循著科學史的指引 讓教學設計更具藝術性

◇江美華（浙江：金華市北苑小學）

有人說，課堂教學是遺憾的藝術。“遺憾”兩字折射出課堂教學的復雜性、困難度，而“藝術”兩字則折射出課堂教學的創意性、美譽度。鑒于此，我們是否可以這樣理解教學設計，即教師要對復雜而又困難的“教學”進行有創造性和美譽度的“設計”。如果從這樣的視角觀照并定義教學設計，那它應該是一種富有創意的藝術行為，從中展現的是教師的智慧、靈感和創意。它能夠讓教材內容更具活性、讓教學活動更具靈性。現以教科版小學科學六（上）“微小世界”單元《怎樣放得更大》一課教學設計為例，詮釋如何循著科學史的指引進行教學設計，使得教師每日的“常規動作”變成天天的“藝術行為”。

一、遵循“原事”，設計探究活動

有人說，科學史就是科學“事”。縱觀科學發展史上繁如星辰的哲學家、科學家、工程師等等，我們這些后人更多記住的是發生在他們身上所謂的“智者之事”“童年趣事”“名人逸事”。如，意大利科學家伽利略用比薩斜塔實驗證實了“輕重不同的物體同時落地”，從而推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說；英國科學家牛頓在鄉下花園的蘋果樹下小坐時，因一個蘋果從樹上掉落而引發他的思考，發現了“地球萬有引力”；德國化學家凱庫勒在壁爐前打瞌睡，夢見蛇咬住自己尾巴旋轉而確立了“苯環結構”；等等。

這不，在顯微鏡的發明史上，雖然詹森、羅伯特·胡克和列文·虎克等幾個人物是無法繞開的主角，但學生更感興趣的反而是發生在詹森及他兩個兒子身上“奇事”。詹森是荷蘭的眼鏡商，他有兩個淘氣又討人喜愛的兒子。俗話說“近朱者赤”，他的這兩個兒子特別喜歡“擺弄”鏡片。有時候歷史就是這么讓人驚奇，大約在1590年的一天，父親外出時，兄弟倆又玩起了鏡片。當他們倆無意識地把兩塊鏡片分別裝在一根銅管的兩頭，并用它對著書看的時候，驚奇地發現很小的逗號竟有蝌蚪般大。他們再用它看對方的睫毛，竟有小木棍一般粗……不久，詹森父子仨制成了世界上第一架顯微鏡，從此打開了人類通向微觀世界的大門。

而在《怎樣放得更大》這一課中，教材安排了“用兩塊凸透鏡制作顯微鏡并觀察標本”和“列文·虎克發現微生物的閱讀資料”這樣兩塊內容。我們能否在此基礎上設計出更具特色和靈性的教學活動，使其更符合學生的認知特點和思維方式呢？為此，我嘗試循著詹森及兒子發明顯微鏡這一科學史上的趣事，重新“規劃”本課的教學活動。把原教材中“用兩塊凸透鏡制作顯微鏡”這一純粹的制作類活動，設計成以詹森兩個兒子為原型，讓學生扮演詹森的兩個兒子，在課堂上模擬、重演他們當年發現、制作顯微鏡的“全程”：首先讓學生擺弄兩塊凸透鏡并確定它們的合適距離；其次，讓他們在圖紙上設計出能夠固定并可調節兩塊凸透鏡之間距離的裝置；最后，讓他們根據設計圖領取相關材料，組裝單筒顯微鏡，并用自制的顯微鏡觀察標本。事實證明，當學生用親手制作的顯微鏡，發現肉眼很難看清的小動物大如手指時，身為教師的我也能感受到他們的快樂及一種發自內心的成功愉悅。我想，說不定此時就在他們的內心深處播下了科學的種子。簡化原教材的第二個活動——列文·虎克用自制的顯微鏡發現了微生物的閱讀資料，把它錄制成聲、圖、文并茂的視聽資料，讓其更具觀賞性和親和力。

車爾尼雪夫斯基關于藝術的作用，曾言：藝術的第一目的是再現現實。試問，這一“增”一“簡”演繹的是否就是教學設計的“藝術”？！因為，“增”后內容更豐富了，脈絡更清晰了，情節也變得更為有趣了；而“簡”后則時間更足、“主題”更明、“火力”更猛。教學實踐證明，因“增”而更有深度，因“簡”而更具效度。

二、遵從“原人”，創新探究流程

有人說，科學史就是科學家的歷史。如，顯微鏡的發展史，不就是一串可以彪炳史冊的大師級人物的歷史？即建造了世界上第一臺顯微鏡的荷蘭眼鏡商詹森、發現并提出細胞一詞的英國科學家羅伯特·胡克、在世界上第一個觀察到微生物的荷蘭顯微鏡學家列文·虎克、發明電子顯微鏡的諾貝爾物理學獎獲得者德國物理學家魯斯卡、設計隧道掃描顯微鏡的德國科學家比尼格和瑞士科學家羅雷爾等等。

