科学史在科学教学中的应用初探

摘 要：科学史记载着科学不断前进的发展历程，为人们提供了历史上科学探究的真实过程和科学知识产生的客观背景。因此进行科学史教育能够帮助学生在已有认知基础上更加全面深刻地理解和掌握相关科学知识的产生和演变过程。对浙教版科学教材中科学史收录和使用情况进行了梳理和综述，分析了教材中科学史编排上可能的不足和在科学教学中存在的问题，并给予了相关改进建议，希望能让一线的科学教师更加明确科学史的科学教育功能，从而有助于科学史与科学教学相结合，让科学史真正发挥出它在科学教育中的最大功效与作用。

关键词：科学史;科学本质;科学思维;课程标准

“科学史之父”萨顿理解的科学史，是人类征服自然的历史，是客观存在的历史，其经历了漫长发展过程而形成的历史。[1]我国科学史专家吴国盛教授认为“科学史”具有两层含义，第一层含义是用于阐述以往已经发生的事情;第二层含义是用于解释该事情的情况和观念。由以上叙述可知，虽然不同学者对科学史的定义有一定差异，但是他们都提到了科学史主要指自然科学的发展历史。

一、科学史在初中科学教学中的作用

科学史记录着科学发展的历程，展示了知识发生以及科学发现和发展的过程。不仅如此，科学史还为我们提供了历史上科学探究的实际过程和科学知识产生的真实历史背景。因此进行科学史教育能够加强学生对于问题出现和问题变化的应对能力，能够帮助学生在以往基础上更加全面、深刻地掌握相关的科学知识发现过程、历史演变，能够更好地领会和掌握科学知识，其在初中科学教学中的作用主要体现为：

（一）有助于促进学生对科学知识本质的理解

义务教育科学课程标准指出科学史教育能够拓宽学生思维，让学生对科学的原理、形成以及过程等有更深刻的理解，從而形成正常的科学观念。学生学习科学史是对多种理论的聚合，并借助科学知识来探索真理，推进社会科学的发展。

（二）有助于学生掌握科学方法和思维训练

历史上每一位科学家在进行科学探究时的思考过程和实践经过都是由科学史来承载，科学史是唯一能将科学家在整个科学研究过程中的科学思维相对完整地揭示出来的手段，而仅以理论知识学习的方式是无法对科学家在此过程中的科学思维进行承载和表达的。在此过程中学生的科学思维能够得到十分有效的发展，从而使这种非物质科学遗产得以传承。

（三）有利于培养学生的质疑批判精神

从古至今科学技术的每一次进步都伴随着对前人观念、理论的推翻与重建。不放过一个疑点、盲点，对现有认知心存“为什么”，并保持热情对其进行追根溯源，了解其发展历程、证明依据、是否存在内部矛盾，而不是盲目地崇拜历史人物和经典学说。科学进步的历史进程实际就是科学家不断怀疑、否定的历史，也是不断克服固有认知、追求真理的历史。

（四）构建自然科学与社会科学之间的桥梁

在进行基础科学教育过程中，学生应先了解科学的人文概念，即正确认识科学的起源和发展，并意识到人在科学史发展进程中的重要性，从而让学生理解和客观地看待科学知识，点燃其对科学探究的热情和向往。

二、科学史在我国初中科学教学中的应用现状

近年来科学史专家对科学史教育的研究与发展，无论是对科学史教育理论的探讨，还是科学史教育价值和形式的革新，无不向深度和广度两个方向延伸，且取得了一定的成果。为了能进一步解决初中科学教学中科学史教育过程中的问题，笔者主要以浙教版科学教材为对象，对教材中科学史收录的现状以及一线教师在教学中对科学史应用的现状进行了整理与分析。

（一）科学史在科学教材中收录使用的现状

在新课标条件下，教育部同步修改和完善了初中科学教材并在各地区推行，浙教版科学是推行的新教材之一。浙教版科学是国内现行中学科学教材的代表性版本，全套教材约30万字，1754张图片，其中包含科学史内容1.8万字，占全篇6.08%，科学史图片77张，占比4.40%，是国内科学史含量最多的初中科学教材。同时，除正文以外，该教材有专门承载科学史的“阅读”栏目、“活动/探究”栏目和“科学·技术·社会·环境”栏目，并且浙教版科学的课程标准将科学史定位为学习科学课程的补充手段，充分体现出浙教版科学教材中引入科学史的积极态度。

笔者通过对浙教版科学一套共六册教材中科学史的呈现形式、在教材中的编排位置、不同年代史料的分布以及反映科学精神的状况进行了调查整理和分析后发现浙教版科学对科学史的处理有以下几个方面的优点：首先，教材介绍了7部科学著作，而在教材中介绍科学著作在国内外科学教材中都十分少见，且具有意义重大;其次，教材中的科学史内容所属年代分布合理，从古希腊到21世纪都有涵盖，不存在偏倚某一时期科学史的现象;再次，教材中30%的科学史与正文能够融合，这样比科学史作为阅读材料更能展现科学史的人文内涵，因为阅读栏目中的科学史存在仅被当作历史背景来使用的危险;最后，教材的科学史素材体现出必要的科学精神，这对于初中生而言，科学精神是抽象概念，教材使用艰难、钻研等形容词能够提升学生的科学探索精神。

（二）科学史在科学教学中应用的现状

1.我国科学教师具备的科学史素养总体有待提高

我国科学学科教育作为一门相对较年轻的学科起步较晚，所以科学教师群体在科学史素养方面并不够优秀。同时，由于国内应试教育环境使得科学教师“重考试知识、轻素质培养”，且在一定程度上可以引导科学老师重知识考试，而轻视科学史等科学素养提升。

