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
2、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
3、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
4、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2习深刻得多。所以科学史的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
5、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
6、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。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
7、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？你的设计比起观看 PPT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3来有什么不同，不足？ 科学态度。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
8、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（18831965）的事迹，在 19 世纪 20 年代左右，中国植物的研究主要由外国人把持，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
9、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
10、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4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
11、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深化和发展，必然会对分类系统进行调整和改变。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
12、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)：59-642. 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, 1990263. 吴相珏普通生物学M北京：高等教育出版社, 2005 2292304. 佚名 中国近代植物学的奠基人钱崇澍 http:/ 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，1999199，2412426. 国家测绘局国土司.地球到底是什么样子.1http:/
