易紅梅

摘要：科學(xué)知識(shí)的形成和發(fā)展過(guò)程中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)方法，以及科學(xué)家們求真務(wù)實(shí)的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和人文精神。利用科學(xué)史進(jìn)行教學(xué)，可以完善學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，學(xué)習(xí)科學(xué)家的思維方法，可以幫助學(xué)生從知識(shí)的形成扣發(fā)展過(guò)程中更好的體悟科學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)講求實(shí)證、不斷發(fā)展的本質(zhì)，更好的理解和掌握科學(xué)方法，領(lǐng)悟科學(xué)的人文精神。

我國(guó)新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的目標(biāo)指向核心素養(yǎng)，所以科學(xué)教學(xué)的最高價(jià)值在于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，體悟科學(xué)本質(zhì)，而不是僅僅掌握知識(shí)本身。德國(guó)著名的思想家、作家、科學(xué)家歌德曾說(shuō)：“一門(mén)科學(xué)的歷史，就是這門(mén)學(xué)科本身”?？茖W(xué)史就是一部科學(xué)家先驅(qū)們創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)的歷史，不斷批評(píng)、質(zhì)疑和創(chuàng)造推動(dòng)了科學(xué)知識(shí)的完善的過(guò)程。科學(xué)史承載的探究過(guò)程，體現(xiàn)了人類對(duì)科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知和發(fā)展過(guò)程，也在很大程度上展現(xiàn)了作為個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程。因此在教學(xué)中引入相關(guān)的科學(xué)史，激活教材的內(nèi)容，體現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展、漸進(jìn)過(guò)程，讓學(xué)生在特定的歷史背景或框架中學(xué)習(xí)科學(xué)，使他們?cè)诹私饪茖W(xué)概念、定理和理論的發(fā)展及演變過(guò)程的基礎(chǔ)上，更準(zhǔn)確的體悟科學(xué)本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、引入科學(xué)史，開(kāi)啟學(xué)生的思維之旅

將科學(xué)史作為引入新課的教學(xué)情境。許多科學(xué)技術(shù)史趣味性強(qiáng)，作為新課程的情境引入，能起到事半功倍的效果。它既能讓學(xué)生了解相關(guān)的科學(xué)史，又能激發(fā)學(xué)生的求知欲，更有助于新知識(shí)的學(xué)生。如在引入“日食”知識(shí)時(shí)，介紹古希臘自然科學(xué)家、哲學(xué)家泰勒斯準(zhǔn)確的預(yù)言了一次日食，從而成功的阻止了米提亞人和呂底亞人歷時(shí)5年的戰(zhàn)爭(zhēng);阿基米德在測(cè)定王冠真假時(shí)，通過(guò)生活情境頓悟到對(duì)不規(guī)則物體體積的測(cè)量方法，再進(jìn)一步探索得到判斷浮力大小的基本原理一一一阿基米德原理;為了向人們展示大氣壓的強(qiáng)大力量，馬德保市長(zhǎng)格里克在廣場(chǎng)以16匹馬拉兩個(gè)半球的壯大場(chǎng)面。這些科學(xué)史充滿趣味，充滿科學(xué)家的睿智，讓學(xué)生充滿對(duì)科學(xué)的興趣和熱愛(ài)，增添了對(duì)科學(xué)的親近感，不僅使學(xué)生愛(ài)上科學(xué)，激發(fā)創(chuàng)新和科學(xué)探索的熱情，埋下科學(xué)探索的種子，同時(shí)也是從源頭上讓學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)和方法的整個(gè)發(fā)展過(guò)程，了解科學(xué)研究和科學(xué)家的創(chuàng)造性工作的各個(gè)方面。使科學(xué)知識(shí)從原本教材的描述中升華出來(lái)，賦予更有意義的色彩。這樣的科學(xué)是學(xué)生喜歡的科學(xué)，是學(xué)生躍躍欲試、想要投入其中的科學(xué)。

