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1、浙江省玉环县教育局教研室 郑青岳,Tel:0576-81717085E-mail:,思维和思维教育的意义知识与思维的辩证关系如何教会学生科学思维,思维与思维教育的意义,思维与思维教育的意义,什么叫做思维,所谓思维，就是人们所说的思考。或者说，是人通过头脑的活动对信息进行加工，由已知信息获得新信息的过程。,只要你从已知的信息，通过头脑的活动，获得了新的信息，你就经历了思维的过程。,在科学教育中教学生思维，就是通过科学课程的教学，对学生进行思维方法的训练，改善学生的思维方式和思维品质，促进学生理解知识，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生独立思考和创造性思维的能力。,思维与思维教育
2、的意义,什么叫做思维,教科学为什么要教思维,对科学的认识,科学教育的目标,社会对人才的要求,科学是什么？传统的科学观认为：科学是由科学概念、规律、假说、理论等构成的严密的知识体系。,案例1 伽利略对落体运动的研究,亚里士多德的观点：轻物落慢，重物落快。,伽利略的质疑一个奇妙的思想实验：如果重的物体比轻的物体下落得快，那么，现在，我将一轻一重两个物体拴在一起让它们下落。这样，快的物体由于被慢的物体拖着而减速，而慢的物体则由于被快的物体拖着而加速。因此，整体下落的速度将比原来快的物体的速度小，而比原来慢的物体原来的速度大。但是，两个物体拴在一起显然比原来重的物体更重，它下落的速度应当比原来快的物体
3、更大。,伽利略的方法：从最简单之处入手研究自由落体运动。,另一个思想实验：如果有两个物体一样重，根据重物落快，轻物落慢的观点，则这两个物体下落将会一样快。设想我们将这两个物体拴在一起，由于两个物体下落一样快，在下落过程中，它们之间将不会相互拖拽，下落的快慢将与原来一样。而两个物体拴在一起后，其重量将变为原来的两倍。可见，物体下落的快慢与轻重无关。,伽利略的信念：自然界是简单的，自然界的规律也应该是简单的。,伽利略的猜想：自由落体运动是最简单的落体运动，因此它一定是一种简单的变速运动，而最简单的变速运动，速度的变化应该是均匀的。,速度对时间的变化是均匀的；,速度对空间的变化是均匀的。,伽利略“冲
4、淡重力”的斜面实验,v=gt,案例1 伽利略对落体运动的研究,我们可以说，这是第一次为新的方法打开了大门，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的年代里，会博得许多人的重视。伽利略,伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。爱因斯坦,案例1 伽利略对落体运动的研究,是落体运动本身的知识让学生更有收益，还是伽利略研究落体运动的思维方法让学生更有收益?,是落体运动的知识对学生更有吸引力和影响力，还是研究落体运动的历程对学生更有吸引力和影响力?,科学并非只是科学概念、规律、假说、理论及其它们形成的结构，科学应当包含：科学知识、科学思维（方法）
5、、科学态度、科学精神。与科学知识相比，闪耀着人类理性和智慧光辉的科学思维，具有更为持久而广泛的迁移效应，对学生能产生更大的吸引力和影响力。科学教育如果仅仅追求科学知识，将是单调而苍白的，也是不完整的。,思维与思维教育的意义,什么叫做思维,教科学为什么要教思维,对科学的认识,科学课程的目标,科学课程的目标,知识与技能过程与方法情感态度与价值观,79年级学生正处于由具体形象思维向抽象思维发展的一个重要阶段，因此，教师要重视学生科学思维的培养。在科学教学中应注重引导思考事实证据和科学结论之间的关系，帮助学生学习建立科学模型，由此培养学生的分析、概括能力和逻辑思维能力，逐步形成质疑、反思的科学思维习惯
6、。初中科学课程标准,教师应努力改变让学生“照方抓药”的实验方式，引导学生自己设计实验，学习控制变量的实验研究方法。学生实验的指导应引导学生主动思考问题，而不是仅仅列出实验步骤让学生按其操作。科学课程标准,思维与思维教育的意义,什么叫做思维,教科学为什么要教思维,对科学的认识,科学教育的目标,社会对人才的要求,企业招聘员工的题目,中国一年约消耗多少只高尔夫球？,社会更需要的不是已知现成答案和只会套公式运算的人，而是思维品质优良的人。,叠放到跟帝国大厦同样高的硬币，能否放得进帝国大厦的一个洗手间？,一道有趣的美国中学数学试题,美国南加州中学数学试题：证明女孩是魔鬼。假设：追女孩需要时间和金钱；已知
7、条件：时间等于金钱。,根据假设，有 Girl=TimeMoney,Time=Money,Girl=Money2,Money is the root of evil,即女孩是魔鬼。,有一位小有名气的中学校长曾教过一届高三毕业班的化学，所教的学生在高考中化学的平均成绩是94分。这些学生绝大部分都进入了大学的不同专业。一年后这些学生放假回乡后纷纷来看望他。他突发奇想，拿当年高考化学试卷对这些学生再进行一次测试，你知道学生的平均分大约有多少吗？只有16.3分！而且学生所得的分数主要是与化学思维方法有关的内容。,一个有趣的教育故事,重要的不是获得知识，而是发展思维能力，教育无非是将一切已学过的东西都遗忘
8、时所剩下来的东西。物理学家劳厄,知识与思维的辩证关系,知识与思维的辩证关系,知识是知识，思维是思维，不可相互替代,知识既是思维的基础，也会阻碍思维的发展,知识是思维的基础,构成我们学习最大障碍的，是已知的东西，而不是未知的东西。科学学创始人贝尔纳,知识也是思维的障碍,能否找到三个内角和为270的三角形？,知识对思维的阻碍,知识与思维的辩证关系,知识是知识，思维是思维，不可相互替代,知识是思维的基础，却会阻碍思维的发展,思维发展和知识学习相互依赖，相互促进,通过知识的教学发展学生的思维，,通过发展学生的思维促进知识的教学。,如何教会学生科学思维,如何教会学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,在
9、人有适当的动机而使课题变得迫切了，并且它的解决成为必要的了，当人要从他所处的情境中走出来而又没有现成的（先天的或习惯的）解决办法时，只有在这种场合思维才出现。前苏联AP鲁利亚,问题解决是思维的充分而必要的条件。,对科学教育的启示,在科学教育中，教师应尽量避免将结论直接告知学生，而应采用“问题导引式”教学，将教学过程设计成不断地提出问题和解决问题的过程，用问题去激发学生思维。,案例2 二力平衡条件的教学,首先，要利用设计精良的问题将学生引入课题的学习。,科学教学不但要始于问题，而且要以进一步的问题来推进。,提出问题是解决问题的基础，而解决问题的实质则是根据目标问题提出一连串的子问题。,力和运动存
10、在着怎样的关系？研究力和运动的关系，怎么去研究没有力的运动？客观不存在没有力的环境，怎样研究没有力的运动？怎样研究大小不同的阻力对物体运动影响？怎样改变阻力的大小？怎样反映阻力对物体运动影响的大小？如何控制每次初速度的大小相等？从大小不同的阻力对物体运动的影响，怎样推出物体在没有力作用时的运动状态？根据物体不受力时的运动，怎样推出力和运动的关系？,案例3 牛顿第一定律的教学,如何教会学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,将思维作为教学的核心要素,案例4 教操作，更要教思维,间接测量的思想方法；,问题转化的思想方法；,近似处理的思想方法.,面积长宽,面积半径2,形状规则的面积的测量：利用公式形
11、状不规则的面积的测量：借助方格纸,如何教会学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,将思维作为教学的核心要素,突出科学成果的形成过程,科学发现的艰辛历程,科学概念的建构过程,技术产品的发明过程,科学实验的设计过程,案例5 光速的测量,亚里士多德：光的传播速度为无限大，光传播不需要时间。（开普勒、笛卡儿等人也这么认为）伽利略：生活中的现象只能说明声音传播的速度比光的传播要慢些，并不能说明光的传播是瞬时的。也就是说，光的传播非常之快，但总是需要时间的。伽利略的测量：1607年，伽利略和助手，在相距4.8千米的两座小山，每人手里拿着一盏带有桶罩的手灯，伽利略还带有一个计时器。实验以失败而告终。,案例5
12、 光速的测量,伽利略测量光速的原理是否正确？既然原理正确，为什么不能成功？两种选择：是接受光速无限大观点，还是改进实验方法？实验改进的方向是什么？,距离应当取得很大；,时间测量精度要很高。,如何教会学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,将思维作为教学的核心要素,突出科学成果的形成过程,科学发现的曲折历程,科学概念的建构过程,案例6 力臂概念的建构,案例7 大气层气温分布规律的教学,师：山脚没雪，山顶积雪，说明什么？生：高度越高，气温越低。,地面203000米-26000米-2410000米-50,师：设想有一座山有100千米高，山上越高处，气温是不是越低呢？,案例8 氧循环和碳循环,如何教会
13、学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,将思维作为教学的核心要素,突出科学成果的形成过程,科学发现的曲折历程,科学概念的建构过程,技术产品的创造过程,案例9 体温计教学中的技术教育,教法1单纯介绍体温计的结构和使用方法；,教法2比较体温计和常用温度计；,如何教会学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,将思维作为教学的核心要素,突出科学成果的形成过程,科学发现的曲折历程,科学概念的建构过程,技术产品的发明过程,科学实验的设计过程,案例10 探究空气中氧气的含量,1.为什么用这个装置？为什么水升高的体积=氧气占有的体积？,2.为什么要燃烧红磷，而不燃烧别的物质？,3.怎样测量氧气的含量？,案例10
14、 探究空气中氧气的含量,1.通过管子吸出瓶内的空气，水进入瓶中。水升高的体积=吸出空气的体积。,2.用吸的方法显然不行，要设想将瓶内空气消耗掉。,3.用燃烧的方法消耗掉氧气。但不能用燃烧蜡烛的方法，因为产物二氧化碳也占有体积。,4.用燃烧的方法消耗掉氧气。但产物必须是固体。燃烧红磷！,5.将不规则的空间转化为规则的空间。,氧气占空气的含量=b/a,如何教会学生科学思维,为学生创设良好的问题情境,将思维作为教学的核心要素,突出科学成果的形成过程,努力提高学生的思维品质,广阔性严密性深刻性灵活性批判性,思维品质，实质是人的思维的个性特征，它反映的是每个个体智力或思维水平的差异。,思维的广阔性,思维
15、的广阔性是指全面地考察问题，多角度地思考问题，多方面进行联想，善于揭示影响事物的多种因素，揭示事物之间的多种联系，想象事物变化的多种可能，寻找解决问题的多种途径，是思维开放性、发散性的重要标志。,案例11 阿基米德原理的教学,思维的严密性,思维的严密性是指主体思考问题时能始终做到有理有据，推理过程环环相扣，考虑问题全面周到，合乎逻辑，不以想像代替分析，不以直觉代替推理。,案例12 灯丝为什么通常在开灯时烧断,解释：开灯瞬间，灯丝的温度较低，电阻较小，电流较大，单位时间内产生的热量较多，灯丝的温度较高，所以，灯丝通常在开灯时被烧断。,质疑：灯丝是在温度达到 钨的熔点后才熔断的，它不可能在低温时熔
