科學(xué)史在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用初探

摘 要：科學(xué)史記載著科學(xué)不斷前進(jìn)的發(fā)展歷程，為人們提供了歷史上科學(xué)探究的真實(shí)過(guò)程和科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的客觀背景。因此進(jìn)行科學(xué)史教育能夠幫助學(xué)生在已有認(rèn)知基礎(chǔ)上更加全面深刻地理解和掌握相關(guān)科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生和演變過(guò)程。對(duì)浙教版科學(xué)教材中科學(xué)史收錄和使用情況進(jìn)行了梳理和綜述，分析了教材中科學(xué)史編排上可能的不足和在科學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題，并給予了相關(guān)改進(jìn)建議，希望能讓一線的科學(xué)教師更加明確科學(xué)史的科學(xué)教育功能，從而有助于科學(xué)史與科學(xué)教學(xué)相結(jié)合，讓科學(xué)史真正發(fā)揮出它在科學(xué)教育中的最大功效與作用。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史;科學(xué)本質(zhì);科學(xué)思維;課程標(biāo)準(zhǔn)

“科學(xué)史之父”薩頓理解的科學(xué)史，是人類(lèi)征服自然的歷史，是客觀存在的歷史，其經(jīng)歷了漫長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程而形成的歷史。[1]我國(guó)科學(xué)史專(zhuān)家吳國(guó)盛教授認(rèn)為“科學(xué)史”具有兩層含義，第一層含義是用于闡述以往已經(jīng)發(fā)生的事情;第二層含義是用于解釋該事情的情況和觀念。由以上敘述可知，雖然不同學(xué)者對(duì)科學(xué)史的定義有一定差異，但是他們都提到了科學(xué)史主要指自然科學(xué)的發(fā)展歷史。

一、科學(xué)史在初中科學(xué)教學(xué)中的作用

科學(xué)史記錄著科學(xué)發(fā)展的歷程，展示了知識(shí)發(fā)生以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的過(guò)程。不僅如此，科學(xué)史還為我們提供了歷史上科學(xué)探究的實(shí)際過(guò)程和科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的真實(shí)歷史背景。因此進(jìn)行科學(xué)史教育能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于問(wèn)題出現(xiàn)和問(wèn)題變化的應(yīng)對(duì)能力，能夠幫助學(xué)生在以往基礎(chǔ)上更加全面、深刻地掌握相關(guān)的科學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程、歷史演變，能夠更好地領(lǐng)會(huì)和掌握科學(xué)知識(shí)，其在初中科學(xué)教學(xué)中的作用主要體現(xiàn)為：

（一）有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)本質(zhì)的理解

義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出科學(xué)史教育能夠拓寬學(xué)生思維，讓學(xué)生對(duì)科學(xué)的原理、形成以及過(guò)程等有更深刻的理解，從而形成正常的科學(xué)觀念。學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)史是對(duì)多種理論的聚合，并借助科學(xué)知識(shí)來(lái)探索真理，推進(jìn)社會(huì)科學(xué)的發(fā)展。

（二）有助于學(xué)生掌握科學(xué)方法和思維訓(xùn)練

歷史上每一位科學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)的思考過(guò)程和實(shí)踐經(jīng)過(guò)都是由科學(xué)史來(lái)承載，科學(xué)史是唯一能將科學(xué)家在整個(gè)科學(xué)研究過(guò)程中的科學(xué)思維相對(duì)完整地揭示出來(lái)的手段，而僅以理論知識(shí)學(xué)習(xí)的方式是無(wú)法對(duì)科學(xué)家在此過(guò)程中的科學(xué)思維進(jìn)行承載和表達(dá)的。在此過(guò)程中學(xué)生的科學(xué)思維能夠得到十分有效的發(fā)展，從而使這種非物質(zhì)科學(xué)遺產(chǎn)得以傳承。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑批判精神

從古至今科學(xué)技術(shù)的每一次進(jìn)步都伴隨著對(duì)前人觀念、理論的推翻與重建。不放過(guò)一個(gè)疑點(diǎn)、盲點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有認(rèn)知心存“為什么”，并保持熱情對(duì)其進(jìn)行追根溯源，了解其發(fā)展歷程、證明依據(jù)、是否存在內(nèi)部矛盾，而不是盲目地崇拜歷史人物和經(jīng)典學(xué)說(shuō)?？茖W(xué)進(jìn)步的歷史進(jìn)程實(shí)際就是科學(xué)家不斷懷疑、否定的歷史，也是不斷克服固有認(rèn)知、追求真理的歷史。

