科學(xué)史融入科學(xué)教育的幾點(diǎn)思考

金雷 謝海軍

【摘要】 諸多研究顯示科學(xué)史有助于科學(xué)教育的發(fā)展，科學(xué)史與科學(xué)教學(xué)的結(jié)合是未來(lái)科學(xué)教育的主流趨勢(shì)，值得學(xué)界作深入地探討與研究。筆者在科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中也做了將科學(xué)史融入科學(xué)教育的諸多嘗試，從中獲得了些許經(jīng)驗(yàn)和思考：讓學(xué)生成為科學(xué)思考的認(rèn)知見(jiàn)習(xí)者；概念轉(zhuǎn)變——理論選擇的理性與非理性；維持科學(xué)史的豐富性；科學(xué)教師的角色轉(zhuǎn)變。

【關(guān)鍵詞】 科學(xué)史 科學(xué)教育

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G632.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2014）01-011-01

洛奇（Roach）和萬(wàn)德希（Wandersee）曾提出，科學(xué)史融入科學(xué)教育，將對(duì)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)有所幫助。的確，科學(xué)史記載了饒富趣味、可資借鑒的科學(xué)知識(shí)寶藏，足以提供我們?cè)S多思維上的啟發(fā)。基于科學(xué)史豐富的內(nèi)涵，馬修斯（Matthews）曾提出了將科學(xué)史融入科學(xué)課程中的幾點(diǎn)訴求：（1）史料能增進(jìn)對(duì)科學(xué)概念及科學(xué)內(nèi)容較好的理解力；（2）科學(xué)知識(shí)的發(fā)展與個(gè)體思想的發(fā)展，可借由歷史上的研討相互連接。（3）在了解科學(xué)的本質(zhì)上，歷史有其必要性。科學(xué)史可以幫助學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)發(fā)生了什么改變，科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)中，應(yīng)著重在科學(xué)的發(fā)展歷程中，其所蘊(yùn)含的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)涵，正是科學(xué)教育中幫助學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)批判思考能力，學(xué)習(xí)科學(xué)方法以及如何運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的“最真實(shí)”情境。鑒于此，筆者在科學(xué)教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了諸多將科學(xué)史融入科學(xué)教育的嘗試，并從中得出了些許經(jīng)驗(yàn)和思考。

一、讓學(xué)生成為科學(xué)思考的認(rèn)知見(jiàn)習(xí)者

科學(xué)史上，哥白尼、牛頓、愛(ài)因斯坦等等均是聰穎優(yōu)秀的科學(xué)家，在科學(xué)的發(fā)展過(guò)程中皆占有舉足輕重的地位。他們雖在思維和方法上有所不同，但所秉持的理想是一致的，即希望澄清科學(xué)問(wèn)題的模糊地帶，以自身的理念，嘗試從不同的角度去研究更艱巨的理論問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，科學(xué)進(jìn)展的過(guò)程中若沒(méi)有這些勤謹(jǐn)慎重的科學(xué)家，便不可能激起深具啟發(fā)的浪花。有了這些熱情和堅(jiān)持才使得一個(gè)個(gè)的科學(xué)理論從謬誤趨于更正，從而推動(dòng)科學(xué)進(jìn)程不斷向前發(fā)展。我們可以清晰地發(fā)現(xiàn)這些科學(xué)家身上存在的某些特質(zhì)：具有自我反省、反向思考及批判思考能力，他們?cè)诳茖W(xué)發(fā)展的過(guò)程中貫穿實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理性因素的綜合，在每個(gè)決定性的關(guān)鍵點(diǎn)作判斷，不停地思索并試圖由疑難處蛻變重生，進(jìn)而建構(gòu)出新進(jìn)的理論框架。

在教師積極傳授科學(xué)理論的同時(shí)，那些埋首于公式、真理的莘莘學(xué)子，他們也具有這些科學(xué)家的特質(zhì)與判斷問(wèn)題、解決問(wèn)題之能力嗎？反思當(dāng)下的科學(xué)教育，當(dāng)我們?cè)絹?lái)越重視科學(xué)本質(zhì)的今天，這般科學(xué)發(fā)展的思考?xì)v程，我們?cè)?jīng)將它置于科學(xué)教育的哪個(gè)角落？抑或從來(lái)不曾、也未能將它定位？

