試論初中科學(xué)教材中科學(xué)與科學(xué)史教育的整合

1、試論初中科學(xué)教材中科學(xué)與科學(xué)史教育的整合摘要：首先指出科學(xué)史教育的重大意義：體現(xiàn)科學(xué)是一個(gè)過程、為學(xué)習(xí)探究提供范例、融合科學(xué)教育與人文教育。然后通過實(shí)例進(jìn)行分析。最后提出初中科學(xué)教材中整合科學(xué)史的原則：一滴水中見太陽、自成體系、去粗取精、尊重歷史的客觀性。關(guān)鍵詞：科學(xué)史；科學(xué)教育；人文教育；整合科學(xué)7年級(jí)課程標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)）明確指出科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的關(guān)系，這個(gè)領(lǐng)域包括科學(xué)史，技術(shù)設(shè)計(jì)、當(dāng)代重大課題三個(gè)主題，在教材編寫和教學(xué)中應(yīng)滲透到個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容中，課標(biāo)也介紹里科學(xué)史這個(gè)主題，1、科學(xué)史在科學(xué)課程中的地位和作用2、科學(xué)史進(jìn)入科學(xué)課程的基本方式3、本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的部分科學(xué)史料舉例 。例如，施萊登

2、、施旺與細(xì)胞學(xué)說的建立；元素周期表和門捷列夫；愛因斯坦和相對(duì)論以及地心說到日心說和托勒密、哥白尼、布魯諾1，內(nèi)容也相當(dāng)豐富。基于對(duì)課標(biāo)中課程理念的分析和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的把握，新一輪初中科學(xué)教材的編寫也非常注重科學(xué)史教育的整合。一、 科學(xué)史教育的重大意義 科學(xué)史教育對(duì)于實(shí)現(xiàn)課標(biāo)理念具有重要意義，這是由科學(xué)史的內(nèi)涵所決定的。 科學(xué)史既包括科學(xué)家對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的研究過程，又包括科學(xué)家研究科學(xué)現(xiàn)象時(shí)所持有的不同觀點(diǎn)和態(tài)度；既包括科學(xué)理論和方法的形成演變，又包括不同學(xué)科之間的聯(lián)系、科學(xué)與社會(huì)的相互影響。本文擬從以下三方面論述科學(xué)史教育的重大意義。1體現(xiàn)科學(xué)是一個(gè)過程分析現(xiàn)行初中教材發(fā)現(xiàn)，理科教材均偏重于講述成熟的

3、理論和實(shí)驗(yàn)，注重體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)，而忽略知識(shí)的形成過程。教材呈現(xiàn)的是靜態(tài)的、成熟的、無疑義的知識(shí)，缺乏歷史性和探索性。事實(shí)上，科學(xué)并非是一些既成的事實(shí)、定律和理論，而是由理論之間、實(shí)驗(yàn)之間、理論和實(shí)驗(yàn)之間的一致與矛盾共同推動(dòng)發(fā)展的2?？茖W(xué)史教育體現(xiàn)的正是這樣一個(gè)過程。理解科學(xué)是一個(gè)過程，能從根本上改變“惟課本是從”的被動(dòng)局面。理解科學(xué)的動(dòng)態(tài)產(chǎn)生過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，激活學(xué)生的創(chuàng)造力，學(xué)生能通過過程式的學(xué)習(xí)，逐步形成科學(xué)的世界觀?？茖W(xué)過程呈現(xiàn)知識(shí)的來源，使學(xué)生構(gòu)建自身的知識(shí)體系成為可能。在闡釋科學(xué)知識(shí)來源時(shí)，一些曾經(jīng)或者正在困惑人類的科學(xué)問題，能充分激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，使學(xué)生對(duì)

4、科學(xué)產(chǎn)生興趣。2為學(xué)習(xí)探究提供范例新課程理念倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，主張學(xué)生通過探究活動(dòng)主動(dòng)地學(xué)習(xí)科學(xué)方法，獲取科學(xué)知識(shí)。分析某些義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)教材中的探究活動(dòng)發(fā)現(xiàn)，雖然探究活動(dòng)注重學(xué)生的自主性，但探究模式本身卻是直截了當(dāng)?shù)毓嘟o學(xué)生的。教材中缺乏關(guān)于探究本身的認(rèn)識(shí)與反思。對(duì)于探究活動(dòng)，教材只作操作上的規(guī)劃，而沒有加強(qiáng)理論的引導(dǎo)。這樣的編排可能導(dǎo)致為探究而探究的局面。而遵循教材中的固定模式反復(fù)演練，可能將靈活的探究變成“提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)與交流”的新八股。新編初中科學(xué)教材，如能將科學(xué)家的探索過程作為學(xué)習(xí)探究的范例，則可能彌補(bǔ)這一不足。美國(guó)著名的科學(xué)史家薩頓說過：

