例談初中科學(xué)“科學(xué)史情境復(fù)制式”教學(xué)的運(yùn)用

羅小衛(wèi)，魏月香

（1.溫嶺市澤國(guó)鎮(zhèn)第二中學(xué)，浙江 溫嶺317523；2.紹興市紹興縣齊賢鎮(zhèn)中學(xué)，浙江 紹興 312065）

初中科學(xué)教材中有很多科學(xué)史的知識(shí)，可啟迪學(xué)生思維，發(fā)展學(xué)生能力。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于受教師的教育理念制約或受應(yīng)試教育思想的影響，不少初中科學(xué)課堂中“講科學(xué)史”成為科學(xué)史教育的主體，甚至出現(xiàn)機(jī)械地記、背科學(xué)史的現(xiàn)象，沒(méi)有充分發(fā)揮科學(xué)史在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)有的作用——“科學(xué)史可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),吸引學(xué)生投入科學(xué)的探究”。

結(jié)合多年的科學(xué)教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為：利用教材或蘊(yùn)藏在教材中的科學(xué)史資源，通過(guò)合理創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境，讓學(xué)生在課堂中“重溫”科學(xué)家假設(shè)的建立和修正、探索方案制訂、證據(jù)收集等歷程，激發(fā)學(xué)生在課堂中主動(dòng)去探究、去討論、去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而在合作交流中自主建立科學(xué)概念和原理。這樣既提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，又在一定程度上引燃學(xué)生參與科學(xué)探究的熱情。

一、“復(fù)制”科學(xué)家猜想的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑與創(chuàng)新精神

科學(xué)哲學(xué)家波普爾指出：“科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探索的邏輯，也是整個(gè)科學(xué)進(jìn)步的圖像：‘問(wèn)題→試探性理論→消除錯(cuò)誤→新的問(wèn)題’，這個(gè)圖式周而復(fù)始，永無(wú)止境，科學(xué)于是便處于‘不斷革命’之中?！盵1]波普爾所謂的“試探性理論”即建立猜想的過(guò)程。在課堂中利用科學(xué)史合理創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在“復(fù)制”科學(xué)家們的猜想過(guò)程中，既能感受到科學(xué)探究的艱辛，又能很好理解“猜想”并非瞎想。

例：在《原子結(jié)構(gòu)的模型》教學(xué)時(shí)，首先回顧道爾頓的原子論學(xué)說(shuō)，并問(wèn)：“根據(jù)這一理論，你能畫(huà)出原子模型嗎？”

生：“能，只要畫(huà)一實(shí)心球就可以了?！?/p>

師：“很好！原子結(jié)構(gòu)真是這樣嗎？”停頓，趁學(xué)生疑惑之際時(shí)，再說(shuō)：“1897年時(shí)英國(guó)科學(xué)家湯姆生有了驚人的發(fā)現(xiàn)：原子內(nèi)部有帶負(fù)電的電子，而我們知道物質(zhì)是不帶電的，根據(jù)這一驚人的發(fā)現(xiàn)，你認(rèn)為原子結(jié)構(gòu)又是怎樣呢？分小組討論，并畫(huà)出你們認(rèn)為的原子模型。”

學(xué)生討論、建立各種各樣的原子模型，并讓學(xué)生把建立的原子模型分別展示在黑板上。

師：“你們能說(shuō)說(shuō)建立的模型的依據(jù)嗎？為什么要這樣畫(huà)？”

生A：“建立石榴型原子模型是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為原子中既然有帶負(fù)電的電子，一定有帶正電的別的正子，因此，原子中肯定有許多這樣的電子和正子構(gòu)成?！?/p>

生B：“建立桃子型模型，是因?yàn)榧热辉又杏袔ж?fù)電的電子，我們就可以設(shè)想它處于中央，而原子的外面則帶有正電荷，相當(dāng)于桃子的果皮?！?/p>

……

師：“同學(xué)們建立的模型都很有道理，湯姆生也與有些同學(xué)一樣，建立了西瓜模型，但仍有科學(xué)家感覺(jué)這種模型并不完美，又進(jìn)行了不懈的探索……”

師：“直到1911年盧瑟福用帶正電的α粒子轟擊金屬箔時(shí)，又有了驚人的發(fā)現(xiàn)……”，老師邊指著課件的圖片，邊解釋此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并問(wèn)：“針對(duì)這一現(xiàn)象，如果你是盧瑟福，你們對(duì)原子模型會(huì)作出何種修改呢？”

……

通過(guò)這種以科學(xué)史資源來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，使學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行探究與思考，這樣，既能使學(xué)生享受成功的喜悅，又能真正體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，逐漸使學(xué)生學(xué)會(huì)探究、樂(lè)于探究。同時(shí)也使學(xué)生理解猜想是一種超前思維，具有一定的猜測(cè)性，它的結(jié)論是否正確需要通過(guò)實(shí)踐的驗(yàn)證才能確定。

二、“復(fù)制”科學(xué)家探究的修正，發(fā)展學(xué)生探究能力和探索精神

學(xué)生和科學(xué)家所從事的活動(dòng)和思維過(guò)程有許多相同之處,在教學(xué)過(guò)程中“復(fù)制”科學(xué)史情境,這樣才能使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)中體驗(yàn)探究過(guò)程的曲折和樂(lè)趣,學(xué)會(huì)科學(xué)的方法，發(fā)展自主探究能力。

