1、初中科学教学中科学家故事的挖掘和应用 摘 要：科学教育的目标中最重要的是提高学生的科学素养。要提高学生的科学素养，既可以从知识体系上加以培养，也可以从情感教育方面加以熏陶。结合教材内容，适当、适时地穿插一些科学家的故事，既营造了学生学习科学知识的氛围，又提供了学生学习科学知识的平台，还可为学生树立学习的榜样，提供探究性学习的案例，从而激发学习兴趣、提高学习能力。当然，穿插科学家故事要讲究策略，本文提出了结合教材穿插、学生情绪低落时穿插、需要案例时穿插、还原历史过程时穿插等应用方法。 关键词：科学家故事 挖掘 应用策略 弧侍獾奶岢?科学的发展离不开科学家们的努力，他们不仅给了我们知识的累积、认识
2、的提高和学习的基础，而且还给了我们相当多的研究方法、奋斗精神和为人类科技发展的决心。牛顿、阿基米德、爱因斯坦这些伟大的科学家所留下的故事引人深思、催人奋进，探寻他们的足迹、了解他们的故事能给我们带来很多宝贵的启示，激发学生学习的上进心和求知的欲望。 对于初中生来说，喜欢听故事是他们的本性表现。故事有情节、有趣味，能吸引人，能抓住人的注意力，能引发思考，如果在科学教学过程中恰当地穿插一些故事性的介绍，肯定会受到学生的欢迎。虽然过去有过数理化演义这样的书，但现行的科学教科书没有这样的安排，有的也很难用故事形式开展，但教科书中众多的科学家却能为我们提供这样的机会，讲述科学家的故事，从而引发学生学习科
3、学的积极性，将是一种极好的尝试。 新实施的科学 （79 年级）课程标准中也明确指出，科学课程的核心理念是全面提高每个学生的科学素养。 标准对提高科学素养的要求主要包括：养成与自然界和睦相处的生活态度；形成用科技知识为祖国和人民服务的意识；能用所学到的科学知识与技能解释重大自然现象，解决生活、生产中有关的问题和个人决策问题；发展科学探究能力，具有一定的提出问题、观察实验、收集信息、形成猜想、技术设计、交流合作和科学思维的能力等等。这些科学素养其实都可以从科学家的事迹中得到启发，从中获取方法和情感态度。 可见，把科学家的故事引入科学教学之中，既与科学课程标准相符，又能切合学生的心理发展，何乐而不为
4、呢？分析一下目前使用的浙教版科学（七九年级）教科书，出现的有名有姓的科学家就接近50 位，他们既有在正文中的介绍，也有用专门的“阅读”材料提供资料，是教学过程中不可或缺的宝贵资源。但开发这个功能、研究这方面的内容还不多见，所以有必要挖掘一下教科书中科学家故事的教育功能，然后在教学过程中加以应用，从而发挥其应有的作用，提高教学的实效。 二、科学家故事的教育功能 科学家事迹的教育功能是多方面的，主要体现在： 1、引领榜样。榜样的作用是无限的，榜样的极端例子就是对偶像的崇拜。中学生追星是过去说得比较多的话题，其实这也是难免的，因为青少年时期正是出现崇拜的年代，问题是如何引导中学生在心中树立良好的榜样
5、。在科学教学过程中，如果能在中学生的心里种下崇拜科学家这样的情结，那将对学生的一生产生深远的影响。 科学家能不能成为中学生心中的榜样？回答是肯定的，曾有报道说，袁隆平、航天英雄正取代歌星成为中学生的偶像。做教师的需要考虑的问题是如何把科学家的榜样移植给学生。恰当地结合教学过程讲述科学家的故事，有的时候会达到无心插柳柳成荫的效果，有可能在某个或几个学生心中产生共鸣，从而扎下榜样的种子。当然，有机地穿插一些科学家故事，目的并不全在于一定要培养学生心中的偶像，主要目的还是培养学生的爱国主义思想和情操，培养团结协作、共同进取的集体精神，培养热爱本职工作的敬业精神，树立追求真理的科学理想及树立辩证唯物主
