自然科学论文范文篇二
自然科学的发展特点及展望
中图分类号:N0 文献标识:A 文章编号:1009-4202(2010)08-247-02
摘 要 自然科学是涉及各行各业的研究领域的大学科,掌握自然科学的发展规律是研究自然科学人员所必须切身认知的内容。本文通过辩证的观点去看待自然科学,整理自然科学的认知模式,探索其发展规律。
关键词 自然科学 逻辑思维 非逻辑思维 批判性思维
自然科学是一门范围广博的知识范畴,是针对事物客观规律的认知、归纳所形成的科学体系。其涉及的知识层次、知识面基本上涵盖了人类社会的方方面面,通晓其发展规律和特点是从事自然科学研究人员所必需掌握的基本知识。
一、自然科学的特点
(一)自然科学的获得方式
中世纪末期是近代自然科学的孕育期,当时最杰出的人物,13世纪的英国哲学家罗吉尔•培根对经验和事实给予了特殊的关注。他指出:“大家公认,我们通过三条途径获得知识,即权威、理性和经验;然而,当权威不知道事物的理由;理性也不能分辨是诡辩还是论证时,除非结论为经验所证实。”正是由于罗吉尔•培根的提出和倡导“实验科学”,强调只有实验方法才能给科学以可靠性。
近代英国唯物主义学家弗兰西斯•培根进一步指出,实验科学最重要特性之一就是利用实验来增加积累事实知识,并提出:“从感觉和特殊出发构造公理,然后是连续不断地、逐渐地上升,直至最后达致最普通的公理。”正是这种思想和思维模式指导和推动了科学理论发展,对近代科学的兴起和发展做了开创性的工作。
由此可见,自然科学作为大科学的重要组成部分,在其获取方式上依然是由科学观察和科学实验作为其获取的主要途径。
(二)自然科学的归类和整理
当我们在通过科学观察和实验获得的知识并不是科学规律。一般而言,从科学知识向科学规律和科学理论过渡要经过知性认识和理性认识两个阶段。
知性认识:只要是对科学知识进行分类、系统化并加以分析和概括,使之上升为科学规律。
理性认识:主要是在科学概括的基础上形成理论体系,以便反映客观世界普遍而不然的联系。
在科学的归类和整理过程中相应发展出各种科学方法,可大致分为:广义归纳法(本能归纳、常识思考归纳和批判性科学研究归纳)、演绎法(亚里斯多德的形式逻辑三段论为基础,符号化过程,数理逻辑,公理化方法)和类比法(两类对象之间在某些方面的类似或统一,推论其可能在其他方面也具有相类似性;虽然类比法逻辑根据不充分,但是它提供科学发现的重要线索)。
这三种方法都体现出科学在推理上的所透露出思维模式――逻辑思维,特别是演绎法,可以说是将人类运用自然语言进行思维的经验提升到基本思维规律和基本思维方法的高度。
(三)自然科学的合理性和可错性
哲学家布朗指出,“合理性”概念的古典模型具有三个特征:普遍性、必然性和规则性。科学的合理性首先表现在经验规律和理论规律的逻辑关联中;其次经验和理论规律间存在相互支持的逻辑关系;另外就是理论规律的合理性突出地表现对某些经验规律的矫正;科学规律的合理性可以通过科学实践的有效性来说明。
针对科学的可错性,我们通过20世纪初,科学哲学家卡尔•波普尔在《科学发现的逻辑》中所指出来说明:在真实和错误之间存在着不对称性,没有理论可以被证明是对的,但有些理论可以被证明是错,科学和非科学由此可以界定。在科学领域,至关重要的观念是要“证错”或“证伪”,而不是“证对”。
