基于觀念建構(gòu)的科學(xué)學(xué)科德育：資源開(kāi)發(fā)與路徑拓展

黃國(guó)銳 翁小東

摘要 立足科學(xué)教材內(nèi)容分析，在系統(tǒng)化整理科學(xué)史素材的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)問(wèn)題或任務(wù)驅(qū)動(dòng)情境，引領(lǐng)學(xué)生展開(kāi)剖析式探究;聯(lián)系日常生活整合STSE欄目素材，從而將其轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情;整合不同學(xué)段同主題學(xué)習(xí)資源，以整體性教學(xué)設(shè)計(jì)激發(fā)聯(lián)系與遷移學(xué)習(xí)體驗(yàn)。以此實(shí)現(xiàn)科學(xué)學(xué)科德育資源的開(kāi)發(fā)與使用路徑拓展，幫助學(xué)生涵養(yǎng)科學(xué)道德信念，引領(lǐng)其踐行科學(xué)道德行為，形成科學(xué)世界觀。

關(guān)鍵詞 初中科學(xué);學(xué)科德育;觀念建構(gòu);資源開(kāi)發(fā)與使用

學(xué)科德育是實(shí)施全員德育、全科德育的重要陣地，但在實(shí)際實(shí)施中存在“德育滲透”的觀念誤區(qū)，以及資源開(kāi)發(fā)不足、形式單一等問(wèn)題。如何有效開(kāi)發(fā)與使用學(xué)科德育資源，真正實(shí)現(xiàn)德育與知識(shí)教學(xué)的融合，是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效學(xué)科德育的關(guān)鍵所在。在“基于觀念建構(gòu)的初中科學(xué)學(xué)科德育研究”實(shí)踐中，我們立足《科學(xué)》教材（浙教版）內(nèi)容分析，從“科學(xué)史”和“科學(xué) 技術(shù) 社會(huì) 環(huán)境”（STSE）欄目等相對(duì)顯性的德育素材入手，探索德育與知識(shí)的融合路徑;進(jìn)而以科學(xué)基本觀念為主線，整合不同學(xué)段的相關(guān)資源，嘗試提煉基于觀念建構(gòu)的學(xué)科德育資源開(kāi)發(fā)與使用策略，以更好地實(shí)施科學(xué)學(xué)科德育。

一、系統(tǒng)化整理與剖析式呈現(xiàn)：在史實(shí)探究中涵養(yǎng)科學(xué)道德信念

科學(xué)史無(wú)疑是天然的學(xué)科德育資源，它實(shí)事求是地將不同時(shí)期的社會(huì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和科學(xué)家的人格特質(zhì)寓于學(xué)科發(fā)展之中。學(xué)者吳國(guó)盛認(rèn)為“科學(xué)史”有兩個(gè)層次的意思，第一層次指的是對(duì)過(guò)去實(shí)際發(fā)生的事情的述說(shuō);第二層次則是對(duì)這種述說(shuō)背后起支配作用的觀念進(jìn)行反思和解釋。[1]其中蘊(yùn)含的過(guò)程和方法，科學(xué)研究態(tài)度和精神等，不僅有利于學(xué)生理解科學(xué)概念，更能讓學(xué)生感悟科學(xué)所內(nèi)蘊(yùn)的真善美特質(zhì)。

在《科學(xué)》教材中，有關(guān)科學(xué)史的內(nèi)容多以文字或文字加圖片的形式呈現(xiàn)，其存在是顯性的，相關(guān)內(nèi)容無(wú)需贅述。但這些素材蘊(yùn)含的德育要素則是隱性的，需要通過(guò)挖掘、補(bǔ)充等，整理成系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)素材;且其開(kāi)發(fā)和利用的關(guān)鍵在于呈現(xiàn)方式。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)科學(xué)史問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)層層“剖析”，不僅學(xué)會(huì)科學(xué)知識(shí)與方法，更形成科學(xué)態(tài)度與精神，建立科學(xué)價(jià)值觀。

