科学思维方法论文

第科学思维方法论文

科学思维方法论文

摘要：培养创新能力的关键在于培养创新思维，长期以来人们一直在探求培养创新思维的有效途径。科学探究是新课程改革中出现的亮点，可喜的是科学探究竟是培养学生的创新思维的一种有效途径。本文在介绍了创新思维的同时，精心设计了在科学探究组成的诸要素中培养创新思维的策略，希望会在教学实践收到满意的效果。

关键词：创新思维科学探究整合思维发散思维直觉思维

创造和创新的核心是创新思维，因为创造性结果主要是创新思维的产物，因此培养创新思维是培养创新能力的关键。但是，我国长期以来从小学以致大学的教育教学方法过于机械模式化和书本格式化，严重影响了对人的思维的培养，尤其是对创新思维的训练与挖掘。新一轮基础教育课程改革提出了科学探究，主要目的之一就是要培养学生的创新思维，为创新教育打开了一个突破口，那么究竟如何充分发挥科学探究的优势来培养创新思维呢?这是一个很值得探讨的问题。

一、科学探究及其要素

《基础教育课程改革纲要》指出：科学探究不仅是一种学习内容，而且是一种学习方式。学生在教师的指导下，在一个创设的学习环境中，从日常生活、自然现象和社会现象中，针对某一个需要解决的实际问题展开，让学生亲历探究的全过程，以解决问题和表达、交流结果。这一过程中可以把科学知识与观察、推理和思维结合起来，从而可以能动地获得对科学的理解。通过科学探究活动，对科学探究的手段、使用证据的规则、形成问题的方式、提出解释的方法等一系列问题有了亲身的体验，而不仅仅是听到或记住有关的知识或结论。可以逐步形成好观察、好提问、好探究的心理倾向;进而形成善于质疑，勤于思考，乐于表达思想、交流成果，并且乐于尝试创造创新活动，在自主探究中获取新知并形成良好的心理品质，最终形成较持久的科学探究的兴趣和较强的实践、探索、创新的欲望和能力。

高中物理课程标准指出，科学探究的构成要素包括提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。新知的获取、能力的培养主要是融入这些要素之中，创新思维的培养当然也不例外。

二、创新思维及其组成

创新思维是人们在学习、生活、工作或问题解决过程所表现出来的能够产生新颖独创性产品与观念的一种思维方式。提高创新能力的根本是提高创新思维，是进行创新思维的培养和训练[2]。

创新思维是一种很复杂的思维形式，其基本操作因素是整合思维和发散思维。整合思维是指在思维的过程中针对需要解决的问题，重新组织过去所得的若干观念并找出唯一正确的答案，是创新思维中求同的形式，是创新思维不可缺少的前提。发散思维是指在思维过程中针对问题将我们所得到的若干观念加以重新组合，从而找到多个可能的答案、解决方案、结论或假说的思维形式，它是创新思维中求异的形式，是创新思维的本质或基础。创新思维的重要组成部分还包括：直觉思维，就是对客观事物的直接判断或抉择，一眼看出或猜出问题的关键所在，体现了思维的概括化、简缩化、语言化或内化，想象性思维等[3]。

发散思维是创新思维的基础，它主要包括：①流畅性思维，能够出现若干可能的构想和答案;②变通性思维，以不同的分类或方式去思考，能够从某一思想转换到另一思想，或者以另一种不同的新方式去看某一个问题;③独创性思维，即思维的过程、方法或思维的产品具有新颖性、独特性;④精致性思维，在原来的构想或基本观念上添加新的观念，增加有趣的细节和组成相关概念群。

