摘 要：科學(xué)史是從客觀事實出發(fā)來研究科學(xué)的發(fā)生、發(fā)展。借用特定的科學(xué)方法對其研究，能夠使其成為一種寶貴的教育教學(xué)資源。本文通過對目前初中科學(xué)課堂教學(xué)中科學(xué)史教育的現(xiàn)狀分析，提出適合現(xiàn)階段科學(xué)史資源應(yīng)用的原則和實施途徑，并對科學(xué)史的實踐價值進行了評價。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué);課堂教學(xué);科學(xué)史資源;應(yīng)用;評價

科學(xué)史學(xué)科創(chuàng)始人薩頓曾說過：科學(xué)的歷史雖然只是人類歷史的一小部分，但卻是本質(zhì)的部分，是唯一能夠解釋人類社會進步的那一部分。在科學(xué)課堂教學(xué)中，以科學(xué)史資源作為教學(xué)材料，將科學(xué)知識的形成規(guī)律清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，有利于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，建構(gòu)起科學(xué)新知。

一、 對初中科學(xué)課堂教學(xué)中科學(xué)史資源有效應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

科學(xué)史是從客觀事實出發(fā)來研究科學(xué)的發(fā)生、發(fā)展，并不斷完善的歷史。借用特定的科學(xué)方法對其研究，能夠使其成為一種寶貴的教育教學(xué)資源。近幾年來，無論是高等教育還是基礎(chǔ)教育都開始重視科學(xué)史的教育，但初中科學(xué)教育中科學(xué)史的教育存在以下問題。

（一） 《初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱課標(biāo)）已經(jīng)對科學(xué)史教育開始重視，明確了科學(xué)史在教學(xué)中的地位與作用。但是在浙教版《義務(wù)教育教科書·科學(xué)》（以下統(tǒng)稱為教材）中體現(xiàn)不夠明顯，科學(xué)史教育內(nèi)容沒有形成一個完整的體系。

（二） 相關(guān)教學(xué)參考書中對于一些科學(xué)家的生平事跡有所介紹，但如何將科學(xué)史有效地融入課堂教學(xué)中，該采用何種有效的模式，教材中尚未提及。

（三） 初中科學(xué)教師自身的科學(xué)史素養(yǎng)有待提高

科學(xué)是一門綜合性的課程，要求學(xué)生全面理解基礎(chǔ)知識，構(gòu)建完整的知識體系。目前科學(xué)教師絕大部分為物理、化學(xué)或生物專業(yè)畢業(yè)，所學(xué)學(xué)科專業(yè)性強，但專業(yè)面窄。如化學(xué)專業(yè)畢業(yè)的教師，對教材中生物部分的一些科學(xué)史不是很清楚，對科學(xué)史教學(xué)的融會貫通存在阻礙，更談不上拓展運用科學(xué)史了。

（四） 初中科學(xué)教師對科學(xué)史教育的意識有待提高

有的教師為了引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對科學(xué)家的研究事例做過分渲染，讓學(xué)生誤以為科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是偶然之得，卻忽視了科學(xué)發(fā)現(xiàn)中真正有價值的思索過程。由于科學(xué)史在中考中占比較小，教師便淡化了課堂中的科學(xué)史教育，認(rèn)為科學(xué)史教育可有可無，過多穿插科學(xué)史反而會擠占有限課堂教學(xué)時間，因而直接予以忽視。

鑒于此，如何將科學(xué)史資源有效地應(yīng)用到科學(xué)課堂教學(xué)中，是教師要研究的一個重要課題。

二、 初中科學(xué)教學(xué)中科學(xué)史資源的應(yīng)用原則

浙教版七到九年級的科學(xué)六冊教材中穿插了大量科學(xué)史的資料?？茖W(xué)史上的一些經(jīng)典實驗可以作為探究式教學(xué)中很好的素材，有利于建構(gòu)學(xué)生的科學(xué)知識。例如，教材中被提及的科學(xué)家約有80個，尤其是對其中一些重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)均有一定的說明篇幅，有的是穿插于教材文本中，有的以閱讀材料的形式呈現(xiàn)。此外，一些習(xí)題也涉及科學(xué)家的理論和科學(xué)探究過程。面對耳目一新的教材，作為一線教師在將科學(xué)史資源融入科學(xué)課堂教學(xué)時要遵循以下原則。