以“質(zhì)量守恒定律”（八年級(jí)下冊(cè)）一課為例，教材以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為問(wèn)題情境，以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析為知識(shí)習(xí)得途徑，用模型解釋微觀本質(zhì)，突出知識(shí)內(nèi)容的解釋?；诳茖W(xué)基本觀念建構(gòu)的分析，我們認(rèn)為這一學(xué)習(xí)內(nèi)容觀照“微粒觀”（知識(shí)類）、“實(shí)驗(yàn)觀”（方法類）、“科學(xué)價(jià)值觀”（情意類）三類基本觀念，應(yīng)從基本科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)與探究入手，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”，形成尊重證據(jù)、實(shí)事求是的科學(xué)精神;尤其需要通過(guò)質(zhì)量守恒定律的科學(xué)發(fā)展歷程，感悟科學(xué)規(guī)律的獲得之不易，從而形成持之以恒的科學(xué)態(tài)度。由于氧化燃燒學(xué)說(shuō)的建立和質(zhì)量守恒定律的提出是相伴相生的，氧化燃燒學(xué)說(shuō)及質(zhì)量守恒定律的建立都是定量研究的產(chǎn)物。為了幫助學(xué)生更好地理解質(zhì)量守恒定律，激活質(zhì)量守恒定律發(fā)展過(guò)程中的科學(xué)德育要素，我們需要豐富相關(guān)科學(xué)史內(nèi)容。具體包括：燃素說(shuō)的內(nèi)容與發(fā)展;波義爾在敞口容器中加熱金屬實(shí)驗(yàn);拉瓦錫“十二天實(shí)驗(yàn)”。如此，完整呈現(xiàn)人類認(rèn)識(shí)質(zhì)量守恒定律的發(fā)展歷程。

在科學(xué)史教學(xué)中，僅僅展示豐富的史實(shí)是不夠的，重要的通過(guò)問(wèn)題或任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，串起科學(xué)史與知識(shí)教學(xué)，幫助學(xué)生在“剖析”中體悟其本質(zhì)，在解決問(wèn)題中習(xí)得知識(shí)，感悟精神。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下問(wèn)題鏈：①燃素說(shuō)有何不科學(xué)的地方？②對(duì)比波義爾與拉瓦錫實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)思考：兩位學(xué)者在金屬與金屬灰質(zhì)量關(guān)系的研究中，結(jié)果有何差異？為何有此差異？③根據(jù)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，請(qǐng)分析課本中驗(yàn)證“質(zhì)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

問(wèn)題1需要學(xué)生聯(lián)系第二節(jié)燃燒的知識(shí)進(jìn)行解答，有助于培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力，發(fā)展其敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。問(wèn)題2需要學(xué)生通過(guò)對(duì)比兩位科學(xué)家實(shí)驗(yàn)裝置的不同來(lái)獲得答案，是否在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否有氣體參與或生成，都將影響觀察到的現(xiàn)象。這為學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律提供了方法啟示，同時(shí)，讓學(xué)生感悟科學(xué)研究所具有的繼承與發(fā)展的科學(xué)精神。問(wèn)題3則是引發(fā)學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的設(shè)備原理的思考與分析，從中領(lǐng)悟科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)性，有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。由此，讓學(xué)生在科學(xué)史學(xué)習(xí)中習(xí)得知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)本質(zhì)，感悟科學(xué)精神。這將有助于學(xué)生逐漸建立自己的學(xué)科價(jià)值體系，堅(jiān)定科學(xué)道德信念。

二、生活化整合與實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換：在動(dòng)手動(dòng)腦中引領(lǐng)科學(xué)道德行為

學(xué)生是需要走向生活的人，知識(shí)只有應(yīng)用于生活，才能具有德性。生活化情境使學(xué)生能夠在實(shí)際生活境遇中感受學(xué)科知識(shí)的價(jià)值及其中蘊(yùn)藏的人性光輝，獲得學(xué)科思想的理解與應(yīng)用，從而主動(dòng)參與道德生活的實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)道德問(wèn)題的解決。

科學(xué)教材中設(shè)置的“科學(xué)技術(shù)社會(huì)環(huán)境”（STSE）欄目（58個(gè)）涉及科技與社會(huì)發(fā)展、生物科技與社會(huì)責(zé)任、科技與環(huán)保等內(nèi)容，旨在讓學(xué)生感受科學(xué)與生活、生產(chǎn)的密切關(guān)系，能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的興趣，是幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)價(jià)值觀，引領(lǐng)其道德行為的重要載體。這些內(nèi)容不僅可作為閱讀材料，幫助學(xué)生感受科學(xué)知識(shí)與生活的密切關(guān)系;其素材還可轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)素材，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中感受科技對(duì)生活的影響，感悟科學(xué)學(xué)科知識(shí)的兩面性，從而形成辯證看待事物的科學(xué)態(tài)度。

