論科學假設能力的結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)的創(chuàng)新路徑

1、論科學假設能力的結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)的創(chuàng)新路徑論科學假設能力的結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)的創(chuàng)新路徑科學假設指人們根據(jù)已有的科學理論、科學知識對新的科學事實和未知的規(guī)律所做的假定性闡釋與說明。培養(yǎng)學生的科學假設能力是理科教育的重要目標。然而當前教學實踐表明人們只重視假設的檢驗如設計實驗、數(shù)據(jù)處理等而對學生假設能力的培養(yǎng)并不關注。因為部分人認為提出假設依靠的是靈感和直覺是不能被教的。這是由于人們還未發(fā)現(xiàn)科學假設產(chǎn)生的邏輯機制以致設計不出有效的教學模式和策略。國內(nèi)學者

2、文慶城、羅星凱等從科學假設的數(shù)量、質(zhì)量、對所提出假設的解釋等幾個方面來探討科學假設能力的結(jié)構(gòu)及其培養(yǎng)。[1][2]國內(nèi)其他學者認為應從“加強‘雙基教學’、尊重學生所提出的假設、加強假設方法的教學”等方面來培養(yǎng)學生的假設能力。[3][4]國外學者奎因(Quinn)、勞森(Lawson)等[5][6]分別從假設質(zhì)量的判斷和假設論證方式來探討學生科學假設能力的培養(yǎng)。這些研究或僅關注科學假設自身的含義和質(zhì)量評價標準未注意科學假設能力的其他維度或

3、屬于自身的教學經(jīng)驗理論基礎薄弱。要完整了解科學假設能力結(jié)構(gòu)制定科學假設能力培養(yǎng)的合理策略還必須從科學家提出假設的邏輯機制去探討。一、科學假設產(chǎn)生的邏輯機制科學家究竟是如何提出科學假設的經(jīng)驗主義者認為科學發(fā)現(xiàn)是個歸納的過程所謂的科學假設也就是由歸納而產(chǎn)生?，F(xiàn)代科學哲學研究表明我們不可能從事實歸納出任何假設因為如果沒有假設的指導人們就不知收集哪些事實。換言之即使是歸納也是以假設為前提。演繹也不能產(chǎn)生任何假設因為演繹推理是從一般推知個別如果前

4、提為真其結(jié)論也為真即演繹推理并不會產(chǎn)生新的命題。因此科學假設既不是通過歸納也不是依靠演繹推理產(chǎn)生而是科學家發(fā)明出來的。除直覺、頓悟等非理性因素外科學假設的發(fā)明過程是否遵循一定的邏輯機制目前科學哲學界的共識是提出假設具有一定的邏輯模式皮爾斯提出的溯因推理是產(chǎn)生科學假設的唯一邏輯操作。溯因推理是由結(jié)果推出原因的一種推理方式它的觸發(fā)條件是事實與預期不符如新事實、異常事實的出電磁波進行比較而做出的發(fā)現(xiàn)伽利略發(fā)現(xiàn)木星的衛(wèi)星過程也是不斷地用所掌握的

5、恒星和衛(wèi)星的知識與觀察到的證據(jù)做對比。由此可知從意外現(xiàn)象到假設之間存在一條可以逾越的鴻溝那就是從已有知識和理論中尋找相似的經(jīng)驗現(xiàn)象或理論并借用其中的因果解釋而提出假設?？茖W假設提出的整個溯因過程可用以下圖形來描述:其具體思維步驟為:(1)科學假設的產(chǎn)生過程從分析問題探討其中的因果關系開始(2)推理者在已有的知識結(jié)構(gòu)中尋找與當前問題情境相似的經(jīng)驗現(xiàn)象(3)探討各種相似經(jīng)驗現(xiàn)象的因果解釋(4)把各種經(jīng)驗現(xiàn)象與當前的問題情境進行比較(5)借用

6、經(jīng)驗現(xiàn)象的因果解釋提出假設(6)選擇合理的科學假設。圖中“”表示問題情境和經(jīng)驗現(xiàn)象間的對比。由此可見假設產(chǎn)生的溯因推理程序看似簡單其實包含復雜的思維過程如探索、比較、綜合、選擇等思維操作。由于人類任何新知識都是在原有知識基礎上的創(chuàng)造我們就不能把上述環(huán)節(jié)狹隘地理解為類比推理過程如尋找相似經(jīng)驗這個環(huán)節(jié)除類比推理外還包括利用已有知識創(chuàng)造性地想象出與問題情境相似的結(jié)構(gòu)模型如凱庫勒的苯分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。其中非理性思維的靈感、直覺等也發(fā)揮重要的作用。

7、三、科學假設能力的含義及結(jié)構(gòu)(一)科學假設能力的含義由科學假設產(chǎn)生的邏輯思維過程可知要提出科學假設推理者必須同時具備兩個條件:一是具備豐富的經(jīng)驗性、陳述性知識二是具有溯因推理能力。而要選出合理的科學假設推理者還應知道假設質(zhì)量的判斷標準和具有一定的溯因論證能力。由此可見科學假設能力是集科學事實知識、方法知識、溯因推理能力等因素為一體的一種綜合能力。我們對科學假設能力界定為面對令人迷惑的自然現(xiàn)象推理者充分運用已有的知識經(jīng)驗順利提出符合質(zhì)量標