1、 1 科学史在 科学教学 中的 应用 徐 卉 浙江师范大学 生物学科教学专业 金华 321000 摘 要 ： 文章将科学史在 科学教学 中的 应用方向 按新课标的三个 维度 叙述。科学史有利于 学生 知识的 学习，有利于学生 能力的培养，并 能 在学生的情感、态度和价值观方面产生 积极 的作用。 关键词： 科学史 教学 知识 能力 情感、态度和价值观 英国的弗兰西斯培根说：“读史使人明智”， 中国的唐太宗说“ 以 史 为鉴 ”。 讲述、分析人类认识自然现象，探索自然奥秘 过程的科学史 在基础教育中 对于 激发学生的学习兴趣，培养学生的探究能力，创造能力，科学素养有 重要的作用 。笔者运用 新课
2、程 科学教育 的 三个 维度 ，从三个层面 展开叙述 。 一、 知识方面 科学史可以促进学生知识的建构，理解知识的本质，帮助建立新的知识体系 。 新课教学时用科学史导入新课是最直接的应用。 这种应用可以 让学生感受富有趣味、富有人文气息的科学发展史 ， 可以激发学生的学习兴趣， 促使学生更乐于主动掌握科学知识。 例如 大气压的学习，先介绍 1965 年 马德堡市市长盖利克是如何进行这个实验 ，需要十几匹烈马才能将两个半球分开的事实 折服了包括皇帝和国会议员在内的观众 。接着再 做这个著名的马德堡半球 实验 ， 这时 学生的兴趣与投入就会 与 直接做 这个实验有明显的不同。 但在知识层面上的应用
3、不仅于此。笔者 在教学中发现 ， 学生有很多 迷思与科学史 是相平行的，也就是说学生在理解概念时所犯的错误 ， 与这个概念在历史 形成过程中科学家们所犯的错误有相类似的地方。 例如 学生在刚接触生物时把所有生物简单分为动物和植物 ，这 正和林奈曾提出的两界系统有相类似之处。 再比如 有些学生认为力是维持物体运动的原因，有力物体就运动，不受力物体就 不运动 。 即使 学了牛顿第一 运动 定律后，分析具体问题时仍频繁 犯这样的错误。 我们知道历史上 亚里士多德也曾犯过 同样错误，且此后 很长时间人们都如此认为 。 那么在教学过程中 不妨就直接从 亚里士多德开始 ， 然后介绍伽利略 ，他对亚里士多德
4、的观点有不同看法，提出 两个斜面对接的理想实验， 如果没有摩擦，从一个斜面滚下的小球可以上升 到 对接斜面的同样高度 。 如果将对接斜面的角度 减小到零，那么从斜面滚下的小球将可以匀速直线运动下去。然后再介绍 笛卡尔 对伽利略的补充 ，最后引入牛顿，总结后再让学生自己得出：力是维持物体运动的观点是错误的。经过这段科学史的学习学生对牛顿第一定律的理解就要比直接学习 深刻 得多。 所以科学史的2 学习可以帮助学生更顺利而正确地建构知识， 而 教师从中也更能理解学生所犯的 某些错误。 哈佛大学的 迈尔在写生物学思想发展的历史时也提到：“学习一门学科的历史是理解其概念的最佳途径。只 要 仔细研究这些概
5、念产生的艰难历程 ， 就可能 真正彻底而又正确的理解这些概念。” 2 二、 能力方面 在新课程中探究能力的培养是我们非常关注的 。 美国国家科学教育标准中 曾 提到学生可以通过科学史理解科学家是如何工作的，注意他们提出的问题、他们采用的研究程序和众多个人对科学技术的贡献 ，从而提高科学探究能力 。 可见 科学史这方面的价值 与其他教学手段相比，有其独有的优势 。最典型的应用是以 科学史的经典实验 为载体 ， 使学生掌握相应的方法，培养学生探究能力 。比如 在学习微生物 时 ， 巴斯德 鹅颈瓶实验就很能体现这方面的价值。 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 复习引入 复习细菌、真菌细胞结构上
6、的主要区别，举例说明对人类生活的影响。 那么对人类生活有利有弊的微生物是从哪里来的呢？ 学生回答：细菌无成 形 的细胞核。分别举例说明对人类生活有利有弊。 学生大胆的对微生物从那里来做了各种猜想。 通过复习 微生物对人类生活的影响，激发学生猜想热情， 激发学生 探究 微 生物从那里来的兴趣。 古代科学家的争论 同学们有不同的猜想，而古人也为此有过激烈争论。 PPT 展示： 巴斯德认为 生命来自生命 ，不能从环境中自发产生。 这与 当时 大部分科学家相反，因为他们看到食物自然就会腐败。 比如肉汤的腐败变质。 在科学上用什么方法来研究这个问题 ？ 引导学生回顾科学探究的的步骤 ， 引导学生设计实验
7、。 观看 PPT， 古人的争论也导致了学生的争论 。 学生回答： 科学探究的步骤 一般为 发现问题、建立假设、设计实验、获取事实和证据、检验假设、合作交流。 学生设计实验。 展示古人 曾有的激烈争论，认可自己探究有意义。 愿意进一步探索。 引导学生设计实验。在自己设计实验的过程中感受实验设计的难度，为后面与科学家的设计比较做铺垫。 巴斯德实验 PPT 展示巴斯德实验 ，其中 着重介绍 鹅颈瓶 。 引导学生思考 、讨论 ： 实验前为什么要先加热肉汤？ 另一个瓶口没有特殊处理 的瓶子有什么作用 ? 对瓶口进行鹅颈状的处理有什么妙处？ 实验结论是什么？你的设计比起来有什么不 同，不足 ？ 观看 PP