16、断。灯丝熔断时的温度一定高于正常发光时的温度。,问题的症结：灯丝粗细的不均匀性。,问题的症结灯丝粗细的不均匀性,通电时，CD段比AB段的电阻大，温度较高。,开灯瞬间，灯丝CD段较早达到正常发光时的温度，而其余部分温度较低，灯丝总电阻较小，电流较大。,灯丝粗细的不均匀性原来已存在，但会越来越明显。,思维的深刻性,思维的深刻性是指主体能够善于透过纷繁复杂的现象，把握事物的本质，善于进行抽象概括，抓住问题的核心，揭示隐含的信息，善于根据事物的初态预见事物的发展。,案例13 滑轮组用力公式,结论：使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。,局限性：利用滑轮组工
17、作时，所克服的阻力是重力。,较低层次概括,较高层次概括,要善于引导学生揭示事物更本质的因素,要善于引导学生用概念思维,思维的灵活性,思维的灵活性是指思维活动中能够多角度、多方向考察问题，善于将繁难、陌生的问题转化为简单、熟悉的问题，能够根据解决问题过程中出现的情形，及时改变自己的思路。,思维的批判性,思维的批判性是指思维活动中善于反思、善于质疑，善于评价，能够从常人认为没有问题中发现问题，从常人看不出破绽中发现破绽。,量筒放置的位置正确吗？,能够看到这样的凹形液面吗？,人眼看到的液面究竟是怎样的？,案例14 量筒的读数,案例15 皮肤血管口径的调节与散热,谢谢！,为什么两人拉船与一人拉船，产生
18、的效果却会相同呢？,勒麦的测量：1675年，勒麦利用太空进行大尺度的测量，他根据半年内地球上观察木星的一颗卫星公转的视周期差，测得的光速是215000 km/s。,斐索的测量：1849年，法国科学家斐索第一个在地面上精确地测量出光的速度。斐索把光射到7 km远处的平面镜上并发生反射，并用高速旋转的齿轮测出光传播14 km所用的时间，测得光速为 315 000 km/s。,光速测量方法的改进：,大脑不是一个要被填满的容器，而是一个需要被点燃的火把。普罗塔戈,问题点燃学生思维的火种,提问得好即教得好。西方学者：德加默,案例14 机械能守恒定律,靠肉眼怎么能看得出是等高呢？,摆动时，势能的变化可以看
19、出，但动能的变化怎么看得出来？,即使能确定摆球在左右两个极端位置等高，也只能说明摆球在左右两个极端位置的机械能相等，并不能因此肯定摆球在摆动的整个过程中机械能保持守恒。,常见说法：实验可见，摆球摆动时，动能和势能在相互转化，但摆球到达的左右最高点是等高的。这表明摆球的机械能没有变化，即机械能守恒。,今天有风吗？（学生扭头看窗外）我们看不见风，我们是根据风产生的效果判断风的存在和风的大小。同样，我们也看不见力，但我们可以看见力产生的种种效果。（类比）根据力产生的效果，我们可以判断力是否存在。力能产生什么效果呢？手压饮料瓶，饮料瓶变形。力会改变物体的形状。（概括）手压玻璃瓶，玻璃瓶不变形吗？我们需
20、要修正这个结论吗？（反思）出现新的实验现象，有两种可能，一是原来的结论有问题，需要修正；二是形变量太小，眼睛无法直接看出，需要改进观察方法。（分析）但是，在未作充分努力改进观察方法之前，我们不能轻易否定已经获得的结论。（直觉）这是我们应持的态度。如何改变观察方法呢？手压装水的饮料瓶。饮料瓶的形变还可以从哪里看出？（转化）液面在哪个位置时升降比较明显？玻璃瓶也会出现这个现象吗？如果形变很小看不出，如何放大？瓶内装满水，瓶口塞子中插入细玻璃管，再压瓶壁。（放大）概括：力会改变物体的形状。（概括）,案例4 力的存在的教学,观察表格中的数据，实验中采集的数据有什么缺陷？,案例16 探究杠杆平衡条件,比较两个表格的数据，哪个实验采集的数据较好？,案例18 长度的测量,
