從隱性走向顯性

單道華

摘要：對科學(xué)本質(zhì)的理解是對科學(xué)理解的核心，是成功進行科學(xué)教育改革的關(guān)鍵?，F(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)觀能讓學(xué)生正確理解新科學(xué)知識和產(chǎn)品、合理看待科學(xué)家以及科學(xué)事業(yè)，做出科學(xué)的決策，并發(fā)展出良好的科學(xué)創(chuàng)造精神和能力，能夠更好地應(yīng)對這個日益科技化的世界。圍繞“科學(xué)本質(zhì)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(xué)本質(zhì)觀教學(xué)的“一個方向”和“兩條路徑”，基于科學(xué)本質(zhì)提出若干將科學(xué)史融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的建議，以供大家研究與爭論。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；本質(zhì)觀教學(xué)；顯性教學(xué)；隱性教學(xué)

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

科學(xué)本質(zhì)是新課程中生出的“觀念課程”，是對科學(xué)理解的核心。關(guān)于科學(xué)本質(zhì)及其教學(xué)的討論在國際科學(xué)教育已經(jīng)延續(xù)了近三十年。國際著名科學(xué)教育專家、美國伊利諾斯州技術(shù)學(xué)院數(shù)學(xué)和科學(xué)教育系主任、美國科學(xué)教學(xué)研究會前主席萊德曼（Ｌｅｄｅｒｍａｎ）教授長期從事科學(xué)本質(zhì)教育的研究。在調(diào)查中，他和他的同事發(fā)現(xiàn)：從幼兒園到高中，學(xué)生并沒有充分理解科學(xué)本質(zhì)；這個階段的老師也沒有充分理解科學(xué)本質(zhì)；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(xué)本質(zhì)的機會和途徑是什么？作為科學(xué)教師，如何把對科學(xué)本質(zhì)的理解轉(zhuǎn)化為課堂的教學(xué)實踐？是當(dāng)前中小學(xué)科學(xué)教育改革亟待重視的課題。在研究中，圍繞“科學(xué)本質(zhì)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(xué)本質(zhì)觀教學(xué)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(xué)能顯示科學(xué)本質(zhì)

回顧科學(xué)教育發(fā)展史，科學(xué)本質(zhì)轉(zhuǎn)化為教學(xué)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(xué)探究活動、科學(xué)過程技能、做科學(xué)等方式，將科學(xué)本質(zhì)觀念鑲嵌在教學(xué)中，透過活動，以間接的方式讓學(xué)生體會科學(xué)本質(zhì)（Ｈａｕｋｏｏｓ＆Ｐｅｎｉｃｋ， １９８５， Ｓｃｈａｎｍａｎ， １９９０；Ｓｃｈａｒｍａｍｎ＆Ｈａｒｒｉｓ， １９９２）。二是顯性取向（ｅｘｐｌ－ｉｃｉｔ ａｐｐｒｏａｃｈ），從科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)等多種角度去詮釋科學(xué)本質(zhì)，并透過課堂討論、閱讀科學(xué)本質(zhì)的信息，藉以達到科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)（Ａｋｉｎｄｅｈｉｎ １９９８，Ａｂｄ－Ｅｌ－Ｋｈａｌｉｃｋ＆Ｌｅｄｅｒｍａｎ，２０００）。

萊德曼教授指出，對科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)應(yīng)該是顯性的，善于反思的教學(xué)，而不是隱性的做中學(xué)。隱性的做中學(xué)本質(zhì)是歸納式的，強調(diào)的是科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，例如觀察、分類、測量等，當(dāng)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(xué)生不僅要學(xué)會通過觀察做出進一步的判斷，還要學(xué)會進行合理的想象、聯(lián)系、重構(gòu)。研究表明，學(xué)生很難在“做科學(xué)”和探究活動中理解科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究，教師必須采用特殊的方法幫助學(xué)生反思他們的活動，這是學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究的最好方法。因此，在“做中學(xué)”教學(xué)中我們強調(diào)學(xué)生過程技能操作與應(yīng)用的同時，也應(yīng)審視由事實和實驗結(jié)果進行探究的教學(xué)，讓學(xué)生還能了解建構(gòu)科學(xué)理論時這些過程技能的本質(zhì)。

事實上，小學(xué)科學(xué)本質(zhì)觀教學(xué)所做的就是用最少的“種子”盡可能多地結(jié)出最多的“果實”，以研究創(chuàng)新兒童的學(xué)習(xí)生活，保護兒童的好奇心和求知欲，超越學(xué)科知識的界限，讓他們學(xué)會親近生活，親近自然，親近科學(xué)，親近他人，在未來更好地生活、工作與發(fā)現(xiàn)。

二、一條路徑：在探究式教學(xué)中顯示科學(xué)本質(zhì)

發(fā)展學(xué)生科學(xué)本質(zhì)的一個重要途徑就是在小學(xué)科學(xué)探究學(xué)習(xí)中將科學(xué)本質(zhì)顯性化。