二、逻辑与非逻辑问题
由上面的自然科学的特点,我们可以看出在自然科学的认识过程中,始终贯彻着观察、实验和推理的过程。
在推理过程中,人们一般把归纳法作为科学假设或科学理论的基本方法。借助这一方法,通过大量实验进行概括,构建解释所观察的或现象之间的关系的新体系,其可靠程度虽然不够,但却富于创造性,它是作出理论发现的重要方法,然而其不是万能的,并不是所有的科学理论都可以通过归纳法来获得。爱因斯坦就曾说过,决不能用归纳法来发现物理学上的基本概念。
而与归纳法相对应的演绎法,即从一般到个别,用一般理论来分析解释具体事物的方法。运用这一方法,人们需要借助某一普遍法则或原理,也就是说,演绎法应用的结论受初始条件的制约,前提正确,才能确保演绎正确。但是由于演绎法是将一般原理推广应用现象的过程,很难导出新的概念或经验。达尔文曾结合自己的科研经验总结:我必须从大量事实出发,而不是从原理出发,我怀疑原理中有谬误(在他看来,用演绎法在生物学领域是不可信赖的)。因此我们不难发现演绎法的纯逻辑也存在着严重的缺陷。
就如同科学社会学家巴伯在《科学与社会秩序》中分析说,强调科学发现过程中逻辑的作用这样一个惯例漏掉了科学中大量最重要的东西,漏掉了所有可能的错误,漏掉了科学发现者的所有丰富的想象力,也漏掉了所有对已有发现成果的思考,漏掉了所有对周围世界认真探索的思路和方法。生物学家莱恩•杜波斯曾在《路易•巴斯德》中写道:“构成科学的原材料不仅是科学家的观察、实验、计算,而且还有他们的冲动、梦想和愚蠢。”
三、从辩证的观点和思维方式去看待自然科学的发展
从创造性角度来看,科学发现的过程是一个意识和潜意识、逻辑和非逻辑交互作用的过程。当出现问题,研究者就会出现一个“主观模拟”过程,他们会去主观想象周围事物,并集中注意到某些特定现象,运用主观的臆测获取表达形式,然后运用科学的语言把心中的发现和想法描述出来,形成真正的科学假说,然后通过严格的科学方法论证检验。
不仅如此,科学发现的过程还是革命性和渐进性相互统一。即我们所常说的:“破而后立。”爱因斯坦也指出:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或试验上的技能而已,而提出新问题,新的可能性,从新的角度去看待旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”科学家廷德尔说,知识一经获得,便给自己的周围投射上微弱的光亮。重大的科学新发现一旦作出,成功的科学家立刻会从可能的角度予以观察,并将它与其他知识体系相联系,以发现科学研究的新途径。
四、几种常见的自然科学思维方式
归根结底,自然科学研究是对先前思想和行动所依据的学所及原理不断进行检验的一种思想活动,有条理的批判性思维是科学的基本特点。
“大胆的想法,难以证明的预期,以及推测性的思想,是我们解释自然的唯一手段,也是我们把握自然的唯一法则和唯一工具。”
――科学哲学家 波普尔
参考文献:
[1]黄顺基,苏越,黄展骥.逻辑与知识创新.中国人民大学出版社.2002.
[2]刘大椿.自然辩证法概论(第2版).中国人民大学出版社.2008.
[3]武宏志,周建武,唐坚.非形式逻辑导论.人民出版社.2009.
