胡曉燕

【內(nèi)容摘要】把科學史的知識融于《科學》教學，對提高學生的科學素養(yǎng)具有重要價值。文章結(jié)合初中科學教學實踐，闡述了如何巧用科學史料，提升學生科學素養(yǎng)的問題。

【關(guān)鍵詞】科學素養(yǎng) 科學史料 策略方法

科學史集中反映了人類探索和認識客觀世界的歷程，蘊含著非常豐富的“立德樹人”的教育因素。近年來，中考試題也不斷引入科學史，這既是試題命制的創(chuàng)新，也是科學教學的一種倡導，給科學教學帶來許多有益的啟示。

一、加強科學史教育，提高學生人文素養(yǎng)

人們已經(jīng)清楚地認識到科學技術(shù)的發(fā)展離不開人文精神的引導與限制，只有綜合運用科學和人文社會科學知識才能解決。于是，科學與人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，也就很緊迫地提到了我們教育者的面前。提高學生綜合科學素養(yǎng)離不開必要的科學史，這些需要學生掌握的科學史往往是現(xiàn)代公民的常識。盡管科學考查的重點不在科學史，我們的教學也沒必要讓學生記憶科學史，但這些基本的科學史常識應當成為學生的常識，端正學生求真務實的治學態(tài)度，愛科學、用科學以及勇于為科學獻身的精神品格。

例如（衢州卷2題）：提出“日心說”的科學家是（ ）

A.托勒密 B.哥白尼

C.牛頓 D.哈勃

因此，教師首先要有科學史觀和科學史的教學認識，有必要滲透科學史，對學生進行必要的通識性教學。何況掌握必要的基本的科學史也是課程標準及考綱的要求之一。

可見，科學前輩們?nèi)绻麤]有求實務真的科學態(tài)度，許多重大發(fā)現(xiàn)不知要被推遲多久，科學技術(shù)的發(fā)展肯定沒有今天這樣日新月異。讓學生了解科學史，可以培養(yǎng)學生熱愛科學、獻身科學的精神，具有非常重要的教育意義。因此，有意識地在教學中滲透科學史教育，從而達到科學與人文素養(yǎng)的共同提高。

二、巧用科學史料，提升學生科學素養(yǎng)

1.巧用科學史料有效創(chuàng)設情境

中考科學試題一般有與被考查的知識或能力有著一定聯(lián)系的具有一定意義的情境?？茖W史作為科學知識的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的見證，呈現(xiàn)出原汁原味的曲折又完整的探究歷程，因而作為試題情境具有獨特的優(yōu)勢。

例如金華中考題：達爾文在研究光照對植物胚芽生長的影響時，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胚芽在受到單側(cè)光照射時，會彎向光源生長。在此之后，眾多科學家深入研究后發(fā)現(xiàn)，原來能夠影響植物彎向光源生長的物質(zhì)其實就是（ ）

A.維生素 B.DNA

C.酶 D.生長素

該題以達爾文研究光照對胚芽影響的科學史作為試題情境，考查植物生長素的知識，學生在完成應試的過程中了解生長素發(fā)現(xiàn)的史實，獲得一些探究方法，使生長素知識考查不單調(diào)，富有科學探究背景，題型新穎。

可見，科學史可以作為試題的情境呈現(xiàn)，顯然，也應該能以教學情境呈現(xiàn)?？茖W知識的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展過程都有自己的歷史事實，在教學中，有選擇性地呈現(xiàn)這些史料，可以幫助師生共同分析科學史中所蘊含著的探究過程、方法，從而提高獲取和處理信息的能力，從而有效地幫助學生消除由此帶來的試題陌生度，充分發(fā)揮出平時學習積累起來的分析能力來處理試題情境。例如教師借助以燃燒理論建立的科學史為背景，比較詳細地描述了燃素說主要觀點、拉瓦錫實驗過程與結(jié)論，將學生置于比較陌生的探究情境中，要求學生運用氧化汞分解的知識點和質(zhì)量守恒定律，能夠運用理論解釋實驗事實，能力要求較高。

如果學生在大量的陌生的科學史料面前慌了陣腳，信息處理與應用能力不夠，知識遷移能力薄弱，就會影響學生思維，容易出錯甚至無從下手，需要我們教師平時加強科學史教育，注重探究學習的指導和訓練。

