祝 錢(qián)

(浙江大學(xué)教育學(xué)院 浙江 杭州 310058)

陳安妮

(杭州市丁荷中學(xué) 浙江 杭州 310021)

科學(xué)史是科學(xué)家在對(duì)自然客體認(rèn)識(shí)和改造的過(guò)程中所形成的對(duì)自然本質(zhì)認(rèn)識(shí)的智慧沉淀.在初中物理課堂中通過(guò)科學(xué)史的教學(xué)可以教會(huì)學(xué)生全面認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)展的過(guò)程；可以教育學(xué)生樹(shù)立正確的物質(zhì)觀和方法論；可以激發(fā)和喚起學(xué)生的歷史使命感和獻(xiàn)身科學(xué)的責(zé)任感[1].那么如何在初中物理課堂中有效組織和開(kāi)展科學(xué)史教學(xué)呢？本文將從科學(xué)史教學(xué)模式和價(jià)值簡(jiǎn)述、“三線融合”教學(xué)模式介紹、傳統(tǒng)“大氣壓”教學(xué)述評(píng)、“三線融合”教學(xué)的課堂實(shí)踐及對(duì)科學(xué)史教學(xué)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)等幾個(gè)方面展開(kāi)論述.

1 關(guān)于科學(xué)史教學(xué)模式和價(jià)值的簡(jiǎn)述

1.1 科學(xué)史教學(xué)的3種模式

目前科學(xué)史在初中物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用，由淺入深主要呈現(xiàn)出3種不同層次的表現(xiàn)形式.

(1)附加點(diǎn)綴式.此模式僅僅起了在傳統(tǒng)物理課堂知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上向外拓展知識(shí)的作用，科學(xué)史的教學(xué)僅僅作為課后閱讀材料出現(xiàn).科學(xué)史是孤立的、靜止的，是完全游離于學(xué)科教學(xué)之外的存在.

(2)部分整合式.此模式是教師選擇部分和教學(xué)內(nèi)容高度相關(guān)，且易于學(xué)生理解、接受的物理學(xué)史實(shí)材料，穿插入課堂教學(xué)的部分片段之中，讓學(xué)生在科學(xué)史的教育中實(shí)現(xiàn)對(duì)于知識(shí)的掌握和部分物理能力素養(yǎng)的提高.這種模式使得科學(xué)史與課堂教學(xué)表出現(xiàn)一定的融合性與整體性，但還是缺乏對(duì)于物理知識(shí)形成的全局性、連續(xù)性、浸潤(rùn)式的教學(xué)設(shè)計(jì).

(3)全程浸潤(rùn)式.此模式是重整知識(shí)脈絡(luò)，將教學(xué)知識(shí)與人類對(duì)于該系列知識(shí)的認(rèn)知?dú)v史高度融合，讓學(xué)生跟著歷史上的科學(xué)家一起進(jìn)行探索和思考[2]，顯然該模式表現(xiàn)出了與學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知、思維形成、素養(yǎng)提升、情感培養(yǎng)全過(guò)程高度的融合與統(tǒng)一，因此教師應(yīng)該在物理教學(xué)中力求采用全程浸潤(rùn)式的科學(xué)史教學(xué)模式來(lái)展開(kāi)教學(xué).

1.2 科學(xué)史教學(xué)的3層價(jià)值取向

如何在物理課堂上成功開(kāi)展“全程浸潤(rùn)式”科學(xué)史教學(xué)呢？筆者認(rèn)為首先要理清科學(xué)史的內(nèi)在價(jià)值.以科學(xué)史的價(jià)值取向?yàn)閷?shí)踐基礎(chǔ)，以此來(lái)開(kāi)展對(duì)科學(xué)史教學(xué)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì).正如文獻(xiàn)[2]綜合前人的研究成果所提煉出的結(jié)論所述，科學(xué)史的內(nèi)在價(jià)值主要包括認(rèn)知價(jià)值、方法論價(jià)值和精神價(jià)值.

