介绍科学史,激发学生学习科学的兴趣

英国生物学家达尔文曾经说过：“最有价值的知识，是关于方法的知识。”谁掌握了学习方法，谁就掌握了打开一切知识宝库的金钥匙。学生在学校所能学到的知识很有限，而科学技术的迅速发展，要求社会成员具有较强的独立获取新知识、掌握新技术、解决新问题的能力。因此，掌握科学方法比掌握具体的科学知识更具有长远的意义。

新课程标准明确指出，初中科学教学中主要注重培养学生的提出问题，建立猜想和假设，设计研究方案、收集和处理数据与事实材料、根据数据和事实材料作出推论、评价及交流研究成果等探究的过程与方法。以及观察、比较、分类、控制变量、实验等实验方法和分析、综合、归纳、演绎等思维方法。

新课标强调科学研究的过程和方法是科学本质的体现。这与科学史所揭示的科学发展的内在规律相符合，科学史上几乎每项重大的科学发现都与独特的科学方法和科学思维相伴而生。那么在课堂教学中，科学史在哪些方面能落实科学方法的建构呢？笔者认为科学史渗透到课堂教学的很多方面能促进科学方法在教学过程中进行建构，以下是笔者的一些尝试。

一、科学史有利于建构提出科学问题的方法

一部科学史就是科学家们不断提出问题，探索问题，寻找答案的过程历史。在教学过程中，教师如果能有效地再现历史背景，让学生定位在历史上的每一个时刻，让学生思考科学家所思考过的问题，引导他们提出问题，解决问题，对于学生建构提出科学问题的方法非常有益。

在浙教版初中科学九年级下第三章第二节来自微生物的威胁的第一课时的青霉素的发现教学中，设计了如下的连环问题：

（1）如何设计实验以验证青霉素是否有杀菌作用？

（2）不同浓度的青霉素杀菌本领有何不同呢？

（3）青霉素为什么会有杀菌作用呢？

（4）如何设计实验来验证清晰区细菌已被杀死？

（5）青霉素是如何杀死细菌的？作用原理如何？

（6）你能解释青霉素对人和动物毒害极小的原因吗？

（7）自1950年到1980年，结核病患者用抗生素治疗，效果很好。但后来发现其治疗效果越来越差了，你知道为什么吗？

（8）上述现象带给我们以什么启示？

这种连环式的问题设计完美地回顾了科学家是怎么做的，可以使学生不仅知道科学家是怎么做的，而且自己也学会了如何去做。

又比如在分子运动论的教学上：首先可以先让学生知道从公元前5世纪到17世纪漫长的年代里，物质是由不可分的原子构成的思想一直深刻的影响着人们的世界观，如果你生活在那个年代，你会怎样解释以下这些想象呢：气体的体积为什么可以压缩？固体的冰变成水，构成的微粒发生什么变化？如何解释液体，固体的扩散现象？固体和液体为什么很难被压缩？等等。在教学中用提问引导学生思考的同时，也要引导学生像科学家一样的去思考，去提问，去解释。这种设置有利于提高学生的科学素养，培养学生探究问题解决问题的能力。因为科学史实际上是为学生提供一个素材、一个背景，让学生去重新思考科学家曾经研究的问题，去体会解决这些问题的过程，从而水到渠成地建构提出问题的方法。

二、科学史有利于建构假设的方法

初中科学在课程的设置上是以“存在的自然――演化的自然――自然与人”为一级主题，然后在这三个一级主题下确立二级主题，其中在“演化的自然”中就有“假说”的科学方法要求。那么，如何在这个主题教学中建构“假说”这个方法呢？可以从我国的“盖天说”到“浑天说”再到“宣天说”的演化，为建构“假说”，我们可以从源头上介绍这些假说是建立在解释什么样的自然现象着手；又在介绍国外的世界的认识时，从托勒密的“地心说”到哥白尼的“日心说”再到开普勒的三大定律以及天体的运行论等一个个假说在前假说的基础上建立新的假说，这种连环式的递推出现，给学生强烈的刺激，使学生在科学史的学习中强烈感受到建立猜想带来的进步和成就。同时在一定的历史背景下，在一定的科学认识水平下，结合新发现的理论提出的猜想和假说，才是有血有肉的假说，才更符合假说的科学本质。

在科学史上，伟大的发现，比如板块构造学说，生物进化论的提出，宇宙起源，太阳系的起源等假说都是科学家在一定的认知水平和科学发现的基础上，提出能解释一定自然现象的假说。在教学的过程中，我们可以先呈现历史上当时科学家的认知水平和新的科学发现的历史事实。激发学生模拟科学家的猜想，再对照科学家们各种各样的假说，通过比较，从而在课堂教学中建构学生建立假说的方法。

