初中科学教学引入科学史的四种策略

初中科学教学引入科学史的四种策略

何明媚

何明媚（台州市白云学校，浙江台州318000）

美国著名科学史家萨顿说过“:一部科学史,在很大程度上就是一部工具史。这些工具,无论有形或无形,由一系列人物创造出来,以解决他们遇到的某些问题。每种工具和方法都是人类智慧的结晶。”学习科学史能使学生沿着科学家探索科学世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。在科学课程的教学中，利用科学史组织教学能极大地丰富科学课堂，对学生的科学素养的培养具有积极作用。

1.解读经典实验，领悟科学的先进性

科学是一个寻证的过程，而实验能最直接、最真实地提供证据。很多科学家所做的实验是非常巧妙的，课堂上通过对这些经典实验的分析，把科学家独到的科学思想和科学方法渗透到知识传授中，使学生从前人设计实验的过程中体验到科学家的研究方法，“知其然更知其所以然”，培养学生思维的灵活性和变通性。

【案例1】“牛顿第一运动定律”的教学片段

暴露认知误区：教师演示手推小车使小车运动，让学生说说力与运动的关系。

引发认知冲突：在学生得出“力使物体产生运动”的结论后，引导：为什么手离开小车后，小车不是马上停下来，而是继续前进一段路程后才停下？此时小车是不受推力作用的，到底力与运动是怎样的关系？

实验突破：介绍伽利略的斜面实验装置（如下图），让学生先思考小球从斜面某一高度释放的运动情况，继而引导：如果减少装置的摩擦，小球的运动情况会如何？若斜面高度降低，小球的运动情况又怎样？如果斜面变成水平面呢？教师启示：伽利略实验的整个过程，都是在假设斜面是怎样的前提下进行的？实际操作中能否呈现我们最终的推论？

图2.

教学过程中教师通过重现伽利略的实验方法，引导学生逐步体会理想实验的思想方法。即以科学实验为基础，以科学事实为根据，突出主要因素，排除次要因素，运用逻辑推理，揭示物理世界的内在联系，发现物理规律，这是科学研究的重要方法。

解析这个关于“运动问题”的科学史故事，使学生的观念在不知不觉地发生改变；通过解读经典实验，学生对实验思想及方法有了一定的理解，这比直接从概念、定律和公式出发去学习牛顿力学要生动有趣得多，且印象深刻，同时在科学方法的运用上也有了一定的提升。

2.揭示技术进步，体会科学的发展性

科学带动科技进步，在浙教版初中科学教材中，已有不少内容涉及科学技术及其发展。在教学中，学生对科技的兴趣甚浓，对仪器发明过程的兴趣不亚于对该仪器的科学原理的学习。科技发展史让学生体验科技的变革，引导学生循着科学家的发明创造的思路去探究，激发学生的创新力。

【案例2】温度计的发展

温度计诞生之前，医生只能用手触摸病人，凭感觉来推测人体的大致温度。准确测定人体温度成为当时社会的迫切需要。

第一代温度计的诞生：出示伽利略温度计的图片，让学生指出这只温度计的不足之处。教师再出示英国人罗伯特·弗拉德有标度的温度计以及徳雷贝尔的温度计图片，让学生比较这三种温度计存在怎样的缺陷。

第二代温度计的诞生：提出“怎么减少第一代温度计受外界大气压强影响而造成的误差，从而提高精确度？”学生讨论出结果和方案后，教师再出示斐迪南制作的酒精温度计，此时的学生是很有成就感的。

体温计的诞生：教师提供水与酒精的沸点等参数，要求学生分析：温度计能测沸水温度吗？学生马上意识到是不能的。“能改进吗？”“可以，换种沸点比水高的。”然后教师介绍法国天文学家布里奥制作的水银温度计以及华伦海特发明的带有华氏温标的更精确的温度计。

温度计的相关科学史的学习，让学生重温了一遍科学技术的发展历程，让他们学习像科学家一样地去思考，从中体会科技就是沿着“发现问题—改进技术—再发现问题—继续改进”这样的过程不断发展与完善的。

