科学方法论在高校理工类课程中的应用

科学方法论在高校理工类课程中的应用

作者：杜红

来源：《读书文摘（下半月）》2017年第03期

摘 要：高校理工类课程的实质与核心是学生科学素养的培育，它包括科学知识、科学方法与科学精神三个基本层面。围绕理工类课程的性质与特点，实现从科学方法到科学方法论的转变是提高大学生科学素养的必要手段，是素质教育课程目标达成的有效途径。 关键词：理工类课程；科学方法论；科学素养 一、理工类课程的性质和特点

现代高等教育越来越注重人才的素质教育，它不仅表现为重视培养学生的知识系统，还表现为重视学生的思维与能力培养。具体到理工类大学生，突出表现就是其专业课程体现出的知识与方法的结合、思维与精神的交融。在当前高校课程改革背景之下，理工类课程的这种特点表现地尤为突出：一是科学知识的系统性与专业性；二是科学方法的渗透性与融合性；三是科学精神的传承性与感染性。

（一）科学知识的系统性与专业性

高校理工类课程的一个基本特点是注重科学知识的系统性与专业性，大多数专业课程的设计与规划都以知识传授为主要目的，强调对科学概念、科学原理的认识与理解。例如物理学科中的质点、平稳态、理想气体、电磁波等经典概念以及牛顿力学、电磁波理论和理想气体方程等科学原理与理论，都是物理类相关课程的基本内容。修读物理相关专业的学生都需要对这些概念、知识与原理进行深入透彻理解，并在此基础上进一步掌握系统化的科学理论知识。相比文科类课程，理工类课程内容的逻辑性与系统性更加明显，特别是一些基础学科，其概念、术语、命题、定理等建构起一整套完整的，以逻辑性、系统性、简明性为基本特征的理论体系。虽然在一些哲学家和教育学家中，对于这种“硬科学”的觀念存有异议，但是在当前高校理工类课程的设计与执行中，这种科学观念仍然占据着主导地位，决定了当前理工类课程的系统性与专业性。

（二）科学方法的渗透性与融合性

高校理工类课程除了注重科学知识的系统性与专业性而外，还非常关注科学方法在课程中的渗透与融合。从科学史角度看，每一次科学方法的进步都带来自然科学的进步，科學方法伴随着科学的发展而发展。例如，欧几里得几何学就是对亚里士多德逻辑方法的一种实际运用，并把亚里士多德的演绎推理工具发展成了一种公理化的方法，对数学学科的发展产生了深刻影响。在当前课程设计与规划中融入科学方法的教育，不仅有利于学生对科学知识的认识与理解，还能促进学生对科学过程、科学思维的把握，培养学生的自主学习能力与创新精神。当前

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理工类专业对实验和实践类课程的重视就体现了对科学方法的重视，在传授知识的同时，注重培养学生发现问题、解决问题的科学研究能力。 （三）科学精神的传承性与感染性

科学精神是在科学知识与方法的基础上培育出来的，它是贯穿于科学实践活动的基本精神状态与思维方法，包括探索、怀疑、理性、求真等各个方面；注重科学精神的传承与熏陶是高校理工类课程的第三个特点。在现代高等院校素质教育背景之下，大学生对专业知识的掌握只是其基本要求。在系统性与专业性科学知识的基础之上，学生对科学方法的认识与理解，进而形成的探索发现与怀疑求真等科学精神，是课程设计与规划的重点。除此之外，现代理工类课程的目标还包括对科学技术与社会及其个人相互关系的认识与理解，这可以“让学生在某种程度上多少了解一点社会运作的情况，主要是它与产业、政府和教育的关系”，可以使“所有学理科和工科的学生对他们将要在其中工作中的社会有所理解”，这更有利于培养健全的学生。 二、理工类课程融入科学方法论的必要性

理工类课程的性质和特点展现了其培养学生科学素养的实质，包括科学知识、科学方法与科学精神三个基本层面。因此，在课程设计与执行过程中，科学方法论的融入是实现课程目标的主要途径，是提高大学生科学素养的必要手段。在科学素养的三个基本层面中，科学方法属于中观层次，它既可以向下承接科学知识与概念，也可以向上关照科学精神与思维，有利于课程目标的有效达成。具体来说，理工类课程融入科学方法论的必要性体现在以下两个方面。 （一）内容与功能的彰显

理工类专业人才培养的一个基本目标是掌握系统化的科学知识并能运用于实际生产实践，因而知识传授是最为基础的一环，但这绝不意味着课程目标需要局限于知识与概念层面，相反，科学方法的渗透与融合非常必要。对于科学方法一般有两种理解：一是广义的科学的方法，指符合客观事物发展规律、具有科学性、在实践活动中行之有效的方法；二是特指科学研究中的方法，包括自然科学和工程技术方法。科学方法在理工类课程中的渗透与融合既可以使知识层面的课程目标有效达成，又可以启迪学生的自主学习与创新能力，也即，从内容与功能两个方面确保课程目标的有效达成。从具体操作来讲，科学方法的渗透与融合主要体现于具体学科领域内的研究方法在教材中的融入，比如理论物理学中的理想实验方法和模拟方法，数学学科中的归纳方法与演绎方法等，已经在课程内容设计中有所体现，学生在学习具体的理论知识时已经直观地感受到了科学方法的作用，建立了一定数量的、琐碎的、片段化的关于科学方法的印象。

