺。
对于如何开展社会学研究调查,虽然事前对学生作了培训,但时间短,学生没有实践经验,在实际操作中出现一些问题。
制作问卷时,细节部分还存在不科学的地方,设计的问题既不全面,也不能反映问题的本质。
在小组分组讨论和设计活动方案时,组长和成员之间配合还不够协调,导致时间浪废。
尊重他人和谦让精神还待于进一步提高。
在访谈过程中,方法不当,使被访者存在疑虑,不敢实事求是地反映问题,甚至是直接地被拒绝,从而降低了效率,影响了调查结果的真实性和准确性。
其实学生的思维还可以进一步开拓,比如,对于卫生问题的调查,并不一定要用一种固定的方法去达到目的,可以采用实地查看作为主要方法。
还可以去团委调查学校卫生记录,或者走访学校总务处和分管卫生的校长来了解学校措施和动向,从而达到更好的结果。
从七个小组反馈的调查报告来看,学生对于信息的处理能力,对材料的分析能力还需要进一步加强指导,对调查报告的撰写,也需要指导和进一步锻炼。
万事开头难。
好的开始,是成功的一半。
这次研究性学习活动,也有比较成功的几点:1、丰富了学生的业余生活,并调动了广大学生的参与,增强了学生的实践能力(比如问题的设计、信息的搜集以及与他人之间的交流与沟通等)使同学之间增进了了解和友谊。
2、实践证明,我校学生有能力开展研究性学习活动,与示范高中学生相比,毫不逊色。
只要教师引导得法,因地制宜,因陋就简,这样的学习活动也可以开展起来。
3、学生初步掌握了研究性学习的方法与流程,并积累了经验,为以后的研究性学习打下了基础。
4、提高了同学对校园生活的认识,有利于学生自律性的培养。
5、增强了学生的自信。
6、为校园建设提供了有益的材料和建议。
科研调查心得体会科研调查是科学研究的重要环节之一,通过对现象、问题、事件等进行实际观察、实地调查和数据采集,以求了解事物的本质和规律。
在这一过程中,我深刻体会到科研调查的重要性和技巧。
本文将结合我的科研调查心得和体会,总结出一些关键的经验和方法。
首先,科研调查需要具备系统性和目标明确性。
在开始一次科研调查之前,我们首先要明确调查的目标和研究问题。
只有明确了目标和问题,才能有针对性地进行调查和采集数据。
此外,科研调查需要有一套完整的计划和流程,包括确定研究对象、制定调查方案、选择适当的调查方法和工具等。
一个良好的调查计划和流程可以有效地保证调查的系统性和可靠性。
其次,科研调查需要采取合适的调查方法和工具。
不同的调查对象和研究问题需要采用不同的调查方法和工具。
在我进行科研调查的过程中,我尝试了许多不同的调查方法和工具,包括问卷调查、面访调查、观察法等。
通过不同方法的对比和实践,我逐渐掌握了各种调查方法的优缺点和适用场景。
在选择调查方法和工具时,要结合实际情况,选择最合适的方法和工具。
第三,科研调查需要具备一定的实践能力和问题解决能力。
在科研调查中,我们常常会遇到各种各样的问题和困难,比如数据采集不准确、样本选择不合理等。
在面对这些问题时,我们需要具备一定的实践经验和解决问题的能力。
要能够冷静分析问题产生的原因,并采取相应的措施予以解决。
此外,科研调查也需要具备较强的数据分析和统计能力,通过对采集的数据进行合理的分析和处理,得出有意义的结论。
第四,科研调查需要注重团队合作和交流沟通。
科研调查工作往往需要多人合作完成,因此,良好的团队合作和沟通能力尤为重要。
在我们小组的科研调查中,我们通过分工合作,互相协作,共同完成了一系列重要的工作,例如调查设计、数据采集和分析等。
通过团队合作,我们不仅提高了工作效率,还收集到了更全面和准确的数据。
最后,科研调查需要具备批判思维和开放思维。
科学研究的本质是追求真理和客观性,因此,科研调查者需要具备批判思维,对所采集的数据和结果进行客观、全面和深入的分析和评价。
高中生的科学研究与实验探索科学研究与实验探索是培养高中生创新精神、科学素养和实践能力的重要途径。
通过系统的科学研究与实验,高中生能够增长知识、强化实践能力,同时也为将来的学术和职业发展奠定坚实基础。
下面我们将从不同层面探讨高中生的科学研究与实验探索。
一、科学研究的重要性科学研究是推动人类社会进步的重要力量。