5、“一部科學(xué)史，在很大程度上就是一部工具史，這些工具，無論有形或無形，由一系列人物創(chuàng)造出來，以解決他們遇到的某些問題。每種工具和方法都是人類智慧的結(jié)晶?！?可見，科學(xué)史的內(nèi)容在很大程度上反映了科學(xué)家的探究活動(dòng)與方法，能夠作為理解科學(xué)探究、掌握科學(xué)方法的范例。揣摩科學(xué)前輩探究的過程，實(shí)質(zhì)上是學(xué)習(xí)科學(xué)方法，領(lǐng)悟探究本質(zhì)的過程。對(duì)科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，對(duì)探究本質(zhì)的理解，為教學(xué)中探究活動(dòng)的開展提供了科學(xué)理論的指導(dǎo)和依據(jù)。反過來，探究活動(dòng)為實(shí)踐科學(xué)方法提供切實(shí)的鍛煉機(jī)會(huì)，鞏固科學(xué)方法的學(xué)習(xí)。兩者互相促進(jìn)，體現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合的模式。3融合科學(xué)教育與人文教育科學(xué)史，作為一門反映自然科學(xué)進(jìn)程的人文科學(xué)，有助于人們

6、在認(rèn)識(shí)上跨越自然科學(xué)與人文科學(xué)的鴻溝。首先，科學(xué)史超越了科學(xué)的這一局限，充分展現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者間的互動(dòng)關(guān)系。對(duì)于科學(xué)的局限性，德國(guó)哲學(xué)家康德認(rèn)為：科學(xué)只能解決事實(shí)判斷，即“是什么”的問題；而不能作出價(jià)值判斷，即“應(yīng)該怎樣”的問題。學(xué)習(xí)科學(xué)史，以史為鑒，能夠增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀。當(dāng)他們參與社會(huì)時(shí)，能夠有意識(shí)地規(guī)范科學(xué)技術(shù)在社會(huì)生活方面的應(yīng)用，使科學(xué)技術(shù)切實(shí)地造福于人類。其次，科學(xué)史反映的是作為個(gè)體的人的主動(dòng)參與過程，賦予了科學(xué)人性化。學(xué)生從中感受到的將是活生生的人對(duì)真理的熱愛與鍥而不舍的追求。學(xué)生能從具體的事例中領(lǐng)悟到科學(xué)精神的真諦，而科學(xué)精神正是人文科學(xué)中不

7、可分割的一部分。第三，科學(xué)史有助于認(rèn)識(shí)科學(xué)方法的局限性。科學(xué)史表明，科學(xué)實(shí)證方法只是人類認(rèn)識(shí)世界的一種方法?，F(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)超出經(jīng)驗(yàn)實(shí)證和邏輯推理的范疇，向人文方法尋找靈感。雖然科學(xué)方法與人文方法存在著相當(dāng)?shù)牟顒e，但兩者卻是相輔相成、互為補(bǔ)充的4。二、實(shí)例剖析以日心說歷史發(fā)現(xiàn)為例?，F(xiàn)行初中教材七年級(jí)上冊(cè)以小資料的形式簡(jiǎn)單介紹了，此處不再詳述。但本人整體考察這段科學(xué)史，可以從以下幾方面挖掘這則史實(shí)的教育意義。1科學(xué)是一個(gè)過程從托勒密的“地心說”和哥白尼的“日心說”宇宙體系，但這樣進(jìn)步經(jīng)歷了一千多年，期間有多少偉人為了捍衛(wèi)真理而堅(jiān)決與教會(huì)斗爭(zhēng)（其中有我們熟知的布魯諾、伽利略）而不幸被迫害，最后才被

8、科學(xué)的發(fā)現(xiàn)而證實(shí)。這個(gè)曲折的過程表明：（1）單獨(dú)的科學(xué)猜想并不代表知識(shí)，只有當(dāng)其成為理論、實(shí)驗(yàn)和社會(huì)框架中的一部分時(shí)，才成其為知識(shí)5；（2）猜想是需要有事實(shí)作為論據(jù)的；（3）科學(xué)的發(fā)展往往呈現(xiàn)螺旋上升的模式，科學(xué)是一個(gè)不斷否定，不斷認(rèn)證的動(dòng)態(tài)過程；（4）科學(xué)研究背景在科學(xué)知識(shí)形成過程中具有重要作用，把科學(xué)發(fā)現(xiàn)放在它們產(chǎn)生的那個(gè)環(huán)境之中來認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)精神的熏陶從人文角度分析，科學(xué)史中同時(shí)蘊(yùn)涵著豐富的精神養(yǎng)料。公元140年，古希臘天文學(xué)家托勒密發(fā)表了他的13卷巨著天文學(xué)大成，在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地確立了地心說，1543年，波蘭天文學(xué)家哥白尼在他的不朽名著天體運(yùn)行論中系統(tǒng)地提出了日心說。哥白尼用