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自然科学论文
无论是在学习还是在工作中，大家都接触过论文吧，论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。一篇什么样的论文才能称为优秀论文呢？下面是我整理的自然科学论文，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
摘要： 在目前，自然科学课堂教学存在的一个较突出而又普遍的问题是：学生主动参与学习活动的意思不够，独立思考的习惯较差，仍旧是“师云亦云”，被动地接受知识，能够质疑问难的学生如毛鳞角，那么如何构建一个引导学生乐于研究，善于分析，亲身体验实践活动学习氛围，我对研究式的教学模式进行了一些探讨。
关健词：研究式、创新、合作
1999年全国教育工作会议通过的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》明确提出创新教育作为素质教育的重点。创新教育是以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育实践，而创新教育的主渠道在课堂，可见课堂教学是培养学生的创新意识和实践能力的主要途径。所以，只有树立以学生为中心的教育主体观，充分发挥学生在课堂上的积极性、主动性、创新性，引导学生主动参与、主动思考、主动探索、主动实践，“把教育的对象变成自己教育自己的主体”，使学习者“成为他们获得知识的最高主人而不是消极的知识接受者”，才能真正让课堂焕发出生命力，因此，通过教学创新，开展构建“主体参与型”教学模式是创新教育的需要，其中“研究式”自然科学新授课教学模式正是培养学生创新意识和实践能力的一条有效途径。
一、什么是“研究式”自然科学新授课模式
长期以来，初中自然科学教学工作者一直为突破课堂教学高耗低效的瓶颈问题而努力，然而我们也不能否认目前还有为数不少的自然科学的课堂教学仍严重滞后于素质教育的要求，教学中普遍存在着重知识、轻能力、重结果轻过程，重灌输轻方法等现象，导致学生学习兴趣下降。教学调查表明，学生对课堂的不满，关键在于教师的教学模式陈旧、教学方法落后，教与学严重脱节。可见只有真正尊重和确立学生在教学中的主体地位，引导学生积极参与教学的全过程，变被动的接受为主动探索，变单一的教师讲、学生听的模式为师生交流、小组合作竞赛等生动活泼的新模式，把学习的主动权交给学生，才能更好激发学生学习的积极性、主动性和创新性。在比较了众多教学模式的优劣后，在自然科学新授课的教学中我尝试让学生以科学家研究问题的方式去发现问题、分析问题、解决问题，让学生在这个过程中获取知识熟练技能、发展思维。由于这种新授课模式一改过去“接受式”的课堂教学模式，完全由学生自己提出问题、设计方案、解决问题，所以我把这种自然科学新授课模式称为“研究式”新授课模式。下面是一节“研究式”自然科学新授课的教学片段。
一首优美动听的课前歌曲刚结束，每个协作小组都获得了一块镜子。在学生的讨论声中，新课《平面镜和球面镜》使开始了。教师先打出幻灯：1、你手中的镜子有何特点？2、请你对着小镜子观察自己，你发现什么问题？每个协作小组成员拿着镜子前后左右移动，仔细观察、认真讨论，并不时在纸上记录点什么，教师走下讲台巡视，对于一些难以发现问题的小组做一些适当的提示和点拨，五分钟后，各协作小组都已写好本组发现的问题。“下面请同学们汇报根据自己小组观察后提出的相应问题。“教师话音刚落，各协作小组的代表已纷纷举手：“镜小人大，为什么能看到全部面目？”“人远离镜子时，象为何会变小？”“镜中的‘我’是否比‘我’小？”象到镜面的距离和人到镜面距离哪个大？”“镜中的象是实象吗？”在学生连珠炮式的回答下，除去雷同的问题，教师整整写满三张幻灯。“刚才每个小组提的问题都很有见解，今天这课我们先一起来解决其中几个问题，其余问题我们课后再进行研究。”教师根据本节课的目标在众多的问题中选三个问题：1、镜中的象是否比物体小？2、象和人到镜面的距离哪个大？3、镜中的象是实象吗？教师问：“这三个问题，我们可通过什么方法研究？”“实验法“学生异口同声回答，教师打出幻灯，组织学生讨论：1、在实验中你要观察什么？要测量哪些数据？2、用你手中的镜子能否确定象的位置？如果不能怎么办？3、为了实验现象更明显，我们用燃着的蜡烛作为物体，如何设计实验方案？经过讨论，每个协作小组都拿出自己的实验设计方案。得到两支相同的蜡烛和一块玻璃后，利用手头的直尺和白纸开始动手做实验，教师巡视并在一些实验操作技巧和方法上给于指点，不一会儿，有几个协作小组已很成功地完成实验，并得出正确的结论，其喜悦之情溢于言表……。