（四）構(gòu)建自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)之間的橋梁

在進(jìn)行基礎(chǔ)科學(xué)教育過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)先了解科學(xué)的人文概念，即正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的起源和發(fā)展，并意識(shí)到人在科學(xué)史發(fā)展進(jìn)程中的重要性，從而讓學(xué)生理解和客觀地看待科學(xué)知識(shí)，點(diǎn)燃其對(duì)科學(xué)探究的熱情和向往。

二、科學(xué)史在我國(guó)初中科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)科學(xué)史專(zhuān)家對(duì)科學(xué)史教育的研究與發(fā)展，無(wú)論是對(duì)科學(xué)史教育理論的探討，還是科學(xué)史教育價(jià)值和形式的革新，無(wú)不向深度和廣度兩個(gè)方向延伸，且取得了一定的成果。為了能進(jìn)一步解決初中科學(xué)教學(xué)中科學(xué)史教育過(guò)程中的問(wèn)題，筆者主要以浙教版科學(xué)教材為對(duì)象，對(duì)教材中科學(xué)史收錄的現(xiàn)狀以及一線教師在教學(xué)中對(duì)科學(xué)史應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行了整理與分析。

（一）科學(xué)史在科學(xué)教材中收錄使用的現(xiàn)狀

在新課標(biāo)條件下，教育部同步修改和完善了初中科學(xué)教材并在各地區(qū)推行，浙教版科學(xué)是推行的新教材之一。浙教版科學(xué)是國(guó)內(nèi)現(xiàn)行中學(xué)科學(xué)教材的代表性版本，全套教材約30萬(wàn)字，1754張圖片，其中包含科學(xué)史內(nèi)容1.8萬(wàn)字，占全篇6.08%，科學(xué)史圖片77張，占比4.40%，是國(guó)內(nèi)科學(xué)史含量最多的初中科學(xué)教材。同時(shí)，除正文以外，該教材有專(zhuān)門(mén)承載科學(xué)史的“閱讀”欄目、“活動(dòng)/探究”欄目和“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境”欄目，并且浙教版科學(xué)的課程標(biāo)準(zhǔn)將科學(xué)史定位為學(xué)習(xí)科學(xué)課程的補(bǔ)充手段，充分體現(xiàn)出浙教版科學(xué)教材中引入科學(xué)史的積極態(tài)度。

筆者通過(guò)對(duì)浙教版科學(xué)一套共六冊(cè)教材中科學(xué)史的呈現(xiàn)形式、在教材中的編排位置、不同年代史料的分布以及反映科學(xué)精神的狀況進(jìn)行了調(diào)查整理和分析后發(fā)現(xiàn)浙教版科學(xué)對(duì)科學(xué)史的處理有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：首先，教材介紹了7部科學(xué)著作，而在教材中介紹科學(xué)著作在國(guó)內(nèi)外科學(xué)教材中都十分少見(jiàn)，且具有意義重大;其次，教材中的科學(xué)史內(nèi)容所屬年代分布合理，從古希臘到21世紀(jì)都有涵蓋，不存在偏倚某一時(shí)期科學(xué)史的現(xiàn)象;再次，教材中30%的科學(xué)史與正文能夠融合，這樣比科學(xué)史作為閱讀材料更能展現(xiàn)科學(xué)史的人文內(nèi)涵，因?yàn)殚喿x欄目中的科學(xué)史存在僅被當(dāng)作歷史背景來(lái)使用的危險(xiǎn);最后，教材的科學(xué)史素材體現(xiàn)出必要的科學(xué)精神，這對(duì)于初中生而言，科學(xué)精神是抽象概念，教材使用艱難、鉆研等形容詞能夠提升學(xué)生的科學(xué)探索精神。

（二）科學(xué)史在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.我國(guó)科學(xué)教師具備的科學(xué)史素養(yǎng)總體有待提高

