从隐性走向显性

单道华

摘要：对科学本质的理解是对科学理解的核心，是成功进行科学教育改革的关键。现代科学本质观能让学生正确理解新科学知识和产品、合理看待科学家以及科学事业，做出科学的决策，并发展出良好的科学创造精神和能力，能够更好地应对这个日益科技化的世界。围绕“科学本质观怎么教”的议题，本文以文献研究和实践探索为支撑，概括出科学本质观教学的“一个方向”和“两条路径”，基于科学本质提出若干将科学史融入小学科学教学的建议，以供大家研究与争论。

关键词：小学科学；本质观教学；显性教学；隐性教学

中图分类号：G４２ 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（201２）０５-00２６-0４

科学本质是新课程中生出的“观念课程”，是对科学理解的核心。关于科学本质及其教学的讨论在国际科学教育已经延续了近三十年。国际著名科学教育专家、美国伊利诺斯州技术学院数学和科学教育系主任、美国科学教学研究会前主席莱德曼（Ｌｅｄｅｒｍａｎ）教授长期从事科学本质教育的研究。在调查中，他和他的同事发现：从幼儿园到高中，学生并没有充分理解科学本质；这个阶段的老师也没有充分理解科学本质；并不是他们都不能理解，是因为没有机会和适合的途径来理解。

理解科学本质的机会和途径是什么？作为科学教师，如何把对科学本质的理解转化为课堂的教学实践？是当前中小学科学教育改革亟待重视的课题。在研究中，围绕“科学本质观怎么教”的议题，以文献研究和实践探索为支撑，课题组概括出科学本质观教学的“一个方向”和“两条路径”，以供大家研究与争论。

一、一个方向：善于反思的教学能显示科学本质

回顾科学教育发展史，科学本质转化为教学实践主要通过两种路径来完成。一是隐性取向（ｉｍｐｌｉｃｉｔ ａｐｐｒｏａｃｈ），通过科学探究活动、科学过程技能、做科学等方式，将科学本质观念镶嵌在教学中，透过活动，以间接的方式让学生体会科学本质（Ｈａｕｋｏｏｓ＆Ｐｅｎｉｃｋ， １９８５， Ｓｃｈａｎｍａｎ， １９９０；Ｓｃｈａｒｍａｍｎ＆Ｈａｒｒｉｓ， １９９２）。二是显性取向（ｅｘｐｌ－ｉｃｉｔ ａｐｐｒｏａｃｈ），从科学史、科学哲学、科学社会学等多种角度去诠释科学本质，并透过课堂讨论、阅读科学本质的信息，藉以达到科学本质的教学目标（Ａｋｉｎｄｅｈｉｎ １９９８，Ａｂｄ－Ｅｌ－Ｋｈａｌｉｃｋ＆Ｌｅｄｅｒｍａｎ，２０００）。

莱德曼教授指出，对科学本质的学习应该是显性的，善于反思的教学，而不是隐性的做中学。隐性的做中学本质是归纳式的，强调的是科学方法的学习，例如观察、分类、测量等，当已有的前概念被证伪后，要修正前概念不可能仅仅用到归纳的方法，学生不仅要学会通过观察做出进一步的判断，还要学会进行合理的想象、联系、重构。研究表明，学生很难在“做科学”和探究活动中理解科学本质和科学探究，教师必须采用特殊的方法帮助学生反思他们的活动，这是学生理解科学本质和科学探究的最好方法。因此，在“做中学”教学中我们强调学生过程技能操作与应用的同时，也应审视由事实和实验结果进行探究的教学，让学生还能了解建构科学理论时这些过程技能的本质。

事实上，小学科学本质观教学所做的就是用最少的“种子”尽可能多地结出最多的“果实”，以研究创新儿童的学习生活，保护儿童的好奇心和求知欲，超越学科知识的界限，让他们学会亲近生活，亲近自然，亲近科学，亲近他人，在未来更好地生活、工作与发现。

二、一条路径：在探究式教学中显示科学本质

发展学生科学本质的一个重要途径就是在小学科学探究学习中将科学本质显性化。

今天，我们要培养的不是“匠型人才”，“匠型人才”只能重复解决已知问题，解决未知问题需要的是创新型人才。创新型人才不仅需要结构化的基本知识和过程技能，更需要理解那些用来解释世界的证据是如何产生的，何以成为证据？科学知识并不能催生正确的科学观念，为培养创新型人才，我们应将探究教学从科学本质的隐性体会转化为显性化教学。