2.巧用科學史料培養(yǎng)學生科學探究能力

多數(shù)科學史料往往作為課堂教學的引課，發(fā)揮著激發(fā)學生學習興趣的作用。然而，科學史即科學探究史、科學探究方法史，其中蘊含著豐富的科學探究歷程，不少具有完整的可供學生借鑒的探究歷程。如“牛痘”發(fā)現(xiàn)，在教學時，我們充分挖掘科學史的探究教學功能，使之成為教學的常態(tài)，讓學生在教師有選擇的信息提示下重溫科學家當初科學探究歷程。例如教學浙教版科學（九下）的《遺傳和進化》第一課時內(nèi)容，教師可以組織學生調(diào)查自己家族中“單眼皮和雙眼皮、有無耳垂、虹膜的顏色、拇指的彎曲”等形狀，然后在課堂上互相交流和評價，體驗遺傳和變異的普遍存在。接著，引導探索產(chǎn)生遺傳的原因，用生物發(fā)育起點進行推測可能是精子和卵細胞中攜帶著，然后出示17世紀先成論者畫出人的精子圖，驅(qū)動學生用實驗事實將以驗證，接著展示1667年荷蘭科學家——虎克在顯微鏡下所見精子的結(jié)構(gòu)，進而否定這一假說。讓學生根據(jù)細胞的結(jié)構(gòu)猜測起遺傳作用的可能是哪一部分？并讓他們設計實驗證明。再引導學生回憶“克隆羊——多利”的實驗，教師適時引入赫脫維奇研究海膽的生殖實驗，并介紹費萊明發(fā)現(xiàn)核分裂中染色體的變化，進而提出染色體的主要化學成分是DNA和蛋白質(zhì)。從而引導猜想：哪種成分起到遺傳的作用？接著讓學生設計實驗。再展示1952年美國遺傳學家阿爾弗雷德·赫爾希和瑪莎·蔡斯通過噬菌體病毒證實，傳遞遺傳信息的是DNA而不是蛋白質(zhì)。于是引導學生探究DNA的結(jié)構(gòu)，展示詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型假說，讓學生思考：如何才能證實這個結(jié)構(gòu)模型假說？最后展示勞倫斯·利弗莫爾和勞倫斯·伯克利用掃描隧道電子顯微鏡首次捕捉到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的照片。這樣的教學安排非常自然地隱含著由于顯微鏡技術(shù)和實驗技術(shù)、方法的進步，擴大了人類的認識范圍，提升了認識微觀世界的能力，從而有效激活了教材里呆板的知識陳述，激發(fā)學生探索的興趣，促使學生認同科學的進化特征，順其自然地認識到科學的本質(zhì)。實踐表明，這種滲透科學發(fā)現(xiàn)史的教學能有效促進學生科學探究能力的提高。

3.巧用科學史料認識科學本質(zhì)

科學史教育有助于學生深刻理解科學知識的本質(zhì)：世界是能被認知的但無法被完全認知的，科學知識在本質(zhì)上是不斷地發(fā)展和變化的，新的觀察和新的發(fā)現(xiàn)也不斷地挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的理論，于是，科學知識就是在不斷否定中才得以逐步完善，例如“日心說”取代了“地心說”，“八大行星”取代了“九大行星”?？茖W史教育也有助于學生深入理解科學探究的本質(zhì)：堅實的證據(jù)是科學探究的基礎，猜想假設是有效促進科學探究的關(guān)鍵，例如，大陸漂移說的提出就需要奇特的想象力，而原子結(jié)構(gòu)需要探索和實證。

教師在浙教版科學（八下）教材中關(guān)于“原子結(jié)構(gòu)模型的建立”教學中，可以采用這樣的方式組織教學：假如我們不斷地分割一塊糖，會得到怎樣的微粒呢？有效激發(fā)學生開展討論與猜想，回憶所學的科學知識進而提出依據(jù)。然后將問題的焦點集中在“原子是什么樣的”，繼續(xù)驅(qū)動學生深入思考，并大膽地展開想象，描摹出自己心目中的原子模型，說出自己這樣描繪的依據(jù)。順勢展示英國科學家道爾頓在1803年提出“原子是微小的不可分割的實心球體”的原子結(jié)構(gòu)模型。在充分討論、分析的基礎上，教師引導學生從科學發(fā)展史上去尋找證據(jù)。趁機提供1897年英國科學家湯姆生利用了真空技術(shù)發(fā)現(xiàn)了“電子”（如圖），引發(fā)學生思考：“現(xiàn)在的你又認為原子是什么樣的？”讓他們修正原有的模型。