三、在科学探究中培养创新思维

思维是从问题开始的，科学探究是发现问题和解决问题的过程，也是培养创新思维的过程。

(一)整合思维的培养

整合思维所追求的目标是：做出正确的选择或者决策，并力求在最短时间内解决问题。科学探究需要制定计划与设计实验，要根据探究的目的和已有条件，选择正确的方案，并且整合已有的知识概念来选择需要的装置和器材，这正是一个整合思维的过程。在分析与论证过程中，对搜集的诸多数据进行分析处理，并且要求根据所观察到的现象和数据等进行高效率的整合思维，得出正确合理的结论，并排除干扰因素求取唯一正确的结论。在评估过程中，对发现的新问题制定解决方案，并吸取经验，从经历的过程中获取新知识并用来解决新问题，通过不断改进找到最佳的途径，这些都是在整合思维中进行的。例如设计试验探究串并联电路的电压关系，首先要根据实验目的，制定试验计划、研究试验步骤，设计出电路图，决定选用的元件和仪器，包括灯泡的型号、电源功率等，都需要依据相关知识来做出合适选择。对于所得电压，电流要进行数据处理，要尽量减小误差，最后得出初步结论。在评估时，对实验的操作过程进行检验、修正、评价等，整个过程也就是训练整合思维的过程。

(二)发散思维的培养

发散性思维包括流畅性思维、变通性思维、独创性思维、精致性思维等。在提出问题过程中，尽可能多的发现问题可以培养流畅性思维;从不同于一般的角度来发现问题可以培养变通性思维;选择一个比较新颖的、与众不同的角度来提出问题，就可以使独创性思维得到更好的锻炼和培养。在猜想与假设过程中，尽可能多的提出一些解决问题的方法和假设，并且要尽快地提出猜想和假设，这样就会很好的锻炼和培养流畅性思维;而且如果假设和猜想的角度很新颖，预测的方式很独到则有利于独创性思维的培养。在制定计划与设计实验过程中，要根据目的和现实条件，尽可能多和快地提供活动方案，来培养流畅性思维;当一种方案不符合条件和目的时，能够在尽量短的时间里寻找出新的方案，则可以使思维的变通性得到培养;如果设计的实验或者方案方法与众不同，角度更加新颖，独辟蹊径，则就会使独创性思维受到锻炼培养。当进行实验与收集证据时，为了培养流畅性思维可以尽量多的而且以最快的速度来提出具体的操作方式;当然在此过程中，难免会有一些实验方式或者收集到的数据不适合整个过程的需要，这就需要迅速的转变思路，转向其它的思路，这样是有利于培养思维的变通性;实际的实验或者证据的收集，会使活动者的见识拓宽，知识增长，高效率的补充丰富自己原有的知识体系有利于精致性思维能力的增长。分析与论证过程中当尝试着得出的某个结论荒谬不符合实际时，要及时转换思路，去试着得出其它符合实际的结论，这样的操作有利于变通性思维的锻炼;对分析论证的认识，会使原有的认识得到充分的补充，引申对事物的`看法，这样正有利于精致性思维的培养。在评估的过程中，注意探究中还没有解决的矛盾，尽可能的发现一些新问题，并且尽可能迅速的提出新方案，这样就培养了思维的流畅性;而当发现原来的实验方案效率不高时，要尽快的提出新方案，不要总是对旧的方案迷惑不解，这样就同时培养了变通性思维和独创性思维;在吸取经验教训的过程中，就是对已有的认识体系的补充，这是培养精致性思维的最佳环节。在交流与合作中，要敢于提出新的看法，观点，要敢于突破常规的思路来看待问题，这可是培养独创性思维的最佳时机。

(三)直觉思维的培养

直觉思维是对客观事物的直接判断或抉择，猜出问题的关键所在。在提出问题过程中，使发现问题的时间尽量缩短;在猜想与假设过程中，对问题的解决方案迅速做出判断，并且能根据客观条件迅速而且大胆对实验结果做出预测，这些刻意采取的措施都是对直觉思维的培养。例如，在研究物理学中电磁感应现象中，可以引导学生根据电能生磁的知识基础大胆猜想磁能生电的结论，然后再设计实验来进行验证。

