从一份调查反思高中生对科学研究思想与方法的认识

　　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”。