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【内容摘要】把科学史的知识融于《科学》教学，对提高学生的科学素养具有重要价值。文章结合初中科学教学实践，阐述了如何巧用科学史料，提升学生科学素养的问题。
【关键词】科学素养 科学史料 策略方法
科学史集中反映了人类探索和认识客观世界的历程，蕴含着非常丰富的“立德树人”的教育因素。近年来，中考试题也不断引入科学史，这既是试题命制的创新，也是科学教学的一种倡导，给科学教学带来许多有益的启示。
一、加强科学史教育，提高学生人文素养
人们已经清楚地认识到科学技术的发展离不开人文精神的引导与限制，只有综合运用科学和人文社会科学知识才能解决。于是，科学与人文素养的培养，也就很紧迫地提到了我们教育者的面前。提高学生综合科学素养离不开必要的科学史，这些需要学生掌握的科学史往往是现代公民的常识。尽管科学考查的重点不在科学史，我们的教学也没必要让学生记忆科学史，但这些基本的科学史常识应当成为学生的常识，端正学生求真务实的治学态度，爱科学、用科学以及勇于为科学献身的精神品格。
例如（衢州卷2题）：提出“日心说”的科学家是（ ）
A.托勒密 B.哥白尼
C.牛顿 D.哈勃
因此，教师首先要有科学史观和科学史的教学认识，有必要渗透科学史，对学生进行必要的通识性教学。何况掌握必要的基本的科学史也是课程标准及考纲的要求之一。
可见，科学前辈们如果没有求实务真的科学态度，许多重大发现不知要被推迟多久，科学技术的发展肯定没有今天这样日新月异。让学生了解科学史，可以培养学生热爱科学、献身科学的精神，具有非常重要的教育意义。因此，有意识地在教学中渗透科学史教育，从而达到科学与人文素养的共同提高。
二、巧用科学史料，提升学生科学素养
1.巧用科学史料有效创设情境
中考科学试题一般有与被考查的知识或能力有着一定联系的具有一定意义的情境。科学史作为科学知识的发现、发展的见证，呈现出原汁原味的曲折又完整的探究历程，因而作为试题情境具有独特的优势。
例如金华中考题：达尔文在研究光照对植物胚芽生长的影响时，就已经发现胚芽在受到单侧光照射时，会弯向光源生长。在此之后，众多科学家深入研究后发现，原来能够影响植物弯向光源生长的物质其实就是（ ）
A.维生素 B.DNA
C.酶 D.生长素
该题以达尔文研究光照对胚芽影响的科学史作为试题情境，考查植物生长素的知识，学生在完成应试的过程中了解生长素发现的史实，获得一些探究方法，使生长素知识考查不单调，富有科学探究背景，题型新颖。
可见，科学史可以作为试题的情境呈现，显然，也应该能以教学情境呈现。科学知识的发现和发展过程都有自己的历史事实，在教学中，有选择性地呈现这些史料，可以帮助师生共同分析科学史中所蕴含着的探究过程、方法，从而提高获取和处理信息的能力，从而有效地帮助学生消除由此带来的试题陌生度，充分发挥出平时学习积累起来的分析能力来处理试题情境。例如教师借助以燃烧理论建立的科学史为背景，比较详细地描述了燃素说主要观点、拉瓦锡实验过程与结论，将学生置于比较陌生的探究情境中，要求学生运用氧化汞分解的知识点和质量守恒定律，能够运用理论解释实验事实，能力要求较高。
如果学生在大量的陌生的科学史料面前慌了阵脚，信息处理与应用能力不够，知识迁移能力薄弱，就会影响学生思维，容易出错甚至无从下手，需要我们教师平时加强科学史教育，注重探究学习的指导和训练。
2.巧用科学史料培养学生科学探究能力