6、义的世界观和正确的人生观、价值观。 2、激发兴趣。兴趣是最好的动力，也是维持持久力的最好方法，一个人有了学习的兴趣，那他的学习将会蒸蒸日上。当然，兴趣的培养可采取多种措施，比如教师对学生的关爱、良好的课堂氛围、多次优秀的考试成绩、有趣的科学实验等等，但用科学家的故事去培养学生兴趣也是一种很好的方法。 比如，在九年级下学期的复习阶段，学生已经对不断地解题练习感到一定程度的厌烦，我们不妨采用科学家故事的形式来个变革。如，在复习电磁感应知识点时，先讲述二个小故事： 故事一：从无意中觉察到的伟大发现 1822 年，法拉第想到：既然电流可以产生磁，那么，反过来，磁能否产生电流呢？他决心去探索“磁生电”的
7、途径。 1831 年的一天，他做的实验再次失败，只好动手收拾器材。就在他从线圈中收起一根磁铁时，无意间发现和线圈相连的电流计上的指针摆动了一下，于是他抓住这一机会深究下去，终于发现了感应电流“磁”确能产生电流！ 故事二：在小小的失误中失去的伟大发现 瑞士物理学家克拉顿是与法拉第同时代的科学家，在 19 世纪 20年代也进行了电磁感应的实验。 实验的时候，他把闸刀合上，然后跑到隔壁的房子里去观察检流计，结果看到指针总是指在零的位置。他的实验失败了。 在讲述这两个小故事的同时，出示题目：(1)“磁生电”在物理学里叫做什么现象？请你举一个实际应用的例子。(2)你认为克拉顿的实验装置可以看到感应电流吗
8、？怎样才能产生感应电流呢？ 这样的教学，不仅能调动学生的学习兴趣，也能达到复习的目的，效果非常明显。 3、提供方法。新课程引入了探究性学习的方法，这在教师和学生中都是一个新课题，需要不断地学习。其实科学家在研究过程中较多地使用了这种方法，所以用科学家的研究故事来说明科学探究的特点，也是一种探究性学习教学的方式，而且能带领学生经历典型的科学学习活动，给学生的印象更深，效果更好。 比如，在实验“食物上滋生微生物”这节内容时，引入巴斯德和普谢的故事，不仅可让学生明白人们对微生物研究的过程，而且还能建立科学的研究方法。故事如下： 法国里昂博物馆馆长普谢从显微镜里观察到，雨水、肉汤等只要暴露在空气中，就
9、会产生无数的微生物。他认为微生物是自然生殖，他的观点称之为“自然发生说” 。法国化学家和生物学家巴斯德认为空气中原来就有微生物的“原种” ，肉汤变坏、牛奶变酸、啤酒变质，均为“原种”大量繁衍的结果，巴斯德的观点称为“生源说” 。巴斯德和普谢的观点代表了两种对立的学派，他们进行过连续多年的激烈争论，最后“生源说”取得了胜利。 巴斯德为什么更胜一筹？是不是普谢不如巴斯德勤奋？ 科学研究不仅需要勤奋，更需要讲究科学方法，方法造就了巴斯德，巴斯德的实验技巧、实验构思、实验方法比普谢高明、精细。比如：巴斯德运用了对比方法，用对比方法设计实验，具有更大的说服力。巴斯德不是像普谢那样只到高山顶上取样，而是在
10、山底、山腰、山顶三处取样，作对比观察。他和助手们对 60 瓶密封煮沸过的培养液作了分别处理，沿山路小道陆续打开 20 瓶，放入空气后又封死瓶口；在 850 米的山腰又对另外 20 瓶作了同样的处理；在山顶上打开了最后 20 瓶。观察结果是：山底下的 20 瓶中有 8 瓶繁生了微生物，山腰的一批有 5 瓶腐败，山顶上的 20 瓶中只有 1 瓶起了变化。这么一对比，巴斯德的“生源说”比普谢的观点更有说服力。 巴斯德的实验器材选择得好。他把肉汤装入两种形式不同的玻璃中观察：一种是细长而弯曲的曲颈瓶，一种是广口直颈瓶。巴斯德经过观察发现，两种瓶中的液体虽然都与空气相通，但直颈瓶中的肉汤很快变质，而曲颈