認(rèn)知價(jià)值主要是指科學(xué)家在自然科學(xué)研究的過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)立的知識(shí)體系，對(duì)于學(xué)生而言主要是在其學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)于該體系的同化和遷移的過(guò)程.由于科學(xué)史包含了前人科學(xué)家探究未知世界的思維路徑，所以科學(xué)史的方法論價(jià)值主要體現(xiàn)在科學(xué)家在追求科學(xué)知識(shí)的過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的科學(xué)思維和探究方法，正是這些最樸素的科學(xué)思維和探究方法在教學(xué)過(guò)程中給予了學(xué)生最直接和生動(dòng)的啟迪.科學(xué)精神包含多個(gè)方面，但是其中對(duì)于未知世界的好奇心、求知欲以及科學(xué)探索中嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度及觀念應(yīng)該是科學(xué)精神的主要方面.科學(xué)史上的科學(xué)家作為每個(gè)時(shí)代科學(xué)精神的具體代表，他們探索科學(xué)未知的事跡便是學(xué)生很好的學(xué)習(xí)素材.因此通過(guò)科學(xué)史的教育，不但可以凸顯科學(xué)家的榜樣力量，也有助于學(xué)生形成科學(xué)觀念、淬煉科學(xué)精神、涵養(yǎng)人文素養(yǎng).

2 “三線融合”的科學(xué)史“浸潤(rùn)式”教學(xué)模式概述

以科學(xué)史的認(rèn)知、方法論及精神功能為教育教學(xué)的價(jià)值原點(diǎn)，在具體的課堂教學(xué)中引申出3條教學(xué)主脈絡(luò).分別是以認(rèn)知的有效實(shí)現(xiàn)為主線的知識(shí)線，以方法論的有效達(dá)成為目的的探究線，以人文科學(xué)精神有效養(yǎng)成為價(jià)值歸宿的歷史線.整個(gè)教學(xué)過(guò)程打破固有教學(xué)組織序列，重整知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系，以期符合學(xué)生的心理發(fā)展與認(rèn)知規(guī)律.其中的歷史線以若干的科學(xué)史片段為素材，創(chuàng)設(shè)與學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平高度融合的問(wèn)題情境，將知識(shí)線和探究線教學(xué)融于真實(shí)的科學(xué)史背景之中，教師有效引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)對(duì)科學(xué)史背景下相關(guān)問(wèn)題的討論，并組織學(xué)生像歷史上的科學(xué)家一樣思考問(wèn)題，進(jìn)而在全程浸潤(rùn)式的學(xué)習(xí)之中實(shí)現(xiàn)“知識(shí)技能成線、能力方法成面、素養(yǎng)觀念成體”的教學(xué)目標(biāo).總之三線之中，歷史線是開(kāi)展另外兩線教學(xué)的基礎(chǔ)和載體，知識(shí)線和探究線是歷史線基礎(chǔ)之上的更高階表達(dá)，三者之間相互聯(lián)系，彼此融合，以最終實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)能從情感上拉近學(xué)生和科學(xué)研究之間的距離，以充分激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望；能從知識(shí)上讓學(xué)生體會(huì)到知識(shí)建構(gòu)的全過(guò)程，以有效實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化和生成；能從思維上讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家的思考過(guò)程，以使其在認(rèn)知矛盾和沖突中提升自身思維水平，從而促進(jìn)“深度學(xué)習(xí)”真正發(fā)生.具體教學(xué)模式見(jiàn)圖1.

圖1 “三線融合”教學(xué)模式

3 對(duì)浙教版中“大氣壓”一節(jié)傳統(tǒng)教學(xué)模式的述評(píng)

關(guān)于“大氣壓”的教學(xué)內(nèi)容在浙教版中是位于八年級(jí)上第二單元第3節(jié)，整堂課的教學(xué)線索主要按以下邏輯展開(kāi)：

(1)形成概念階段.生活在海洋底部的魚(yú)受到水的壓強(qiáng)，那么我們生活在大氣的底層是否也會(huì)受到大氣壓強(qiáng)的作用呢？

(2)感受概念階段.通過(guò)生活中的“覆杯實(shí)驗(yàn)”“牛奶盒吸到最后變癟”“瓶中取袋”小實(shí)驗(yàn)感受大氣壓的存在.

(3)明晰概念階段.讓學(xué)生利用大氣壓知識(shí)解釋生活中“吸盤(pán)吸附于墻上和吸牛奶”的現(xiàn)象.

(4)深化概念階段.引進(jìn)科學(xué)史“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”，讓學(xué)生體會(huì)大氣壓的存在且大氣壓很大.

(5)量化概念階段.通過(guò)科學(xué)史“托里拆利實(shí)驗(yàn)”讓學(xué)生知道大氣壓大小，最后簡(jiǎn)單介紹測(cè)量大氣壓的儀器——水銀氣壓計(jì)和空盒氣壓計(jì)[3].