多数科学史料往往作为课堂教学的引课，发挥着激发学生学习兴趣的作用。然而，科学史即科学探究史、科学探究方法史，其中蕴含着丰富的科学探究历程，不少具有完整的可供学生借鉴的探究历程。如“牛痘”发现，在教学时，我们充分挖掘科学史的探究教学功能，使之成为教学的常态，让学生在教师有选择的信息提示下重温科学家当初科学探究历程。例如教学浙教版科学（九下）的《遗传和进化》第一课时内容，教师可以组织学生调查自己家族中“单眼皮和双眼皮、有无耳垂、虹膜的颜色、拇指的弯曲”等形状，然后在课堂上互相交流和评价，体验遗传和变异的普遍存在。接着，引导探索产生遗传的原因，用生物发育起点进行推测可能是精子和卵细胞中携带着，然后出示17世纪先成论者画出人的精子图，驱动学生用实验事实将以验证，接着展示1667年荷兰科学家——虎克在显微镜下所见精子的结构，进而否定这一假说。让学生根据细胞的结构猜测起遗传作用的可能是哪一部分？并让他们设计实验证明。再引导学生回忆“克隆羊——多利”的实验，教师适时引入赫脱维奇研究海胆的生殖实验，并介绍费莱明发现核分裂中染色体的变化，进而提出染色体的主要化学成分是DNA和蛋白质。从而引导猜想：哪种成分起到遗传的作用？接着让学生设计实验。再展示1952年美国遗传学家阿尔弗雷德·赫尔希和玛莎·蔡斯通过噬菌体病毒证实，传递遗传信息的是DNA而不是蛋白质。于是引导学生探究DNA的结构，展示詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出的DNA双螺旋结构模型假说，让学生思考：如何才能证实这个结构模型假说？最后展示劳伦斯·利弗莫尔和劳伦斯·伯克利用扫描隧道电子显微镜首次捕捉到DNA双螺旋结构的照片。这样的教学安排非常自然地隐含着由于显微镜技术和实验技术、方法的进步，扩大了人类的认识范围，提升了认识微观世界的能力，从而有效激活了教材里呆板的知识陈述，激发学生探索的兴趣，促使学生认同科学的进化特征，顺其自然地认识到科学的本质。实践表明，这种渗透科学发现史的教学能有效促进学生科学探究能力的提高。
3.巧用科学史料认识科学本质
科學史教育有助于学生深刻理解科学知识的本质：世界是能被认知的但无法被完全认知的，科学知识在本质上是不断地发展和变化的，新的观察和新的发现也不断地挑战传统的理论，于是，科学知识就是在不断否定中才得以逐步完善，例如“日心说”取代了“地心说”，“八大行星”取代了“九大行星”。科学史教育也有助于学生深入理解科学探究的本质：坚实的证据是科学探究的基础，猜想假设是有效促进科学探究的关键，例如，大陆漂移说的提出就需要奇特的想象力，而原子结构需要探索和实证。 教师在浙教版科学（八下）教材中关于“原子结构模型的建立”教学中，可以采用这样的方式组织教学：假如我们不断地分割一块糖，会得到怎样的微粒呢？有效激发学生开展讨论与猜想，回忆所学的科学知识进而提出依据。然后将问题的焦点集中在“原子是什么样的”，继续驱动学生深入思考，并大胆地展开想象，描摹出自己心目中的原子模型，说出自己这样描绘的依据。顺势展示英国科学家道尔顿在1803年提出“原子是微小的不可分割的实心球体”的原子结构模型。在充分讨论、分析的基础上，教师引导学生从科学发展史上去寻找证据。趁机提供1897年英国科学家汤姆生利用了真空技术发现了“电子”（如图），引发学生思考：“现在的你又认为原子是什么样的？”让他们修正原有的模型。
接着展示汤姆生的“西瓜模型”。然后再问“原子的结构模型真如此吗？”让学生思考、寻找科学史实证据，继续展示1911年卢瑟福的α粒子散射实验（如图），深入驱动学生思考、分析实验现象，修正自己的模型。
