聚焦科学史，促学生核心素养发展

易红梅

摘要：科学知识的形成和发展过程中蕴含着丰富的科学方法，以及科学家们求真务实的探索精神和创新意识，严谨的科学态度和人文精神。利用科学史进行教学，可以完善学生对科学知识的认知，学习科学家的思维方法，可以帮助学生从知识的形成扣发展过程中更好的体悟科学知识，认识到科学讲求实证、不断发展的本质，更好的理解和掌握科学方法，领悟科学的人文精神。

我国新一轮基础教育课程改革的目标指向核心素养，所以科学教学的最高价值在于提高学生的科学素养，体悟科学本质，而不是仅仅掌握知识本身。德国著名的思想家、作家、科学家歌德曾说：“一门科学的历史，就是这门学科本身”。科学史就是一部科学家先驱们创造、发现的历史，不断批评、质疑和创造推动了科学知识的完善的过程。科学史承载的探究过程，体现了人类对科学知识的认知和发展过程，也在很大程度上展现了作为个体的认知过程。因此在教学中引入相关的科学史，激活教材的内容，体现科学的发展、渐进过程，让学生在特定的历史背景或框架中学习科学，使他们在了解科学概念、定理和理论的发展及演变过程的基础上，更准确的体悟科学本质，提高学生的科学素养。

一、引入科学史，开启学生的思维之旅

将科学史作为引入新课的教学情境。许多科学技术史趣味性强，作为新课程的情境引入，能起到事半功倍的效果。它既能让学生了解相关的科学史，又能激发学生的求知欲，更有助于新知识的学生。如在引入“日食”知识时，介绍古希腊自然科学家、哲学家泰勒斯准确的预言了一次日食，从而成功的阻止了米提亚人和吕底亚人历时5年的战争;阿基米德在测定王冠真假时，通过生活情境顿悟到对不规则物体体积的测量方法，再进一步探索得到判断浮力大小的基本原理一一一阿基米德原理;为了向人们展示大气压的强大力量，马德保市长格里克在广场以16匹马拉两个半球的壮大场面。这些科学史充满趣味，充满科学家的睿智，让学生充满对科学的兴趣和热爱，增添了对科学的亲近感，不仅使学生爱上科学，激发创新和科学探索的热情，埋下科学探索的种子，同时也是从源头上让学生了解所学知识和方法的整个发展过程，了解科学研究和科学家的创造性工作的各个方面。使科学知识从原本教材的描述中升华出来，赋予更有意义的色彩。这样的科学是学生喜欢的科学，是学生跃跃欲试、想要投入其中的科学。

二、对话科学史，完善学生对科学本质的认识

在教学中，组织学生对科学史经典探究的相关问题和事件进行讨论，以角色扮演、经典对话等形式，对科学发展过程中出现的新证据、新问题展开互动交流。这不仅有助于培养学生分析问题和解决问题的能力，而且焕发着科学理性的文化底蕴，使学生对科学本质的认识更加深刻，拓展了学生的理性思维。理性思维不是从天才的头脑中蹦出来的，而是以逻辑的方式，进行严密的求证的。科学的继承并不是消极的前后相继和兼收并蓄，而是取其金华、去其糟粕，批判地继承，辩证的扬弃。如原子结构模型的发展过程，交织了多种理论和实验：从德谟克里（思辨的原子论）到道尔顿（化学原子论与原子量测定）、汤姆森（电子发现与实心带电球原子模型）、卢瑟福（@粒子散射实验与核式结构模型）、波尔（电子在特定的稳定轨道上运动模型）等，在与以上理论对话中，引导学生逐步体验到每一次重大的理论突破都源于对原有理论的改造。教学时，我们要给予学生充分的历史资料、实验材料和探究时间，充分探究模型建立过程中的实验现象、思维冲突和推理建构过程，了解当时模型与它的证明实验之间的逻辑关系;新的模型有什么优越之处，又有哪些不足;前后实验或模型之间有哪些相互启发等。

