挖掘科学史料 促进科学探究

　　关键词：  科学史  科学探究

　　科学的核心是探究，科学课程要突出科学探究的学习方式，科学探究需要载体。以科学史为载体，组织科学探究教学就是一种值得提倡的方法。科学是一个发展的过程，科学史展示了科学发展的历史，反映了科学家的探究活动过程和探究的方法，是学生理解科学、掌握科学的最好材料。教师要结合科学史，用科学探究的思想来处理教学内容，设计教学活动，让学生沿着科学家的探索思路，揣摩和领悟科学家的思维过程。这对引导学生开展科学探究、提高其科学素养，具有很重要的意义。

　　一、引入科学史料，激发科学探究兴趣

　　适当地运用科学史，展示科学发展过程中妙趣横生的故事，创设类似的历史情境，营造当年的历史氛围，层层设疑寻找科学探究的历史线索，让学生体验研究的对象与前人有共同的渊源，让学生好像置身于科学家的探究历程中，则教学层层推进，学生学起来会劲头十足，欲罢不能。可见，在科学教学中合理地引入科学史料，这是培养学生学习科学兴趣的有效途径。

　　讲光合作用的时候，如果简单地按教材将光合作用的概念、公式、过程平铺直叙地讲述一遍，学生会感觉到“光合作用与我没有丝毫的关系”的认知结论，更谈不上对科学探究兴趣。我在上这一内容时，给学生介绍科学史中著名的范·海尔蒙特实验，然后指出土壤只减少0.57千克与而柳树增加量74.47千克， 为什么会相差这么大，使学生产生认识冲突。从而引导学生讨论并归纳这些科学家关于光合作用的探究讨程。让学生理解这些实验的原理和目的，以及科学家在实验设计上巧妙之处。整个教学过程是体现一个问题解决的探究过程，发挥了学生的主体性，促使他们主动学习和建构知识。课后有的同学深有体会地说：科学规律是宝贵的，但研究科学规律的科学方法更宝贵；谁掌握了这些方法，谁就能不断地去探索大自然层出不穷的奥秘。

　　在阐释科学知识来源时，一些曾经或者正在困惑人类的科学问题，能充分激发学生的好奇心与求知欲，使学生对科学产生兴趣。科学史素材中的科学实验过程，科学家的品质、人格魅力及其科学成就对学生学习科学起到榜样示范和远景动机的作用。把科学故事作为学习科学概念的一个环节， 可以让学生在心理上和情感上接近科学，可以激发他们的想象力， 还可以使他们以一种移情的方式体验以往科学家的探究和思考。

　　二、研读科学史实，内化科学探究思想

　　科学史是科学方法和科学思想的载体。运用科学史能够帮助学生尽快掌握已有的科学理论，从历史记录中为当代科学前沿问题寻找可资借鉴的解决方案，形成从自然本身出发来解释自然的信念，不迷信、不盲从的理性批判意识，注重实验、讲求实证的实践精神，等等。这些，是形成科学探究的思想的重要材料，是我们所说的科学思想所在。另外，科学史料为学生展示科学的动态产生的过程。科学的不断完善，是一代又一代的科学学家以前人的研究成果为基础不断进行探索不断进行修正的结果。理解科学的动态产生过程，有利于培养学生敢于质疑的科学态度，激活学生的创造力，学生能通过过程式的学习，逐步形成科学的世界观。

　　如，传统的原子结构教学，往往把原子结构的知识传授作为教学重点、而忽略如何获得原子结构知识的过程与方法。而人类认识原子是一个漫长的，不断求索的历史进程。与其说提出原子结构是一个事件，还不如说是一个历程，是一个不断发展的历程。原子结构理论的不断完善，正是通过几代科学家不断地经历着发现问题、提出问题、建立猜测和假设获取检验与评价、合作与交流等环节，通过几代科学家的不断修正而得到发展的。原子结构模型是微观抽象的，我们借助于计算机多媒体技术才能把它形象地展示出来。通过模拟科学家的探究过程，领悟与整合人类对原子结构的认识。从古希腊的哲学家→道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔→……现代的量子力学，历经漫漫岁月，使我们认识到科学的发展是在否定与肯定中不断向前，永无止境。使学生在掌握原子结构的同时，能够更好地体会到科学家的求索精神，从而更好地对学生进行科学研究方法和科学精神的渗透。