如果我們順著這些大師級人物的足跡，就能找到如何設計《怎樣放得更大》這一課探究流程的靈感，即強化“學生在課堂上模擬詹森兒子探究顯微鏡的科學原理——只有當兩塊凸透鏡調整到一定的距離，且放大倍數大的凸透鏡為物鏡，放大倍數小的凸透鏡為目鏡，才能透過兩塊凸透鏡觀察到放大的、倒立的像”，弱化“列文·虎克利用自制高達270 倍的顯微鏡觀察到微生物”的閱讀資料，并采用視聽方式進行這塊“閱讀資料”的教學。因為圖、文、聲并茂的視頻對于學生來說有著天然的吸引力，也符合小學生的認知特點和思維方式。再根據顯微鏡發展的科學史，增添“發明電子顯微鏡和隧道顯微鏡的相關科學家的簡單介紹”，讓其以文字加圖片的方式出現在教學流程中。實踐證明，1932年德國科學家魯斯卡發明的世界上第一架高達1 萬倍的電子顯微鏡，及1982年德國物理學家比尼格和瑞士物理學家羅雷爾發明的高達3 億倍的掃描隧道顯微鏡，強烈地沖擊著學生的原有認知，給他們留下了深刻的印象，特別是一段利用掃描隧道顯微鏡移動原子的視頻。

簡而言之，本課的探究流程是圍繞學生模擬詹森兒子親手探究并自制單筒顯微鏡、列文·虎克利用自制顯微鏡發現微生物的介紹視頻、電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡的圖文資料這樣三個“鏡頭”有序展開的。在課堂有限的40 分鐘時間里，較為清晰地“再現”和“重演”了精心選擇的顯微鏡發展史上眾多經典事件中的三個。

這“一強化”“一弱化”“一增添”，讓本課的探究流程不但遵循了顯微鏡發明的從無到有、從有到優、從優到“新”的科學史，而且符合學生的認知特點——樂于動手做、悅于聽故事。請問：這樣的“處理”在教學設計上可否定義為一種藝術化的再現手法？！

三、遵照“原物”，“活化”探究方式

在人類的科學史冊中，一般只有那些特別有貢獻的大師級人物，才有可能有名有姓地被記錄下來，而更多的能工巧匠則是依附于某件物品“遺傳”后世，如指南針、火藥、印刷術、造紙術等等。特別是人生命的有限性和物“生命”的無限性，注定后人看到的只是一件件“或躺在博物館中，或深藏在地底下，或走入尋常百姓家……”的“物品”。

就如本課教學設計中的詹森和他的兩個兒子、羅伯特·胡克、列文·虎克、魯斯卡、比尼格和羅雷爾，早已離我們而去，我們能夠看到的只是他們制作的、發明的一臺臺擺在博物館里的顯微鏡。這些顯微鏡被當作“藝術品”而留存后世，供人觀賞。因此，如果我們在課堂上讓學生仿制他們的“作品”，那不但是紀念他們偉大貢獻的最好方式，也是“活化”他們作品和思想的最妙方式，更是學生“化身科學家、重演科學史”的最佳體驗方式。

這些年來，我們一直呼吁、倡導學生在科學課上要像科學家那樣開展探究活動，甚至把它寫在課標當中。實驗稿的課標是這樣寫的：“像科學家那樣進行科學探究，體驗學習科學的樂趣，增長科學探究能力，獲取科學知識，形成尊重事實、善于質疑的科學態度，了解科學發展的歷史。”但如何讓這一倡導成為現實？如何讓這一理念成為行動？一直是個有待破解的難題，考驗著廣大的科學教師，以至于因為長期找不到更好的破解方法，修訂版的課標改寫成：“探究式學習是指在教師的指導、組織和支持下，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究的過程，以獲取科學知識、領悟科學思想、學習科學方法為目的學習方式。”

這種自降標準的破解之舉，算是一種沒有方法的方法。但無奈之舉的背后，我們能否走出一條新路？我認為，如果能把“仿制活動”設計成學生的探究活動，不但是一種藝術的再現手法，更是實現課標理念的最佳方式之一。這不，在本課的教學設計中，讓學生在課堂上“‘擺弄’兩塊凸透鏡確定它們的合適距離，設計固定并能調節兩塊凸透鏡距離的裝置，領取材料組裝單筒式顯微鏡并用自制的顯微鏡觀察標本”。很明顯，這是一個“模擬性活動”中滲透“仿制性活動”的科學探究活動。在這樣的活動中，學生自然“變身”為詹森的兒子，而我這個科學教師也“搖身一變”成為詹森，于是，像科學家那樣進行科學探究也成功地出現在一節普通的科學課上。

一言以蔽之，遵循科學史讓教學設計更具藝術性，實際上是賦予科學課更多的情感表達，就如列夫·托爾斯泰所言，藝術是感情的傳遞。我們再也不能讓科學課變成冷冰冰的知識課，也不能讓科學課變成干巴巴的制作課，而要讓科學課回歸它原本就應有的科學性和人文性——科學素養課。我非常贊同清華大學科學史系主任吳國盛教授在回答《人民教育》記者提問時所言：“中國現代學習西方的科學有一個致命的誤區就是，只學了如何‘做’科學，而忽視了如何‘理解’科學。如果教師在講幾何學的時候，能夠交代一下它的希臘文化背景，當然對學生更有益處。”幾何學如此，科學課不更是如此嗎？！