关于科学概念教学与思维能力培养的探讨

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摘 要： 如何在掌握科学概念的同时培养学员的思维能力，使科学概念转化为学员的实践技能，是教学中不可忽视的问题。本文从使学员的感性认识出发，分析了科学概念形成的过程，以及概念教学中的思维定势与思维障碍问题，理解应用与形成结构。并对通过科学概念教学培养学员思维能力问题进行了探讨。

关键词： 科学概念教学 感性认识 思维方式 思维障碍

一、引言

在科学概念教学的过程中，让学员掌握建立科学概念的基本思维方法，使学员形成、理解和掌握科学概念，发展思维能力，将新概念纳入概念结构或学科结构之中，使学员真正理解概念的实质和内涵，并将其应用到实践中去，把科学概念转化为实践技能，是培养学员思维能力的一个重点。教员在概念教学的活动中应当从使学员获得足够的感性认识入手，通过引导使学员在感性认识的基础上对感性材料进行思维加工进而形成科学概念，并且要注重学员思维障碍问题的解决，通过加强应用、分层指导等方式使学员最终能掌握科学概念的根本，强化科学概念的应用，并在此过程中培养思维能力。

二、学员的感性认识

感知活动是形成科学概念的基础，是培养学员思维能力的前提条件。学员获得与科学概念有关的客观事物的感性认识主要来源于生活经验和观察实验。科学概念的形成过程是以感觉、知觉和表象为基础，通过分析、综合、抽象、概括、系统化、具体化等思维活动，从个别到一般、从具体到抽象、从现象到本质的认识过程。

获得感性认识的主要途径是生活经验。学员在学习科学概念之前，头脑中已经存在一些来源于生活经验对一般客观事物的直觉的认识，通常被称为前概念。科学概念教学就是要将学员的前概念转变为科学概念。教员应当在科学概念教学中恰当地列举生活中的典型事例，创设良好的科学概念学习的环境，以引发学员的感性认识。在一个科学概念所概括的大量事例中，有的事例是含有事物本质属性的例证（肯定例证），有的事例是没有事物本质属性的例证（否定例证）。为了使学员能够掌握概念的本质，教员必须注重变式的运用。在变式教学中，教员应首先列举足够充分的、典型的、恰当的、学员熟知的肯定例证，将其与科学概念有关的特征加以比较，通过分析、概括这些例证进而抽象出科学概念；再列举足够多的、恰当的否定例证，比较与科学概念无关的特征，从而使学员真正理解、掌握科学概念。

学员获得感性认识的另一重要途径是实践教学。通过实践式教学展示有关的现象和过程，可以使学员获得典型、生动、深刻且能反映事物本质属性和共同特征的感性认识。观察包含着积极的思维活动和稳定的有意注意，并借助过去经验作用于人的感觉器官对客观事物进行形象感知和反映，是一种系统的、较持久的知觉。在实践教学过程中要使学员的观察和思维活动结合起来，亦需要教给观察方法，培养观察思路，揭示现象本质。有目的、有计划的观察往往采用顺序观察、分部观察和对比观察，并在观察中进行分析、综合、归纳、概括。

三、概念形成的思维方式

思维是人的大脑对客观事物的反映。它主要源于大脑对客观事物进行抽象和概括的过程。学员只有在形成感性认识的基础上，经过分析、抽象、概括等思维过程，才能形成科学概念。由此可见，思维加工是形成科学概念和培养学员思维能力的关键。

学员在感性认识的基础上，对感性材料进行思维加工进而形成科学概念。这是一种创造性的脑力劳动，不仅需要运用抽象思维，而且需要依赖于形象思维和直觉思维，依赖于各种思维方法的综合运用。

不同的科学概念，形成的思维方法不尽相同。最基本的思维方法有如下几种。

（1）分析概括一类事物的共同属性和本质特征。

（2）抽取物质运动的某一属性，得出表征物质或运动的某种性质的量。

（3）用理想化的方法进行科学抽象。理想化的方法就是从多维的具体图像中抓住最具有本质特征的图像，建立起一个轮廓清晰、主体突出、易于研究、能从主要方面反映研究客体及其过程的新图像。

（4）概念的组合及发展。科学概念有机地组成一个整体，各个概念间存在着密切的逻辑关系，一个概念往往是一些概念的发展，这一概念往往又是另一些概念的基础。因此，依据概念之间的这种联系从一个或几个已知概念可以组合或者发展成另一个新的概念。

在科学概念的教学中，若只向学员提供形成科学概念的感性材料，而不让学员参与思维加工活动和掌握建立科学概念的思维方法，尽管教员在引出概念的文字表述或数学表达式时讲解得很清楚，但对学员来说，表面联系与本质联系、感性认识与理性认识、生活经验与科学概念仍处于“分离状态”，对科学概念的认识是肤浅的、片面的，思维能力未得到发展，当解决实际问题时往往出现错误。因此，要使学员真正理解科学概念的内涵和外延，有效地培养学员的思维能力，就必须在他们获得必要的感性认识的基础上，按照科学概念建立的思维过程，引导学员运用分析、综合、比较、抽象、概括、类比等思维方法对感性材料进行思维加工，抽象、概括出事物的本质属性和共同特征，进而形成科学概念。这是在科学概念教学中培养学员思维能力的关键。