我國(guó)科學(xué)學(xué)科教育作為一門(mén)相對(duì)較年輕的學(xué)科起步較晚，所以科學(xué)教師群體在科學(xué)史素養(yǎng)方面并不夠優(yōu)秀。同時(shí)，由于國(guó)內(nèi)應(yīng)試教育環(huán)境使得科學(xué)教師“重考試知識(shí)、輕素質(zhì)培養(yǎng)”，且在一定程度上可以引導(dǎo)科學(xué)老師重知識(shí)考試，而輕視科學(xué)史等科學(xué)素養(yǎng)提升。

2.科學(xué)教師對(duì)科學(xué)史引入科學(xué)教學(xué)的重視程度仍然不夠

科學(xué)教師從觀念上對(duì)科學(xué)史的重視程度不足，進(jìn)而導(dǎo)致科學(xué)教師提高自身科學(xué)史素養(yǎng)的興趣不高，并且在應(yīng)試教育壓力下，課程標(biāo)準(zhǔn)將科學(xué)史教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為教學(xué)輔助手段，這也讓教師從科學(xué)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的層面忽視了科學(xué)史教學(xué)。

3.科學(xué)史教學(xué)資源匱乏，弱化了科學(xué)教師的教學(xué)積極性

科學(xué)課程教學(xué)開(kāi)展最顯著的特點(diǎn)就是探究性和操作性，且目前我國(guó)科學(xué)史教學(xué)大多以純文本形式出現(xiàn)，學(xué)習(xí)形式單一和枯燥。同時(shí)，我國(guó)科學(xué)教師對(duì)科學(xué)史素材的選取僅限于科學(xué)教科書(shū)和教師用書(shū)中所提供的材料，科學(xué)史教學(xué)資源明顯匱乏。

4.科學(xué)課堂上引入科學(xué)史的實(shí)施狀況欠佳

科學(xué)史功能的發(fā)揮者是科學(xué)教師及科學(xué)教材，科學(xué)史的教育功能在實(shí)際教學(xué)中是否被重視，能否得到發(fā)揮，發(fā)揮到何種程度等，這些都取決于科學(xué)教材和科學(xué)教師。

三、科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用科學(xué)史的新設(shè)想和建議

（一）針對(duì)教材中科學(xué)史編排方面的建議

新課程改革背景下推出的不同版本科學(xué)教材，以浙教版科學(xué)教材最為突出。但筆者認(rèn)為浙教版科學(xué)教材仍需完善。

1.優(yōu)化相關(guān)素材編排所占比例

教材中物理學(xué)史素材較多，且占總量的36.3%，化學(xué)史素材偏少，僅占教材中科學(xué)史總量的13.8%。雖然我們知道這是科學(xué)史上物理學(xué)科和化學(xué)學(xué)科的發(fā)展進(jìn)程不同造成的，但在教學(xué)過(guò)程中難免會(huì)給學(xué)生以學(xué)科偏倚的誤解。對(duì)此，教師應(yīng)正視不同學(xué)科在科學(xué)史上的地位，進(jìn)而挖掘出教材中欠缺的學(xué)科史，并在課程教學(xué)中予以彌補(bǔ)。

2.根據(jù)實(shí)情調(diào)整教材編排內(nèi)容

教材中介紹科學(xué)家較多，而介紹其他科學(xué)史內(nèi)容較少。筆者覺(jué)得當(dāng)前科學(xué)教材可酌情將介紹科學(xué)家的篇幅轉(zhuǎn)移一部分給其他科學(xué)史素材，因?yàn)榭茖W(xué)史是科學(xué)本身進(jìn)展的歷史，而不是簡(jiǎn)單科學(xué)家所做工作的匯總，每位科學(xué)家為科學(xué)探索付出的努力，是科學(xué)史的一環(huán)，但不是科學(xué)史的全部。正如澳大利亞科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出的“科學(xué)課程中引入科學(xué)史，是人類(lèi)為科學(xué)所付出努力的例證，引入科學(xué)史不是介紹所有著名的科學(xué)家，而是集中于科學(xué)思想、科學(xué)概念和科學(xué)史與當(dāng)代應(yīng)用相聯(lián)系的部分”。

