第一章 學生科學發現的指導1
1.科學發現的涵義
科學活動中對未知事物或規律的揭示，主要包括事實的發現和理論的提出。作出科學發現是一切科學活動的直接目標，重要事實或理論的發現也是科學進步的主要標誌。這兩類發現又是互相聯係、互相促進的。例如，19世紀末以來，電子、X射線、放射性等發現促成了原子結構和原子核理論的建立，而後者又推動了各種基本粒子的發現，為粒子物理學的誕生作好了準備。重大的科學發現，特別是重大理論的提出，往往構成某一學科甚至整個科學的革命。科學理論的發現是創造思維的結果，它往往求助於直覺、想象力的作用，這就必然要涉及科學家的文化素養、心理結構甚至性格特征等複雜的個人因素，有時還往往具有很大的偶然性。但這並不意味科學發現毫無規律性可循。科學史上有大量所謂“同時發現”的記載，說明任何發現歸根結柢都是在一定社會文化背景中的社會實踐和科學自身需要的產物，特別是事實的發現往往直接受到社會生產水平和儀器裝置製造技術的製約。因此，科學發現在科學發展的總進程中是必然的，合乎規律的。它具有自己的“邏輯”，有人還明確地稱之為科學發現的邏輯。這種“邏輯”有別於單純從事實歸納出理論或者從理論演繹出事實的形式邏輯。
2.科學發現的引導
教師在教學設計的過程中如何處理好學生探究與課本內容的關係，讓教科書和學生的思維有機結合起來，而不是將書藏起來讓學生進行所謂“猜想”是一個非常強的教學技巧問題，值得每一個教師去認真探討。
我們的教育目標不應該僅僅是教給學生死記硬背一些表層的知識，而是應該讓學生學到知識背後所隱藏的科學方法和價值觀念，知識背後這些內具的方法、情感和價值觀才是決定學生的終生發展的最重要的方麵。
雖然教材呈現的知識，通常是科學家們早已發現，已經形成定論的知識，但學生學習時並不是去尋求人類尚未知曉的事物或聯係，當它應是一個用自己的頭腦獨立思考，親自獲得知識的探索過程。如果把學生的學習過程變成一個“再發現”或“重新發現”的過程，那麼這樣的學習一定能激發學生的學習興趣，一定能使學生牢牢掌握所學的知識，一定能使學生“知其然”也“知其所以然”並能“知其何以然”。教師在這一過程中扮演的角色，不是向學生奉送真理，而是指導學生自己去發現真理。
例如，老師在講解庫侖定律這節課時，應該明白學生對科學思想和方法的掌握，是在對規律的探究過程中實現的。指導學生不僅清楚地了解教學的內容，同時在解決問題的過程中，還應經曆科學家研究、探索的過程，從而使學生真正領略到科學方法和物理知識的內涵，能力得到提高。教師應該帶領學生沿著科學家的足跡，再現當時的探索過程，深入討論庫侖定律中蘊含的科學思想和方法：卡文迪許如何用同心球實驗，進一步檢驗庫侖力與距離平方成反比的規律。在指導學生“重新發現”時，教師並沒有完全形式化地依賴教材展開教學，而是對教材做了創造性的處理，從卡文迪許受到牛頓萬有引力定律推論的啟發開始，通過類比的方法，設計了同心球實驗，驗證庫侖力和萬有引力定律一樣，都與距離的平方成反比。然後通過類比，引導學生猜想並分析，如果庫侖力滿足與距離平方成反比的關係，放在帶電球殼內的金屬球，是否會帶電。再用驗電器檢查，發現內球不帶電後，卡文迪許沒有滿足於預期的成功，還進行了進一步的誤差分析。