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

1、論科學(xué)假設(shè)能力的結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)的創(chuàng)新路徑論科學(xué)假設(shè)能力的結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)的創(chuàng)新路徑科學(xué)假設(shè)指人們根據(jù)已有的科學(xué)理論、科學(xué)知識(shí)對新的科學(xué)事實(shí)和未知的規(guī)律所做的假定性闡釋與說明。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)假設(shè)能力是理科教育的重要目標(biāo)。然而當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐表明人們只重視假設(shè)的檢驗(yàn)如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理等而對學(xué)生假設(shè)能力的培養(yǎng)并不關(guān)注。因?yàn)椴糠秩苏J(rèn)為提出假設(shè)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(xué)假設(shè)產(chǎn)生的邏輯機(jī)制以致設(shè)計(jì)不出有效的教學(xué)模式和策略。國內(nèi)學(xué)者

2、文慶城、羅星凱等從科學(xué)假設(shè)的數(shù)量、質(zhì)量、對所提出假設(shè)的解釋等幾個(gè)方面來探討科學(xué)假設(shè)能力的結(jié)構(gòu)及其培養(yǎng)。[1][2]國內(nèi)其他學(xué)者認(rèn)為應(yīng)從“加強(qiáng)‘雙基教學(xué)’、尊重學(xué)生所提出的假設(shè)、加強(qiáng)假設(shè)方法的教學(xué)”等方面來培養(yǎng)學(xué)生的假設(shè)能力。[3][4]國外學(xué)者奎因(Quinn)、勞森(Lawson)等[5][6]分別從假設(shè)質(zhì)量的判斷和假設(shè)論證方式來探討學(xué)生科學(xué)假設(shè)能力的培養(yǎng)。這些研究或僅關(guān)注科學(xué)假設(shè)自身的含義和質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)未注意科學(xué)假設(shè)能力的其他維度或

3、屬于自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)理論基礎(chǔ)薄弱。要完整了解科學(xué)假設(shè)能力結(jié)構(gòu)制定科學(xué)假設(shè)能力培養(yǎng)的合理策略還必須從科學(xué)家提出假設(shè)的邏輯機(jī)制去探討。一、科學(xué)假設(shè)產(chǎn)生的邏輯機(jī)制科學(xué)家究竟是如何提出科學(xué)假設(shè)的經(jīng)驗(yàn)主義者認(rèn)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)是個(gè)歸納的過程所謂的科學(xué)假設(shè)也就是由歸納而產(chǎn)生?，F(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)研究表明我們不可能從事實(shí)歸納出任何假設(shè)因?yàn)槿绻麤]有假設(shè)的指導(dǎo)人們就不知收集哪些事實(shí)。換言之即使是歸納也是以假設(shè)為前提。演繹也不能產(chǎn)生任何假設(shè)因?yàn)檠堇[推理是從一般推知個(gè)別如果前

4、提為真其結(jié)論也為真即演繹推理并不會(huì)產(chǎn)生新的命題。因此科學(xué)假設(shè)既不是通過歸納也不是依靠演繹推理產(chǎn)生而是科學(xué)家發(fā)明出來的。除直覺、頓悟等非理性因素外科學(xué)假設(shè)的發(fā)明過程是否遵循一定的邏輯機(jī)制目前科學(xué)哲學(xué)界的共識(shí)是提出假設(shè)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(xué)假設(shè)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(shí)與預(yù)期不符如新事實(shí)、異常事實(shí)的出電磁波進(jìn)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(shí)與觀察到的證據(jù)做對比。由此可知從意外現(xiàn)象到假設(shè)之間存在一條可以逾越的鴻溝那就是從已有知識(shí)和理論中尋找相似的經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象或理論并借用其中的因果解釋而提出假設(shè)?？茖W(xué)假設(shè)提出的整個(gè)溯因過程可用以下圖形來描述:其具體思維步驟為:(1)科學(xué)假設(shè)的產(chǎn)生過程從分析問題探討其中的因果關(guān)系開始(2)推理者在已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中尋找與當(dāng)前問題情境相似的經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象(3)探討各種相似經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象的因果解釋(4)把各種經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象與當(dāng)前的問題情境進(jìn)行比較(5)借用

6、經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象的因果解釋提出假設(shè)(6)選擇合理的科學(xué)假設(shè)。圖中“”表示問題情境和經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象間的對比。由此可見假設(shè)產(chǎn)生的溯因推理程序看似簡單其實(shí)包含復(fù)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(shí)都是在原有知識(shí)基礎(chǔ)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(yàn)這個(gè)環(huán)節(jié)除類比推理外還包括利用已有知識(shí)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(xué)假設(shè)能力的含義及結(jié)構(gòu)(一)科學(xué)假設(shè)能力的含義由科學(xué)假設(shè)產(chǎn)生的邏輯思維過程可知要提出科學(xué)假設(shè)推理者必須同時(shí)具備兩個(gè)條件:一是具備豐富的經(jīng)驗(yàn)性、陳述性知識(shí)二是具有溯因推理能力。而要選出合理的科學(xué)假設(shè)推理者還應(yīng)知道假設(shè)質(zhì)量的判斷標(biāo)準(zhǔn)和具有一定的溯因論證能力。由此可見科學(xué)假設(shè)能力是集科學(xué)事實(shí)知識(shí)、方法知識(shí)、溯因推理能力等因素為一體的一種綜合能力。我們對科學(xué)假設(shè)能力界定為面對令人迷惑的自然現(xiàn)象推理者充分運(yùn)用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)順利提出符合質(zhì)量標(biāo)