例談以科學史為策略體現科學本質的教學

摘要：當前的初中科學課程中體現著科學本質，教師應首先自己關注和理解什么是科學本質的內涵，進而挖掘教材和科學史中的科學素材，組織有效教學，促進學生對科學本質的理解，在這一過程中，促進學生科學知識的學習，體現科學的過程和方法，培養科學的情感與態度。

關鍵詞：科學史；教學設計；設計策略

在《初中科學課程標準》中指出，初中科學課程是體現科學本質的課程。對于科學本質的內涵，不同的學者有不同的理解。通過比較McComas基于教育文件提出的科學本質的14 個方面和N.G.Lederman提出的科學本質七個方面，雖然他們對于科學本質內涵的理解存在不同的意見，然而關于科學的暫時性、主觀性、創造性、科學是基于經驗的、科學是社會文化滲透的、區分觀察與推測、區分科學理論與科學定律，都是教育學者在科學本質內涵中所共同關注的方面。

課程中滲透著科學本質，作為一名初中科學教師，得自己先關注和理解科學課程中的科學本質，才能在科學教學中，采取適當的教學策略與方法，引導和培養并樹立學生對科學本質內涵的理解。而在課堂中培養學生對科學本質的內涵的方式有多種，實驗探究是一種經典的類型，許多教師已經采用不同的策略組織開展科學探究課，在此不再贅述。然而大多數教師可能會忽略科學史哲在課堂中的作用，科學史哲的學習往往會比實驗探究更深刻的體現了科學本質的內涵，將科學史引入平常的課堂教學是培養學生科學素養和對科學本質理解的有效方法。在備課時，教師如何挖掘教材中的科學本質，如何有效將科學史素材引入課堂教學中，筆者將以初中科學教材中的部分課例為素材，談談自己對課堂中引入科學史的理解。

當前的科學教材中所呈現的內容，部分已經包含了科學史的學習，部分需要教師額外尋找資料進行拓展，在挖掘科學本質的過程中，筆者認為教師應該關注以下兩個方面：

一、教師應重視知識建構過程。

科學知識并不是憑空產生的。科學教材中的目前所學的科學知識都體現著豐富的科學史素材，例如教材中關于牛頓第一定律的學習，從伽利略到牛頓，本身就體現了科學知識發展和補充的過程。而對于某些素材，教材中并沒有明確的科學史線索，如關于大氣的壓強，從亞里士多德、伽利略、托里拆利、帕斯卡和蓋里克等人的實驗，從而建立了大氣壓的概念和測量的方法。類似牛頓第一定律和大氣壓是初中科學的核心概念，內容抽象，一直是教學的重點和難點所在。對于這些抽象的概念的知識建構，教師更應關注科學知識是如何建構的，讓學生理解科學概念之間的邏輯關系。如科學概念是怎么產生的，什么時候發生了改變，以及為什么會發生改變等，通過這一系列問題的引導和思考，幫助學生建立對科學本質的理解。

二、教師應關注科學史哲發展。

科學的發展存在著科學的歷程。在科學的歷程中，不只是存在目前看來正確的概念的產生，也存在著科學發展中的錯誤的部分。而這些錯誤的部分往往是學生的迷思概念的存在。教師如果能關注到這部分科學史的發展，在課堂中明示這一部分科學史，不僅將有效打破學生的迷思概念，而且能培養科學的情感態度，體現科學學習的人文性。如對牛頓第一定律的學習，學生更容易理解亞里士多德的想法，而對牛頓第一定律的抽象性和慣性的理解存在一定的難度。如對生物進化的理解，學生更容易受拉馬克的觀點的影響，而對達爾文生物進化觀點的理解存在一定難度。教師應該將科學史的部分前后比較，比較科學家的思考方式，更應該讓學生關注為什么科學家的思想發生了改變，是什么原因引起了科學家思想的改變，之前的觀點存在哪些無法解釋的錯誤等。教師在讓學生關注改變的過程中，從而促進學生對科學本質的理解。

對于科學本質的教學模式，許多學者提出了不同的教學方法，在此筆者將介紹具有代表性的方法，并輔以說明與案例的參考。

孟克-奧斯本模式是“歷史-探究”教學模式，包括六個階段，即呈現或演示現象、啟發學生表達觀點、呈現歷史觀點、設計實驗、科學觀點與實證性檢驗、回顧與評價。如教師在進行光合作用教學時，也可以采用這種教學方法。在光合作用發現的過程中，經歷了亞里士多德、海爾蒙特、伍德奧德、普利斯特利、英格豪斯、森尼別、薩克斯、恩格爾曼、魯賓和卡門的一系列科學家的實驗。在這一過程體現了科學本質中的科學知識累積性、暫時性和非權威性、科學的主觀性、實證性、科學與社會文化、科學與技術間的相互影響。教師可以以孟克-奧斯本模式為參考，在課堂教學中教師通過介紹光合作用的發現，讓學生提出猜想，光合作用的原料和產物是什么，之后再介紹科學家的實驗，并在科學家實驗的基礎上通過課堂實驗驗證學生的猜想。在這一過程中體現科學史與實驗探究，通過有效的教學策略將有助于學生對科學本質的理解。

（作者單位：溫州市繡山中學）