今天，我們要培養(yǎng)的不是“匠型人才”，“匠型人才”只能重復(fù)解決已知問題，解決未知問題需要的是創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新型人才不僅需要結(jié)構(gòu)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(jù)是如何產(chǎn)生的，何以成為證據(jù)？科學(xué)知識并不能催生正確的科學(xué)觀念，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，我們應(yīng)將探究教學(xué)從科學(xué)本質(zhì)的隱性體會轉(zhuǎn)化為顯性化教學(xué)。

各種科學(xué)知識我們都能直接告訴學(xué)生，然而真實的自然現(xiàn)象是無法用語言告訴的，學(xué)生自主的思維過程和研究沖動、已有的生活經(jīng)驗、探尋證據(jù)的行動以及學(xué)生之間的人際互動教師根本無法替代。要認(rèn)識到，小學(xué)“探究式”科學(xué)教學(xué)的任務(wù)并不僅僅是學(xué)習(xí)科學(xué)方法和科學(xué)概念，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生形成現(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)觀，發(fā)展他們的邏輯思維和批判性思維，培養(yǎng)開放態(tài)度、創(chuàng)新精神和實證精神。正如法國專家所說，小學(xué)階段并不希望孩子們對物質(zhì)有什么新的發(fā)現(xiàn)，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(gòu)想和設(shè)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(jié)果提出問題以引發(fā)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(zhì)（真實）世界的關(guān)系，將促進學(xué)生掌握突出主動性、獨立性、體驗性、內(nèi)省性的現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式。這樣的學(xué)生才能應(yīng)對未來社會面臨的種種挑戰(zhàn)。

一些老師片面地認(rèn)為：學(xué)生不做實驗，課堂上沒有完整的預(yù)測、設(shè)計、匯報環(huán)節(jié)，就不是探究式學(xué)習(xí)。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(xué)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(yù)測、建立模型、觀察、測量、控制變量、繪制圖表、數(shù)據(jù)整理與分析、發(fā)現(xiàn)問題、制訂計劃、實驗操作、結(jié)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(shù)，在理解世界的同時還能更好地理解科學(xué)研究。不難理解，在這樣的教學(xué)中，科學(xué)知識得以被探尋，科學(xué)方法得以被應(yīng)用，科學(xué)觀念得以被發(fā)展。

三、另一條路徑：在科學(xué)史融入式教學(xué)中顯示科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)史融入式教學(xué)是發(fā)展小學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的第二個途徑。早在數(shù)十年前，英國科學(xué)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(xué)結(jié)論不如是科學(xué)方法，更不如是科學(xué)史?！?/p>

１．科學(xué)史是發(fā)展學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的重要資源

科學(xué)史是科學(xué)教育的重要資源?？茖W(xué)的歷史世界能為我們提供豐富的發(fā)展學(xué)生科學(xué)本質(zhì)的素材?？茖W(xué)史對于科學(xué)教學(xué)和科學(xué)課程改革的貢獻深為學(xué)界所肯定。１９９４年，馬修斯在總結(jié)各家研究成果的基礎(chǔ)上，將科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)的價值歸納如下：

以上七條科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)的價值條條對應(yīng)科學(xué)本質(zhì)觀。科學(xué)史融入教學(xué)，對學(xué)生而言，不僅能使教材活潑化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家面對問題時的思考或?qū)嶒炋骄康臍v程，有助于學(xué)生領(lǐng)悟解決問題的方法、了解科學(xué)家的創(chuàng)造的過程、理解知識的內(nèi)涵并協(xié)助他們更了解科學(xué)的本質(zhì)。對教師的教學(xué)而言，馬修斯指出：對于特定科學(xué)在其歷史發(fā)展中所經(jīng)歷的漫長和困難的歷程的了解可以幫助教師設(shè)計出合適的教學(xué)方案，選擇適當(dāng)?shù)膶嶒灪突顒?，并?yīng)如何去對教室中所出現(xiàn)的問題或疑難做出反應(yīng)。

２．在科學(xué)史融入式教學(xué)中顯示科學(xué)本質(zhì)的主要方式

在國際科學(xué)教育界，最初把科學(xué)史（Ｈｉｓｔｏｒｙ）、科學(xué)哲學(xué)（ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ）和科學(xué)教學(xué)（Ｓｃｉｅｎｃｅｔｅａｃｈ－ｉｎｇ）一起簡稱為ＨＰＳ，近年來有些科學(xué)教育專家把科學(xué)社會學(xué)和科學(xué)技術(shù)學(xué)也納入其中。科學(xué)教育專家普遍認(rèn)為ＨＰＳ教學(xué)對科學(xué)課程改革有四個方面作用，尤其重要的是，可以使學(xué)生更好地理解科學(xué)本質(zhì)，使他們懂得科學(xué)究竟是什么，科學(xué)知識是怎樣產(chǎn)生的，科學(xué)在社會發(fā)展和進步中的作用，科學(xué)和科學(xué)方法的優(yōu)點和局限性，等等。