例：在《磁生電》教學(xué)時(shí)，教師首先可提出這樣的問(wèn)題：“自從奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場(chǎng)后，科學(xué)家們一直在探索是否能從磁中獲得電流呢？經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的探索終于獲得了成功，我們現(xiàn)在所用的電得益于這次艱辛的探索?，F(xiàn)在老師給每個(gè)小組一塊蹄形磁鐵和一些導(dǎo)線，你們能否像這些偉大科學(xué)家一樣利用這些器材給我們發(fā)電呢？”

由于一開(kāi)始就激起了學(xué)生追求成功的欲望，學(xué)生們討論熱烈，探究熱情高漲，有不少組邊討論邊動(dòng)起手來(lái)，有些同學(xué)還使勁地?cái)[動(dòng)導(dǎo)線或磁體。不一會(huì)，就有學(xué)生喊道：“老師，有沒(méi)有電產(chǎn)生，我們無(wú)法觀察到！”

師：“好，怎樣才能觀察到是否有電流產(chǎn)生呢？”

生A：“給我們一只小燈泡，如果發(fā)光了，就說(shuō)明有電產(chǎn)生！”

生B：“給我們一只電流表也好，指針偏轉(zhuǎn)了……”

師：“很好，老師在講臺(tái)上有一只電流表，你們哪位同學(xué)上去，把你們生電的方案演示一下?！?/p>

有幾位調(diào)皮同學(xué)不等老師說(shuō)完，早跑上去嘗試了，連接好導(dǎo)線和電流表，就使勁的搖動(dòng)磁鐵和導(dǎo)線，可電流表指針就是不轉(zhuǎn)……

師：“難道磁不能生電？你們能不能給他們出出主意？”

于是，教室里炸開(kāi)了鍋，有些同學(xué)說(shuō)：“會(huì)不會(huì)磁性太弱了，換個(gè)磁鐵。”有些則說(shuō)：“兩個(gè)磁鐵試一試！”，還有一個(gè)同學(xué)高喊著：“導(dǎo)線多些再試一試，如何？”……

隨著方案的不斷修改，指針竟“神奇”發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，有不少同學(xué)竟跳了起來(lái)：“發(fā)電成功了！”

這一成功的喜悅感染著全班每位同學(xué)，有些同學(xué)流下了激動(dòng)的眼淚。這一成功使他們也擁有了科學(xué)家科研成功后一樣的自豪，相信這必將激勵(lì)他們更加熱愛(ài)科學(xué)學(xué)習(xí)，更樂(lè)于科學(xué)探究。

三、“復(fù)制”科學(xué)家收集證據(jù)，提高學(xué)生合作與交流能力

科學(xué)發(fā)現(xiàn)是漸進(jìn)的過(guò)程，是“不斷革命”的過(guò)程，在科學(xué)課堂中“復(fù)制”科學(xué)發(fā)展歷史，有些收集證據(jù)的過(guò)程在課堂“復(fù)制”上有一定的難度，則就需要學(xué)生通過(guò)合作與交流來(lái)完成，在激烈的爭(zhēng)論中產(chǎn)生共鳴，從而感受科學(xué)探索的艱辛與快感。

例：在《我們居住的地球》教學(xué)時(shí)，首先展示“地球”的衛(wèi)星照片，并問(wèn)：“地球是我們共同的家園，我們已通過(guò)高科技手段知道地球是個(gè)球體，那么古代人是如何知道地球是個(gè)球體呢？假如你生活在古代，你有哪些證據(jù)可以說(shuō)明地球是個(gè)球體，請(qǐng)分小組討論，看哪個(gè)小組提供的證據(jù)更多，更有說(shuō)服力？”

由于小學(xué)科學(xué)中已有一定的基礎(chǔ)且已明確地球是個(gè)球體，因此學(xué)生努力回憶生活中的感性認(rèn)識(shí)，熱烈討論著、爭(zhēng)辯著：

“太陽(yáng)東升西落，能說(shuō)明地球是個(gè)球體?！?/p>

“不能，則只能說(shuō)明地球在繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。”

“也不能說(shuō)明地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，可能是太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)！”

“登高望遠(yuǎn)可說(shuō)明！遠(yuǎn)處的船只總是船身先消失也可說(shuō)明！”

“日食形狀缺的部分是弧形可以說(shuō)明！”

“不能，日食時(shí)的弧形只能說(shuō)明月球是球體！月食才能說(shuō)明！”

……

在這些激烈的爭(zhēng)論中不時(shí)閃現(xiàn)學(xué)生智慧的火花，也不時(shí)呈現(xiàn)著學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”證據(jù)的激動(dòng)，引燃學(xué)生參與課堂的熱情，必將引領(lǐng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，樂(lè)于探究。這樣的課堂，教師只需再輕輕的點(diǎn)撥，高效課堂自然就形成了。

在科學(xué)教材中蘊(yùn)藏著許多這樣的科學(xué)史資源，只要教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)站在學(xué)生“樂(lè)于課堂，樂(lè)于探究”的角度，科學(xué)史學(xué)習(xí)必將成為學(xué)生“重溫”科學(xué)探究的資源，這樣的科學(xué)課堂就會(huì)成為學(xué)生心中的“期盼”，科學(xué)探究也將成為學(xué)生的習(xí)慣。

[1][英]卡爾·波普爾.猜想與反駁——科學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)[M].上海.上海譯文出版社，2005.