初中科学课堂教学中科学史资源的应用研究

总结出孟德尔遗传规律。同时要明确告诉学生，科学研究精神值得学习，并不是所有科学家的行为都值得学习。

[案例]：在学习基因时，向学生介绍不久前引起社会舆论的基因编辑婴儿事件。学生听后可能会有疑问：这对双胞胎的一个基因被科学家修改了，使她们天生就对艾滋病有抵抗力，应该是一件好事，为什么会遭到国内外科学家的坚决反对和舆论谴责呢？教师告诉学生：那是因为人类对基因的研究还处于初级的阶段，直接用人来做实验，有违社会伦理道德。要让学生清楚，科学活动受到科学道德和社会一般道德的双重约束。（引自《初中科学课程标准》第4页第7行，共22字）

（三） 灵活性原则

科学史融入教学的方式应该多样。对一些科学家的介绍，可以通过学生阅读，也可以是教师讲述其生平轶事。对于和科学家相关的一些科学概念、规律的得出过程，我们可以作为课堂探究活动，模拟开展教学，把学生置身于当初科学家所处的问题情境中，让学生经历科学知识的形成过程，进一步深入理解概念和规律。科学史中的一些经典实验可以是图文结合的形式呈现，吸引学生的注意力，让学生感受到思维形成的生动过程，更清楚地理解全部情况。一些近现代的科学史，可以在课堂上让学生通过观看视频了解，也可以让学生在课外寻找相关视频，进一步了解相关科学史，激发学生的兴趣。

[案例]：《光合作用》中探究光合作用的原料时，让学生先阅读教科书中“植物生长的养料是哪里来的？”了解比利时科学家海尔蒙特当时是如何进行实验探究的，阅读后回答以下问题。

（1） 土壤减少的0.1千克物质是什么？柳树的质量增加了76.7千克，增加的质量是从哪里来的？

（2） 海尔蒙特认为柳树吸收了雨水，所以质量增加的，那么他忽略了什么？

（3） 柳树经过5年的时间增重了76.7千克，它主要依靠什么作用完成的？

这一环节的设计，可以让学生感受人类探索光合作用的历程，加深对其理解。让学生知道虽然海尔蒙特当时的实验并不完整，但却为后人的研究奠定了基础，同时可以比较自然地引入光合作用所需的原料。

三、 科学史课程资源的应用策略

（一） 从教材中挖掘能拓展教学情境的科学史内容

教学情境是课堂教学的必备要素。许多科学史故事生动有趣，将其引入到课堂教学中，不仅能激发学生的学习热情，还可以让学生了解一段科学的历史。

[案例]：在学习《进化论的演变》时，先让学生猜一猜：1. 有统计表明，百分之二三的人从来不会晕船，百分之九十五的人会在两三天后恢复过来，还有百分之二三的人却永远无法适应，只要在海上颠簸一刻，晕船就会伴随他们一刻，而他正是那不幸的一小部分，但他却在海上漂泊了近五年。2. 他在30岁与自己表姐结婚，生了10个孩子，有3个夭折。你知道他是谁吗？（达尔文）

如果他早出生三百年，人们能否接受他的进化论思想？他能否提出如此系统的进化论？为什么？（不会，因为那时候信奉神创论。）

由此引出最早的神创论这一学说。在提出自然选择学说之前先介绍达尔文。达尔文起初并不是生物学家，他是神学家，他跟随英国皇家海军乘坐舰船“贝格尔号”在海上漂泊了五年。在加拉帕哥斯群岛上，达尔文对一系列莺鸟感到惊奇：13种不同的莺鸟，大小颜色类似，却具有不同的鸟喙形状，其中的每一种，显然适应其独特的取食方式。将此发现作为资料让学生思考可能是什么原因引起的，从而很自然地引出达尔文的自然选择学说。这样设计，一是能让学生对达尔文有更深的了解，二是能让一节枯燥的理论课变得更生动，学生更容易接受。

（二） 从教材中重构能充实教学架构的科学史内容

很多经验性研究证明儿童在理解科学的过程中，经常会产生错误的科学观，而这种错误的科学观与古代科学非常相似。将科学史实进行筛选，作为探究素材来架构课堂中的探究教学是科学教学中一种重要战略思想。利用一些科学史上典型实验来进行教学，能使学生掌握探究的过程。最为常見的引入方式为融合模式，见下图：

[案例]：质量守恒定律教学设计

1. 提出问题

17世纪时，人们发现木柴燃烧后的灰烬比原先的木柴要轻得多。如果你处在那个年代，仅凭这个现象，你认为木柴燃烧的过程中质量变轻的原因是什么？

2. 学生观点

猜想1：可能是木柴中的某些物质跑到了空气中去。

猜想2：可能是生成的物质是气体，气体跑到空气中，所以质量变小。

猜想3：可能是木柴燃烧后，木柴就消失了，所以质量变小。

3. 重温科学史

木柴燃烧的过程中质量会变轻，又由于完全燃烧了的灰烬不易再次燃烧，人们推测出所逃离的东西是某种易燃的东西。斯塔尔提出的“燃素说”认为，在燃烧的过程中，可燃物中的燃素被空气带走，空气只是单纯起到助燃的作用。1727年，英国牧师和业余科学家黑尔斯，发明了一种收集气体的装置，叫做集气槽。他在用水封闭的曲颈瓶中加热氯化铵和熟石灰的混合物（展示实验装置的PPT），发现水被吸入瓶中而却未见有气体放出。

1746年，布莱克发现将碳酸钙加热后会释放出一种气体而变成氧化钙，这种气体可以和氢氧化钙重新组合，形成碳酸钙。在此实验中，他首次用天平来研究化学变化，创造了定量化学分析方法。