接著展示湯姆生的“西瓜模型”。然后再問“原子的結(jié)構(gòu)模型真如此嗎？”讓學生思考、尋找科學史實證據(jù)，繼續(xù)展示1911年盧瑟福的α粒子散射實驗（如圖），深入驅(qū)動學生思考、分析實驗現(xiàn)象，修正自己的模型。

接著出示“盧瑟福的行星模型”，激勵學生要有科學家的思維，大膽地進行猜想和假設，小心翼翼地求證。教師繼續(xù)讓學生思考：這樣的模型是否完美？最后展示波爾的分層模型和現(xiàn)代電子云模型等，啟示學生認識到：原子結(jié)構(gòu)的模型假設至今還在不斷的完善之中，科學發(fā)展永無止境。

教師如此層層設問、步步驅(qū)動學生深入探究，始終讓科學史實說話，不但使學生體驗到原子是可分的，而且認同科學的本質(zhì)就是不斷探索求真，在探索求真的過程往往是以“一種假設去取代另一種假設”，于是科學就在不斷地修正和完善的過程中發(fā)展著，并無限地逼近真理。

那些在科學家創(chuàng)造性工作中顯示出來的絕妙方法，可謂舉不勝舉，只要運用得當，都會對學生產(chǎn)生深刻的思維上的啟示?？茖W方法在科學教學中是一種滲透和融合，不是貼標簽或強行說教。因此，有效運用科學史上的案例，幫助學生理解科學家在特定的技術(shù)背景、概念架構(gòu)中建構(gòu)科學理論時是如何選擇或創(chuàng)立研究方法的，從而幫助學生了解科學方法的本質(zhì)。

而從當前試題命制技術(shù)來看，考查學生科學本質(zhì)的試題比較難以命制，但對學生進行科學本質(zhì)教育不能因此而削弱，隨著命題技術(shù)的發(fā)展，考查科學本質(zhì)將是新穎試題的一種方向。

例如臺州卷20題：新的科學理論或?qū)W說通常是在補充、修正甚至推翻原有理論或?qū)W說的基礎上形成的。以下選項未體現(xiàn)以上過程的是（ ）

A.湯姆生的“葡萄干面包”原子結(jié)構(gòu)模型→盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型

B.托勒密的地心說→哥白尼的日心說

C.神創(chuàng)論→達爾文的進化論

D.天圓地方說→大陸漂移說

該題以科學史為素材，考查學生對科學本質(zhì)的理解，要求學生理解科學理念或?qū)W說的發(fā)展過程而不是記憶相關(guān)理論知識。學生對科學基本概念、定律和理論的形成歷史，了解得越具體，也就越能懂得它們的本質(zhì)和豐富的內(nèi)涵，也就越深刻地理解科學發(fā)展的現(xiàn)狀，也就越能獲得超出定律和公式的許多啟示。科學課程學習所需要的與其說是現(xiàn)成的結(jié)果，還不如說是研究及其過程；離開了引向這個結(jié)果的發(fā)展過程來把握結(jié)果，那就等于沒有結(jié)果。因此，該題的考查點與考查方式新穎但又屬于課程標準與考綱范疇。當然，為了達到不同的訓練目的，同樣的科學史還可以不同的形式滲透在不同的任務中，從而加深學生對科學本質(zhì)的理解。

三、運用科學史料的注意事項

現(xiàn)代科學本質(zhì)觀認為：科學是可錯，是受一定社會歷史條件制約的；科學知識是相對合理的，不同背景和經(jīng)歷的人對同一證據(jù)的解釋會有差異性。但必須強調(diào)的是：在引入帶有科學的失誤、甚至是科學發(fā)展過程一些錯誤認識的科學史實時，數(shù)量和次數(shù)都要適宜；即使引入了，也要與學生一起分析當時的時代背景，理性看待“失誤”，以避免在他們幼小的心靈中留下對科學的錯誤印象。

在教學實踐中，科學史教學可以作為課堂教學的一部分，但并不是教學重點。教師應該根據(jù)教學內(nèi)容與教學設計思路妥善處理，雖然提倡科學教學要滲透科學史，但不能因此而變成“科學史課”。在實踐中，科學史相關(guān)知識教學并不局限在課堂，可以指導學生開展科學史閱讀、開展科學史方面的研究性學習、刊出科學史為主題的黑板報、開設科學史主題講座等課外學習方式，都對提高學生的人文素養(yǎng)有效。

【參考文獻】

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（作者單位：浙江省臨海市回浦實驗中學）