接着出示“卢瑟福的行星模型”，激励学生要有科学家的思维，大胆地进行猜想和假设，小心翼翼地求证。教师继续让学生思考：这样的模型是否完美？最后展示波尔的分层模型和现代电子云模型等，启示学生认识到：原子结构的模型假设至今还在不断的完善之中，科学发展永无止境。
教師如此层层设问、步步驱动学生深入探究，始终让科学史实说话，不但使学生体验到原子是可分的，而且认同科学的本质就是不断探索求真，在探索求真的过程往往是以“一种假设去取代另一种假设”，于是科学就在不断地修正和完善的过程中发展着，并无限地逼近真理。
那些在科学家创造性工作中显示出来的绝妙方法，可谓举不胜举，只要运用得当，都会对学生产生深刻的思维上的启示。科学方法在科学教学中是一种渗透和融合，不是贴标签或强行说教。因此，有效运用科学史上的案例，帮助学生理解科学家在特定的技术背景、概念架构中建构科学理论时是如何选择或创立研究方法的，从而帮助学生了解科学方法的本质。
而从当前试题命制技术来看，考查学生科学本质的试题比较难以命制，但对学生进行科学本质教育不能因此而削弱，随着命题技术的发展，考查科学本质将是新颖试题的一种方向。
例如台州卷20题：新的科学理论或学说通常是在补充、修正甚至推翻原有理论或学说的基础上形成的。以下选项未体现以上过程的是（ ）
A.汤姆生的“葡萄干面包”原子结构模型→卢瑟福的核式原子结构模型
B.托勒密的地心说→哥白尼的日心说
C.神创论→达尔文的进化论
D.天圆地方说→大陆漂移说
该题以科学史为素材，考查学生对科学本质的理解，要求学生理解科学理念或学说的发展过程而不是记忆相关理论知识。学生对科学基本概念、定律和理论的形成历史，了解得越具体，也就越能懂得它们的本质和丰富的内涵，也就越深刻地理解科学发展的现状，也就越能获得超出定律和公式的许多启示。科学课程学习所需要的与其说是现成的结果，还不如说是研究及其过程；离开了引向这个结果的发展过程来把握结果，那就等于没有结果。因此，该题的考查点与考查方式新颖但又属于课程标准与考纲范畴。当然，为了达到不同的训练目的，同样的科学史还可以不同的形式渗透在不同的任务中，从而加深学生对科学本质的理解。
三、运用科学史料的注意事项
现代科学本质观认为：科学是可错，是受一定社会历史条件制约的；科学知识是相对合理的，不同背景和经历的人对同一证据的解释会有差异性。但必须强调的是：在引入带有科学的失误、甚至是科学发展过程一些错误认识的科学史实时，数量和次数都要适宜；即使引入了，也要与学生一起分析当时的时代背景，理性看待“失误”，以避免在他们幼小的心灵中留下对科学的错误印象。
在教学实践中，科学史教学可以作为课堂教学的一部分，但并不是教学重点。教师应该根据教学内容与教学设计思路妥善处理，虽然提倡科学教学要渗透科学史，但不能因此而变成“科学史课”。在实践中，科学史相关知识教学并不局限在课堂，可以指导学生开展科学史阅读、开展科学史方面的研究性学习、刊出科学史为主题的黑板报、开设科学史主题讲座等课外学习方式，都对提高学生的人文素养有效。
【参考文献】
[1] 刘兵、江洋. 科学史与教育[M]. 上海交通大学出版社，2008.
[2] 梁永平. 理科教师的科学本质观对科学教育的影响[J]. 山西师大学报，2006 （1）.
[3] 张旭雯、王秋. 科学史教育对培养学生科学素养的作用[J]. 现代教育科学，2014（12）.
[4] 徐琳琳. 基于科学史的研究性教学模式对于科学教育的启示[J]. 理论观察，2015（10）.