（一） 目的性原則

將科學(xué)史融入課堂教學(xué)中，教師首先必須明確教學(xué)目的。要考慮哪些知識點在教學(xué)時需要引入科學(xué)史，該在哪個環(huán)節(jié)引入，引入時應(yīng)如何將其與教材內(nèi)容有機結(jié)合，引入后會有怎樣的效果等。還要考慮選取的內(nèi)容是否符合初中學(xué)生的認(rèn)知水平，是否具有較高的教育價值，能給學(xué)生一些啟迪。

[案例]：在學(xué)習(xí)《科學(xué)探究》時，教師首先介紹天花及其危害，目的是為體現(xiàn)科學(xué)探究價值打下伏筆。然后讓學(xué)生閱讀教材上天花與牛痘的故事，清楚故事的概況。提問學(xué)生：“為什么擠奶女工沒有戰(zhàn)勝天花，琴納卻能戰(zhàn)勝天花呢？他的哪些行為對戰(zhàn)勝天花起到了重要的作用？這些行為是否存在一定的內(nèi)在聯(lián)系？順序能否顛倒呢？”

將科學(xué)史作為探究素材，通過層層設(shè)問，不僅能讓學(xué)生認(rèn)識探究的基本步驟，更重要的是讓學(xué)生體會到琴納探究問題的思維過程與實踐勇氣，并且能運用科學(xué)的思維方式來解決處理生活中遇到的問題。

（二） 教育性原則

將科學(xué)史融入教學(xué)中有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。例如，細(xì)菌學(xué)家弗萊明如果不是觀察仔細(xì)，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，也不會在1928年發(fā)現(xiàn)青霉素;英國生物學(xué)家達爾文如果沒有大膽質(zhì)疑的勇氣和意識，也不會有自然選擇學(xué)說的創(chuàng)立;奧地利遺傳學(xué)家孟德爾如果沒有在修道院里潛心研究，進行八年的豌豆雜交實驗，也不會總結(jié)出孟德爾遺傳規(guī)律。同時要明確告訴學(xué)生，科學(xué)研究精神值得學(xué)習(xí)，并不是所有科學(xué)家的行為都值得學(xué)習(xí)。

[案例]：在學(xué)習(xí)基因時，向?qū)W生介紹不久前引起社會輿論的基因編輯嬰兒事件。學(xué)生聽后可能會有疑問：這對雙胞胎的一個基因被科學(xué)家修改了，使她們天生就對艾滋病有抵抗力，應(yīng)該是一件好事，為什么會遭到國內(nèi)外科學(xué)家的堅決反對和輿論譴責(zé)呢？教師告訴學(xué)生：那是因為人類對基因的研究還處于初級的階段，直接用人來做實驗，有違社會倫理道德。要讓學(xué)生清楚，科學(xué)活動受到科學(xué)道德和社會一般道德的雙重約束。（引自《初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》第4頁第7行，共22字）

（三） 靈活性原則

科學(xué)史融入教學(xué)的方式應(yīng)該多樣。對一些科學(xué)家的介紹，可以通過學(xué)生閱讀，也可以是教師講述其生平軼事。對于和科學(xué)家相關(guān)的一些科學(xué)概念、規(guī)律的得出過程，我們可以作為課堂探究活動，模擬開展教學(xué)，把學(xué)生置身于當(dāng)初科學(xué)家所處的問題情境中，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)知識的形成過程，進一步深入理解概念和規(guī)律?？茖W(xué)史中的一些經(jīng)典實驗可以是圖文結(jié)合的形式呈現(xiàn)，吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生感受到思維形成的生動過程，更清楚地理解全部情況。一些近現(xiàn)代的科學(xué)史，可以在課堂上讓學(xué)生通過觀看視頻了解，也可以讓學(xué)生在課外尋找相關(guān)視頻，進一步了解相關(guān)科學(xué)史，激發(fā)學(xué)生的興趣。

[案例]：《光合作用》中探究光合作用的原料時，讓學(xué)生先閱讀教科書中“植物生長的養(yǎng)料是哪里來的？”了解比利時科學(xué)家海爾蒙特當(dāng)時是如何進行實驗探究的，閱讀后回答以下問題。