二、對(duì)話科學(xué)史，完善學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

在教學(xué)中，組織學(xué)生對(duì)科學(xué)史經(jīng)典探究的相關(guān)問(wèn)題和事件進(jìn)行討論，以角色扮演、經(jīng)典對(duì)話等形式，對(duì)科學(xué)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的新證據(jù)、新問(wèn)題展開(kāi)互動(dòng)交流。這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，而且煥發(fā)著科學(xué)理性的文化底蘊(yùn)，使學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深刻，拓展了學(xué)生的理性思維。理性思維不是從天才的頭腦中蹦出來(lái)的，而是以邏輯的方式，進(jìn)行嚴(yán)密的求證的?？茖W(xué)的繼承并不是消極的前后相繼和兼收并蓄，而是取其金華、去其糟粕，批判地繼承，辯證的揚(yáng)棄。如原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展過(guò)程，交織了多種理論和實(shí)驗(yàn)：從德謨克里（思辨的原子論）到道爾頓（化學(xué)原子論與原子量測(cè)定）、湯姆森（電子發(fā)現(xiàn)與實(shí)心帶電球原子模型）、盧瑟福（@粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型）、波爾（電子在特定的穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)模型）等，在與以上理論對(duì)話中，引導(dǎo)學(xué)生逐步體驗(yàn)到每一次重大的理論突破都源于對(duì)原有理論的改造。教學(xué)時(shí)，我們要給予學(xué)生充分的歷史資料、實(shí)驗(yàn)材料和探究時(shí)間，充分探究模型建立過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、思維沖突和推理建構(gòu)過(guò)程，了解當(dāng)時(shí)模型與它的證明實(shí)驗(yàn)之間的邏輯關(guān)系;新的模型有什么優(yōu)越之處，又有哪些不足;前后實(shí)驗(yàn)或模型之間有哪些相互啟發(fā)等。

再如奧斯特電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，源于奧斯特一次偶然電學(xué)講座實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;還有青霉素的發(fā)現(xiàn)史，為什么在助手看來(lái)只是培養(yǎng)基被雜菌污染的普遍現(xiàn)象，弗萊明卻由此獲得重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)？看起來(lái)這些都是偶然事件，但通過(guò)對(duì)這些科學(xué)史的了解，會(huì)讓學(xué)生明白必然性和偶然性的辯證關(guān)系，必然性存在于偶然性之中，必然性要通過(guò)大量的偶然性為自己開(kāi)辟道路，在偶然性的背后，總是隱藏著必然的規(guī)律。善于捕捉偶然發(fā)生的現(xiàn)象，尤其是偶然發(fā)生的奇異現(xiàn)象，往往可以把我們帶人科學(xué)發(fā)現(xiàn)的大門(mén)。也讓學(xué)生明白，要想在科學(xué)上有所發(fā)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)具備如下優(yōu)秀的品質(zhì)：對(duì)新現(xiàn)象懷有孩子般的好奇心，觀察事物細(xì)致入微，探究問(wèn)題的步步深入。

三、探究科學(xué)史經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)家的思想方法

引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并展開(kāi)重要的科學(xué)技術(shù)史實(shí)驗(yàn)，挖掘經(jīng)典的科學(xué)史探究過(guò)程，盡可能讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的探索步伐了解科學(xué)探究的方法，重溫科學(xué)探究過(guò)程理解科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生的過(guò)程，學(xué)習(xí)探究的形式和態(tài)度，同時(shí)效仿中也培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，有利于啟發(fā)學(xué)生在生活中要做個(gè)有心人，要善于分析表面現(xiàn)象背后的必能原因，從而將這種思維方式應(yīng)用到自己的學(xué)習(xí)和生活中。

