科学课程中的许多知识对学生的终身可持续发展具有重要的基础性作用。如力的知识、电的知识、光的知识等等。在帮助学生建构这些科学知识的过程中，我们往往是从实验出发的。凡实验就有现象，而做实验往往又不满足于所得到的表面现象，我们总希望得到现象背后的规律、原理、结论等。如何从实验现象得出科学结论呢?在此过程中隐含着怎样的科学思维过程，或者说学生运用了什么样的科学思维方法呢?教师能否在帮助学生灵活运用这些科学思维方法上形成一些稳定的科学策略呢?
　　实验就是让学生先对科学现象获得清晰的印象，然后通过分析、归纳等科学的思维方式，抓住现象的本质，从而使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识，最终形成科学概念。为提高科学实验活动的有效性，教师应该了解、研究学生在科学实验过程中常用的科学思维方法，即找出学生从现象到结论的过程中所运用的科学思维方法。
　　科学思维方法有很多种，本文在对常用的一些科学思维方法进行探讨的基础上，研究这些科学思维方法在具体实践中是如何运用的，在帮助学生运用这些科学思维方法的过程中教师能得出什么样的有效策略。
　　
　　一、探索科学的窗口——观察法
　　
　　观察法是指研究者通过感官和辅助仪器，有目的、有计划地对处于自然情境下的客观事物进行系统感知观察的一种科学研究方法。在科学课程中有很多实验要用到观察法，如观察蜗牛、观察月相、观察各种化学变化的现象等。
　　片段1：力是一个重要的、抽象的概念，在整个力学大厦中具有奠基性作用。在引入力的概念时教师往往会做一些实验，那么，教师是如何帮助学生从实验现象得出力的概念呢?在这个过程中，学生又运用了哪些科学思维方法呢?
　　教师演示：提箱、拉犁、推土、压路等实验。
　　学生观察：对教师演示的实验或展示的图片引起注意，进行观察。
　　实验现象中所包含的信息非常多，由于注意存在着选择性，学生根据自己的喜好及已有的经验，往往只是对其中部分信息感兴趣，于是这些信息进入大脑进行进一步加工。由于注意到的仅是部分信息，这些信息可能是非关键信息，对得出正确的结论是无效的。为提高观察的有效性，教师要引导学生注意那些关键信息；所提供的实验具有足够的新型性，这样更能引起学生的注意，并进行仔细观察；告诉学习的目标，学习目标能引导学生去关注哪些现象、信息是应该着重掌握的。
　　运用观察法，并非仅仅观察到事物的表面现象即止。我们希望通过观察增加学生的感性认识，然后能由此得出事物的本质。因此，在观察的过程中，我们应引导学生进行分析、对比等思维活动。法拉第曾说：“没有观察就没有科学，科学发现诞生于仔细观察之中。”从这个意义上讲，在科学实验中观察法是探索科学知识的第一窗口。
　　
　　二、无限而复杂的对策——分析法
　　
　　观察所得到的信息量大却杂乱无章，如何对这些信息进行有效的整理，这就需要用到分析法。分析法是指把一件事情、一种现象、一个概念分成较简单的组成部分，找出这些部分的本质属性和彼此之间的关系。
　　片段2：在观察的基础上，要对现象进行进一步分析整理。
　　教师板书：吊车对箱子施加了提的作用；拖拉机对犁施加了拉的作用；推土机对土施加了推的作用；压路机对路施加了压的作用。
　　学生分析：教师提供了很多现象，此时学生就这些现象进行分析，找出这些现象有哪些简单的组成部分，找出这些部分的本质属性和彼此之间的关系。
　　“提箱、拉犁、推土、压路”等四个实验现象各不相同，其中所包含的信息繁多、杂乱。对这四个现象进行分解时，发现它们都有两个物体，而且物体之间存在着一定的相互作用。存在两个及以上的物体，这些物体间存在相互的作用，这两点就是力的概念的本质。
　　初中学生处于“形式运算阶段”的初始阶段j他们的分析思维能力还比较弱，因此，往往不能立即正确地抓住现象中的本质。为提高学生分析水平，教师可以利用以下策略：提供分析的示例。先对其中一个现象进行示范分析，给学生以分析的样本；提供具有典型性的事例。在学习的初期，应从典型的、正面的实例入手，待学生熟悉后再分析反例，完善学生的认识。
　　分析和综合往往是连在一起的、密不可分的。先是通过分析对部分做周密的研究认识，最后从整体上对部分进行正确的综合，从而达到对力的概念的整体把握。分析的意义在于细致地寻找能够解决问题的主线，并以此解决问题。