（作者单位：浙江省临海市回浦实验中学）
【关键词】科学素养 科学史料 策略方法
科学史集中反映了人类探索和认识客观世界的历程，蕴含着非常丰富的“立德树人”的教育因素。近年来，中考试题也不断引入科学史，这既是试题命制的创新，也是科学教学的一种倡导，给科学教学带来许多有益的启示。
一、加强科学史教育，提高学生人文素养
人们已经清楚地认识到科学技术的发展离不开人文精神的引导与限制，只有综合运用科学和人文社会科学知识才能解决。于是，科学与人文素养的培养，也就很紧迫地提到了我们教育者的面前。提高学生综合科学素养离不开必要的科学史，这些需要学生掌握的科学史往往是现代公民的常识。尽管科学考查的重点不在科学史，我们的教学也没必要让学生记忆科学史，但这些基本的科学史常识应当成为学生的常识，端正学生求真务实的治学态度，爱科学、用科学以及勇于为科学献身的精神品格。
例如（衢州卷2题）：提出“日心说”的科学家是（ ）
A.托勒密 B.哥白尼
C.牛顿 D.哈勃
因此，教师首先要有科学史观和科学史的教学认识，有必要渗透科学史，对学生进行必要的通识性教学。何况掌握必要的基本的科学史也是课程标准及考纲的要求之一。
可见，科学前辈们如果没有求实务真的科学态度，许多重大发现不知要被推迟多久，科学技术的发展肯定没有今天这样日新月异。让学生了解科学史，可以培养学生热爱科学、献身科学的精神，具有非常重要的教育意义。因此，有意识地在教学中渗透科学史教育，从而达到科学与人文素养的共同提高。
二、巧用科学史料，提升学生科学素养
1.巧用科学史料有效创设情境
中考科学试题一般有与被考查的知识或能力有着一定联系的具有一定意义的情境。科学史作为科学知识的发现、发展的见证，呈现出原汁原味的曲折又完整的探究历程，因而作为试题情境具有独特的优势。
例如金华中考题：达尔文在研究光照对植物胚芽生长的影响时，就已经发现胚芽在受到单侧光照射时，会弯向光源生长。在此之后，众多科学家深入研究后发现，原来能够影响植物弯向光源生长的物质其实就是（ ）
A.维生素 B.DNA
C.酶 D.生长素
该题以达尔文研究光照对胚芽影响的科学史作为试题情境，考查植物生长素的知识，学生在完成应试的过程中了解生长素发现的史实，获得一些探究方法，使生长素知识考查不单调，富有科学探究背景，题型新颖。
可见，科学史可以作为试题的情境呈现，显然，也应该能以教学情境呈现。科学知识的发现和发展过程都有自己的历史事实，在教学中，有选择性地呈现这些史料，可以帮助师生共同分析科学史中所蕴含着的探究过程、方法，从而提高获取和处理信息的能力，从而有效地帮助学生消除由此带来的试题陌生度，充分发挥出平时学习积累起来的分析能力来处理试题情境。例如教师借助以燃烧理论建立的科学史为背景，比较详细地描述了燃素说主要观点、拉瓦锡实验过程与结论，将学生置于比较陌生的探究情境中，要求学生运用氧化汞分解的知识点和质量守恒定律，能够运用理论解释实验事实，能力要求较高。
如果学生在大量的陌生的科学史料面前慌了阵脚，信息处理与应用能力不够，知识迁移能力薄弱，就会影响学生思维，容易出错甚至无从下手，需要我们教师平时加强科学史教育，注重探究学习的指导和训练。
2.巧用科学史料培养学生科学探究能力