（1） 土壤減少的0.1千克物質(zhì)是什么？柳樹的質(zhì)量增加了76.7千克，增加的質(zhì)量是從哪里來的？

（2） 海爾蒙特認(rèn)為柳樹吸收了雨水，所以質(zhì)量增加的，那么他忽略了什么？

（3） 柳樹經(jīng)過5年的時間增重了76.7千克，它主要依靠什么作用完成的？

這一環(huán)節(jié)的設(shè)計，可以讓學(xué)生感受人類探索光合作用的歷程，加深對其理解。讓學(xué)生知道雖然海爾蒙特當(dāng)時的實驗并不完整，但卻為后人的研究奠定了基礎(chǔ)，同時可以比較自然地引入光合作用所需的原料。

三、 科學(xué)史課程資源的應(yīng)用策略

（一） 從教材中挖掘能拓展教學(xué)情境的科學(xué)史內(nèi)容

教學(xué)情境是課堂教學(xué)的必備要素。許多科學(xué)史故事生動有趣，將其引入到課堂教學(xué)中，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還可以讓學(xué)生了解一段科學(xué)的歷史。

[案例]：在學(xué)習(xí)《進化論的演變》時，先讓學(xué)生猜一猜：1. 有統(tǒng)計表明，百分之二三的人從來不會暈船，百分之九十五的人會在兩三天后恢復(fù)過來，還有百分之二三的人卻永遠(yuǎn)無法適應(yīng)，只要在海上顛簸一刻，暈船就會伴隨他們一刻，而他正是那不幸的一小部分，但他卻在海上漂泊了近五年。2. 他在30歲與自己表姐結(jié)婚，生了10個孩子，有3個夭折。你知道他是誰嗎？（達爾文）

如果他早出生三百年，人們能否接受他的進化論思想？他能否提出如此系統(tǒng)的進化論？為什么？（不會，因為那時候信奉神創(chuàng)論。）

由此引出最早的神創(chuàng)論這一學(xué)說。在提出自然選擇學(xué)說之前先介紹達爾文。達爾文起初并不是生物學(xué)家，他是神學(xué)家，他跟隨英國皇家海軍乘坐艦船“貝格爾號”在海上漂泊了五年。在加拉帕哥斯群島上，達爾文對一系列鶯鳥感到驚奇：13種不同的鶯鳥，大小顏色類似，卻具有不同的鳥喙形狀，其中的每一種，顯然適應(yīng)其獨特的取食方式。將此發(fā)現(xiàn)作為資料讓學(xué)生思考可能是什么原因引起的，從而很自然地引出達爾文的自然選擇學(xué)說。這樣設(shè)計，一是能讓學(xué)生對達爾文有更深的了解，二是能讓一節(jié)枯燥的理論課變得更生動，學(xué)生更容易接受。

（二） 從教材中重構(gòu)能充實教學(xué)架構(gòu)的科學(xué)史內(nèi)容

很多經(jīng)驗性研究證明兒童在理解科學(xué)的過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生錯誤的科學(xué)觀，而這種錯誤的科學(xué)觀與古代科學(xué)非常相似。將科學(xué)史實進行篩選，作為探究素材來架構(gòu)課堂中的探究教學(xué)是科學(xué)教學(xué)中一種重要戰(zhàn)略思想。利用一些科學(xué)史上典型實驗來進行教學(xué)，能使學(xué)生掌握探究的過程。最為常見的引入方式為融合模式，見下圖：

[案例]：質(zhì)量守恒定律教學(xué)設(shè)計

1. 提出問題

17世紀(jì)時，人們發(fā)現(xiàn)木柴燃燒后的灰燼比原先的木柴要輕得多。如果你處在那個年代，僅憑這個現(xiàn)象，你認(rèn)為木柴燃燒的過程中質(zhì)量變輕的原因是什么？