以上便是“大氣的壓強(qiáng)”教學(xué)第一課時(shí)的主要內(nèi)容，僅從知識(shí)建構(gòu)的邏輯線索來(lái)看，教材的處理還是遵循了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的一般認(rèn)知規(guī)律，但是教材對(duì)于科學(xué)史的處理、學(xué)生思維能力的發(fā)展和人文科學(xué)精神的培養(yǎng)卻存在不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.

首先，從教學(xué)的層次性來(lái)看，整個(gè)教學(xué)過(guò)程呈現(xiàn)單一化趨勢(shì)，教師對(duì)于課堂教學(xué)的處理還僅停留在知識(shí)教學(xué)的層面，關(guān)于大氣壓知識(shí)的建構(gòu)還主要停留在讓學(xué)生直觀體驗(yàn)與簡(jiǎn)單信息提取、比較和歸納的基礎(chǔ)之上，這樣的教學(xué)方式本質(zhì)上還是從知識(shí)到知識(shí)的傳統(tǒng)教學(xué).而為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維方法與能力素養(yǎng)的提升，必定要讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的自主建構(gòu)過(guò)程，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程最主要的載體便是科學(xué)探究.當(dāng)然，所謂的科學(xué)探究并非是狹隘的、機(jī)械的、存于淺表思維的探究，而是廣義的、發(fā)散的、體現(xiàn)深度思維的探究，其形式也是豐富多樣的，可以是實(shí)驗(yàn)，亦或是高品質(zhì)的設(shè)問(wèn)皆可成為探究的素材.

其次，在傳統(tǒng)的“大氣壓”教學(xué)過(guò)程中，雖然也引進(jìn)了相關(guān)科學(xué)史——“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)和托里拆利實(shí)驗(yàn)”的學(xué)習(xí)，但科學(xué)史沒(méi)有和課堂教學(xué)深度融合，科學(xué)史的教學(xué)還停留在“附加點(diǎn)綴”的低階層面，具體來(lái)看主要表現(xiàn)出以下2點(diǎn)不足：(1)從認(rèn)知的發(fā)展線索來(lái)看，科學(xué)史沒(méi)有成為教學(xué)主線貫穿課堂的始末，進(jìn)而引領(lǐng)課堂向前深入推進(jìn)，它們彼此之間是孤立的、靜止的.(2)從功能價(jià)值層面來(lái)看，科學(xué)史更多的承載了知識(shí)訊息，充其量只發(fā)揮了知識(shí)載體的功能，但其對(duì)于學(xué)生思維和精神層面的引領(lǐng)作用是缺乏的.

綜上所析，在“大氣壓”一節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，教師要以科學(xué)史作為課堂教學(xué)內(nèi)容的主脈絡(luò)，以歷史線、探究線、知識(shí)線三線融合并進(jìn)作為教學(xué)有序推進(jìn)的主軸線，重整教材的知識(shí)體系，將科學(xué)探究、知識(shí)教學(xué)與科學(xué)史高度融合，最終力求實(shí)現(xiàn)科學(xué)史認(rèn)知價(jià)值、方法論價(jià)值、精神價(jià)值與學(xué)生能力素養(yǎng)的有機(jī)統(tǒng)一.

4 “三線融合”的科學(xué)史“浸潤(rùn)式”課堂教學(xué)過(guò)程

下面以一堂“大氣的壓強(qiáng)”教學(xué)研討展示課為例，來(lái)談一談“三線融合”視角下的科學(xué)史“浸潤(rùn)式”課堂教學(xué)實(shí)踐全過(guò)程.具體如表1所示.

表1 “三線融合”視角下的科學(xué)史“浸潤(rùn)式”課堂教學(xué)實(shí)踐過(guò)程表

續(xù)表1

5 對(duì)“三線融合”的科學(xué)史“浸潤(rùn)式”教學(xué)的3點(diǎn)認(rèn)識(shí)