11、瓶中的肉汤却可以长久保持新鲜。这说明，空气中的微生物通过曲颈时，附着于曲颈的转弯处，不能掉入肉汤中。如果没有这个条件又会怎样？巴斯德将曲颈打掉，肉汤则很快变质。 巴斯德运用了严格的方法。在选好实验器材的基础上，为了使瓶中的培养液既消除“原种” ，又隔绝空气，巴斯德先对液体煮沸灭菌。当瓶中空气随蒸气都冲出瓶外时，立即用高温灯焰将尖口封死。巴斯德的这种作法，巧妙、严格、无懈可击。而普谢却缺乏这类严格的方法，他选择不纯净的干草汁做实验，当然总也得不到正确的结论。 4、提高能力。观察和实验既是研究科学的基本方法，也是学习科学的基本方法。科学家故事描述了许多科学家善于从不被人注意的一些平常现象中细心地观
12、察与思考的事例，能够提高学生观察和分析问题的能力。 比如伦琴一生在物理学领域中进行过大量实验研究工作，一次实验中，他偶然发现包有黑纸的底片被曝光，但他没有放过这一个细小的现象。正是这种观察能力、分析能力使他发现 X 射线从而获得了诺贝尔奖。其实在伦琴发现 X 射线之前，1800 年哥尔茨坦曾发现过这种现象；1887 年克鲁克斯曾发现过未知射线使他的底片变黑，他却以为是底片质量问题学生在了解科学家故事的过程中便可以认识到注意观察和认真进行实验是学好科学的关键。因此在今后的学习中就要有目的地观察，亲自动手实验，逐步培养勤观察、勤思考的习惯，这种能力的培养在今后的工作中将受益无穷。 在科学教学中，运
13、用科学家的精彩事例，还可以培养学生独立思考的能力，提高善于提出科学问题的灵性和聪慧，使他们的思想沉浸在好奇之中，永远不闭塞怀疑的目光。 比如，在研究原子结构时，英国物理学家汤姆逊设想了“葡萄蛋糕模型” 。可是他的学生卢瑟福在实验中发现，原子中全部正电荷和绝大部分质量都集中在原子内一个极小的空间区域，称为原子核。他设想电子像行星环绕太阳运转一样在核外旋转，这一模型被称为“行星模型” 。“行星模型”否定了“葡萄蛋糕模型” ，但也是不完美的，后人又不断进行了研究。这一段历史体现在八年级下册的“原子结构的模型”一节中，能为培养和提高学生的质疑精神和提出科学问题的能力提供素材。 三、科学家故事的应用策略
14、 在教学过程中讲述科学家的故事，一定要遵循“恰当”的原则，不能为了讲故事而讲故事，应当与教育教学内容相符，要切合教学点，要出现效果，只有这样才能发挥故事的功能。 1、扩展教材内容。当教科书中出现科学家的名字或事迹时，可适当作些介绍，以便学生有更多、更深的了解。比如，科学的开门课“科学并不神秘”中提到了“牛顿好奇于苹果落地而发现了万有引力定律”这么一句话，如果能适当拓展讲述这个故事，将会使学生大大增加对牛顿的好奇和对科学学习的兴趣。故事如下： 1665 至 1667 年间，牛顿已在思考引力的问题。1666 年的一天傍晚，牛顿正坐在故乡花园的一棵苹果树下思考问题，忽然啪的一声，一只熟透的苹果从枝头
15、上落下来，正好打中牛顿的头。这一击打使牛顿产生了很大的兴趣，他一下被这十分平常的事吸引住了。他想：地球周围的空间那么大，苹果为什么偏偏垂直往地上落呢？也许是地球有某种神奇的力量，能把一切东西吸向地球？他分析了哥白尼的日心说和开普勒的三定律，进而思考：行星为何绕着太阳而不脱离？行星速度为何距太阳近就快，远就慢？离太阳越远的行星，为何运行周期就越长？牛顿认为它们的根本原因是太阳具有巨大无比的吸引力。 经过一系列的实验、观测和演算，牛顿发现太阳的引力与它巨大的质量密切相关，进而揭示了宇宙的普遍规律：凡物体都有吸引力；质量越大，吸引力也越大；间距越大，吸引力就越小。这就是经典力学中著名的“万有引力定律
16、” 。 教科书中有关牛顿的就这么一句话，19 个字，如果教师在教学过程中只读一下这 19 个字，效果就不会出现；如果引入上述的小故事，不仅能适当展开，解决学生心中的疑问，同时可激发学生对科学学习的兴趣。而这样的故事有很多，可穿插在教学过程中，长此以往，学生心中就树立起一座座科学家的榜样。 2、调动情感态度。人总有情感的变化，情绪的高低总会出现。特别是青少年学生的情绪波动是非常强烈的，要求他们自始至终全神贯注地上课，其实是不现实的，所以教师需要有调动他们学习情绪高涨的能力。其中，用讲故事来调动他们的情绪不失为一种好方法，特别是结合所学的内容讲述科学家故事，更是一举多得。 比如，有一次在讲解分子的