四、概念教学中的思维定势与思维障碍问题

思维定势是人们在思维中普遍存在的一种心理现象，是指人们按照某种固定的思路或模式去考虑问题，表现为思维的倾向性和专注性。在学习科学概念的过程中，思维定势既有积极的意义，又有消极的影响。积极的思维定势是指人们把自己头脑中已有的思维模式恰当地运用到新的思维情景中去，促进问题的解决。消极的思维定势是指人们把自己头脑中己有的、习惯了的思维方式不恰当地运用到新的情景中去，固守一种分析问题的思路不变，从而对问题的解决产生干扰和不良的影响。相关概念的干扰主要有两种类型：一是不能区分相近的概念；二是前科学概念的干扰。排除这些思维障碍，对于正确理解科学概念，发展学员的思维能力具有重要的意义。

在科学概念教学的过程中，要让学员掌握建立科学概念的基本的思维方式；要列举生活中的典型事例，组织开展实验，让学员获得丰富的感性认识，使之在此基础上进行思维加工，形成科学概念；要充分发挥思维定势的积极作用，消除思维定势的消极影响，引导学员不拘泥于某些原有的思维模式，着力于知识和方法的迁移，培养思维的灵活性，建立新的、灵活多样的思维模式；要利用观察、实验、变式等方法排除前科学概念的干扰，用科学的概念去置换学员头脑中的错误概念。总之，排除思维障碍是正确掌握概念、发展思维能力的重要环节。有鉴于此，我们要重视和加强对学员学习思维障碍的研究，并采取有效措施予以排除。

五、理解应用与形成结构

教员让学员明确科学概念的内涵，了解科学概念的外延，加强科学概念的应用，形成科学概念的结构，是掌握科学概念的根本，对培养学员的思维能力有重要的作用。对科学概念的理解和应用，需要注意以下几个方面。

（一）自主定义科学概念

对于科学概念的认知，可以先让学员根据获得的感性认识自己概括出概念的基本含义，再有针对性地加以指导，可以有效地培养学员的抽象概括能力。这种方式的实现前提是使学员获得足够的实践经验，以引发学员对科学概念内涵和外延的思考。科学概念的内涵是科学概念所反映的对象、现象、过程所特有的本质属性；科学概念的外延是指具有科学概念所蕴含属性的全体对象。在确定科学概念的内涵和外延时，通常要用到比较、分类等思维方法，故可以培养学员比较、分类等思维能力。

（二）强化实践

一切理论和概念都源于生活实践并最终应用于解决生活中的问题。应用是学习科学概念的目的，也是衡量科学概念掌握程度的重要标志。通过将科学概念付诸于实践中，以巩固、深化、活化概念，培养学员分析问题和解决问题的能力，提高其思维品质。在教学活动中，教员要注意总结和分析学员学习科学概念的思维障碍，了解学员的认知结构和能力特点，有针对性地选择一些典型问题，让学员从多视角、多侧面予以思考和辨识，使之更全面、更深入地理解和掌握科学概念，从而发展思维能力。

（三）针对不同层次学员分别引导

由于科学概念一般较为复杂，因而要求学员一次性理解科学概念是不符合认知规律的。学员理解概念的过程，大致可分为领会、运用、完善、扩展四个阶段。领会阶段，主要是初步理解概念的定义、内涵及外延。运用阶段，主要是直接应用初步理解的概念来分析或解决简单的问题。完善阶段，主要是理解全部内涵，掌握外延，明确其与相关概念的区别和联系。扩展阶段，主要是深刻理解和熟练、灵活地运用概念，即概念的深化和活化阶段。在这四个阶段中，前两个阶段的时间衔接比较紧凑，第二阶段为第三阶段作必要的铺垫，后两个阶段之间可以有一段时间间隔。为此，在科学教学中，我们要针对不同的阶段和不同学员的特点提出不同的要求，并给予分类指导。

六、结语

学员基于对科学概念的理解和应用，只有将新概念纳入概念结构或学科结构之中，才能真正理解概念的实质和内涵。教员应根据科学概念教学的特点，帮助学员形成合理的概念认知结构，使之掌握系统知识的方法，更重要的是在实际工作环境中如何恰当地运用这些概念性知识，并将其转化为实践技能，这样才能更有效地培养学员的思维能力。

参考文献：

［1］林崇德.学习与发展［M］.北京师范大学出版社，1999.

［2］田世昆等.物理思维论［M］.广西教育出版社，1996.

［3］杜威著.王承绪译.民主主义与教育［M］.人民教育出版社，1990.