对于高中生而言,积极投入科研能够培养他们的创新思维和解决问题的能力。
通过实施科学研究,高中生能够深入了解科学知识,并将其应用于实践中。
科学研究注重实证与实践,培养高中生的实践能力,在实验过程中,他们能够触摸到真实问题,感受到科学的魅力,从而提高自身的科学素养。
二、科学研究的途径高中生可以通过多种途径进行科学研究与实验探索。
首先,他们可以利用各种科技平台,如贴吧、论坛等,与其他科研爱好者交流思想、分享经验,拓宽视野。
其次,高中生可以参与学校或社区组织的科学研究项目,在老师或专家的指导下,进行一系列完整的科学实验。
最后,高中生可以参加各类科技比赛,展示自己的研究成果,在竞争中不断提升自己的科研水平。
三、科学研究的步骤科学研究是一个系统而有序的过程,高中生在进行科研时应该按照一定的步骤进行。
首先,他们需要明确自己的研究目标,选择适合的研究方向。
其次,高中生需要进行文献调研,了解已有研究成果,并借鉴前人的经验。
接下来,高中生应制定详细的研究方案,包括实验设计、数据采集和分析方法等。
在实验过程中,高中生需要严格控制变量,保证实验结果的可靠性。
最后,高中生需要对实验结果进行总结与分析,提出自己的观点和结论。
四、科学实验的安全性科学实验的安全性对于高中生的科研活动至关重要。
高中生在进行实验前应了解实验材料的性质,掌握实验操作的基本技巧,并穿戴好相应的实验防护设备。
在实验过程中,高中生应注意火源、电源等潜在的安全风险,并遵守实验室的相关规章制度。
如果实验过程中遇到意外情况,高中生应及时采取应急措施,并向老师或实验室管理员报告。
从一份调查反思高中生对科学研究思想与方法的认识作者:许桂清来源:《物理教学探讨》2016年第04期摘要:结合高中物理天体运动内容,调查了高中学生对科学研究思想与方法的认识,指出当前学生存在能够回忆和应用相关公式、规律,但对相应的科学研究思想与方法缺乏深刻认识的问题,并提出了若干针对性的建议。
关键词:科学研究;思想与方法;调查;高中生;天体运动中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)4-0070-5巴洛夫曾说:“重要的是科学方法、科学思想的总结,认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值更大。
”在我国,从“授之以鱼不如授之以渔”的古训,到新一轮课程改革将“过程与方法”作为课程目标的维度之一,体现着教育者对方法教育历来的重视。
那么,在新课改深入开展的今天,高中生对科学研究思想与方法有着怎样的认识?检索相关文献发现,近年来关于科学思想方法教育的研究成为科学教育研究的热点之一,在万方数据库中检索“科学方法教育”,近3年共检索到2307篇期刊论文。
但已有的研究主要集中论述开展科学方法教育的价值、教学策略、在教科书中的体现等,而极少涉及对科学研究思想与方法认识的测试调查。
笔者拟以高中物理天体运动相关内容为例,尝试探索与回答上述问题。
1 调查卷的开发与施测关于天体运动的研究是较具代表性的科学发展史,其中涉及了各类科学研究思想和方法,而高中《物理》必修2在《万有引力》这一章中,开篇便是关于天体运动研究发展的概览,因此本研究选取该内容作为调查的主题。
为了更广泛地收集高中生对科学研究思想与方法的认识,调查卷拟以简答题为主,了解学生对不同科学家研究工作的认识情况,进而考查他们对相应科学研究思想与方法的认识。
另外,为了比较高中生对科学知识及其相应科学研究思想与方法的认识是否存在差异,调查卷拟增设关于天体运动相关知识的记忆与应用的考查。
基于上述思考,笔者尝试开发了相应的高中生对天体运动研究思想与方法认识的调查卷。
在请物理学科专家和物理教育研究专家对调查卷进行审查后,选取3位高二学生进行了初测,根据他们对测试题目理解的反馈对题目做了进一步调整,形成最终的调查测试卷。
在广东一所中上层次高中的高二年级选取一个班的全体学生作为调查测试对象。
共计发放调查测试卷50份,回收有效调查测试卷49份。
所有调查卷统一编号,并对其中的简单题答案进行归类整理和统计。