2.科学教师对科学史引入科学教学的重视程度仍然不够

科学教师从观念上对科学史的重视程度不足，进而导致科学教师提高自身科学史素养的兴趣不高，并且在应试教育压力下，课程标准将科学史教学标准规定为教学辅助手段，这也让教师从科学教学标准的层面忽视了科学史教学。

3.科学史教学资源匮乏，弱化了科学教师的教学积极性

科学课程教学开展最显著的特点就是探究性和操作性，且目前我国科学史教学大多以纯文本形式出现，学习形式单一和枯燥。同时，我国科学教师对科学史素材的选取仅限于科学教科书和教师用书中所提供的材料，科学史教学资源明显匮乏。

4.科学课堂上引入科学史的实施状况欠佳

科学史功能的发挥者是科学教师及科学教材，科学史的教育功能在实际教学中是否被重视，能否得到发挥，发挥到何种程度等，这些都取决于科学教材和科学教师。

三、科学教学中应用科学史的新设想和建议

（一）针对教材中科学史编排方面的建议

新课程改革背景下推出的不同版本科学教材，以浙教版科学教材最为突出。但笔者认为浙教版科学教材仍需完善。

1.优化相关素材编排所占比例

教材中物理学史素材较多，且占总量的36.3%，化学史素材偏少，仅占教材中科学史总量的13.8%。虽然我们知道这是科学史上物理学科和化学学科的发展进程不同造成的，但在教学过程中难免会给学生以学科偏倚的误解。对此，教师应正视不同学科在科学史上的地位，进而挖掘出教材中欠缺的学科史，并在课程教学中予以弥补。

2.根据实情调整教材编排内容

教材中介绍科学家较多，而介绍其他科学史内容较少。笔者觉得当前科学教材可酌情将介绍科学家的篇幅轉移一部分给其他科学史素材，因为科学史是科学本身进展的历史，而不是简单科学家所做工作的汇总，每位科学家为科学探索付出的努力，是科学史的一环，但不是科学史的全部。正如澳大利亚科学课程标准指出的“科学课程中引入科学史，是人类为科学所付出努力的例证，引入科学史不是介绍所有著名的科学家，而是集中于科学思想、科学概念和科学史与当代应用相联系的部分”。

3.增加科学本质教育素材

科学本质理念下的科学史素材一般是指对科学发展连续性过程的描述、对科学发展社会背景的描述以及对科学发现经历曲折过程的描述等。教材中应多阐述一些重大科学发现或者重大观点提出的背景、后续影响以及中间艰辛的探索过程等，从而使得科学史料变得更加丰满，更具教育效果和重大意义。

（二）针对科学史在科学教学中的建议

首先，科学教师对科学史引入科学教学应该给予高度重视。积极主动去提高自身科学史素养，并且要具备发散思维，在知识性考试的压力下，找到一种能将科学史教学融入应试教育背景下科学课堂中的途径，从而最大限度发挥出科学史的教育功能。

其次，避免科学传奇故事过分渲染造成误导，深挖科学史实情，还原科学传奇故事的实际。[2]比如阿基米德和澡盆的故事，人们一般将这段历史误解为阿基米德通过澡盆溢水领悟了浮力定律，以此鉴定了王冠的真假。实际是阿基米德在洗澡时注意到“物体浸入液体中的体积等同于其排开液体的体积”的现象，并且阿基米德以此进行了大量的物体浸入液体实验，研究了物体所受浮力大小的决定性因素，在可靠的实验基础上最终才总结出浮力定律。

再次，教师应正确地应用科学史，使其发挥正面、有效的教育功能。[3]比如当我们面对科学史中“蒸汽机的发明以及蒸汽机导致第一次工业革命”这一描述时，应该了解瓦特发明蒸汽机并非瞬间的灵感，英国产业革命也并非简单蒸汽机装置导致的，而是对蒸汽装置的改进和配套发明的集合所致。科学史上蒸汽机的发明是百年以上几代科学家“接力式的发明”，而瓦特在蒸汽机发明上所作贡献在于对蒸汽机的改进和配套发明，并把这种理性推理思维传递给学生。

最后，科学教师为学生解读科学传奇故事时，应遵从以下观念：科学家的发现、发明创造并非碰运气，而是经过独立思考、刻苦钻研、勇于创新的科学精神后才形成的，并且科学的推进与发展是每位科学家、每代科学工作者“接力式”的工作所积累的成果。

通过本文的研究，更加明确了科学史的科学教育功能可以帮助学生去认识科学的本质。但科学是在不断发展更新的，所以科学史以及有关科学史的研究应随其自身发展和教育领域对其认识的不断加深而持续变化，从而科学史与科学教育相结合的实际状况也应及时调整，只有这样科学史才能真正发挥出教育功能的最大功效。我们期待科学史会在初中科学教育中发挥其重要作用，并让更多的学生通过科学学习对其产生浓厚兴趣，推进科学的不断进步与发展。

参考文献：

[1]郑多增.科学史在初中科学教学中的教育价值和教学应用[J].考试周刊，2010（15）.

[2]唐艳碎，张迎春.科学史教育的教学价值及实施策略[J]科学教育，2011（1）：57-58.

[3]王雪.科学史的教育功能及其实践探索[D].上海：东华大学，2016.

作者简介：吴明军，硕士研究生，中学一级教师，杭州市绿城育华学校初中科学教师。