各种科学知识我们都能直接告诉学生，然而真实的自然现象是无法用语言告诉的，学生自主的思维过程和研究冲动、已有的生活经验、探寻证据的行动以及学生之间的人际互动教师根本无法替代。要认识到，小学“探究式”科学教学的任务并不仅仅是学习科学方法和科学概念，更重要的是培养学生形成现代科学本质观，发展他们的逻辑思维和批判性思维，培养开放态度、创新精神和实证精神。正如法国专家所说，小学阶段并不希望孩子们对物质有什么新的发现，重要的是孩子在课堂上能用手段完成一个研究人员最基本的动作：采集、分类、命名、构想和设计实验，观察和解释，收集和利用资料，把看到的用图表画出来，制造小模型，对结果提出问题以引发新的实验……帮助孩子从一个被动的观察者成长为一个主动的实践者，建立起观念、感觉与物质（真实）世界的关系，将促进学生掌握突出主动性、独立性、体验性、内省性的现代学习方式。这样的学生才能应对未来社会面临的种种挑战。

一些老师片面地认为：学生不做实验，课堂上没有完整的预测、设计、汇报环节，就不是探究式学习。必须挣脱这种形式探究对师生的束缚，让孩子们在善于反思的探究教学中与日常生活中使用的物品打交道，通过思考整理各种信息，如排序、分析、比较、分类、判断、推理或预测、建立模型、观察、测量、控制变量、绘制图表、数据整理与分析、发现问题、制订计划、实验操作、结论与理由陈述，寻求答案，消除自己的错误观念，逐步掌握思考和解决问题的技术，在理解世界的同时还能更好地理解科学研究。不难理解，在这样的教学中，科学知识得以被探寻，科学方法得以被应用，科学观念得以被发展。

三、另一条路径：在科学史融入式教学中显示科学本质

科学史融入式教学是发展小学生科学本质观的第二个途径。早在数十年前，英国科学促进会（ＢＡＡＳ）主席就在演讲中呼吁：“我们要教给年轻人的，与其是科学结论不如是科学方法，更不如是科学史。”

１．科学史是发展学生科学本质观的重要资源

科学史是科学教育的重要资源。科学的历史世界能为我们提供丰富的发展学生科学本质的素材。科学史对于科学教学和科学课程改革的贡献深为学界所肯定。１９９４年，马修斯在总结各家研究成果的基础上，将科学史融入科学教学的价值归纳如下：

以上七条科学史融入科学教学的价值条条对应科学本质观。科学史融入教学，对学生而言，不仅能使教材活泼化，提高学生的学习兴趣，也能使学生经历科学家面对问题时的思考或实验探究的历程，有助于学生领悟解决问题的方法、了解科学家的创造的过程、理解知识的内涵并协助他们更了解科学的本质。对教师的教学而言，马修斯指出：对于特定科学在其历史发展中所经历的漫长和困难的历程的了解可以帮助教师设计出合适的教学方案，选择适当的实验和活动，并应如何去对教室中所出现的问题或疑难做出反应。

２．在科学史融入式教学中显示科学本质的主要方式

在国际科学教育界，最初把科学史（Ｈｉｓｔｏｒｙ）、科学哲学（ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ）和科学教学（Ｓｃｉｅｎｃｅｔｅａｃｈ－ｉｎｇ）一起简称为ＨＰＳ，近年来有些科学教育专家把科学社会学和科学技术学也纳入其中。科学教育专家普遍认为ＨＰＳ教学对科学课程改革有四个方面作用，尤其重要的是，可以使学生更好地理解科学本质，使他们懂得科学究竟是什么，科学知识是怎样产生的，科学在社会发展和进步中的作用，科学和科学方法的优点和局限性，等等。

科学史融入科学教育主要有两种方式：一种是附加式，一种是渗透式。传统的科学课，往往是把科学史作为一种知识附加在科学教学内容上， 教师以陈述的方式向学生简要介绍人物与发现。实践证明，这种将科学史与科学教学内容分离的教学模式是低效的。教师应明白，采取历史和哲学这个新视角，不只是为了提供更多的知识，而是为了增进对于某些有趣并十分重要的问题的敏感性，并积极关注它们的解决。