以“電路基礎(chǔ)”（八年級(jí)上冊(cè)第四單元）為例，教材設(shè)計(jì)了3個(gè)STSE欄目：靜電除塵;干擾電流療法;敏感電阻。電在生活中非常常見(jiàn)且應(yīng)用廣泛，但電流不可見(jiàn)，電路分析非常抽象。我們?cè)趩卧獜?fù)習(xí)時(shí)，依托日常生活整合三個(gè)內(nèi)容，以靜電和電流在生活中的應(yīng)用為情境，將3個(gè)STSE欄目轉(zhuǎn)換為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)（見(jiàn)圖1）。

實(shí)驗(yàn)一：靜電除塵?；顒?dòng)：用靜電將氣球固定在墻上;閱讀：了解靜電的科學(xué)史和應(yīng)用;思考：舉例說(shuō)明靜電的利與弊。讓學(xué)生體驗(yàn)靜電的作用和存在的弊端，從而領(lǐng)悟事物辯證統(tǒng)一的哲學(xué)觀。實(shí)驗(yàn)二：干擾電流療法。活動(dòng)：讓燈點(diǎn)亮并能改變亮度;思考：電路中是否有電流通過(guò)。引領(lǐng)學(xué)生將不可見(jiàn)的電流顯現(xiàn)為燈的點(diǎn)亮，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)認(rèn)識(shí)未知（不可見(jiàn)）事物的重要作用，激發(fā)其科學(xué)興趣。實(shí)驗(yàn)三：敏感電阻。活動(dòng)：利用光敏電阻實(shí)現(xiàn)燈亮暗的自動(dòng)調(diào)整;閱讀：敏感電阻在生活生產(chǎn)中應(yīng)用。從閱讀了解敏感電阻材料到動(dòng)手制作自動(dòng)控制電路，探討測(cè)量?jī)x和體重計(jì)的使用，讓學(xué)生感知電的應(yīng)用方便生活，科技產(chǎn)品提高生活品質(zhì)。由此，領(lǐng)悟科技與生活的密切關(guān)聯(lián)，形成可持續(xù)發(fā)展觀。

這一過(guò)程需要學(xué)生綜合應(yīng)用電學(xué)基本物理量等系列知識(shí)，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和方案改進(jìn)，建構(gòu)電路模型。由此，完整呈現(xiàn)電路和元件對(duì)生活和生產(chǎn)帶來(lái)的利弊影響，讓學(xué)生切身體會(huì)科技對(duì)生活的改變，正確認(rèn)識(shí)科技與生活的關(guān)系。借此，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感和辯證的科學(xué)態(tài)度，引導(dǎo)其關(guān)注科學(xué)知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生面對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)的價(jià)值理解與判斷能力，引領(lǐng)其道德行為。

三、跨學(xué)段整合與整體教學(xué)：在知識(shí)遷移中建構(gòu)科學(xué)世界觀

“科學(xué)史”和“科學(xué) 技術(shù) 社會(huì) 環(huán)境”（STSE）欄目素材的開(kāi)發(fā)與使用實(shí)踐，深化了我們對(duì)基于觀念建構(gòu)的科學(xué)學(xué)科德育的理解和把握。這一學(xué)科德育方式注重以科學(xué)知識(shí)為載體，引導(dǎo)學(xué)生在具體知識(shí)的學(xué)習(xí)和遷移應(yīng)用中建構(gòu)基本的科學(xué)學(xué)科觀念，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)科德育目標(biāo)。這要求教師整體性地把握和重構(gòu)學(xué)習(xí)素材，以科學(xué)基本觀念為主線使學(xué)習(xí)內(nèi)容情境化。這樣的教學(xué)必然要求我們綜合分析與梳理不同學(xué)段相同主題的學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行整體性教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.以觀念建構(gòu)引領(lǐng)跨學(xué)段資源整合

知識(shí)類和方法類基本觀念與學(xué)科知識(shí)關(guān)系密切，蘊(yùn)含著豐富的德育元素，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)觀念建構(gòu)的重要載體。以“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”觀念為例，它是初中科學(xué)課程生命科學(xué)的重要觀念，包含兩層含義：一是有一定的結(jié)構(gòu)就必然有與之相對(duì)應(yīng)的功能的存在;二是任何功能都需要一定的結(jié)構(gòu)來(lái)完成。[2]我們對(duì)教材相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理，進(jìn)而確定了具體的學(xué)科德育目標(biāo)：

結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一 七上 細(xì)胞、組織的形態(tài)結(jié)構(gòu);植物的分類;動(dòng)物的分類 方法論：通過(guò)對(duì)具體結(jié)構(gòu)特征的分析，可以知道并預(yù)測(cè)該結(jié)構(gòu)的功能，認(rèn)識(shí)到世界萬(wàn)物是普遍聯(lián)系的。