3.揭示诞生背景，体会科学的历史性

弗兰西斯·培根说：“读史使人明智。”因为历史感之中包含着一种清醒的判断能力，即根据背景和情境来对事物进行判定的能力。只通过教科书来了解科学的学生，往往对科学持有一种非历史的眼光，以为科学的理论与生俱来的，是万古不变的永恒真理，以为科学是从一些天才的头脑里蹦出来的，一旦问世就不可侵犯。而从科学发展史上，可以看到真理与谬误相交织的过程，科学理论的演变就像是积木拼图游戏一样，先是在黑暗中摸索，继而渐渐地浮现出来。

【案例3】“我们的地球”教学片段

教师例举古中国、古埃及和古巴比伦人对地球形状的描述，让学生谈谈对古人的认识有什么感想呢？学生开始显得很好奇，继而小声笑起来。教师引导：“是不是古人都很愚笨呢？我们的祖先为什么会有“天圆地方”、“天如斗笠，地如棋盘”等说法呢？假如你站在一马平川的地面上，遥望远处是一种怎样的景象呢？教师出示古巴比伦的地理位置，师生共同分析得出：古巴比伦是一个岛屿，周围都是海洋包围，怪不得会想象大地是龟背上隆起的空心山，大陆四面环绕着海水，有一个浑圆的巨大天罩盖在上面。借助于学生的生活经验，让他们感受现在对我们来说是错误的理论在当时的历史背景下有可能是正确的。继而师生共同寻找导致地球外形观演变的证据：远去的船帆总是船身先于桅杆消失；月食发生时月面被遮挡的部分呈弧形；麦哲伦环球航行首次证明地球是个球体。教师启发：地球形状一定就是球形的吗？假如将来证据显示与我们现在的观点有较大出入时，能说我们是愚笨的吗？通过回归历史，寻找相关证据，让学生体会任何一种认识或理论都要经过艰辛的探索和求证，而当有新证据出现时，原有的理论可能会被修改甚至是推翻。

4.关注精神态度，感悟科学的人文性

科学精神是人们在接受了科学知识的教育，在科学知识的不断积累过程中，尤其是在社会实践中形成的一种正确分析、选择、判断的价值观念，思维方式和行为准则。在教学中，应让学生认识到，现在所学的科学知识是经过科学家艰苦的探究得来的，这些知识也不是最终的“真理”，仍有可能被后续者“更新”，科学就是在这样不断否定中发展。

【案例4】“燃烧理论的发展”

介绍波义尔、施塔尔多次试验基础上提出燃素学说，该学说在化学发展中起到重要的推进作用。然而，后续的科学家最终否定了这一错误学说。普利斯特里、舍勒、拉瓦锡等人不唯前人的结论，多次试验基础上提出了氧化学说。介绍拉瓦锡是如何通过实验归纳出质量守恒定律，在实验基础上提出氧化学说。提出问题：拉瓦锡是怎样通过一个普通实验提出一个具有划时代意义的理论？如果换成我们，你能想到什么?普利斯特里虽制得了氧气，为什么他却不能发现氧气？拉瓦锡为什么能够发现氧气，并最终破除“燃素说”？18世纪的科学家坚信“燃素说”，当普利斯特里制得氧气时还认为是“脱燃素空气”，一直到拉瓦锡才破除“燃素说”，你认为“科学知识是一成不变的”这句话对不对？为什么？等等。

在本节内容中，引入相关科学史，使学生认识到，燃素学说的提出者施塔尔并没有看见燃素也没有看见物质释放燃素的过程，而是借助燃烧过程中物质的质量变化事实进行推测创造提出物质燃烧是因为其含有燃素，统治化学领域近百年。普利斯特里、舍勒和拉瓦锡几乎同时发现氧气，但对同一物质却有着不同的看法和研究，从而得出各自相似中有相异的科学认识。

在科学教学中引入科学史除了上述策略以外，还可以利用史料创设情景，作为教学的补充及课外阅读拓展等。但在应用时须注意科学史与中学科学课堂的链接要有度有节，切不可转为纯粹的史实介绍。