　　在教学过程中，学生由于受智力水平、实践经验等方面的制约，学生以探究性的方式学习科学发展史时，经常会遇到探究材料、探究手段陌生、难以理解等问题，导致探究活动无法进行。这时，教师的引领就非常关键。首先，教师应尽量给学生提供多一些感性材料和背景材料，给学生的探究性活动奠定基础。其次，教师应不断地提出有价值的、导向明确的问题来引导学生的思维。如在本案例中，学生的思维一下子达不到相应的高度，教师可以通过将大问题分解成几个小问题，将难度降低，学生沿着教师的指导一步步前进，将几个小问题逐一解决，让探究性活动能顺利进行下去。第三，教师不仅要关注学生如何形成探究的欲望和意识，更要指导学生掌握探究的方法。有些有一定难度的探究问题，通过小组合作探究的方式，会取得更好的效果。

　　三、分析典型案例，领悟科学探究策略

　　科学史中的经典案例闪耀着科学家的智慧，展示着科学研究方法，有助于熏陶和引导学生的科学思维方法，有利于学生从模仿创新开始，逐步发展到独立的原创创新，能有效地提高学生提出假设、设计实验的能力。如能用案例教学法，将科学家的探索过程作为学习探究的范例，引导学生分析科学史中的经典实验，让学生参与教学过程和思考探究，通过科学史有关资料和实验的分析，进行探究式教学，则可弥补这一不足。可见，利用科学史典型案例，再现知识的发生过程，是引导学生开展科学探究的重要举措。

　　如，“生长素与植物向光性”课本跨越时空的限制，向学生展现生长素发现史。从“早在1880年，英国科学家达尔文就注意到了这种植物向光性的有趣的现象”开始，→“达尔文推想，胚芽的尖端可能会产生某种物质”→“1928年，荷兰科学家温特在实验中，……实验说明，胚芽的尖端确实产生了某种物质，能够控制胚芽的生长”→“1934年，荷兰科学家郭葛等人从一些植物中分离出了这种物质，……取名为生长素”→“后来，科学家们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素等……植物激素”结束。这段史实把它们接连起来就是一个科学探究的完整过程，这无疑就是一部完整的科学发展史。从科学探究的历程来看，就类似于科学探究的基本过程。体现了科学探究演绎了科学发展史。

　　教学时教师充分运用了教材中一段科学史，教师上课伊始就给学生提供植物向光弯曲的实例，学生通过观察现象提出问题：为什么植物的茎具有向光性。教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点（可采用“头脑风暴法”使学生提出各种不同观点）。然后教师介绍早期科学家所做的燕麦向光弯曲实验及各种猜测，并引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到科学认识的历史制约性。教师将学生分组，选择某种观点设计实验并进行检验。教师讲解当代的科学观念，学生对自己的观念和解释进行实验检验，由实验现象的观察、资料的收集与整理，最终得出结论，形成科学观念，即实现由原有的错误观念向科学观念的转变。最后通过总结与评价，帮助学生更深刻地理解科学的探究本质，历史上科学家的探究过程和科学观念。这一教学过程再现经典实验及其逻辑分析，让学生体验科学知识的形成过程，从中学习科学家的思维方法，并能更好地理解科学概念、原理的来龙去脉。

　　科学的本质在于科学探究，科学史与科学的本质紧密相连。如果我们把科学史所蕴含的科学探究方法教育素材挖掘出来，加以整理、转化，设计成为科学性、启发性的探究小课题，激发学生的创造灵感，引导学生进行基于资料的分析探究活动，便能让学生沿着科学家的思维发现知识，正是这个发现的过程帮助学生实现了知识与能力的同步发展。这样，就把科学史料做为教学内容的一个组成部分，融入课本内容之中，充分发挥科学史的教育功能。

　　总之，科学史是科学家思维与智慧的结晶，不仅提供了相关的科学知识，而且蕴含丰富的科学思维、科学探究方法的教育素材。利用这些素材能引导学生深入思考科学家的工作过程，领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理的，能体验科学家不断深化对问题认识的过程和科学探索的精神。科学课程要运用科学史上科学家的探究活动与方法，作为理解科学探究、掌握科学方法的范例，学习科学前辈探究的思想与策略，为教学中探究活动的开展提供有效的途径。

　　参考文献：

　　1、谢　群《生命科学史与生物科学探究》《中学生物学》   2007年第05期

　　2、蔡志凌《物理学史载培养科学探究能力中的价值》