2 调查数据的统计分析2.1 关于相关知识的考查首先,审视高二学生对知识的记忆情况。
调查卷中设计了一道填空题,要求学生写出万有引力定律的公式。
统计显示,100%的学生都能正确写出该公式,表明学生对该知识的记忆是很好的。
继续考查学生对开普勒三大定律应用及其推论的认识情况,要求学生判断——与远日点相比,当地球离太阳较近时运动速度是较快、较慢还是不变。
该题是开普勒第二定律的推论,测试结果显示:87.8%的学生能够正确回答近日点运动速度较快,可见,大多数学生对开普勒第二定律的这一推论具有较好的认识。
上述两题学生有可能凭借记忆做出正确回答,进一步考查学生对天体运动规律的灵活应用情况。
调查卷中询问学生“月球与地球之间有万有引力,那么为什么月球不会被地球吸引下来?”学生的答案大致可分为三大类。
第一类(占32.4%)答案是用圆周运动的相关知识做出相应解释,代表性的答案如“地球与月球间的万有引力提供月球做圆周运动的向心力”;第二类(占35.3%)回答则将原因错误地归咎于地月距离太远,代表性回答如“月球与地球相距较远,万有引力尚不能将月球吸引下来”;第三类(占32.3%)回答则错误地认为月球受力平衡,有的认为“月球与地球间存在斥力”,有的认为“月球除了受到地球的万有引力之外,同时也受到其他天体的万有引力”。
可见,三分之二的学生对于圆周运动知识还没有做到灵活应用的程度,无法正确解释地月间的运动现象。
综合比较本题与前面两题的正确率可以发现,当前学生能够记住公式、定律及其推论,但并不意味着学生能够灵活应用这些公式和定律解决问题。
2.2 关于托勒密研究思想与方法的认识考查再来审视学生对科学研究思想与方法的认识情况。
测试题1以托勒密地心说的研究为命题背景,如表1所示。
统计显示,65.8%的学生认为托勒密所进行的研究可以称为科学研究,代表性的理由如:“尊重事实,从事实数据出发假设”,“结合实际观测到的数据进行分析,提出了较为科学的假说”,“因为根据观察到的现象作出假设”,但也有个别学生认为“因为他是科学家,他在做他应该做的事”。
当问及如果认为是科学研究,体现了哪些科学研究思想与方法时,只有一半的学生予以了回答。
尽管学生存在着偷懒的心理,但三言两语能说明的研究思想与方法却留以空白,从另一个侧面反映了很可能学生并不知晓相应的科学思想与方法。
查看填写了文字的答案,多数都正确提及了观察与假设,代表性的回答如“观察提出假说”,“通过科学现象作出猜想与假设”,“结合实际观测到的数据进行分析提出较为科学的假说”。
可见,学生对观察法与假设法较为熟悉。
而44.2%的学生则认为托勒密的研究不能称为科学研究,代表性的理由主要有两类。
一类认为其没有实验数据,如“没有实验数据”,“没有精确的观测数据可以证明”;另一类理由认为只是假设,没有理论依据,如“只是对天体进行观测猜测,没有科学理论依据”,“他的研究无影无踪,仅靠一些实验数据和丰富的想象力,牵强地用本轮来解释地心说”,“没有理论来验证实验”。
可见,这部分学生认为必须有实验数据和理论基础才能称为科学研究,而没有认识到根据已有事实尝试作出假设同样是科学研究的一种范式。
2.3 关于哥白尼研究思想与方法的认识考查调查卷中继续以哥白尼的研究作为考查背景,测试题2见表2。
统计显示,81.6%的学生认为哥白尼关于日心说的研究可以称为科学研究,仅有18.4%的人持反对意见,其反对理由多数都认为缺乏实验,如“因为他只是凭借肉眼观察到的内容来说明问题,没有深入太空,没有实验来检验真理”。
可见,学生仍认为只是假说而缺乏实验的研究,不能纳入科学研究的范畴。
对于持肯定看法的学生,认为哥白尼所用的科学研究思想与方法主要有两类:一类认为是观察法,代表性的如“大量的观察和研究”,“实验观察证明”,“观察计算”;另一类认为是理论计算与假设法,代表性的回答如“理论计算法和假设法”,“作出假设数据处理分析”,“大胆猜想”。
这种认识是正确的,哥白尼进行了一定量的理论计算,所提出的日心说也是一种假设模型。
但是,题目中提供的信息“哥白尼抛弃了这些数量众多的本轮而提出了更为简单的日心说模型”,没有一位学生予以关注,没有一位学生提到“简单性原则”的物理学研究思想,在一定程度上表明学生对这种研究思想并没有较好的认识。
