從隱性走向顯性

單道華

摘要：對科學本質的理解是對科學理解的核心，是成功進行科學教育改革的關鍵。現代科學本質觀能讓學生正確理解新科學知識和產品、合理看待科學家以及科學事業，做出科學的決策，并發展出良好的科學創造精神和能力，能夠更好地應對這個日益科技化的世界。圍繞“科學本質觀怎么教”的議題，本文以文獻研究和實踐探索為支撐，概括出科學本質觀教學的“一個方向”和“兩條路徑”，基于科學本質提出若干將科學史融入小學科學教學的建議，以供大家研究與爭論。

關鍵詞：小學科學；本質觀教學；顯性教學；隱性教學

中圖分類號：G４２ 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（201２）０５-00２６-0４

科學本質是新課程中生出的“觀念課程”，是對科學理解的核心。關于科學本質及其教學的討論在國際科學教育已經延續了近三十年。國際著名科學教育專家、美國伊利諾斯州技術學院數學和科學教育系主任、美國科學教學研究會前主席萊德曼（Ｌｅｄｅｒｍａｎ）教授長期從事科學本質教育的研究。在調查中，他和他的同事發現：從幼兒園到高中，學生并沒有充分理解科學本質；這個階段的老師也沒有充分理解科學本質；并不是他們都不能理解，是因為沒有機會和適合的途徑來理解。

理解科學本質的機會和途徑是什么？作為科學教師，如何把對科學本質的理解轉化為課堂的教學實踐？是當前中小學科學教育改革亟待重視的課題。在研究中，圍繞“科學本質觀怎么教”的議題，以文獻研究和實踐探索為支撐，課題組概括出科學本質觀教學的“一個方向”和“兩條路徑”，以供大家研究與爭論。

一、一個方向：善于反思的教學能顯示科學本質

回顧科學教育發展史，科學本質轉化為教學實踐主要通過兩種路徑來完成。一是隱性取向（ｉｍｐｌｉｃｉｔ ａｐｐｒｏａｃｈ），通過科學探究活動、科學過程技能、做科學等方式，將科學本質觀念鑲嵌在教學中，透過活動，以間接的方式讓學生體會科學本質（Ｈａｕｋｏｏｓ＆Ｐｅｎｉｃｋ， １９８５， Ｓｃｈａｎｍａｎ， １９９０；Ｓｃｈａｒｍａｍｎ＆Ｈａｒｒｉｓ， １９９２）。二是顯性取向（ｅｘｐｌ－ｉｃｉｔ ａｐｐｒｏａｃｈ），從科學史、科學哲學、科學社會學等多種角度去詮釋科學本質，并透過課堂討論、閱讀科學本質的信息，藉以達到科學本質的教學目標（Ａｋｉｎｄｅｈｉｎ １９９８，Ａｂｄ－Ｅｌ－Ｋｈａｌｉｃｋ＆Ｌｅｄｅｒｍａｎ，２０００）。

萊德曼教授指出，對科學本質的學習應該是顯性的，善于反思的教學，而不是隱性的做中學。隱性的做中學本質是歸納式的，強調的是科學方法的學習，例如觀察、分類、測量等，當已有的前概念被證偽后，要修正前概念不可能僅僅用到歸納的方法，學生不僅要學會通過觀察做出進一步的判斷，還要學會進行合理的想象、聯系、重構。研究表明，學生很難在“做科學”和探究活動中理解科學本質和科學探究，教師必須采用特殊的方法幫助學生反思他們的活動，這是學生理解科學本質和科學探究的最好方法。因此，在“做中學”教學中我們強調學生過程技能操作與應用的同時，也應審視由事實和實驗結果進行探究的教學，讓學生還能了解建構科學理論時這些過程技能的本質。

事實上，小學科學本質觀教學所做的就是用最少的“種子”盡可能多地結出最多的“果實”，以研究創新兒童的學習生活，保護兒童的好奇心和求知欲，超越學科知識的界限，讓他們學會親近生活，親近自然，親近科學，親近他人，在未來更好地生活、工作與發現。

二、一條路徑：在探究式教學中顯示科學本質

發展學生科學本質的一個重要途徑就是在小學科學探究學習中將科學本質顯性化。

今天，我們要培養的不是“匠型人才”，“匠型人才”只能重復解決已知問題，解決未知問題需要的是創新型人才。創新型人才不僅需要結構化的基本知識和過程技能，更需要理解那些用來解釋世界的證據是如何產生的，何以成為證據？科學知識并不能催生正確的科學觀念，為培養創新型人才，我們應將探究教學從科學本質的隱性體會轉化為顯性化教學。