在現(xiàn)今的科學(xué)教學(xué)中我們能否試圖將思想上的訓(xùn)練整合（integrate）在科學(xué)課程內(nèi)，運(yùn)用科學(xué)史的探討與辯證，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家面臨困境時(shí)的處理模式，我們當(dāng)然明白并非每個(gè)學(xué)生都如科學(xué)家那般偉大，但是我們至少可以做到讓學(xué)生成為科學(xué)思考的認(rèn)知見(jiàn)習(xí)（cognitive apprenticeship）者，體驗(yàn)科學(xué)進(jìn)展的旅程，讓學(xué)生也能接受到科學(xué)家的寶貴特質(zhì)，成為懂得創(chuàng)造思考的有機(jī)體，真正以科學(xué)發(fā)展的過(guò)程來(lái)教授科學(xué)，而非僅止于解釋或呈現(xiàn)科學(xué)的結(jié)果。

二、概念轉(zhuǎn)變——理論選擇的理性與非理性

科學(xué)家在建構(gòu)科學(xué)理論時(shí)，通常交錯(cuò)著理性及非理性的因素，他們一方面尋求對(duì)現(xiàn)象合理確切的解釋?zhuān)Ｍ钥陀^的角度去追求真理；另一方面又受到個(gè)人自我建構(gòu)的信仰及所置身的科學(xué)群體之影響，往往為自身信奉的研究綱領(lǐng)作辯護(hù)而不愿屈服。

從認(rèn)知心理學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)探討個(gè)體對(duì)于自然現(xiàn)象或概念的解釋?zhuān)l(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于一些自然現(xiàn)象往往有自己的一套想法，如熱和溫度相同、地球是平的等等。這些概念常常深植人心，然而學(xué)生的原有概念通常有異于當(dāng)代正統(tǒng)的科學(xué)概念，學(xué)生正如過(guò)去的科學(xué)家，在自己的腦海中也各有一系列的研究綱領(lǐng)，傾向于保護(hù)自己建構(gòu)出來(lái)的原有概念，并在接受教育之前就成功地以原有概念解釋了許多現(xiàn)象。

鑒于此，現(xiàn)今科學(xué)教育中通常運(yùn)用的“呈現(xiàn)現(xiàn)象，印證理論”的方式顯然是不合宜的。對(duì)于這一疑難，我們同樣可以借由上述科學(xué)思考的認(rèn)知見(jiàn)習(xí)，引發(fā)學(xué)生更高層次的思維，對(duì)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)是有所裨益的。

三、維持科學(xué)史的豐富性

目前的科學(xué)教育一再?gòu)?qiáng)調(diào)體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程的重要性，主張讓學(xué)生從探究過(guò)程中，學(xué)習(xí)到科學(xué)本質(zhì)并培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。為達(dá)到這一目標(biāo)，無(wú)論是在教學(xué)或教材的選用上，均越來(lái)越強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)與實(shí)作的重要性。然而科學(xué)課程卻無(wú)法提出為何要以這些技能來(lái)建構(gòu)科學(xué)知識(shí)的原因。可見(jiàn)，科學(xué)方法及科學(xué)過(guò)程技能的教學(xué)，并沒(méi)有表現(xiàn)出實(shí)際科學(xué)探究模式的內(nèi)容。而造成這一問(wèn)題的原因，是因?yàn)楝F(xiàn)今的科學(xué)課程多采取抽象而化約的方式設(shè)計(jì)，教師的教學(xué)與教科書(shū)的內(nèi)容都是脫離真實(shí)化情境的，使原本就抽象且不易理解的科學(xué)知識(shí)更難為學(xué)生所接受。

四、科學(xué)教師的角色轉(zhuǎn)變

當(dāng)今的科學(xué)教育中，科學(xué)教師依然把自己視為已掌握科學(xué)知識(shí)的權(quán)威，“灌塞”式的教學(xué)依然是科學(xué)課堂的主流。如果教師能有效地安排科學(xué)史的情境，呈現(xiàn)科學(xué)家面對(duì)問(wèn)題時(shí)的思考?xì)v程或?qū)嶒?yàn)探究歷程，將會(huì)有助于學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)家在創(chuàng)造過(guò)程中解決問(wèn)題的方法。

然而，歷史范例本身并不能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)理論，主要還是需要教學(xué)者引導(dǎo)學(xué)生看見(jiàn)科學(xué)史的豐富內(nèi)涵。這就要求教師改變傳統(tǒng)的角色定位，把自己看作是同學(xué)生一樣的科學(xué)探究者，真正地以求知的態(tài)度與學(xué)生一起體驗(yàn)科學(xué)進(jìn)展的旅程，和學(xué)生一起走過(guò)一次心智發(fā)展的足跡，這樣才能了解學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中所運(yùn)用的思考模式以及可能遇到的疑難問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上再對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和幫助。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] Roach，L.E.，& Wandersee，J.H.Short Story Science：Using Histori-

cal Vignettes as a Teaching Tool.The Science Teacher.1993，95

（7）：365-370.

[2] Matthews，M.R.Science Teaching：The Role of History and Philos-

ophy of Science.New York：Routledge.1994.