3.增加科學(xué)本質(zhì)教育素材

科學(xué)本質(zhì)理念下的科學(xué)史素材一般是指對(duì)科學(xué)發(fā)展連續(xù)性過(guò)程的描述、對(duì)科學(xué)發(fā)展社會(huì)背景的描述以及對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷曲折過(guò)程的描述等。教材中應(yīng)多闡述一些重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)或者重大觀點(diǎn)提出的背景、后續(xù)影響以及中間艱辛的探索過(guò)程等，從而使得科學(xué)史料變得更加豐滿，更具教育效果和重大意義。

（二）針對(duì)科學(xué)史在科學(xué)教學(xué)中的建議

首先，科學(xué)教師對(duì)科學(xué)史引入科學(xué)教學(xué)應(yīng)該給予高度重視。積極主動(dòng)去提高自身科學(xué)史素養(yǎng)，并且要具備發(fā)散思維，在知識(shí)性考試的壓力下，找到一種能將科學(xué)史教學(xué)融入應(yīng)試教育背景下科學(xué)課堂中的途徑，從而最大限度發(fā)揮出科學(xué)史的教育功能。

其次，避免科學(xué)傳奇故事過(guò)分渲染造成誤導(dǎo)，深挖科學(xué)史實(shí)情，還原科學(xué)傳奇故事的實(shí)際。[2]比如阿基米德和澡盆的故事，人們一般將這段歷史誤解為阿基米德通過(guò)澡盆溢水領(lǐng)悟了浮力定律，以此鑒定了王冠的真假。實(shí)際是阿基米德在洗澡時(shí)注意到“物體浸入液體中的體積等同于其排開(kāi)液體的體積”的現(xiàn)象，并且阿基米德以此進(jìn)行了大量的物體浸入液體實(shí)驗(yàn)，研究了物體所受浮力大小的決定性因素，在可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上最終才總結(jié)出浮力定律。

再次，教師應(yīng)正確地應(yīng)用科學(xué)史，使其發(fā)揮正面、有效的教育功能。[3]比如當(dāng)我們面對(duì)科學(xué)史中“蒸汽機(jī)的發(fā)明以及蒸汽機(jī)導(dǎo)致第一次工業(yè)革命”這一描述時(shí)，應(yīng)該了解瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)并非瞬間的靈感，英國(guó)產(chǎn)業(yè)革命也并非簡(jiǎn)單蒸汽機(jī)裝置導(dǎo)致的，而是對(duì)蒸汽裝置的改進(jìn)和配套發(fā)明的集合所致。科學(xué)史上蒸汽機(jī)的發(fā)明是百年以上幾代科學(xué)家“接力式的發(fā)明”，而瓦特在蒸汽機(jī)發(fā)明上所作貢獻(xiàn)在于對(duì)蒸汽機(jī)的改進(jìn)和配套發(fā)明，并把這種理性推理思維傳遞給學(xué)生。

最后，科學(xué)教師為學(xué)生解讀科學(xué)傳奇故事時(shí)，應(yīng)遵從以下觀念：科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明創(chuàng)造并非碰運(yùn)氣，而是經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神后才形成的，并且科學(xué)的推進(jìn)與發(fā)展是每位科學(xué)家、每代科學(xué)工作者“接力式”的工作所積累的成果。

通過(guò)本文的研究，更加明確了科學(xué)史的科學(xué)教育功能可以幫助學(xué)生去認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)。但科學(xué)是在不斷發(fā)展更新的，所以科學(xué)史以及有關(guān)科學(xué)史的研究應(yīng)隨其自身發(fā)展和教育領(lǐng)域?qū)ζ湔J(rèn)識(shí)的不斷加深而持續(xù)變化，從而科學(xué)史與科學(xué)教育相結(jié)合的實(shí)際狀況也應(yīng)及時(shí)調(diào)整，只有這樣科學(xué)史才能真正發(fā)揮出教育功能的最大功效。我們期待科學(xué)史會(huì)在初中科學(xué)教育中發(fā)揮其重要作用，并讓更多的學(xué)生通過(guò)科學(xué)學(xué)習(xí)對(duì)其產(chǎn)生濃厚興趣，推進(jìn)科學(xué)的不斷進(jìn)步與發(fā)展。

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[3]王雪.科學(xué)史的教育功能及其實(shí)踐探索[D].上海：東華大學(xué)，2016.

作者簡(jiǎn)介：吳明軍，碩士研究生，中學(xué)一級(jí)教師，杭州市綠城育華學(xué)校初中科學(xué)教師。