中学理科实验教学方法的历史溯源.pdfVIP

２０１５ 年１２月 山东 师 范 大 学 学 报 （自然 科 学 版） Ｄｅｃ．２０１５ 第３０卷　第４期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＳｈａｎｄｏｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．４ 中学理科实验教学方法的历史溯源 姜孟瑞 （山东师范大学物理与电子科学学院，２５００１４，济南 ） 摘要　实验研究方法从德谟克利特肇始，经历亚里斯多德、阿基米德、罗吉尔 ·培根、威廉 ·奥卡姆以及列奥纳多 ·达 ·芬 奇等先贤的不懈努力，到伽利略时期最终完善历经近两千年时间．获得科学研究方法是人类科学史上一件大事．弗朗西斯 ·培根 对将科学研究方法纳入学校科学教育体系以及科学知识的普及产生重要影响．对实验研究方法的进一步深入研究表明：仅凭一时 一地一次实验的成功与否，还不足以证实或否证某个定律．真正科学的态度不是寻求证实而是寻求证伪的检验，即人们把某个理 论思想与内容吸收到个人的知识体系之前，应先对它进行理性与公正的审视和评判，并凭借已知事实和理论观点之间的碰撞，明 智、谨慎地做出判断． 关键词　中学理科；　实验教学；　实验研究方法 中图分类号　Ｇ６３３．７　　　　文献标识码　Ａ　　　　ｄｏｉ：　１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ －４７４８．２０１５．０４．０３９ ［１］ 追溯实验研究方法的形成历史，不仅仅是表明“对过去我们看得愈清楚，未来发展的可能性就愈多” ，更重要的是在梳 理实验方法形成与发展的历史进程中，能更加清醒地把握实验方法的能为与局限，以便帮助教师准确理解实验的本质与作 用，正确运用实验方法于理科教学，并确实为学生形成正确的科学观与方法论发挥积极影响． １　古代实验研究方法的肇始 众所周知，德谟克利特（Ｄｅｍｏｃｒｉｔｕｓ，前４６０—３７０）提出原子论时，由于既没有令人信服的基于观察的事实作为建立理论的 基础，也没有能力在理论建立后，通过实验进行检验，因而德谟克利特的原子论，尽管比之前甚至之后的一些学说都在科学上 更接近于现代观点，不过他的理论依然更多地是思辨哲学，还不是科学． 亚里斯多德（Ａｒｉｓｔｏｔｌｅ，前３８４—３２２年）结合实验所进行的广泛研究，尤其是他在生物学领域的贡献已经标志着科学真正 的进步．他根据从解剖中获取的知识描述过五十余种动物，配有插图；还观察过鸡胎心脏的跳动以及形成．不过古代世界真正 具有现代科学精神或最伟大的近代型物理学家是阿基米德（Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ ｏｆ Ｓｙｒａｃｕｓｅ，前２８７？—２１２），他不仅奠定了力学与流 体静力学的基础，而且把实验研究与数学相结合，一方面选择有限的问题进行研究，另一方面又在实验观察提出假说的基础 上，用实验或观察的方法加以检验．在应用实验方法研究事物的同时，人们对实验方法诉诸事实的特点也已有所领悟，比如亚 里士多德就指出，归纳推理为演绎推理做准备，而演绎应用逻辑推理，根据归纳所得结论演绎推理出它的推论，才是真正的科 学．其中实验归纳作为这种方法的基础部分，对形成唯一可靠学说的作用不可缺少，意味着观察与实验是研究的起点，同时对 推论进行检验也是科学理论最后的裁判． ２　中世纪人们对实验研究方法的持续关注 罗吉尔 ·培根（Ｒｏｇｅｒ Ｂａｃｏｎ，１２１４？—１２９４）作为中世纪的欧洲能在思想上接近以往先哲及之后文艺复兴时期思想巨人 的唯一科学家，更加清楚地认识到观察和实验方法的重要意义．他指出：能给予科学以确实性的只有实验方法．他还告诫世 人：检验前人说法是否正确的唯一方法就是观察和实验．认为，实验科学要比其他所有科学都完善，它胜过任何依靠论证的科 学，是因为论证再有力量，也要靠实验验证它们的推论．之后，威廉 ·奥卡姆（Ｗｉｌｌｉａｍ ｏｆＯｃｃａｍ，１３００？—？１３４９），尤其在哲学 上使人们进一步对感官获取的直接材料予以重视，从而突破人们对于抽象概念的信赖，促进了在直接实验和观察基础上的归 纳研究．这就是通过观察与实验、运用归纳逻辑形成假设、再用演绎逻辑得出推论，最后用实验进行检验．这一时期我国赵友 钦（１２７９—１３６８）所著的《草象新书》中，也应用设计周密的实验对小孔成像的规