8、T 学生思考、讨论得出结论。 引导学生通过比较自己的方案与科学家方案的不同之处，意识到实验中控制变量，设置对照组的重要。 培养学生严谨的科学态度。 3 教材中有许多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，让学生沿着科学家的探索思路，领悟科学家的思维过程，让这些知识成为学生再发现和再创造的过程，让学生了解科学家是怎样发现问题，分析问题和解决问题，领会科学研究的一般方法，培养学生的探究能力 . 三、 情感、态度与价值观方面 科学史 在这方面 的应用首先体现在 思想道德教育。比如介绍中国生物学家钱崇澍（ 1883 1965）的事迹，在 19 世纪 20 年代 左右 ，中国植物的研究主
9、要由外国人把持，大批标本包括珍稀 动植物 标本流落国外 ，怀着满腔爱国热情 的 钱崇澍克服 人力、物力和财力上的重重困难 ，以极大的毅力 在国内建立 并 发展近代植物学的研究 ，从而成为 中国近代植物学的奠基人 。通过这样的介绍可以培养学生的爱国 情怀，对科学孜孜不倦的探索精神 。如果我们运用得当，学生 会领会到科学是一项值得将整个生命贡献给它的事业，那些成就斐然的科学家和工程师都被看成是对本民族的文化 做出 最杰出贡献的人 ， 能理解社会与科学之 间 的关系 5。 但 科学史在这方面的 应用 不仅于此 。 、 人文精神的教育 科学史可以帮助 学生 树立全面而准确的科学形象和科学家形象 ， 领
10、悟科学精神和科学的人文性 ， 从而沟通文理 ， 加深对科学本身的理解。 比如 探究轻重不同的物体谁先落地的实验 ， 通过 介绍 伽利略对待权威的态度 ， “ 老实说，我赞成亚里士多德的著作，并精心地加以研究。我只是责备那些使自己完全沦为他的奴隶的人，变得不管他讲什么都盲目地赞成，并把他的话一律当作毫不能违抗的圣旨一样，而不深究其他任何依据 ”。 认识到科学家独立思考、追求自由的科学精神；通过介绍牛顿对待自己 成就 的态度 ， “我是站在巨人的肩膀上才成功的。 ” 认识到科学家 的 诚实、谦逊。历史上 ， 伟大的科学家 都不仅增长人类的自然知识，也传承独立思考、追求自由的科学精神，传播在人类生活
11、中相当宝贵的协作、友爱、同情和宽容精神。 科学史最有利于恢复这样的科学家形象 ， 而单纯通过理科教科书的学习 ， 并不能知道创造这些科学理论的科学家究竟是个什么样的人。 1 在科学史中学生可以看到科学事业是富有哲理的，是社会性的活动，是充满人性的。 2、科学是 在不断变化和进步 的 科学史还可以使学生明白最为 重 要的一点，那就是所有的科学观念都不是最终真理，它 们在新的证据出现后需要 补充或变更。这一点对现行教育状态下的学生而言 具有相当 价值的。比如 通常 用五界 作为生物的分类标准，但仍然有其他的分类方案存在，并且随着人们对系统发育认识的4 深化和发展，必然会对分类系统进行调整和改变。
12、比如分子系统学 应用了生物信息学方法分析基DNA，正在大幅度改动很多原有的分类。 再比如人们对地球形状的认识， 随着科学技术的不断发展， 从古代到近代再到现代人类对地球形状的认识是不断变化 、修正 的 。 从原先的简单观察加想象 由此产生关于地球形状的各种传说， 如天圆地方等，后来 亚里士多德、毕达哥拉斯等通过自然现 象和 以后的 环球航行以及一些局部测量 认识到 地球是球体，再到通过现代科技认识到地球是“两极稍扁、赤道略鼓的球体”，并且还可以进一步说明 因为地球实在太大了 ， 而且无时无刻都在不停地运转着、变化着 ，所以关于地球形状的认识还在不断的变化中 。 【 6】 当然目前很多主要概念已
13、经在很广的领域中经过了大量的实证，在相当长的一段时间内应该不会发生变化，然而一点是明确的，科学家们时刻准备着当有新的领域出现时将它放入这一领域进行新一次的验证。而再 那些证据尚不齐全充分的领域（如人类进化的某些细节、全球变暖问题），新的证据一旦出现很可能要导致现有的概念的变化或当前冲突的的解决。 5 总之科学知识会随着时间的推移发生变化 ,当然这几乎总是建立在先前知识的基础上的。这一点的深刻理解为学生在将来面对各种纷繁芜杂的各种问题时提供了一种辨证的思路，不人云亦云，有自己独立的观点，有独创精神。 参考文献 1. 吴国盛科学史的意义 J中国科技史杂志第 26 卷， 2005 (1)： 59-64 2. E迈尔（ Ernst Mayr）生物学思想发展的历史 M涂长晟译成都：四川教育出版社 , 1990 26 3. 吴相珏 普通生物学 M北京：高等教育出版社 , 2005 229 230 4. 佚名 中国近代植物学的奠基人 钱 崇 澍 http:/ 5. 美 国家研究理事会国家科学教育标准 M戢守志等译北京：科学技 术文献出版社， 1999 199， 241 242 6. 国 家 测 绘 局 国 土 司 . 地 球 到 底 是 什 么 样子 .http:/ ，2007-09-24.