2. 學(xué)生觀點

猜想1：可能是木柴中的某些物質(zhì)跑到了空氣中去。

猜想2：可能是生成的物質(zhì)是氣體，氣體跑到空氣中，所以質(zhì)量變小。

猜想3：可能是木柴燃燒后，木柴就消失了，所以質(zhì)量變小。

3. 重溫科學(xué)史

木柴燃燒的過程中質(zhì)量會變輕，又由于完全燃燒了的灰燼不易再次燃燒，人們推測出所逃離的東西是某種易燃的東西。斯塔爾提出的“燃素說”認(rèn)為，在燃燒的過程中，可燃物中的燃素被空氣帶走，空氣只是單純起到助燃的作用。1727年，英國牧師和業(yè)余科學(xué)家黑爾斯，發(fā)明了一種收集氣體的裝置，叫做集氣槽。他在用水封閉的曲頸瓶中加熱氯化銨和熟石灰的混合物（展示實驗裝置的PPT），發(fā)現(xiàn)水被吸入瓶中而卻未見有氣體放出。

1746年，布萊克發(fā)現(xiàn)將碳酸鈣加熱后會釋放出一種氣體而變成氧化鈣，這種氣體可以和氫氧化鈣重新組合，形成碳酸鈣。在此實驗中，他首次用天平來研究化學(xué)變化，創(chuàng)造了定量化學(xué)分析方法。

1774年，普利斯特利用直徑12英寸，焦距29英寸的一塊透鏡將太陽光匯聚在氧化汞上來對其加熱，從中提取到一種氣體。他發(fā)現(xiàn)這種氣體能使蠟燭燃燒得更旺，稱其為“缺乏燃素的空氣”。

隨后，普利斯特利訪問了拉瓦錫，用缺乏燃素的空氣解釋他的實驗。拉瓦錫聽后很有興趣，重做了普利斯特利的實驗，盡管實驗現(xiàn)象與普利斯特利相同，但是拉瓦錫提出了另一種觀點：空氣由兩種氣體組成，一種支持燃燒稱為氧，另一種不能幫助燃燒的氣體，稱為硝（1790年有人重新命名為氮氣）。1779年，拉瓦錫推翻“燃素說”，建立了氧化說。此后的幾年中，拉瓦錫使定量測量成為化學(xué)家的基本工具，結(jié)束了燃素說，建立了質(zhì)量守恒定律。

4. 設(shè)計實驗

小組合作探討設(shè)計蠟燭燃燒實驗方案，以驗證質(zhì)量守恒定律。

學(xué)生親自設(shè)計實驗，激起了學(xué)生強烈的探究欲望，調(diào)動了學(xué)生主動思維，同時學(xué)會了科學(xué)實驗需要嚴(yán)謹(jǐn)，主動建構(gòu)了屬于自己的認(rèn)知體系。

5. 檢驗科學(xué)觀點

請各組選擇合適的實驗裝置完成實驗，要求學(xué)生在實驗過程中記錄實驗現(xiàn)象、物質(zhì)的狀態(tài)變化、物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量等。

6. 評價與交流

實驗完畢，各小組匯報結(jié)果。在教師引導(dǎo)下由學(xué)生歸納得出質(zhì)量守恒定律，教師用氧化學(xué)說解釋蠟燭燃燒的過程。

該教學(xué)模式可以充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用、學(xué)生的主體作用。充分挖掘科學(xué)史的教育價值，讓學(xué)生在面對和解決科學(xué)問題時，學(xué)會討論、學(xué)會交流、學(xué)會探究，從而建立起穩(wěn)定的探究模式，獲取新知。

（三） 利用現(xiàn)代媒體來豐富科學(xué)史資源

課標(biāo)要求科學(xué)課程應(yīng)反映當(dāng)代的科學(xué)成果和新的科學(xué)思想，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和分析與科學(xué)、技術(shù)有關(guān)的現(xiàn)實問題?，F(xiàn)代科技日新月異，開發(fā)科學(xué)史資源不能僅局限于教材，應(yīng)充分利用多種媒體，將現(xiàn)代科技前沿知識介紹給學(xué)生，讓課內(nèi)知識與課外資源有機整合，拓寬學(xué)生的自然科學(xué)與人文科學(xué)（即STSE）視野。

[案例]：在學(xué)習(xí)《能量及其形式》一課時，向?qū)W生講述2019年諾貝爾化學(xué)獎獎勵鋰電池的發(fā)明。為什么一個小小的鋰電池能獲得如此大獎？如果沒有鋰電池，手機會像板磚一樣笨重，充電兩小時，通話五分鐘這樣的情形仍然將繼續(xù)。鋰電池不僅推動了手機、筆記本電腦這些電子產(chǎn)品，還推動了電動汽車的發(fā)展，能為電動汽車提供超乎想象的動力。