(四)想象思维的培养

想象性思维是对已有的表现进行加工改造而创造新形象的过程。在猜想与假设过程中，可以根据现有的条件或者现象，对实验或者问题的答案进行想象，想象其可能出现的各种情况来做出预测。在制定计划与设计实验过程中，要在大脑中时刻想象实际操作中可能会出现的情况或者需要注意的问题，还要想象到相关因素的参与干扰，以便使计划和实验设计更加严密，以及尽量的减少意外情况的发生。在分析与论证中，对造成实验或者活动结果的原因进行想象，以做出更加合理的解释和更加准确的描述。这些都有利于想象性思维的培养。

四、结束语

科学探究是一种创新活动，是推动创新思维的一种强烈和稳定的动力源泉，也是创新教育的关键环节。在实际的教育教学活动中，要充分运用科学探究的方式，采用科学探究的内容，学会发现新问题，发现新思路，形成科学的创新思维培养模式。

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科学探究性学习是一种以学生为主，由师生共同参与，采取以学生为主，养成学生的探究心向和探究能力的学习方式和策略，又是素质教育培养思维精神和实践能力的必由之路。倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力，以及交流与合作的能力。那么，应怎样培养学生的思维能力呢?笔者从以下三方面来谈谈：

一、思维能力的培养

教学是师生的双边活动，只有实施愉快的教学、融洽的师生关系，教师充分发挥主导作用，学生充分发挥主体作用，才能取得良好的教学效果。教育心理学研究表明，实施愉快教学，学生没有精神压力，没有心理负担，心情愉悦，精神饱满。在这种状态下，大脑皮层容易兴奋，使思维处于积极状态。为了创造生动活泼、轻松欢快的课堂气氛，调动学生的学习积极性，在课堂上我采取了这样的对策：

(1)给学生思考的机会。在课堂上要求学生边听课边想，边观察边想，边实验边想，鼓励学生多问为什么，鼓励学生大胆猜想，鼓励学生想的新奇。我还经常运用设疑促思的方法，促使学生思维处于积极状态。

(2)多给学生表达的机会。在课堂上我对学生没有说这不能、那不能的规定，而是鼓励学生积极发言，想说就说，想问就问，有不同的认识允许展开争辩，即使说错了，也只作正面指点，不进行指责，不挫伤学生发言的积极性。

(3)多给学生动手的机会。学生好奇、好动、好玩，学生对什么都想动一动、做一做。根据学生的这一年龄特征，在教学中我积极创造条件，尽量满足学生的动手要求。让学生积极地玩，并要求他们玩出新意来、玩出知识来，从而在动手过程中，发展学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。

二、思维品质的培养

学生在课堂活动中的状态，包括学习兴趣、积极性、注意力、学习方法与思维方式、合作能力、发表的意见与建议，提出问题，发生争执乃至错误地回答等，无论是言语方式的表达，还是行为、情绪方式的表达，都是教学过程中的生动性资源。

当学生有了创造的火花、价值的思维，如果教师不理不问，学生就会感到失望，学生的主动、积极思维就会熄灭，这样对培养学生思维品质显然是一句空话，教师没有对出现的个别异端进行草率处理，而是及时抓住机会，为学生营造一个宽松的、民主的探索氛围，这样既保护了异端的积极性，又激发了众人参与学习的欲望，这是以人为本的现代教育理念的很好体现。所以我们在教学中，当学生有了火花闪现时，不要轻易忽视这种火花，应采取积极的鼓励态度。如果学生的一些想法在课堂上无法进行研究或展开时，则是留在课余时间或其他条件成熟时再研究，而这个过程需要教师全程参与和关注，不能简单应付。学生由于受到年龄、心理方面的影响，火花转瞬即逝，也许永远就这样消失了，因此，要让学生有这样的感觉，只要是学生提出来的，而且是有价值的问题，教师都要重视，并且都要与学生一起进行研究。久而久之，学生的智慧潜能会火山爆发般的喷涌而出，我们的课堂教学追求的正是这一点。