（二）思维与能力的培养

要使学生初步形成的这些琐碎的、片段化的关于科学方法的印象转变为实质性的能力与素养，就必须要在课程设计与执行中把科学方法上升到科学方法论的层面。科学方法论有三个基

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本层次：一是哲学思维方法，它从最一般的关系出发，考察思维与存在、主体与客体、人类与世界的相互关系并以这些原则来勾画世界的整体图景；二是科学方法论，即科学研究的一般方法，它是具体的、特殊的研究方法与认识方法的提炼与概括，比如观察法、实验法、假说法等；第三个层次是具体的科学方法，即各门具体自然科学中特殊的方法和操作。高校理工类课程融入科学方法论主要应该在第二个层面上进行操作，以避免科学方法降格为事实性和描述性知识，这是因为科学方法只有具有一定程度的统摄性才能启迪学生的科学思维，培养学生的科学精神，而琐碎的、片段化的、功利的科学方法教育的影响力则相对较弱。从课程目标角度来讲，从科学方法到科学方法论的转变将有效提升学生的科学素养。 三、理工类课程融入科学方法论的对策建议

在理工類课程中融入科学方法论的教育并无固定的、一成不变的做法，不同学科应当根据自身学科性质与学生培养要求进行课程组织与安排，不过，我们仍然可以提供一些宏观的、普遍的建议与对策以供参考。

（一）按照科学方法论的逻辑组织教学内容

在现行的规范教材中，大多数科学理论与知识都遵照科学认识论的逻辑进行安排组织，从易到难，从浅入深，而科学方法论则以零散的、碎片化的形式贯穿于课程基本内容之中。虽然许多课程标准明确设置了“科学方法”的目标，但这种零散的、碎片化的形式很容易带来课堂教学中的实质性缺失，也即在实际教学中，科学方法往往让位于科学概念与知识，要么成为浮于表面的科学方法论的机械陈述，要么成为科学概念与原理背后可有可无的补充，而没有在“显”与“隐”之间达到一定平衡，这提醒我们要特别注意实际教学过程的组织。如果说教材文本自身科学方法论逻辑的缺失难以避免，那么我们至少可以在教学设计与组织中融入科学方法论教育，按照科学方法论自身的逻辑来组织课堂教学过程，伴随着科学知识的展开而实现科学方法的展开。

（二）依据科学方法论的层次安排实践活动

实验或实践教学在高校理工课程中占据着很大比重，是科学方法论教育的重要渠道。实验或实践教学的一个基本特点是“做中学”，学生在实际科学活动中培养发现、分析与解决问题的能力，而科学方法伴随着科学活动的展开自然而然地呈现出来，因而我们可以依据科学方法论的层次来组织学生的实践活动。在具体实验设计与组织中，科学方法论的融入既需要微观层面的具体科学方法的运用，比如用光谱分析法来测定化合物化学组成与含量，又需要中观层面的科学方法论的彰显，比如用类比方法来分析同序列元素的性质与特征，还需要一定程度的哲学思维方法，比如对因果性、联系与发展的理解等。总之，围绕着课程目标，教师可以设计不同层次的科学实践活动以引导学生形成系统的科学方法观。 （三）在课程设计与执行中融入科学史教育

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科学方法与科学史相互关联，对科学方法的模仿成就了一系列科学的进步，书写着科学的历史，比如库仑模仿牛顿万有引力公式的方法写出了点电荷吸引力公式。我们在具体课程设计与执行中，应当充分考虑科学史案例：一方面，科学史教育可以帮助学生更好地理解科学理论与科学活动；另一方面，科学史处处展现出科学方法的灵魂，有利于科学方法论课程目标的达成。从具体操作来讲，融入科学史教育不仅包括具体的学科史，比如物理学史、生物学史、天文学史等，还应当包含一般的科学通史，即作为通识课程的一类，只有从这两个方面入手，才能使科学方法从“死”的工具与手段转变为“活”的思维与精神，实现科学方法到科学方法论的升华。

参考文献：

[1]希拉·贾撒诺夫.科学技术论手册[M].北京：北京理工大学出版社，2004：7. [2]鲍健强，叶瑞克.科学方法论[M].杭州：浙江人民出版社，2011：14. [3]林德宏.科技哲学十五讲[M].北京：北京大学出版社，2004：178-179. 作者簡介：

杜红，女，哲学博士，重庆师范大学马克思主义学院讲师，研究方向：科学技术哲学。 基金：重庆市教育科学“十二五”规划高等教育质量提升课题（2015-GX-048）。