認(rèn)識(shí)觀：建構(gòu)“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”的觀點(diǎn)，能讓學(xué)生形成對(duì)紛繁的事物能抓住事物本身的結(jié)構(gòu)特征來(lái)正確認(rèn)識(shí)事物，形成透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。

由上表可知，“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”觀念涉及初中三年6個(gè)學(xué)段18個(gè)內(nèi)容。其屬于方法類觀念，通過(guò)該觀念引領(lǐng)，讓學(xué)生在面對(duì)未知事物、新的科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)，能夠從已知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)推測(cè)相應(yīng)功能，或從相應(yīng)的功能分析中得出其具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在這一學(xué)科基本觀念統(tǒng)領(lǐng)下，不同學(xué)段可采用相似的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和德育目標(biāo)螺旋上升，幫助學(xué)生形成“世界萬(wàn)物是普遍聯(lián)系的”這一樸素唯物哲學(xué)觀，養(yǎng)成透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。

2.以聯(lián)系遷移引領(lǐng)世界觀建構(gòu)

觀念的形成需要聯(lián)系不同學(xué)段多種知識(shí)，不斷積累、強(qiáng)化，由“個(gè)”到“類”，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)形態(tài)的科學(xué)觀念向個(gè)人形態(tài)的科學(xué)觀念、世界觀與方法論的轉(zhuǎn)變。“個(gè)”即具體事例，“類”是一系列具有共同特征的事例。以“食物的消化和吸收”一課為例，本課消化系統(tǒng)的各個(gè)器官都有一定的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)功能，每個(gè)器官（“個(gè)”）的學(xué)習(xí)都有助于學(xué)生理解并形成“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”的觀念。因此，我們將口腔、胃、小腸等重要消化器官作為整體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)（圖2）。

觀念的形成是一個(gè)持續(xù)的行為，學(xué)生需要從在基礎(chǔ)的、基本的、典型的眾多個(gè)例中總結(jié)歸納規(guī)律。由于這些知識(shí)分布在不同學(xué)段，需要前后聯(lián)系才能促進(jìn)學(xué)生觀念的建構(gòu)。在學(xué)生根據(jù)小腸功能畫(huà)小腸模型，創(chuàng)新建模的基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)練習(xí)活動(dòng)。

練習(xí)1：腎臟的基本結(jié)構(gòu)和功能單位是腎單位，其負(fù)責(zé)重吸收作用的是腎小管。請(qǐng)根據(jù)“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”的觀念，判斷a、b、c中哪個(gè)是腎小管？練習(xí)2：2013年TED（科技、娛樂(lè)、設(shè)計(jì)）大會(huì)上，年僅15歲的少年杰克安德拉卡借助網(wǎng)絡(luò)利用四年時(shí)間發(fā)明了早期胰腺癌探測(cè)儀而獲得表彰。你認(rèn)為杰克安德拉卡為了完成這一發(fā)明需要查閱哪些資料？你對(duì)這一事件有什么看法？

學(xué)生已學(xué)習(xí)過(guò)“呼吸系統(tǒng)中肺部的結(jié)構(gòu)與功能、植物營(yíng)養(yǎng)器官根尖的結(jié)構(gòu)與功能”，而泌尿系統(tǒng)中腎小管的結(jié)構(gòu)與功能則是九年級(jí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容（未學(xué)習(xí)過(guò)），這些器官（結(jié)構(gòu)）都有相近的功能——物質(zhì)的交換（吸收）。在此，畫(huà)出小腸結(jié)構(gòu)模型的活動(dòng)作為“中介”，成為引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系與遷移應(yīng)用已有知識(shí)，解決未知問(wèn)題的“腳手架”。學(xué)生由此認(rèn)識(shí)到萬(wàn)物是普遍聯(lián)系的，體會(huì)到自然是存在規(guī)律的;進(jìn)而通過(guò)對(duì)癌癥探測(cè)儀的分析感知科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系，增強(qiáng)用科學(xué)解決問(wèn)題的信心，這有助于學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的世界觀。

基于觀念建構(gòu)的學(xué)科德育不是簡(jiǎn)單地傳授某一方面的知識(shí)或體系，而是在知識(shí)、技能習(xí)得的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)價(jià)值觀念的建立，形成正確的道德信念和行為方式。由此，學(xué)科德育不再是空中樓閣，而是每個(gè)學(xué)科教師都能做到的，長(zhǎng)效的德育教學(xué)路徑。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯? ?毛偉娜