巧用科學(xué)史料 提升綜合素養(yǎng)

胡曉燕

【內(nèi)容摘要】把科學(xué)史的知識融于《科學(xué)》教學(xué)，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要價值。文章結(jié)合初中科學(xué)教學(xué)實(shí)踐，闡述了如何巧用科學(xué)史料，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的問題。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)素養(yǎng) 科學(xué)史料 策略方法

科學(xué)史集中反映了人類探索和認(rèn)識客觀世界的歷程，蘊(yùn)含著非常豐富的“立德樹人”的教育因素。近年來，中考試題也不斷引入科學(xué)史，這既是試題命制的創(chuàng)新，也是科學(xué)教學(xué)的一種倡導(dǎo)，給科學(xué)教學(xué)帶來許多有益的啟示。

一、加強(qiáng)科學(xué)史教育，提高學(xué)生人文素養(yǎng)

人們已經(jīng)清楚地認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開人文精神的引導(dǎo)與限制，只有綜合運(yùn)用科學(xué)和人文社會科學(xué)知識才能解決。于是，科學(xué)與人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，也就很緊迫地提到了我們教育者的面前。提高學(xué)生綜合科學(xué)素養(yǎng)離不開必要的科學(xué)史，這些需要學(xué)生掌握的科學(xué)史往往是現(xiàn)代公民的常識。盡管科學(xué)考查的重點(diǎn)不在科學(xué)史，我們的教學(xué)也沒必要讓學(xué)生記憶科學(xué)史，但這些基本的科學(xué)史常識應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生的常識，端正學(xué)生求真務(wù)實(shí)的治學(xué)態(tài)度，愛科學(xué)、用科學(xué)以及勇于為科學(xué)獻(xiàn)身的精神品格。

例如（衢州卷2題）：提出“日心說”的科學(xué)家是（ ）

A.托勒密 B.哥白尼

C.牛頓 D.哈勃

因此，教師首先要有科學(xué)史觀和科學(xué)史的教學(xué)認(rèn)識，有必要滲透科學(xué)史，對學(xué)生進(jìn)行必要的通識性教學(xué)。何況掌握必要的基本的科學(xué)史也是課程標(biāo)準(zhǔn)及考綱的要求之一。

可見，科學(xué)前輩們?nèi)绻麤]有求實(shí)務(wù)真的科學(xué)態(tài)度，許多重大發(fā)現(xiàn)不知要被推遲多久，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展肯定沒有今天這樣日新月異。讓學(xué)生了解科學(xué)史，可以培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的精神，具有非常重要的教育意義。因此，有意識地在教學(xué)中滲透科學(xué)史教育，從而達(dá)到科學(xué)與人文素養(yǎng)的共同提高。

二、巧用科學(xué)史料，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

1.巧用科學(xué)史料有效創(chuàng)設(shè)情境

中考科學(xué)試題一般有與被考查的知識或能力有著一定聯(lián)系的具有一定意義的情境。科學(xué)史作為科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的見證，呈現(xiàn)出原汁原味的曲折又完整的探究歷程，因而作為試題情境具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

例如金華中考題：達(dá)爾文在研究光照對植物胚芽生長的影響時，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胚芽在受到單側(cè)光照射時，會彎向光源生長。在此之后，眾多科學(xué)家深入研究后發(fā)現(xiàn)，原來能夠影響植物彎向光源生長的物質(zhì)其實(shí)就是（ ）

A.維生素 B.DNA

C.酶 D.生長素

該題以達(dá)爾文研究光照對胚芽影響的科學(xué)史作為試題情境，考查植物生長素的知識，學(xué)生在完成應(yīng)試的過程中了解生長素發(fā)現(xiàn)的史實(shí)，獲得一些探究方法，使生長素知識考查不單調(diào)，富有科學(xué)探究背景，題型新穎。

可見，科學(xué)史可以作為試題的情境呈現(xiàn)，顯然，也應(yīng)該能以教學(xué)情境呈現(xiàn)。科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展過程都有自己的歷史事實(shí)，在教學(xué)中，有選擇性地呈現(xiàn)這些史料，可以幫助師生共同分析科學(xué)史中所蘊(yùn)含著的探究過程、方法，從而提高獲取和處理信息的能力，從而有效地幫助學(xué)生消除由此帶來的試題陌生度，充分發(fā)揮出平時學(xué)習(xí)積累起來的分析能力來處理試題情境。例如教師借助以燃燒理論建立的科學(xué)史為背景，比較詳細(xì)地描述了燃素說主要觀點(diǎn)、拉瓦錫實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)論，將學(xué)生置于比較陌生的探究情境中，要求學(xué)生運(yùn)用氧化汞分解的知識點(diǎn)和質(zhì)量守恒定律，能夠運(yùn)用理論解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)，能力要求較高。

如果學(xué)生在大量的陌生的科學(xué)史料面前慌了陣腳，信息處理與應(yīng)用能力不夠，知識遷移能力薄弱，就會影響學(xué)生思維，容易出錯甚至無從下手，需要我們教師平時加強(qiáng)科學(xué)史教育，注重探究學(xué)習(xí)的指導(dǎo)和訓(xùn)練。

2.巧用科學(xué)史料培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

多數(shù)科學(xué)史料往往作為課堂教學(xué)的引課，發(fā)揮著激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用。然而，科學(xué)史即科學(xué)探究史、科學(xué)探究方法史，其中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)探究歷程，不少具有完整的可供學(xué)生借鑒的探究歷程。如“牛痘”發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)時，我們充分挖掘科學(xué)史的探究教學(xué)功能，使之成為教學(xué)的常態(tài)，讓學(xué)生在教師有選擇的信息提示下重溫科學(xué)家當(dāng)初科學(xué)探究歷程。例如教學(xué)浙教版科學(xué)（九下）的《遺傳和進(jìn)化》第一課時內(nèi)容，教師可以組織學(xué)生調(diào)查自己家族中“單眼皮和雙眼皮、有無耳垂、虹膜的顏色、拇指的彎曲”等形狀，然后在課堂上互相交流和評價，體驗(yàn)遺傳和變異的普遍存在。接著，引導(dǎo)探索產(chǎn)生遺傳的原因，用生物發(fā)育起點(diǎn)進(jìn)行推測可能是精子和卵細(xì)胞中攜帶著，然后出示17世紀(jì)先成論者畫出人的精子圖，驅(qū)動學(xué)生用實(shí)驗(yàn)事實(shí)將以驗(yàn)證，接著展示1667年荷蘭科學(xué)家——虎克在顯微鏡下所見精子的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而否定這一假說。讓學(xué)生根據(jù)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)猜測起遺傳作用的可能是哪一部分？并讓他們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。再引導(dǎo)學(xué)生回憶“克隆羊——多利”的實(shí)驗(yàn)，教師適時引入赫脫維奇研究海膽的生殖實(shí)驗(yàn)，并介紹費(fèi)萊明發(fā)現(xiàn)核分裂中染色體的變化，進(jìn)而提出染色體的主要化學(xué)成分是DNA和蛋白質(zhì)。從而引導(dǎo)猜想：哪種成分起到遺傳的作用？接著讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。再展示1952年美國遺傳學(xué)家阿爾弗雷德·赫爾希和瑪莎·蔡斯通過噬菌體病毒證實(shí)，傳遞遺傳信息的是DNA而不是蛋白質(zhì)。于是引導(dǎo)學(xué)生探究DNA的結(jié)構(gòu)，展示詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型假說，讓學(xué)生思考：如何才能證實(shí)這個結(jié)構(gòu)模型假說？最后展示勞倫斯·利弗莫爾和勞倫斯·伯克利用掃描隧道電子顯微鏡首次捕捉到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的照片。這樣的教學(xué)安排非常自然地隱含著由于顯微鏡技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)、方法的進(jìn)步，擴(kuò)大了人類的認(rèn)識范圍，提升了認(rèn)識微觀世界的能力，從而有效激活了教材里呆板的知識陳述，激發(fā)學(xué)生探索的興趣，促使學(xué)生認(rèn)同科學(xué)的進(jìn)化特征，順其自然地認(rèn)識到科學(xué)的本質(zhì)。實(shí)踐表明，這種滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的教學(xué)能有效促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的提高。

3.巧用科學(xué)史料認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)史教育有助于學(xué)生深刻理解科學(xué)知識的本質(zhì)：世界是能被認(rèn)知的但無法被完全認(rèn)知的，科學(xué)知識在本質(zhì)上是不斷地發(fā)展和變化的，新的觀察和新的發(fā)現(xiàn)也不斷地挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的理論，于是，科學(xué)知識就是在不斷否定中才得以逐步完善，例如“日心說”取代了“地心說”，“八大行星”取代了“九大行星”?？茖W(xué)史教育也有助于學(xué)生深入理解科學(xué)探究的本質(zhì)：堅(jiān)實(shí)的證據(jù)是科學(xué)探究的基礎(chǔ)，猜想假設(shè)是有效促進(jìn)科學(xué)探究的關(guān)鍵，例如，大陸漂移說的提出就需要奇特的想象力，而原子結(jié)構(gòu)需要探索和實(shí)證。

教師在浙教版科學(xué)（八下）教材中關(guān)于“原子結(jié)構(gòu)模型的建立”教學(xué)中，可以采用這樣的方式組織教學(xué)：假如我們不斷地分割一塊糖，會得到怎樣的微粒呢？有效激發(fā)學(xué)生開展討論與猜想，回憶所學(xué)的科學(xué)知識進(jìn)而提出依據(jù)。然后將問題的焦點(diǎn)集中在“原子是什么樣的”，繼續(xù)驅(qū)動學(xué)生深入思考，并大膽地展開想象，描摹出自己心目中的原子模型，說出自己這樣描繪的依據(jù)。順勢展示英國科學(xué)家道爾頓在1803年提出“原子是微小的不可分割的實(shí)心球體”的原子結(jié)構(gòu)模型。在充分討論、分析的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)發(fā)展史上去尋找證據(jù)。趁機(jī)提供1897年英國科學(xué)家湯姆生利用了真空技術(shù)發(fā)現(xiàn)了“電子”（如圖），引發(fā)學(xué)生思考：“現(xiàn)在的你又認(rèn)為原子是什么樣的？”讓他們修正原有的模型。

接著展示湯姆生的“西瓜模型”。然后再問“原子的結(jié)構(gòu)模型真如此嗎？”讓學(xué)生思考、尋找科學(xué)史實(shí)證據(jù)，繼續(xù)展示1911年盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)（如圖），深入驅(qū)動學(xué)生思考、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，修正自己的模型。

接著出示“盧瑟福的行星模型”，激勵學(xué)生要有科學(xué)家的思維，大膽地進(jìn)行猜想和假設(shè)，小心翼翼地求證。教師繼續(xù)讓學(xué)生思考：這樣的模型是否完美？最后展示波爾的分層模型和現(xiàn)代電子云模型等，啟示學(xué)生認(rèn)識到：原子結(jié)構(gòu)的模型假設(shè)至今還在不斷的完善之中，科學(xué)發(fā)展永無止境。

教師如此層層設(shè)問、步步驅(qū)動學(xué)生深入探究，始終讓科學(xué)史實(shí)說話，不但使學(xué)生體驗(yàn)到原子是可分的，而且認(rèn)同科學(xué)的本質(zhì)就是不斷探索求真，在探索求真的過程往往是以“一種假設(shè)去取代另一種假設(shè)”，于是科學(xué)就在不斷地修正和完善的過程中發(fā)展著，并無限地逼近真理。

那些在科學(xué)家創(chuàng)造性工作中顯示出來的絕妙方法，可謂舉不勝舉，只要運(yùn)用得當(dāng)，都會對學(xué)生產(chǎn)生深刻的思維上的啟示?？茖W(xué)方法在科學(xué)教學(xué)中是一種滲透和融合，不是貼標(biāo)簽或強(qiáng)行說教。因此，有效運(yùn)用科學(xué)史上的案例，幫助學(xué)生理解科學(xué)家在特定的技術(shù)背景、概念架構(gòu)中建構(gòu)科學(xué)理論時是如何選擇或創(chuàng)立研究方法的，從而幫助學(xué)生了解科學(xué)方法的本質(zhì)。

而從當(dāng)前試題命制技術(shù)來看，考查學(xué)生科學(xué)本質(zhì)的試題比較難以命制，但對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教育不能因此而削弱，隨著命題技術(shù)的發(fā)展，考查科學(xué)本質(zhì)將是新穎試題的一種方向。

例如臺州卷20題：新的科學(xué)理論或?qū)W說通常是在補(bǔ)充、修正甚至推翻原有理論或?qū)W說的基礎(chǔ)上形成的。以下選項(xiàng)未體現(xiàn)以上過程的是（ ）

A.湯姆生的“葡萄干面包”原子結(jié)構(gòu)模型→盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型

B.托勒密的地心說→哥白尼的日心說

C.神創(chuàng)論→達(dá)爾文的進(jìn)化論

D.天圓地方說→大陸漂移說

該題以科學(xué)史為素材，考查學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，要求學(xué)生理解科學(xué)理念或?qū)W說的發(fā)展過程而不是記憶相關(guān)理論知識。學(xué)生對科學(xué)基本概念、定律和理論的形成歷史，了解得越具體，也就越能懂得它們的本質(zhì)和豐富的內(nèi)涵，也就越深刻地理解科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀，也就越能獲得超出定律和公式的許多啟示。科學(xué)課程學(xué)習(xí)所需要的與其說是現(xiàn)成的結(jié)果，還不如說是研究及其過程；離開了引向這個結(jié)果的發(fā)展過程來把握結(jié)果，那就等于沒有結(jié)果。因此，該題的考查點(diǎn)與考查方式新穎但又屬于課程標(biāo)準(zhǔn)與考綱范疇。當(dāng)然，為了達(dá)到不同的訓(xùn)練目的，同樣的科學(xué)史還可以不同的形式滲透在不同的任務(wù)中，從而加深學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解。

三、運(yùn)用科學(xué)史料的注意事項(xiàng)

現(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)觀認(rèn)為：科學(xué)是可錯，是受一定社會歷史條件制約的；科學(xué)知識是相對合理的，不同背景和經(jīng)歷的人對同一證據(jù)的解釋會有差異性。但必須強(qiáng)調(diào)的是：在引入帶有科學(xué)的失誤、甚至是科學(xué)發(fā)展過程一些錯誤認(rèn)識的科學(xué)史實(shí)時，數(shù)量和次數(shù)都要適宜；即使引入了，也要與學(xué)生一起分析當(dāng)時的時代背景，理性看待“失誤”，以避免在他們幼小的心靈中留下對科學(xué)的錯誤印象。

在教學(xué)實(shí)踐中，科學(xué)史教學(xué)可以作為課堂教學(xué)的一部分，但并不是教學(xué)重點(diǎn)。教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)思路妥善處理，雖然提倡科學(xué)教學(xué)要滲透科學(xué)史，但不能因此而變成“科學(xué)史課”。在實(shí)踐中，科學(xué)史相關(guān)知識教學(xué)并不局限在課堂，可以指導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)史閱讀、開展科學(xué)史方面的研究性學(xué)習(xí)、刊出科學(xué)史為主題的黑板報、開設(shè)科學(xué)史主題講座等課外學(xué)習(xí)方式，都對提高學(xué)生的人文素養(yǎng)有效。

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（作者單位：浙江省臨海市回浦實(shí)驗(yàn)中學(xué)）