三、科学史有利于建构控制变量法

在初中科学的探究方法中，使用控制变量法设计实验是要学生重点掌握的科学方法。而该种方法本身也就是科学家们进行科学探究中用到的方法之一。如果在教学中结合科学史，给学生呈现在探究过程中所面临的问题，当时的技术水平和能力，使用的具有创造性的控制变量法，对学生理解科学过程和本质，建构控制变量法会有更深刻的领悟。比如在教学《植物向光性》时：在介绍达尔文所处的历史背景后，提出达尔文想找出植物向光弯曲生长跟植物的什么部位有关？如果你是达尔文，你会怎么设计实验？再根据学生的设计实物投，影结合达尔文的设计图（如图所示分别就研究向光性的外因和内因进行控制变量。）在学生对照达尔文的设计和同学自己的设计，相互的评价和交流中建构控制变量的方法。

因此，结合科学史，在一定的历史背景下，进行探究，更符合科学的本质，也更有利于建构学习的方法。

初中科学中能结合科学史进行建构的控制变量法的还有很多。比如：研究浮力大小与哪些因素有关；电流的热效应与哪些因素有关；电流的大小与什么有关；光合作用的材料和产物；呼吸作用的过程；电阻的大小与温度的关系等。在研究的过程中我们可以充分利用这些知识的历史背景，科学家的巧妙方法，不断地在教学过程中建构控制变量法研究科学问题的意识，使学生在不知不觉中既注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，又有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。

四、科学史有利于建构观察实验的方法

科学史上有多少个激动人心的时刻，都是科学家们在不懈的努力后，在一个偶然的机遇中，在所有人的不解中有了新的发现和发明。而这些发现和发明都离不开科学家们科学地观察和实验。因此，当教材中涉及到科学史中的重大发现而获得诺贝尔奖时，我们应该不失时机地让学生了解这一段历史，比如1901年伦琴发现了X射线，1903年居里夫妇发现了镭，1922年波尔发现提出了新的原子结构，1969年盖尔曼提出了夸克理论，1987年波诺兹发现高温超导现象。这样既能提高学生的学习兴趣，也有利于建构学生的观察的方法的目的性，理解性，坚持性，敏锐性，系统性。

例如：氧气的发现经历过一段曲折的历史。18世纪初，德国化学家施塔尔（Stahl G E，1660―1734）等人提出“燃素理论”，认为一切可以燃烧的物质由灰和“燃素”组成，1771―1772年间，瑞典化学家舍勒在加热红色的氧化汞时制得了氧气，把燃着的蜡烛放在这个气体中，火烧得更加明亮，他把这个气体称为“火空气”。 1774年8月，英国科学家普利斯特里加热密闭在玻璃罩内的氧化汞时得到了氧气，他发现物质在这种气体里燃烧比在空气中更强烈，他称这种气体为“脱去燃素的空气”。舍勒和普利斯特里虽然先后独立地发现了氧气，但由于他们墨守陈旧的燃素学说，使他们不知道自己找到了什么。1774年，法国著名的化学家拉瓦锡正在研究磷、硫以及一些金属燃烧后质量会增加而空气减少的问题，大量的实验事实使他对燃素理论发生了极大怀疑，正在这时，10月份普利斯特里来到巴黎，把他的实验情况告诉了拉瓦锡，拉瓦锡立刻意识到他的英国同事的实验的重要性。他马上重复了普利斯特里的实验，果真得到了一种支持燃烧的气体，他确定这种气体是一种新的元素。1775年4月拉瓦锡向法国巴黎科学院提出报告──金属在煅烧时与之相化合并增加其重量的物质的性质──公布了氧的发现。正是拉瓦锡的实验和结论，使当时的化学研究者们正确地认识了空气的组成成分和氧气对物质燃烧所起的作用，才击破了燃素学说，发现了氧。

简述这样的科学史虽然会花费一点上课的时间，但是能潜移默化地建构了学生观察实验的方法。学生在理解科学史上科学家的观察实验方法和建构科学理论的方法的同时，理解了科学的本质。

科学的理论不是亘古不变的永恒真理。科学史表明真理与谬误是相交织的。科学家在创造发现的同时也伴随着可笑的曲解和无端的结论。科学理论就是科学家对自然规律试图作出解释。教学中适当的应用科学史，不仅能丰富课堂的内容和文化，对于学习各种科学方法的建构可以起到重要的作用，更能体现科学的本质。