17、构成过程中，由于内容有点抽象，学生上课情绪普遍较低，于是我就把事先备好的流程放在一边，给学生讲述了道尔顿小时候的故事：道尔顿出生于英国西部一个文化极其落后的农村，父亲务农，家境相当贫困。但坚强的道尔顿通过请教和自学，掌握了不少知识，在 12 岁时就开办了私塾。村民并不信任他，于是他采取不收学费的办法吸引学生，通过一个学期的教学，质量很好，于是家长都送小孩到他的学校。在 15 岁时他就成为附近城市寄宿学校的主力教员。但他决不放弃学习的钻研，曾把已经发馊的死猪抬进教室进行解剖，通过解剖了解了猪的内部结构。1781 年秋，道尔顿到肯代尔城当教师。道尔顿自 21 岁起就开始气象研究，坚持气象记录达 5
18、7 年之久。他从观察气象开始，进而研究空气的性质和组成、气体扩散等问题。他研究气体时从实验中得出了这样的结论：混合气体的总压等于组成它的各种气体的分压之和。这就是他有名的气体分压定律。道尔顿研究了许多地区的空气组成，又得出一个结论：各地的空气都是由氧气、氮气、二氧化碳和水蒸气四种主要物质的无数个小颗粒混合起来的通过道尔顿故事的讲述，整个教室异常安静，学生个个伸长脖子眼神透光地听着，以致下面讲到的分子构成也非常投入地学习，师生融合在一起直至听不到下课的铃声，下课时学生还大呼“过瘾、有味” 。一则小小的故事换来如此的效果是当初没有想到的，所以适当、适时地穿插一些科学家故事能充分调动学生的情绪，带领
19、学生进入学习境界。 3、展示研究案例。当教科书中出现科学家探究介绍或学生需要了解这方面知识的时候，可以运用科学家的故事来开展教学。比如，把科学家的经典实验设计成学生课堂上能够完成的探究型的课题，让学生沿着他们的探索思路，领悟科学家的思维过程，从而了解科学家怎样发现问题、分析问题和解决问题，领会科学探究的一般方法，培养学生的探究能力。 八年级上册中有“生长素的发现”一节内容，里面出示了三个科学家探究的过程。我们不妨在教学设计中首先提问：达尔文所做的实验得出的结论可靠吗？学生回答：不可靠，只是推测。这种推测应如何通过实验来验证呢？如果尖端产生了某种物质，是否有什么材料可以收集它呢？再引入温特实验。
20、在温特实验中，琼脂的作用是什么？如何知道琼脂是否吸附了尖端产生的物质？在达尔文实验的基础上，学生经过讨论，认为应该设计一个对比实验：分别把接触过尖端的琼脂小块和未接触过尖端的琼脂小块放在切去尖端的胚芽鞘上，并观察实验现象，得出结论。教师把温特实验转变为学生的探究性实验，使学生领会了科学研究的一般方法，即发现问题、提出问题、作出假设、实验验证，并且培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。 4、还原认识过程。我们现在所接触到的科学知识和理论，都是经过长期的实践和检验后的成果，已经有了一定的系统性和完整性。但这样一来，很容易让学生对这些知识的来源和理论体系的形成感到深奥、难以理解，也很容易形成对这些知识僵化和绝对化的理解。实际上科学不是静止不动的，认识始终是一个生动的历史过程。所以，在科学教学过程中，结合教科书提供的材料，可以适当地讲一下理论的由来和发展，讲述它的成功，讲它解决了哪些问题，当然也可以讲清它的缺陷和局限，使学生在很短的时间内“亲身经历”一下各部分科学知识的“系统发育过程” 。这样不仅会消除对这些知识来源的神秘感，而且还会从知识的更替演变中认识它的条件性、局限性。 比如，人们对地球、宇宙的认识有一个发展过程，浙教版科