各種科學知識我們都能直接告訴學生，然而真實的自然現象是無法用語言告訴的，學生自主的思維過程和研究沖動、已有的生活經驗、探尋證據的行動以及學生之間的人際互動教師根本無法替代。要認識到，小學“探究式”科學教學的任務并不僅僅是學習科學方法和科學概念，更重要的是培養學生形成現代科學本質觀，發展他們的邏輯思維和批判性思維，培養開放態度、創新精神和實證精神。正如法國專家所說，小學階段并不希望孩子們對物質有什么新的發現，重要的是孩子在課堂上能用手段完成一個研究人員最基本的動作：采集、分類、命名、構想和設計實驗，觀察和解釋，收集和利用資料，把看到的用圖表畫出來，制造小模型，對結果提出問題以引發新的實驗……幫助孩子從一個被動的觀察者成長為一個主動的實踐者，建立起觀念、感覺與物質（真實）世界的關系，將促進學生掌握突出主動性、獨立性、體驗性、內省性的現代學習方式。這樣的學生才能應對未來社會面臨的種種挑戰。

一些老師片面地認為：學生不做實驗，課堂上沒有完整的預測、設計、匯報環節，就不是探究式學習。必須掙脫這種形式探究對師生的束縛，讓孩子們在善于反思的探究教學中與日常生活中使用的物品打交道，通過思考整理各種信息，如排序、分析、比較、分類、判斷、推理或預測、建立模型、觀察、測量、控制變量、繪制圖表、數據整理與分析、發現問題、制訂計劃、實驗操作、結論與理由陳述，尋求答案，消除自己的錯誤觀念，逐步掌握思考和解決問題的技術，在理解世界的同時還能更好地理解科學研究。不難理解，在這樣的教學中，科學知識得以被探尋，科學方法得以被應用，科學觀念得以被發展。

三、另一條路徑：在科學史融入式教學中顯示科學本質

科學史融入式教學是發展小學生科學本質觀的第二個途徑。早在數十年前，英國科學促進會（ＢＡＡＳ）主席就在演講中呼吁：“我們要教給年輕人的，與其是科學結論不如是科學方法，更不如是科學史。”

１．科學史是發展學生科學本質觀的重要資源

科學史是科學教育的重要資源。科學的歷史世界能為我們提供豐富的發展學生科學本質的素材。科學史對于科學教學和科學課程改革的貢獻深為學界所肯定。１９９４年，馬修斯在總結各家研究成果的基礎上，將科學史融入科學教學的價值歸納如下：

以上七條科學史融入科學教學的價值條條對應科學本質觀。科學史融入教學，對學生而言，不僅能使教材活潑化，提高學生的學習興趣，也能使學生經歷科學家面對問題時的思考或實驗探究的歷程，有助于學生領悟解決問題的方法、了解科學家的創造的過程、理解知識的內涵并協助他們更了解科學的本質。對教師的教學而言，馬修斯指出：對于特定科學在其歷史發展中所經歷的漫長和困難的歷程的了解可以幫助教師設計出合適的教學方案，選擇適當的實驗和活動，并應如何去對教室中所出現的問題或疑難做出反應。

２．在科學史融入式教學中顯示科學本質的主要方式

在國際科學教育界，最初把科學史（Ｈｉｓｔｏｒｙ）、科學哲學（ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ）和科學教學（Ｓｃｉｅｎｃｅｔｅａｃｈ－ｉｎｇ）一起簡稱為ＨＰＳ，近年來有些科學教育專家把科學社會學和科學技術學也納入其中。科學教育專家普遍認為ＨＰＳ教學對科學課程改革有四個方面作用，尤其重要的是，可以使學生更好地理解科學本質，使他們懂得科學究竟是什么，科學知識是怎樣產生的，科學在社會發展和進步中的作用，科學和科學方法的優點和局限性，等等。

科學史融入科學教育主要有兩種方式：一種是附加式，一種是滲透式。傳統的科學課，往往是把科學史作為一種知識附加在科學教學內容上， 教師以陳述的方式向學生簡要介紹人物與發現。實踐證明，這種將科學史與科學教學內容分離的教學模式是低效的。教師應明白，采取歷史和哲學這個新視角，不只是為了提供更多的知識，而是為了增進對于某些有趣并十分重要的問題的敏感性，并積極關注它們的解決。

