从一份调查反思高中生对科学研究思想与方法的认识(2)

　　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。