1774年，普利斯特利用直径12英寸，焦距29英寸的一块透镜将太阳光汇聚在氧化汞上来对其加热，从中提取到一种气体。他发现这种气体能使蜡烛燃烧得更旺，称其为“缺乏燃素的空气”。

随后，普利斯特利访问了拉瓦锡，用缺乏燃素的空气解释他的实验。拉瓦锡听后很有兴趣，重做了普利斯特利的实验，尽管实验现象与普利斯特利相同，但是拉瓦锡提出了另一种观点：空气由两种气体组成，一种支持燃烧称为氧，另一种不能帮助燃烧的气体，称为硝（1790年有人重新命名为氮气）。1779年，拉瓦锡推翻“燃素说”，建立了氧化说。此后的几年中，拉瓦锡使定量测量成为化学家的基本工具，结束了燃素说，建立了质量守恒定律。

4. 设计实验

小组合作探讨设计蜡烛燃烧实验方案，以验证质量守恒定律。

学生亲自设计实验，激起了学生强烈的探究欲望，调动了学生主动思维，同时学会了科学实验需要严谨，主动建构了属于自己的认知体系。

5. 检验科学观点

请各组选择合适的实验装置完成实验，要求学生在实验过程中记录实验现象、物质的状态变化、物质反应前后的质量等。

6. 评价与交流

实验完毕，各小组汇报结果。在教师引导下由学生归纳得出质量守恒定律，教师用氧化学说解释蜡烛燃烧的过程。

该教学模式可以充分发挥教师的主导作用、学生的主体作用。充分挖掘科学史的教育价值，让学生在面对和解决科学问题时，学会讨论、学会交流、学会探究，从而建立起稳定的探究模式，获取新知。

（三） 利用现代媒体来丰富科学史资源

课标要求科学课程应反映当代的科学成果和新的科学思想，引导学生关注和分析与科学、技术有关的现实问题。现代科技日新月异，开发科学史资源不能仅局限于教材，应充分利用多种媒体，将现代科技前沿知识介绍给学生，让课内知识与课外资源有机整合，拓宽学生的自然科学与人文科学（即STSE）视野。

[案例]：在学习《能量及其形式》一课时，向学生讲述2019年诺贝尔化学奖奖励锂电池的发明。为什么一个小小的锂电池能获得如此大奖？如果没有锂电池，手机会像板砖一样笨重，充电两小时，通话五分钟这样的情形仍然将继续。锂电池不仅推动了手机、笔记本电脑这些电子产品，还推动了电动汽车的发展，能为电动汽车提供超乎想象的动力。

（四） 在习题中适度渗透科学史

习题编制要着重体现科学核心素养的要求，要体现出科学思维、实验探究与创新意识。一般应围绕“科学事实→科学思想→科学方法→科学精神”这条主线，这既是科学史内容的核心，也是科学史的教学与评价主线。

[案例]：生物学家伽伐尼在偶然中发现用手术刀触及蛙脚上外露的神经时，蛙肢就剧烈地抽搐，重复这一实验，出现相同现象。于是伽伐尼用起电机的电火花刺激蛙腿的肌肉，发现蛙腿抽动。伽伐尼进行了进一步的探究：将蛙的神经和蛙腿肌肉与两种不同金属构成的金属弧接触，蛙腿发生抽动。伽伐尼得出结论：动物体内存在着生物电。伏打重复了伽伐尼的实验，认同其实验现象，对其解释产生了质疑。伏打通过多次实验，最后发明了伏打电堆。（引自2018年杭州市初中毕业升学文化考试科学37题，共194字）提问学生：伽伐尼在经历了“蛙腿抽动”这一偶然发现后，为什么要重复此实验？伽伐尼进行用起电机对蛙腿进行电刺激的实验假设是什么？以此来让学生了解为什么我们在进行探究实验时要多次实验，实验步骤如何设计才能符合探究的目的。

四、 初中科学课程中科学史教育的实践价值

（一） 有利于加深学生对科学知识的理解，化解教学中的难点

科学史体现了人类对科学的认知过程，也体现了个体对科学的认知过程。科学家是如何提出问题、思考问题、寻找答案的？他们在寻求这些问题答案的过程中又运用了什么方法？跟随着科学家的探究步伐，亲历科学发展过程，有利于学生对科学本质的认识。

（二） 有利于培养学生的批判性思维

在学生以往的学习中，主要以书本为中心，学生会有一种错误的认识：书本上的知识都是对的。而通过科学史的学习，学生会发现即使是科学家提出的理论也会有错误，错误的理论是在被后人反复纠正、扩展、简化，通过不断地完善才成为我们今天得到的知识。让学生认识到科学知识并不是绝对的真理，要敢于依据客观事实提出自己的见解，敢于质疑。

（三） 有利于培养学生科学的世界观和人生观

通过科学家经历多次失败最终获得成功的案例，使学生体会到探索自然的艰辛和乐趣。引导他们在学习中遇到困难要正确对待，培养他们百折不挠的科学探索精神。

五、 结束语

在科学课堂教学中融入科学史，能帮助学生認识科学的本质，形成科学的态度情感与价值观。所以教师在备课过程中应思考如何才能更好地将科学史资源融入课堂教学中。此外，教师也要通过查阅科学文献、观看纪录片等多种途径来学习科学史，不断地提高自身的科学史素养，这样才能真正将科学史教育落实到初中科学的课堂教学中，更好地提高教育教学质量。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]雷·斯潘根贝格，戴安娜·莫泽.科学的旅程[M].北京：北京大学出版社，2008.

作者简介：

杭小丽，浙江省杭州市，浙江省杭州市萧山区南阳初级中学。