9、了“將近四個(gè)九年的時(shí)間”去測(cè)算、校核、修訂他的學(xué)說，在他闡釋的日心體系中，太陽居于宇宙的中心，地球和其他行星沿著圓形軌道繞太陽運(yùn)行，后來，伽利略敢于向傳統(tǒng)的權(quán)威思想挑戰(zhàn)，不是先臆測(cè)事物發(fā)生的原因，而是先觀察自然現(xiàn)象，由此發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律。他摒棄神學(xué)的宇宙觀，認(rèn)為世界是一個(gè)有秩序地服從簡(jiǎn)單規(guī)律的整體，要了解大自然，就必須進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)定量觀測(cè)，找出它的精確的數(shù)量關(guān)系。伽利略在人類思想解放和文明發(fā)展的過程中作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。他是科學(xué)革命的先驅(qū)，也可以說是“近代科學(xué)之父”。雖然他晚年終于被剝奪了人身自由，但他開創(chuàng)新科學(xué)的意志并未動(dòng)搖。他的追求科學(xué)真理的精神和成果，永遠(yuǎn)為后代所景仰。這些都是對(duì)初中學(xué)生很

10、有教育意義的材料。三、初中科學(xué)教材整合科學(xué)史內(nèi)容的原則上述分析表明，科學(xué)史教育的意義不在于簡(jiǎn)單地介紹歷史知識(shí)，而在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)。但是，教材的容量終歸有限，而科學(xué)史的內(nèi)容紛繁復(fù)雜，如何在教材有限的空間內(nèi)挖掘出科學(xué)史豐富的內(nèi)涵呢？1一滴水中見太陽教材編寫者應(yīng)通過有限的篇幅和精選的事例，通過學(xué)生的參與，折射出科學(xué)的全景。仍以發(fā)現(xiàn)日心說科學(xué)史實(shí)為例。教材中可采用資料分析的方式，呈現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)的科學(xué)背景及大致歷程。然后再引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度及實(shí)驗(yàn)技術(shù)等角度思考問題。重要的不是使所有的學(xué)生都能做出標(biāo)準(zhǔn)答案，而是使學(xué)生能夠從一個(gè)科學(xué)史實(shí)出發(fā)，通過不同角度的分析，從

11、科學(xué)前輩那里汲取營(yíng)養(yǎng)，用以提高自身的科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)。2自成體系著重考察初中科學(xué)學(xué)課程結(jié)構(gòu)，科學(xué)史的整合需要充分考慮到教材的模塊特點(diǎn)。例如，地球、宇宙、和空間科學(xué)的發(fā)展的歷史體現(xiàn)出嚴(yán)格的整體性和系統(tǒng)性，恰好與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相吻合。 又如，新陳代謝這一模塊，科學(xué)史的整合則更宜采取穿插編織的方式。而具體如何穿插，現(xiàn)行中學(xué)教材已提供了一些方法。其中，歷史事件的插入、科學(xué)史專題、專欄 “科學(xué)家的故事”“小資料”“閱讀”等，可供參考。在此基礎(chǔ)之上，新編教材還應(yīng)重視互聯(lián)網(wǎng)資源的利用。可以在教材中提供科學(xué)史的網(wǎng)址，并做好網(wǎng)站資源的配套建設(shè)。3去粗取精對(duì)科學(xué)史的內(nèi)容去粗取精，要做到：（1）符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平

12、和接受能力；（2）選取的內(nèi)容應(yīng)該具有較高的教育價(jià)值，能給學(xué)生以多方面的啟迪，避免為寫史而寫史；（3）削枝強(qiáng)干，使教材中的科學(xué)史線條單一、脈絡(luò)清晰。 4尊重歷史的客觀性尊重歷史的客觀性，需要重視科學(xué)發(fā)現(xiàn)的背景，要把科學(xué)放在導(dǎo)致它們產(chǎn)生的那個(gè)背景中來學(xué)習(xí)?？茖W(xué)固然注重創(chuàng)新，但繼承是根基。牛頓曾經(jīng)說過，他之所以比別人看得遠(yuǎn)，是因?yàn)檎驹诰奕说募缟?。尊重歷史的客觀性，教材就不能滿足于僅僅介紹正面的成功事例。在科學(xué)的征途中，激動(dòng)人心的時(shí)刻相比漫長(zhǎng)的發(fā)展史畢竟是短暫的一瞬。失敗的研究在科學(xué)發(fā)展史上自有其意義。這與“成則王、敗則寇”的價(jià)值觀念大相徑庭。還科學(xué)發(fā)展以本來面目，克服世風(fēng)浮躁對(duì)教育的負(fù)面影響，將有助于學(xué)生腳踏實(shí)地的學(xué)習(xí)。以上主要論述了科學(xué)史教育的重大意義以及初中科學(xué)教材中整合科學(xué)史