　　
　　三、从特殊到一般的途径——归纳法
　　
　　学生所做的实验总是有限的、个别的，要从有限的、个别的实验中得出科学结论就要用到归纳法。归纳法是指从个别的具体事物的认识中抽象出一般性认识的推理方法和思维形式。
　　片段3：通过上述观察、分析，学生从这些信息中得出结论。
　　学生归纳：通过以上分析可知，四个例子中都有力的作用存在，都是一个物体对另一物体产生作用，从而认识到“相互作用”就是力的本质。
　　教师板书：结论：力是一物体对另一个物体的作用。
　　“吊、提、拉、推”是力的相互作用的四种“特殊”的表现形式，是个别的、具体的。归纳就是从这个四个“特殊”的表现形式中得出“相互作用”这一力的“一般”性特征。归纳就是从“特殊”到“一般”的过程。
　　虽然学生早就感受到力的存在，但要求他们自己归纳得出一个科学的力的概念或者仅通过教师的讲解来形成力这个非常抽象的概念，是困难的。教师往往要通过很多实验来帮助学生归纳出力的概念。教师要提供足够多的事例，提供的事例越多，也就提供了更多的感性认识，越容易帮助学生掌握事物的本质。为帮助学生对本质现象有充分认识，教师要让学生充分地参与探究过程，如在对吊、提、拉、推这四个现象有充分的研究后，学生得出力的本质就是两事物在相互作用，从而得出力是一物体对另一个物体的作用。
　　归纳是从众多事例中排除无关的、非本质的东西，而将事物的本质和规律发掘出来。教师应帮助学生进行分析比较，排除无关的、非本质的东西，而将事物的本质和规律挖掘出来。
　　
　　四、对象异同的确定——比较法
　　
　　有些现象非常雷同，学生无法辨别其中的细微之处，这时就要用到比较法。比较法就是确定研究对象之间差异点和共同点的思维过程和方法。各种科学现象和过程都可以通过比较来确定其差异点和共同点，为进一步抽象概括做好准备工作。
　　片段4：“吊、提、拉、推”这样的作用和磁铁对铁块的吸引有何异同呢?
　　教师演示：磁铁吸引铁块。
　　学生比较：铁块在磁铁吸引下能移动，但两者间并未接触，是否有力存在呢?这样的作用与上面的“吊、提、拉、推”有何异同呢?
　　学生得出力的概念后，再举磁铁吸引铁块的例子(两者没有直接接触)，这个现象与前面四个现象有明显的不同，两者之间并没有接触。两物体之间没有直接接触是否也能认为有力的作用呢?这个例子给学生理解造成困难，学生对此感到模糊，迷惑。然 后通过与上面四个现象进行比较，发现磁铁吸引铁块这一现象中也存在两个物体，而且磁铁和铁块之间也存在着相互的作用，这是符合力的概念的，因此磁铁和铁块之间也是存在力的作用的。通过不同实验之间的比较将表面不同而实质相同的事物的本质属性联系起来，从而扩大了力这个概念的外延。
　　比较是以已有的知识为基础，在此基础上再进一步认识事物的本质属性和规律。教师应积极引导、学生进行比较，找出现象之间的差异点和共同点。为使学生能较好地进行比较，教师所举例子的不同现象之间的差异要明显，差异越明显就越能找出异同之处。同时教师可先行比较一些非本质的差异，提供思维样例，以便学生“有章可循”。
　　
　　五、通向创新的桥梁——类比法
　　
　　类比是一种推理方法，根据两种不同事物在某些特征上的相似，得出它们在其他特征上也可能相似的结论。类比法是常用的科学思维方法，如我们在学习分子的动能时，将它与物体的动能进行类比；在学习功率时，将它与速度进行类比。
　　水压却是学生所熟知的。通过将电压与水压相类比，使得电压这个抽象概念在学生的脑海中变得更为具体。
　　类比法是要揭示貌似相似而本质不同的实验现象。要使类比法更为有效，可采用以下策略：教师在帮助学生进行类比时，类比项目应具体，如图2中对两个实验进行了多方面的类比；努力帮助学生将新概念与熟悉概念的相似点的关键特征联系起来：此处的关键特征就是电压和水压分别能使电荷和水流动起来。
　　科学实验的目的不仅是教学生学会使用各种仪器设备，也不仅是让学生学会一些实验的方法与手段，而是要让学生通过实验真正掌握科学规律的真谛，培养学生用实验方法去证实或推翻所作的猜想、假设等。为达到这一目的，教师应要求学生“在实验中既动手又动脑”，“用动脑来指导动手”。因此，了解、研究学生在科学实验过程中常用的科学思维方法，对提高实验教学的有效性是十分必要的。科学思维方式有很多种，本文仅对部分常见的科学思维方法做了研究。