多数科学史料往往作为课堂教学的引课，发挥着激发学生学习兴趣的作用。然而，科学史即科学探究史、科学探究方法史，其中蕴含着丰富的科学探究历程，不少具有完整的可供学生借鉴的探究历程。如“牛痘”发现，在教学时，我们充分挖掘科学史的探究教学功能，使之成为教学的常态，让学生在教师有选择的信息提示下重温科学家当初科学探究历程。例如教学浙教版科学（九下）的《遗传和进化》第一课时内容，教师可以组织学生调查自己家族中“单眼皮和双眼皮、有无耳垂、虹膜的颜色、拇指的弯曲”等形状，然后在课堂上互相交流和评价，体验遗传和变异的普遍存在。接着，引导探索产生遗传的原因，用生物发育起点进行推测可能是精子和卵细胞中携带着，然后出示17世纪先成论者画出人的精子图，驱动学生用实验事实将以验证，接着展示1667年荷兰科学家——虎克在显微镜下所见精子的结构，进而否定这一假说。让学生根据细胞的结构猜测起遗传作用的可能是哪一部分？并让他们设计实验证明。再引导学生回忆“克隆羊——多利”的实验，教师适时引入赫脱维奇研究海胆的生殖实验，并介绍费莱明发现核分裂中染色体的变化，进而提出染色体的主要化学成分是DNA和蛋白质。从而引导猜想：哪种成分起到遗传的作用？接着让学生设计实验。再展示1952年美国遗传学家阿尔弗雷德·赫尔希和玛莎·蔡斯通过噬菌体病毒证实，传递遗传信息的是DNA而不是蛋白质。于是引导学生探究DNA的结构，展示詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出的DNA双螺旋结构模型假说，让学生思考：如何才能证实这个结构模型假说？最后展示劳伦斯·利弗莫尔和劳伦斯·伯克利用扫描隧道电子显微镜首次捕捉到DNA双螺旋结构的照片。这样的教学安排非常自然地隐含着由于显微镜技术和实验技术、方法的进步，扩大了人类的认识范围，提升了认识微观世界的能力，从而有效激活了教材里呆板的知识陈述，激发学生探索的兴趣，促使学生认同科学的进化特征，顺其自然地认识到科学的本质。实践表明，这种渗透科学发现史的教学能有效促进学生科学探究能力的提高。
3.巧用科学史料认识科学本质
科學史教育有助于学生深刻理解科学知识的本质：世界是能被认知的但无法被完全认知的，科学知识在本质上是不断地发展和变化的，新的观察和新的发现也不断地挑战传统的理论，于是，科学知识就是在不断否定中才得以逐步完善，例如“日心说”取代了“地心说”，“八大行星”取代了“九大行星”。科学史教育也有助于学生深入理解科学探究的本质：坚实的证据是科学探究的基础，猜想假设是有效促进科学探究的关键，例如，大陆漂移说的提出就需要奇特的想象力，而原子结构需要探索和实证。 教师在浙教版科学（八下）教材中关于“原子结构模型的建立”教学中，可以采用这样的方式组织教学：假如我们不断地分割一块糖，会得到怎样的微粒呢？有效激发学生开展讨论与猜想，回忆所学的科学知识进而提出依据。然后将问题的焦点集中在“原子是什么样的”，继续驱动学生深入思考，并大胆地展开想象，描摹出自己心目中的原子模型，说出自己这样描绘的依据。顺势展示英国科学家道尔顿在1803年提出“原子是微小的不可分割的实心球体”的原子结构模型。在充分讨论、分析的基础上，教师引导学生从科学发展史上去寻找证据。趁机提供1897年英国科学家汤姆生利用了真空技术发现了“电子”（如图），引发学生思考：“现在的你又认为原子是什么样的？”让他们修正原有的模型。
接着展示汤姆生的“西瓜模型”。然后再问“原子的结构模型真如此吗？”让学生思考、寻找科学史实证据，继续展示1911年卢瑟福的α粒子散射实验（如图），深入驱动学生思考、分析实验现象，修正自己的模型。