（四） 在習(xí)題中適度滲透科學(xué)史

習(xí)題編制要著重體現(xiàn)科學(xué)核心素養(yǎng)的要求，要體現(xiàn)出科學(xué)思維、實驗探究與創(chuàng)新意識。一般應(yīng)圍繞“科學(xué)事實→科學(xué)思想→科學(xué)方法→科學(xué)精神”這條主線，這既是科學(xué)史內(nèi)容的核心，也是科學(xué)史的教學(xué)與評價主線。

[案例]：生物學(xué)家伽伐尼在偶然中發(fā)現(xiàn)用手術(shù)刀觸及蛙腳上外露的神經(jīng)時，蛙肢就劇烈地抽搐，重復(fù)這一實驗，出現(xiàn)相同現(xiàn)象。于是伽伐尼用起電機的電火花刺激蛙腿的肌肉，發(fā)現(xiàn)蛙腿抽動。伽伐尼進行了進一步的探究：將蛙的神經(jīng)和蛙腿肌肉與兩種不同金屬構(gòu)成的金屬弧接觸，蛙腿發(fā)生抽動。伽伐尼得出結(jié)論：動物體內(nèi)存在著生物電。伏打重復(fù)了伽伐尼的實驗，認(rèn)同其實驗現(xiàn)象，對其解釋產(chǎn)生了質(zhì)疑。伏打通過多次實驗，最后發(fā)明了伏打電堆。（引自2018年杭州市初中畢業(yè)升學(xué)文化考試科學(xué)37題，共194字）提問學(xué)生：伽伐尼在經(jīng)歷了“蛙腿抽動”這一偶然發(fā)現(xiàn)后，為什么要重復(fù)此實驗？伽伐尼進行用起電機對蛙腿進行電刺激的實驗假設(shè)是什么？以此來讓學(xué)生了解為什么我們在進行探究實驗時要多次實驗，實驗步驟如何設(shè)計才能符合探究的目的。

四、 初中科學(xué)課程中科學(xué)史教育的實踐價值

（一） 有利于加深學(xué)生對科學(xué)知識的理解，化解教學(xué)中的難點

科學(xué)史體現(xiàn)了人類對科學(xué)的認(rèn)知過程，也體現(xiàn)了個體對科學(xué)的認(rèn)知過程?？茖W(xué)家是如何提出問題、思考問題、尋找答案的？他們在尋求這些問題答案的過程中又運用了什么方法？跟隨著科學(xué)家的探究步伐，親歷科學(xué)發(fā)展過程，有利于學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。

（二） 有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

在學(xué)生以往的學(xué)習(xí)中，主要以書本為中心，學(xué)生會有一種錯誤的認(rèn)識：書本上的知識都是對的。而通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)即使是科學(xué)家提出的理論也會有錯誤，錯誤的理論是在被后人反復(fù)糾正、擴展、簡化，通過不斷地完善才成為我們今天得到的知識。讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)知識并不是絕對的真理，要敢于依據(jù)客觀事實提出自己的見解，敢于質(zhì)疑。

（三） 有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀和人生觀

通過科學(xué)家經(jīng)歷多次失敗最終獲得成功的案例，使學(xué)生體會到探索自然的艱辛和樂趣。引導(dǎo)他們在學(xué)習(xí)中遇到困難要正確對待，培養(yǎng)他們百折不撓的科學(xué)探索精神。

五、 結(jié)束語

在科學(xué)課堂教學(xué)中融入科學(xué)史，能幫助學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，形成科學(xué)的態(tài)度情感與價值觀。所以教師在備課過程中應(yīng)思考如何才能更好地將科學(xué)史資源融入課堂教學(xué)中。此外，教師也要通過查閱科學(xué)文獻、觀看紀(jì)錄片等多種途徑來學(xué)習(xí)科學(xué)史，不斷地提高自身的科學(xué)史素養(yǎng)，這樣才能真正將科學(xué)史教育落實到初中科學(xué)的課堂教學(xué)中，更好地提高教育教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]雷·斯潘根貝格，戴安娜·莫澤.科學(xué)的旅程[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

作者簡介：

杭小麗，浙江省杭州市，浙江省杭州市蕭山區(qū)南陽初級中學(xué)。