“滲透式”教學模式最具典型意義是下述兩種。一是美國學者萬達西在１９８９年發展起來的一種新的教學方法——互動式歷史小故事。教學者可以謹慎地切割科學史，將一個科學史小故事分成幾個小片段，運用互動的方式呈現故事讓學生推測后續的發展，以此來描述一個單一事件的科學本質。每次大約使用１０～１５分鐘講授一個“互動式歷史小故事”。“一如法律的研讀，科學教育也應是通過再發現的敘事體傳達學科知識”［２］。二是在１９９７年由英國學者孟克與奧斯本所提出的另一教學模式——孟克與奧斯本的“融合模式”。這個教學模式分為６個階段。應用這一模式，首先選擇在科學史上曾由某個科學家研究過的某個自然現象作為課堂學習的主題，如自由落體的現象，植物從哪里獲得食物，燃燒現象等等。第一步，由教師演示相關現象，引出需要解決的問題；第二步，要求學生先行說出自己對于這一現象的看法；第三步，將相關科學家的觀念作為一種可能的觀念告訴學生；第四步，要求學生通過設計實驗對所提及的各種觀念做出檢驗，以確定哪種觀念正確；第五步，由教師講解當代的科學觀念，即介紹教科書對這種自然現象的解釋，并通過實驗對此做出必要的檢驗。第六步，教師和學生一起對全部的學習過程做出總結和評價。

實踐證明，在小學科學教學中有效運用ＨＰＳ教學能有效促進學生科學本質觀發展，應成為今后促進小學生科學本質觀發展的努力方向。

四、基于科學本質的科學史融入式教學的實施建議

新課程推進以來，科學史作為小學科學教學的重要素材，在蘇教版小學科學教材中出現次數已達３０多處，應該充分發揮它的教學價值，提高融合科學史的小學科學探究式教學的效果，促進小學生科學本質觀的發展。基于“十一五”專項研究與實踐，特提出以下建議。

１．要選擇適合兒童的科學史素材

案例開發中，經過實踐普遍認為提出適合引入小學ＨＰＳ科學探究式教學的科學史應具有以下特征：

２．給科學史找一個吸引人的進入方式

用互動式講述、片段式排序、模擬式操作等方法更容易吸引學生進入思維模式，而不僅僅是閱讀的記憶模式。例如給車輪的發展史排列順序把學生卷進學習之中，學生能主動思考各種車輪所處的社會背景，便能更好地理解技術發明的產生過程。

３．運用科學史促進小學生科學本質教學方法不唯一

應當注意防止對于各種具體教學方法或教學模式的簡單模仿或盲目追逐。科學史融入科學課程的多元教學，所強調的是針對某一個科學理論或科學概念，利用討論、辯論、教師演示實驗或學生動手做實驗等多種方式，模擬當年該科學理論形成的過程，并說明當時的文化背景。通過呈現科學史中科學家們所產生過的爭論、質疑、錯誤概念，除了可以避免學生犯科學家先前錯誤之外，也可以幫助學生轉變其錯誤概念。融入科學史的材料能較完整呈現以前的爭論及質疑，這有利于充分說服學生放棄錯誤概念， 進而自主建構科學概念。

４．科學史不是學習評價的知識點

課程標準指出：在義務教育階段的科學課程中引入科學史，主要是作為學生學習科學的一種途徑和手段，科學史不應作為新的知識點來考核，其教學效果應當通過學生對相關科學知識的理解、對科學過程與方法的理解以及學生科學態度、情感與價值觀的培育來體現。

對科學本質的理解是對科學的理解的核心，是成功進行科學教育改革的關鍵。對于普通公眾而言，也許懂得科學知識就夠了，而對于教師來講，如果不懂得科學的本質、科學與其他學科的差別，分不清各種科學哲學流派的確切含義及其對科學教育、對我國的貢獻、局限甚至危害，就不可能真正上好科學課。開展基于科學本質的ＨＰＳ教學，教師首先需要建立相應的科學本質觀，樹立開展科學本質教學的意識，努力使自己的教學行為符合現代科學本質觀的要求；其次應圍繞若干選定的典型事件編寫合適的科學史題材，有明確的科學本質教學目標的定位；再次選擇合適的呈現現象的方式，將對話、解釋、猜想、實驗等探究式學習方式與科學史融合在教學全過程，努力讓科學本質在教學中顯性化。

參考文獻：

［１］王健，劉恩山．“科學本質”的研究及其進展［Ｊ］．生物學通報，２００７（６）．

［２］鄭毓信．科學教育哲學［Ｍ］．成都：四川教育出版社，２００５．

［３］王晶瑩．科學本質與科學探究的意義及實踐——美國李德曼教授訪談錄［Ｊ］．全球教育展，２００８（２）．

［４］林長春．美國科學史教育的演進及其啟示［Ｊ］．外國教育研究，２００４（６）．

［５］袁維新．科學史教育的教學價值與教學模式［Ｊ］．教育科學研究，２００４（７）．

［６］袁維新．科學史融入科學課程的原則、方式和策略［Ｊ］．課程·教材·教法，２００６（１０）．