再如奥斯特电流磁效应的发现，源于奥斯特一次偶然电学讲座实验现象;还有青霉素的发现史，为什么在助手看来只是培养基被杂菌污染的普遍现象，弗莱明却由此获得重大的科学发现？看起来这些都是偶然事件，但通过对这些科学史的了解，会让学生明白必然性和偶然性的辩证关系，必然性存在于偶然性之中，必然性要通过大量的偶然性为自己开辟道路，在偶然性的背后，总是隐藏着必然的规律。善于捕捉偶然发生的现象，尤其是偶然发生的奇异现象，往往可以把我们带人科学发现的大门。也让学生明白，要想在科学上有所发现，应当具备如下优秀的品质：对新现象怀有孩子般的好奇心，观察事物细致入微，探究问题的步步深入。

三、探究科学史经典实验，学习科学家的思想方法

引导学生设计并展开重要的科学技术史实验，挖掘经典的科学史探究过程，尽可能让学生经历科学探究的过程，让学生沿着科学家的探索步伐了解科学探究的方法，重温科学探究过程理解科学知识的产生的过程，学习探究的形式和态度，同时效仿中也培养学生的科学探究能力，有利于啟发学生在生活中要做个有心人，要善于分析表面现象背后的必能原因，从而将这种思维方式应用到自己的学习和生活中。

例如氧气的发展史，普利斯在实验中利用汞灰加热后产生一种支持呼吸的新鲜空气，但他与氧气的发现失之交臂，而拉瓦锡则通过定量研究的方法发现了空气中氧气的存在。拉瓦锡不受“燃素说”的束缚，用新的观点解释实验，这告诉我们阻碍人们思维的往往不是未知的东西，而是已知的东西。科学需要质疑和批评的精神，当旧的理论无法解释新的实验事实时，就要构建新的理论去取代旧的理论，而不是死守旧的理论。在教学中，聚焦经典的科学探究过程和方法，挖掘经典的科学史探究过程，梳理出相应的科学方法和思维方式，增进学生对科学方法的理解和感悟，从而学习科学家的思维方法，并将这种方法运用到自己的学习和生活中。

四、挖掘科学史资料，培养学生的科学精神

科学始终是在与谬误、偏见和宗教禁锢作不懈的乃至残酷的斗争中发展起来的，科学每一个重大发展都对人类的精神文明产生重要的推动作用。科学教学在选取科学史时限于学生的知识水平和教学容量，都进行了适当简化。在一些核心知识的教学中，利用科学史的内容进行恰当的调整和选择，以拓展教学的宽度，达到科学本质的各个层面。

例如法拉第对电磁感应现象的研究，坚持了10年，历经无数次的失败。每一次的失败并非完全没有意义，而是可以从每次的实验中总结经验，改进研究和观察的方法。在一次检查电流计时，法拉第反思到可能是观察方法有问题，他马上重复实验。这次，他抓住了稍纵即逝的现象，获得了实验的成功。了解一段科学史，让学生感受到科学的发展需要严谨的科学态度和不断的质疑、批判和申辩思维。权威也并不都是正确的，他们的思想也是建立在一定的土壤上的，科学的发展是真理与谬误相交织的过程，科学理论的演变就像走迷宫一样，在摸索中逐渐浮现出来。

比利时科学史家乔治·萨顿曾说过：“科学史是自然科学与人文学科之间的桥梁，它能帮助学生获得自然科学的整体形象、人性的形象，从而全面低理解科学、理解科学与人文的关系。”一代代科学家在漫长的科学研究过程中创造了辉煌的科学成果，给人类留下了宝贵的遗产。学生学习科学，不但要学习科学概念和科学规律等科学知识，而且要从科学发展的历程中汲取丰富的营养。具体的说我们不但要让学生知道关于某个科学问题的答案，而且要让学生了解科学家是怎样发现和提出这个科学问题的，又是怎样分析和解决这个问题的，在寻找问题答案的过程中用什么样的科学方法，遭遇哪些困难和挫折。从而培养学生像科学家一样的思维方法和科学精神。从某种意义上说，科学研究的过程比之科学研究的结论价值更高。

参考文献

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[2]王耀村，初中科学教学关键问题指导[M].北京：高等教育出版社.

[3]初中科学课程标准[M].北京师范大学出版社.

[4]比尔·布莱森，严维明译.万物简史[M]。接力出版社，