5.1 教師要鉆研教材 敢于挖掘和重構(gòu)教材

教材的編排是基于學(xué)生普遍學(xué)情而制定的一套標(biāo)準(zhǔn)，但是學(xué)生是不斷變化的，因此有時(shí)教師要根據(jù)學(xué)生的具體心理認(rèn)知特點(diǎn)，在完成教材基本教學(xué)要求的前提下，深度挖掘教材背后的內(nèi)容.如本節(jié)課中適合學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)史內(nèi)容，教師就可以充分挖掘利用，必要時(shí)可以進(jìn)行大膽改進(jìn)、有效整合組織相關(guān)材料內(nèi)容，努力為學(xué)生的思維培養(yǎng)和提升創(chuàng)造有利條件.當(dāng)然有時(shí)在內(nèi)容深度挖掘的基礎(chǔ)上，還需對(duì)科學(xué)史材料采用新的教學(xué)模式和程序，如：在進(jìn)行“牛頓第三定律”教學(xué)時(shí)，可以首先明確學(xué)生前概念(直覺(jué))中正確和錯(cuò)誤的認(rèn)知，然后通過(guò)“搭橋”設(shè)計(jì)，尋找合理路徑以促進(jìn)學(xué)生利用既有正確認(rèn)知來(lái)修正錯(cuò)誤認(rèn)知,以此來(lái)制造思維沖突，激發(fā)學(xué)生求知欲和好奇心，最終促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展和精神成長(zhǎng)[5].

5.2 教師要利用好科學(xué)史實(shí)現(xiàn)學(xué)生的“深度學(xué)習(xí)”

正如前文所述科學(xué)史是初中科學(xué)教學(xué)中一筆寶貴的財(cái)富，科學(xué)史的合理創(chuàng)設(shè)是情境教學(xué)理論的有效實(shí)踐，一個(gè)好的情境可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、求知欲望以及更加投入的學(xué)習(xí).但不是所有的科學(xué)史都適合于初中教學(xué)的.筆者認(rèn)為科學(xué)史的教學(xué)必須滿足以下幾個(gè)條件.首先，科學(xué)史必須包含積極正面的人文精神，對(duì)學(xué)生有正向的教育作用，讓學(xué)生以“參與者”的身份經(jīng)歷科學(xué)探究，感悟科學(xué)家百折不屈的意志品質(zhì)，學(xué)生通過(guò)科學(xué)史的學(xué)習(xí)能樹(shù)立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀[5].其次，科學(xué)史必須和當(dāng)前教材中的知識(shí)緊密結(jié)合，使得學(xué)生能深切感受到他的學(xué)習(xí)是和歷史上科學(xué)家的思考相吻合的，這也能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的歷史使命感和榮譽(yù)感.再者，科學(xué)史的學(xué)習(xí)中不僅有知識(shí)的教授更要有思維和方法的教育，學(xué)生通過(guò)科學(xué)史的學(xué)習(xí)，能學(xué)習(xí)到前人科學(xué)家的思維方式和科學(xué)方法，在自主學(xué)習(xí)中提高自己的思維水平.最后，科學(xué)史的教學(xué)要有一定的課堂教學(xué)組織模式，教師切莫把科學(xué)史當(dāng)故事單純的講給學(xué)生聽(tīng)，這樣的教學(xué)又落入“灌輸”教學(xué)的老路.筆者認(rèn)為科學(xué)史的教學(xué)還得以“生本”為原則，以“自主探究”為手段，通過(guò)教師設(shè)問(wèn)、學(xué)生自行閱讀、分組討論、上臺(tái)展示、教師引導(dǎo)修正等環(huán)節(jié)來(lái)開(kāi)展教學(xué)，以最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)下的“深度學(xué)習(xí)”.

5.3 教師要注重學(xué)生思維的培養(yǎng)

教育是什么？教育本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是教師教給學(xué)生的一切都被學(xué)生遺忘的時(shí)候，那在學(xué)生腦子里最后剩下的東西，即思維和方法.因此，教師在關(guān)注科學(xué)教學(xué)中落實(shí)雙基和知識(shí)的同時(shí)，更要注重學(xué)生思維和方法的培養(yǎng).我們教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)不是“瞎改、胡改”，而是基于學(xué)生思維和方法提升上的改進(jìn).就如本節(jié)教學(xué)中通過(guò)深度挖掘科學(xué)史，引入系列史實(shí)材料作為思維橋梁，將原本傳統(tǒng)的知識(shí)講解性的教學(xué)自然地過(guò)渡到學(xué)生自主參與下的思維和方法的教學(xué)，同時(shí)學(xué)生也在不知不覺(jué)的學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)了基本知識(shí)的落實(shí)、思維方法的深化及“深度學(xué)習(xí)”的發(fā)生.