二、“研究式”自然科学新授课与传统新授课的区别
研究式是被广泛应用于教学中一种新的教学模式，即在教师引导、点拨下，通过学生主动参与来实现，学生要经历：发现问题----收集资料----分析处理问题----解释问题----问题解决的过程。强调让学生自主地参与知识的获得过程。学生通过参与学习，获得了大量信息，这些信息恰恰是创新精神、实践能力的基础，研究式教学是培养创新人才的有效途径。
上述特点与教授式教学模式相比较有如下不同：
教授模式
研究模式
教师
角色
（1） 提出、决定、控制微观管理学习；
（2） 作为教导者，知识的传播者。
（1） 教师和学生实现学习目标中构成搭档关系；
（2） 指导、点拨、提示者。
学生
角色
（1） 上课听讲、消化知识、积累、储存以备将来之用；
（2） 被动接受知识，视其为客观、事实、正确。
（1） 学生作为探究者和知识创新者，运用知识发现、钻研、解决问题；
（2） 主动参与富有个性地解释、批判、解剖知识。
课堂
（1） 由课目、教材决定；
（2） 问题是事先确定的、给予的、多数是已被解决的；
（3） 课堂是学习的唯一场所。
（1） 产生于学生的兴趣；
（2） 自选的、开放式的、现实的问题；
（3） 获取相关信息或求取经验时学习自然地发生。
“研究式”新课注重展示学生思维过程，特别注意实验设计过程，仪器使用过程、现象展示过程、数据得出处理过程、概念形成过程、结论得出过程。如前文《平面镜和球面镜》教学中对于学生在情境中提出的问题如：镜子后面的“我”看得见是真实存在吗？蜡烛的象与蜡烛的大小如何？它们到镜面距离哪个大？如何测？在教学中教师没有轻易将结论告诉学生，让学生去想象、去探索、去发现，将面向结论的学习变为面向过程的学习。此外“研究式”新授课在教学中还注重进行科学方法渗透，如前文教学片段中就向学生渗透观察法、实验法、测量法……，让学生在潜意识中掌握各自科学方法，养成良好的学习、研究问题的习惯，真正实现“教是为了不教”的'境界。
三、“研究式”新授课的特点
1、它是一种开放的教学模式
它在教学过程中实现教师主导作用和学生主体作用的有机组合。教师的主导作用体现在创设问题情境，引导学生在情境中提出一节课中所要解决的问题。学生的主体作用体现在对问题的提出、设置、探索和解决上。让每个学生者能用自己切身体验和主动参与去学习自然科学。
2、它重视学生观察能力和问题意识的培养
学生在教师创设的情境，中，只有通过自己仔细观察认真思考，才能发现并抓住疑点，提出问题、设计方案、解决问题。从而使学生逐步认识到“不能把任何我没有明确地认识为真的东西当成真的接受，”并带着怀疑的目光去观察事物和各种现象，发现问题，这将大大促进学生的创新意识和创造能力的培养，如学生观察镜中的象后提出：镜小人大，镜中的象是否比人小？人远离镜子时，镜中的象是否真的象人所看到的那样变小？这些问题的提出就反映了学生对生活中常见的现象进行深层次的思考和探索。
3、它体现了教学过程由以教为主到以学为主的重心转移
“研究式”新授课体现了教师以培养学生能力为目标来组织教学，知识本身不再是由教师“批发”来的“货物”，学生也不再是知识的容器。课堂的主活动不是教师的讲授，而是学生之间的交流、合作和探索。教师平等参与学生讨论和探索，并不时加以适当点拨和引导，在教学的调控过程中，渗透科学方法，把教和学融为一体。
4、它为培养学生团体意识和合作精神提供了舞台
在“接受式”的传统教学模式中，学生学习是相对独立的，而现在每个学生都与自己的协作小组成员密切联系在一起，一起观察现象，一起讲座并提出问题，一起制定研究方案，一起探索得出结论，只有通过协作小组全体成员共同努力，才能完成全部学习过程，使小组获得成功。这使每个学生看到了集体的力量和合作的重要性，从而加强了每个学生的团体意识和合作精神。
以上是我在开展“主体参与型”教学模式中的一种尝试。需要强调的是，不论哪一种教学模式，充分发挥教师的主导作用还是至关重要的，教师的主导作用不但体现在对教材处理上独具匠心，还体现在平等民主、和谐融洽、轻松活泼课堂气氛的创设和营造上，只有民主、融洽轻松的氛围里，学生的思维才可能处于积极主动的活跃状态，课堂才能成为学生思考、探索和创新的新天地。
参考文献：
洪林旺《优化课堂结构让学生去发现》中国物理学会主办物理教2001.8出版
柳斌《创新教育实施指南》华龄出版社1997年出版
柳思俭《实用中学学科课堂教学模式》山东教育出版社1998年出版