三、思维敏捷性的培养

一方面要让学生巩固知识、学会应用;另一方面还要在培养学生思维的灵活性、敏捷性、深刻性、创造性等方面下功夫，达到培养学生思维能力的目的。

例如，在电阻的串联一节内容后的思想看，把三个电阻R1、R2、R3串联起来，总电阻是多大?把若干个电阻R1、R2串联起来，总电阻又是多大?这是在教材内容两个电阻串联起来计算总电阻的基础之上延伸到三个以上电阻的串联情况。这一内容引导学生思考，开拓学生的.发散思维，启迪学生遇到问题要多思考、多议论，从而使学生的思维能力向纵深发展，使学生的思维更活跃。

在教学中，指导学生理论联系实际，把教材上的理论和在实验中看到的现象联系起来，并与生产、生活中相关的物理现象联系起来，在理解知识的基础上学会运用，在应用中加深理解理论知识。

例如，学习凸透镜成像的规律，联想生活中哪些地方用到了成倒立缩小实像规律(如照相机)，哪些地方用到了成倒立放大实像(如投影仪)，哪些地方用到了成正立放大虚像(如放大镜)等，进行理论与实际结合，这样才能对知识理解得深、掌握得牢。

以上实践证明：问题、探索、思维的教学模式，符合学生的认识，注重知识的形成过程，注重学生思维的发展，注重学生学习能力的培养，符合素质教育要求。

总之，指导学生进行创造性思维，不是一朝一夕的事，只要我们更新教育观念，长期坚持为学生创造适合探究性学习的气氛，引导学生自主创新、自主发展，学生一定能成为一个研究者、探究者，学生才有更多的机会在周围熟悉的事物中去学习科学，感受到科学的趣味，体验到科学的魅力，这样才能真正巩固科学课程在学生心目中的地位。

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摘要：

思维能力是一种对课程的理解能力，而科学的思维能力对于学生的学习和生活都十分的重要，所以学生掌握科学的思维能力，具有至关重要的作用。该文通过科学课的内容对学生进行思维能力的引导，从而达到通过实践探索出可以培养学生科学思维能力的有效方式。

关键词：

培养;初中科学;思维能力;

科学思维是一种重要的核心素养，这种思维可以帮助学生在实验和检验中探索真理，从而达到对于科学知识进行掌握的目的。在求证真理的过程中，学生不仅需要以严谨的态度进行探索，还需要具有条理清晰、逻辑缜密，学会运用科学思维对问题进行分析和解决。

科学思维能力，是人的大脑对所接受到的信息，以科学的认知方式进行加工和处理的一种途径。这种途径，主要是通过科学的方式，将各种独立的思维方法进行合理的统一。通过这种科学是思维加工途径，可以让人更加科学的观察问题，从而对问题进行全面的思考，达到找寻最优化的解决问题的方法。

1、培养初中生科学思维能力的重要性

1.1培养学生科学思维能力是科学课学习的重要基础

初中的学生，在应试教育的传统教育模式之下，已经习惯了用固定的思想和思维方式对教师所教授的内容进行学习。这种学习方式只是让学生将教师的思维方式复制粘贴进了自己的脑海之中，并没有形成适合自己的思维形式。在这种时间的固化思维的学习模式之下，学生在遇到新的问题之后，依然会不知所措，对于解决问题也无从落手。这是因为学生的思维已经固定成了一种不正确的模式，并没有根据时代的变化而进行改革。但是，初中科学课在对自然科学进行探索与学习的过程，正是需要学生运用独立的思维进行创新和探索的过程。所以，培养学生科学的思维方式，是保证学生顺利进行科学课学习的重要基础。