接着出示“卢瑟福的行星模型”，激励学生要有科学家的思维，大胆地进行猜想和假设，小心翼翼地求证。教师继续让学生思考：这样的模型是否完美？最后展示波尔的分层模型和现代电子云模型等，启示学生认识到：原子结构的模型假设至今还在不断的完善之中，科学发展永无止境。
教師如此层层设问、步步驱动学生深入探究，始终让科学史实说话，不但使学生体验到原子是可分的，而且认同科学的本质就是不断探索求真，在探索求真的过程往往是以“一种假设去取代另一种假设”，于是科学就在不断地修正和完善的过程中发展着，并无限地逼近真理。
那些在科学家创造性工作中显示出来的绝妙方法，可谓举不胜举，只要运用得当，都会对学生产生深刻的思维上的启示。科学方法在科学教学中是一种渗透和融合，不是贴标签或强行说教。因此，有效运用科学史上的案例，帮助学生理解科学家在特定的技术背景、概念架构中建构科学理论时是如何选择或创立研究方法的，从而帮助学生了解科学方法的本质。
而从当前试题命制技术来看，考查学生科学本质的试题比较难以命制，但对学生进行科学本质教育不能因此而削弱，随着命题技术的发展，考查科学本质将是新颖试题的一种方向。
例如台州卷20题：新的科学理论或学说通常是在补充、修正甚至推翻原有理论或学说的基础上形成的。以下选项未体现以上过程的是（ ）
A.汤姆生的“葡萄干面包”原子结构模型→卢瑟福的核式原子结构模型
B.托勒密的地心说→哥白尼的日心说
C.神创论→达尔文的进化论
D.天圆地方说→大陆漂移说
该题以科学史为素材，考查学生对科学本质的理解，要求学生理解科学理念或学说的发展过程而不是记忆相关理论知识。学生对科学基本概念、定律和理论的形成历史，了解得越具体，也就越能懂得它们的本质和丰富的内涵，也就越深刻地理解科学发展的现状，也就越能获得超出定律和公式的许多启示。科学课程学习所需要的与其说是现成的结果，还不如说是研究及其过程；离开了引向这个结果的发展过程来把握结果，那就等于没有结果。因此，该题的考查点与考查方式新颖但又属于课程标准与考纲范畴。当然，为了达到不同的训练目的，同样的科学史还可以不同的形式渗透在不同的任务中，从而加深学生对科学本质的理解。
三、运用科学史料的注意事项
现代科学本质观认为：科学是可错，是受一定社会历史条件制约的；科学知识是相对合理的，不同背景和经历的人对同一证据的解释会有差异性。但必须强调的是：在引入带有科学的失误、甚至是科学发展过程一些错误认识的科学史实时，数量和次数都要适宜；即使引入了，也要与学生一起分析当时的时代背景，理性看待“失误”，以避免在他们幼小的心灵中留下对科学的错误印象。
在教学实践中，科学史教学可以作为课堂教学的一部分，但并不是教学重点。教师应该根据教学内容与教学设计思路妥善处理，虽然提倡科学教学要渗透科学史，但不能因此而变成“科学史课”。在实践中，科学史相关知识教学并不局限在课堂，可以指导学生开展科学史阅读、开展科学史方面的研究性学习、刊出科学史为主题的黑板报、开设科学史主题讲座等课外学习方式，都对提高学生的人文素养有效。
【参考文献】
[1] 刘兵、江洋. 科学史与教育[M]. 上海交通大学出版社，2008.
[2] 梁永平. 理科教师的科学本质观对科学教育的影响[J]. 山西师大学报，2006 （1）.
[3] 张旭雯、王秋. 科学史教育对培养学生科学素养的作用[J]. 现代教育科学，2014（12）.
[4] 徐琳琳. 基于科学史的研究性教学模式对于科学教育的启示[J]. 理论观察，2015（10）.
（作者单位：浙江省临海市回浦实验中学）