“渗透式”教学模式最具典型意义是下述两种。一是美国学者万达西在１９８９年发展起来的一种新的教学方法——互动式历史小故事。教学者可以谨慎地切割科学史，将一个科学史小故事分成几个小片段，运用互动的方式呈现故事让学生推测后续的发展，以此来描述一个单一事件的科学本质。每次大约使用１０～１５分钟讲授一个“互动式历史小故事”。“一如法律的研读，科学教育也应是通过再发现的叙事体传达学科知识”［２］。二是在１９９７年由英国学者孟克与奥斯本所提出的另一教学模式——孟克与奥斯本的“融合模式”。这个教学模式分为６个阶段。应用这一模式，首先选择在科学史上曾由某个科学家研究过的某个自然现象作为课堂学习的主题，如自由落体的现象，植物从哪里获得食物，燃烧现象等等。第一步，由教师演示相关现象，引出需要解决的问题；第二步，要求学生先行说出自己对于这一现象的看法；第三步，将相关科学家的观念作为一种可能的观念告诉学生；第四步，要求学生通过设计实验对所提及的各种观念做出检验，以确定哪种观念正确；第五步，由教师讲解当代的科学观念，即介绍教科书对这种自然现象的解释，并通过实验对此做出必要的检验。第六步，教师和学生一起对全部的学习过程做出总结和评价。

实践证明，在小学科学教学中有效运用ＨＰＳ教学能有效促进学生科学本质观发展，应成为今后促进小学生科学本质观发展的努力方向。

四、基于科学本质的科学史融入式教学的实施建议

新课程推进以来，科学史作为小学科学教学的重要素材，在苏教版小学科学教材中出现次数已达３０多处，应该充分发挥它的教学价值，提高融合科学史的小学科学探究式教学的效果，促进小学生科学本质观的发展。基于“十一五”专项研究与实践，特提出以下建议。

１．要选择适合儿童的科学史素材

案例开发中，经过实践普遍认为提出适合引入小学ＨＰＳ科学探究式教学的科学史应具有以下特征：

２．给科学史找一个吸引人的进入方式

用互动式讲述、片段式排序、模拟式操作等方法更容易吸引学生进入思维模式，而不仅仅是阅读的记忆模式。例如给车轮的发展史排列顺序把学生卷进学习之中，学生能主动思考各种车轮所处的社会背景，便能更好地理解技术发明的产生过程。

３．运用科学史促进小学生科学本质教学方法不唯一

应当注意防止对于各种具体教学方法或教学模式的简单模仿或盲目追逐。科学史融入科学课程的多元教学，所强调的是针对某一个科学理论或科学概念，利用讨论、辩论、教师演示实验或学生动手做实验等多种方式，模拟当年该科学理论形成的过程，并说明当时的文化背景。通过呈现科学史中科学家们所产生过的争论、质疑、错误概念，除了可以避免学生犯科学家先前错误之外，也可以帮助学生转变其错误概念。融入科学史的材料能较完整呈现以前的争论及质疑，这有利于充分说服学生放弃错误概念， 进而自主建构科学概念。

４．科学史不是学习评价的知识点

课程标准指出：在义务教育阶段的科学课程中引入科学史，主要是作为学生学习科学的一种途径和手段，科学史不应作为新的知识点来考核，其教学效果应当通过学生对相关科学知识的理解、对科学过程与方法的理解以及学生科学态度、情感与价值观的培育来体现。

对科学本质的理解是对科学的理解的核心，是成功进行科学教育改革的关键。对于普通公众而言，也许懂得科学知识就够了，而对于教师来讲，如果不懂得科学的本质、科学与其他学科的差别，分不清各种科学哲学流派的确切含义及其对科学教育、对我国的贡献、局限甚至危害，就不可能真正上好科学课。开展基于科学本质的ＨＰＳ教学，教师首先需要建立相应的科学本质观，树立开展科学本质教学的意识，努力使自己的教学行为符合现代科学本质观的要求；其次应围绕若干选定的典型事件编写合适的科学史题材，有明确的科学本质教学目标的定位；再次选择合适的呈现现象的方式，将对话、解释、猜想、实验等探究式学习方式与科学史融合在教学全过程，努力让科学本质在教学中显性化。

参考文献：

［１］王健，刘恩山．“科学本质”的研究及其进展［Ｊ］．生物学通报，２００７（６）．

［２］郑毓信．科学教育哲学［Ｍ］．成都：四川教育出版社，２００５．

［３］王晶莹．科学本质与科学探究的意义及实践——美国李德曼教授访谈录［Ｊ］．全球教育展，２００８（２）．

［４］林长春．美国科学史教育的演进及其启示［Ｊ］．外国教育研究，２００４（６）．

［５］袁维新．科学史教育的教学价值与教学模式［Ｊ］．教育科学研究，２００４（７）．

［６］袁维新．科学史融入科学课程的原则、方式和策略［Ｊ］．课程·教材·教法，２００６（１０）．