1.2科学课自身特点对于科学思维能力的要求

知识与能力是一种相互转化的辩证关系，这一点在科学课中得到了充分的体现。随着科技的发展，学生所能接收到的信息也越来越多。在犹如大海的庞大知识信息的冲击之下，若学生不能对这些知识信息进行科学的、系统的处理，也将难以消化吸收，更加难以进行灵活的应用。所以，学生的科学思维能力是学生在学习与生活之中的基础。学生只有拥有了科学思维的能力，才能在信息时代掌握合理解决问题的能力。而在科学课中，培训学生的科学思维能力，是科学教师的首要任务。

1.3初中生习惯于单一思维，缺乏发散思维能力

初中学生因为能力的限制，思维方式过于单一、固定，还没有养成多方向、全方位思考的习惯。同时，也没有形成运用多种途径找寻解决问题的思维方式。这种固化的思维方式，不仅缺乏灵活性与创新性，还会让学生在学习中遇到诸多困难，并难以突破。

2、初中科学课中培养科学思维能力的探索

培养学生发散式的科学思维能力。发散思维，是一种在遇到问题时，对问题进行多角度、全方位思考的思维方式。学生通过这种思维方式，可以打破传统的固化思维，不再局限于片面、单一的思想之中，对问题进行灵活的思考解决。

3、给学生创造思考的机会

在科学课教学中，学生并非不去思考，而是由于受到课程时间及课程设计的安排，学生还没有来得及对一个问题思考，就被教师引导到另一个问题，学生只能忙于跟着教师步伐，哪里有时间和机会思考?

3.1留足时间思考

在课堂上，要首先保证给学生思考的时间，我们不能将大量的时间给了重复的练习题，这样做只能是禁锢了学生思维的发展，打击学生的主动性，让学生对学习失去兴趣。教师要认识到有质量的思考比大量的练习和拓展延伸更有效。

3.2提供机会思考

给学生思考的机会，我们要像教材一样留白，不是简单地按照教学流程，照本宣科式地学习，要给学生提供积极思考的机会，思考事物、实验要素之间的联系，探究本质和规律。

例如，在《能力的转化与守恒》这一章节中，学生可能会难以理解转化与守恒之间的平衡。如果学生在这个问题上没有从能量的整体进行思考，仅仅只是从能量的自身来分析，就会对势能的概念产生误解。这明明是一种矛盾的状态，既然已经转化了，又如何守恒呢?

这个例子，充分证明了解决问题需要从多种不同的角度进行观察与思考。不能只从个体或者整体进行单一的思考，应该从个体与整体同时进行全方位的思考，并在最后进行思维的整合。所以，在科学课中，科学教师可以利用看似矛盾的问题，对学生进行发散思维能力的培养。

3.3培养学生想象式的思维能力

想象式思维能力，是一种科学化、理想化的思维方式。在科学课的实验研究之中，会出现一些超出现实验条件，而在现实之中难以对进行实验操作的科学问题。在这种情况下，就需要学生对所研究的实验对象进行排他性的实验建模，从而建立出理想化的实验模型。

例如，在对于势能的学习中，学生的理解就存在着一定的困难。他们可以理解水烧开时这种强烈的、可以感觉到的热能，但是对于比如弹性势能和重力势能等抽象化、无法感知的能量，就难以进行理解。在对于这种抽象化的势能的理解中，就需要学生运用想象式的思维方式。所以，教师在这个时候需要对学生进行引导，帮助学生将抽象化的概念，通过科学的、合理的想象进行转化式的理解。从而达到引导学生掌握概念的目的。

3.4培养学生独立思考能力

(1)独立思考，是学生所有学习能力的前提条件。只有学生能做到自己主动的思考和分析问题，教师才能对学生进行引导。只有锻炼了学生的独立思考的能力，才能为学生养成科学思维能力打下基础。所以，在对学生进行科学思维培养的时候，教师需要帮助学生进行独立思维的培养。

(2)培养学生独立思考能力的步骤。例如，在初中科学教材中，单元《空气与生命》这一课的教学中，教师可以先让学生自己翻阅教材，来找寻空气与氧气关系。而之后，不论学生得到的答案是空气等同于氧气还是空气包含氧气，教师都应该