科學(xué)史融入科學(xué)教育主要有兩種方式：一種是附加式，一種是滲透式。傳統(tǒng)的科學(xué)課，往往是把科學(xué)史作為一種知識附加在科學(xué)教學(xué)內(nèi)容上， 教師以陳述的方式向?qū)W生簡要介紹人物與發(fā)現(xiàn)。實踐證明，這種將科學(xué)史與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容分離的教學(xué)模式是低效的。教師應(yīng)明白，采取歷史和哲學(xué)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(guān)注它們的解決。

“滲透式”教學(xué)模式最具典型意義是下述兩種。一是美國學(xué)者萬達西在１９８９年發(fā)展起來的一種新的教學(xué)方法——互動式歷史小故事。教學(xué)者可以謹(jǐn)慎地切割科學(xué)史，將一個科學(xué)史小故事分成幾個小片段，運用互動的方式呈現(xiàn)故事讓學(xué)生推測后續(xù)的發(fā)展，以此來描述一個單一事件的科學(xué)本質(zhì)。每次大約使用１０～１５分鐘講授一個“互動式歷史小故事”?！耙蝗绶傻难凶x，科學(xué)教育也應(yīng)是通過再發(fā)現(xiàn)的敘事體傳達學(xué)科知識”［２］。二是在１９９７年由英國學(xué)者孟克與奧斯本所提出的另一教學(xué)模式——孟克與奧斯本的“融合模式”。這個教學(xué)模式分為６個階段。應(yīng)用這一模式，首先選擇在科學(xué)史上曾由某個科學(xué)家研究過的某個自然現(xiàn)象作為課堂學(xué)習(xí)的主題，如自由落體的現(xiàn)象，植物從哪里獲得食物，燃燒現(xiàn)象等等。第一步，由教師演示相關(guān)現(xiàn)象，引出需要解決的問題；第二步，要求學(xué)生先行說出自己對于這一現(xiàn)象的看法；第三步，將相關(guān)科學(xué)家的觀念作為一種可能的觀念告訴學(xué)生；第四步，要求學(xué)生通過設(shè)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(dāng)代的科學(xué)觀念，即介紹教科書對這種自然現(xiàn)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(xué)生一起對全部的學(xué)習(xí)過程做出總結(jié)和評價。

實踐證明，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中有效運用ＨＰＳ教學(xué)能有效促進學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀發(fā)展，應(yīng)成為今后促進小學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀發(fā)展的努力方向。

四、基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)史融入式教學(xué)的實施建議

新課程推進以來，科學(xué)史作為小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要素材，在蘇教版小學(xué)科學(xué)教材中出現(xiàn)次數(shù)已達３０多處，應(yīng)該充分發(fā)揮它的教學(xué)價值，提高融合科學(xué)史的小學(xué)科學(xué)探究式教學(xué)的效果，促進小學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的發(fā)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(xué)史素材

案例開發(fā)中，經(jīng)過實踐普遍認(rèn)為提出適合引入小學(xué)ＨＰＳ科學(xué)探究式教學(xué)的科學(xué)史應(yīng)具有以下特征：

２．給科學(xué)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(xué)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(fā)展史排列順序把學(xué)生卷進學(xué)習(xí)之中，學(xué)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(shù)發(fā)明的產(chǎn)生過程。

３．運用科學(xué)史促進小學(xué)生科學(xué)本質(zhì)教學(xué)方法不唯一

應(yīng)當(dāng)注意防止對于各種具體教學(xué)方法或教學(xué)模式的簡單模仿或盲目追逐。科學(xué)史融入科學(xué)課程的多元教學(xué)，所強調(diào)的是針對某一個科學(xué)理論或科學(xué)概念，利用討論、辯論、教師演示實驗或?qū)W生動手做實驗等多種方式，模擬當(dāng)年該科學(xué)理論形成的過程，并說明當(dāng)時的文化背景。通過呈現(xiàn)科學(xué)史中科學(xué)家們所產(chǎn)生過的爭論、質(zhì)疑、錯誤概念，除了可以避免學(xué)生犯科學(xué)家先前錯誤之外，也可以幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變其錯誤概念。融入科學(xué)史的材料能較完整呈現(xiàn)以前的爭論及質(zhì)疑，這有利于充分說服學(xué)生放棄錯誤概念， 進而自主建構(gòu)科學(xué)概念。

４．科學(xué)史不是學(xué)習(xí)評價的知識點

課程標(biāo)準(zhǔn)指出：在義務(wù)教育階段的科學(xué)課程中引入科學(xué)史，主要是作為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的一種途徑和手段，科學(xué)史不應(yīng)作為新的知識點來考核，其教學(xué)效果應(yīng)當(dāng)通過學(xué)生對相關(guān)科學(xué)知識的理解、對科學(xué)過程與方法的理解以及學(xué)生科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀的培育來體現(xiàn)。

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

參考文獻：

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