2.4 关于开普勒研究思想与方法的认识考查测试题3以开普勒的研究作为考查背景,具体见表3。
统计表明,只有4位学生认为其研究不能称为科学研究,查看他们的理由,一位认为“只是进行计算,只能算是理论上的研究,不能算是科学研究”,另外3位则清楚地指出“没有进行实验”。
可见,个别学生错误地认为只有实验才能算是科学研究,这种认识本身是片面的,需要在教学中予以重视。
进一步审视其余学生认为开普勒研究所体现的科学研究思想与方法,多数都提及了计算,如“理论计算”“总结分析数据”等。
除此之外,不少学生还认为应用了观察法和实验法,表述如“精确观察”,“多次实验求普遍性”,“通过多个实验得出普遍规律而推断出三大定律”。
事实上开普勒自身的视力不太好,主要的研究是立足于第谷留给他的大量天文观测数据进行理论计算,运用的是数学方法,“理论计算”的表述与数学方法含义基本相近,但不少学生强行加上“观察法”“实验法”,实际上是不正确的。
由此也反映出学生头脑中认为只有涉及观察或实验才能称为科学研究的错误观念。
2.5 关于牛顿研究思想与方法的认识考查最后一道测试题以牛顿关于万有引力的研究为背景(见表4)。
统计结果出乎笔者的意料,尽管学生们都知道牛顿是物理学家,但仍有高达25.6%的学生认为题目中提及的牛顿的研究不能称为科学研究,反对理由如“无数据”,“只提出假设而不做实验来验证”,“只是普通的由表面现象作出设想,并未有与之相关的实验验证”。
可见,学生的反对理由都集中于没有实验,再次揭示了不少学生对科学研究认识的局限。
再来审视认为牛顿的上述研究可称为科学研究的回答,只有15人做出了回答,很可能不少学生对科学方法与思想并没有相应的认识,无从下手。
回答的类型主要有3类:第一类回答认为是“类比法”,如“假设类比”“大胆设想,合理类比”,只有3位学生能够认识到牛顿将地球吸引月球的力与地球吸引苹果的力进行类比,这是值得肯定的,但可惜比例很低;第二类回答只是含糊地认为是“设想”,这类回答占了53.3%,如“合理设想”“大胆设想”“扩散思维,有条理的联想”,尽管牛顿的研究中的确涉及了设想,但设想的表述很难称得上是一种研究方法;第三类回答则提及了实验法,占26.7%,如“作出假设进行实验数据的处理分析”“实验观察”等,实际上在题目提供的信息中并未提及牛顿进行了相关的实验,这部分学生的逻辑是:牛顿所做的研究一定是科学研究,而科学研究一定要涉及实验,因此想当然地认为采用了“实验法”。
全班没有一位学生指出牛顿采用了理想实验法,学生所提及的“实验法”都是指向真实实验,需要“处理实验数据”、需要“观察”,再次体现了学生对相关科学方法的认知缺失。
另外,也没有一位学生提及牛顿将天上运动和地上运动统一起来确立了万有引力普适性的研究中,体现了“统一性原则”这种同样重要的物理学研究思想。
2.6 小结综上所述,可以看到:(1)对于天体运动涉及的公式、规律及其推论的记忆,参与测试的学生都能较好地完成,但不少学生并不能灵活运用圆周运动的知识阐释地月间的运动现象。
(2)对于具体的科学研究方法,多数学生都能认识到“实验法”“观察法”“假设法”这3类科学研究方法,但仍存在着以下问题:其一,基本上所有的学生都不能较好地表述出科学研究方法的名称,只能说出大致的意思,如“理论计算”“设想”等;其二,多数学生没有意识到“类比法”“理想实验法”等科学研究方法;其三,部分学生将“观察法”“实验法”等科学研究方法,不加判断地强加进科学家的理论研究中。
(3)对于科学研究思想,一方面,没有一位学生能认识到“简单性原则”和“统一性原则”这两种重要的物理学研究思想;另一方面,不少学生错误地认为只有涉及实验才能称为科学研究,而没有认识到,应用逻辑推理和数学工具尝试对已知的实验事实进行描述和预测,同样是一种十分重要的研究思想。
3 讨论与建议3.1 若干讨论讨论1:为什么学生能够回忆和应用相关公式、规律,但对相应的科学研究思想与方法并没有深刻认识?该问题提及的现象,从上文关于不同内容的调查测试结果的比较中可见一斑。