例如氧氣的發(fā)展史，普利斯在實(shí)驗(yàn)中利用汞灰加熱后產(chǎn)生一種支持呼吸的新鮮空氣，但他與氧氣的發(fā)現(xiàn)失之交臂，而拉瓦錫則通過(guò)定量研究的方法發(fā)現(xiàn)了空氣中氧氣的存在。拉瓦錫不受“燃素說(shuō)”的束縛，用新的觀點(diǎn)解釋實(shí)驗(yàn)，這告訴我們阻礙人們思維的往往不是未知的東西，而是已知的東西?？茖W(xué)需要質(zhì)疑和批評(píng)的精神，當(dāng)舊的理論無(wú)法解釋新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)時(shí)，就要構(gòu)建新的理論去取代舊的理論，而不是死守舊的理論。在教學(xué)中，聚焦經(jīng)典的科學(xué)探究過(guò)程和方法，挖掘經(jīng)典的科學(xué)史探究過(guò)程，梳理出相應(yīng)的科學(xué)方法和思維方式，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的理解和感悟，從而學(xué)習(xí)科學(xué)家的思維方法，并將這種方法運(yùn)用到自己的學(xué)習(xí)和生活中。

四、挖掘科學(xué)史資料，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

科學(xué)始終是在與謬誤、偏見(jiàn)和宗教禁錮作不懈的乃至殘酷的斗爭(zhēng)中發(fā)展起來(lái)的，科學(xué)每一個(gè)重大發(fā)展都對(duì)人類的精神文明產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用?？茖W(xué)教學(xué)在選取科學(xué)史時(shí)限于學(xué)生的知識(shí)水平和教學(xué)容量，都進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化。在一些核心知識(shí)的教學(xué)中，利用科學(xué)史的內(nèi)容進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整和選擇，以拓展教學(xué)的寬度，達(dá)到科學(xué)本質(zhì)的各個(gè)層面。

例如法拉第對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究，堅(jiān)持了10年，歷經(jīng)無(wú)數(shù)次的失敗。每一次的失敗并非完全沒(méi)有意義，而是可以從每次的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)研究和觀察的方法。在一次檢查電流計(jì)時(shí)，法拉第反思到可能是觀察方法有問(wèn)題，他馬上重復(fù)實(shí)驗(yàn)。這次，他抓住了稍縱即逝的現(xiàn)象，獲得了實(shí)驗(yàn)的成功。了解一段科學(xué)史，讓學(xué)生感受到科學(xué)的發(fā)展需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和不斷的質(zhì)疑、批判和申辯思維。權(quán)威也并不都是正確的，他們的思想也是建立在一定的土壤上的，科學(xué)的發(fā)展是真理與謬誤相交織的過(guò)程，科學(xué)理論的演變就像走迷宮一樣，在摸索中逐漸浮現(xiàn)出來(lái)。

比利時(shí)科學(xué)史家喬治·薩頓曾說(shuō)過(guò)：“科學(xué)史是自然科學(xué)與人文學(xué)科之間的橋梁，它能幫助學(xué)生獲得自然科學(xué)的整體形象、人性的形象，從而全面低理解科學(xué)、理解科學(xué)與人文的關(guān)系?！币淮茖W(xué)家在漫長(zhǎng)的科學(xué)研究過(guò)程中創(chuàng)造了輝煌的科學(xué)成果，給人類留下了寶貴的遺產(chǎn)。學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，不但要學(xué)習(xí)科學(xué)概念和科學(xué)規(guī)律等科學(xué)知識(shí)，而且要從科學(xué)發(fā)展的歷程中汲取豐富的營(yíng)養(yǎng)。具體的說(shuō)我們不但要讓學(xué)生知道關(guān)于某個(gè)科學(xué)問(wèn)題的答案，而且要讓學(xué)生了解科學(xué)家是怎樣發(fā)現(xiàn)和提出這個(gè)科學(xué)問(wèn)題的，又是怎樣分析和解決這個(gè)問(wèn)題的，在尋找問(wèn)題答案的過(guò)程中用什么樣的科學(xué)方法，遭遇哪些困難和挫折。從而培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家一樣的思維方法和科學(xué)精神。從某種意義上說(shuō)，科學(xué)研究的過(guò)程比之科學(xué)研究的結(jié)論價(jià)值更高。

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