4、科学史有助于学生深刻体会科学的人文内涵
长期以来的科学教育过分强调了它的工具化和实用价值,而忽视了精神方面的人文价值。科学带来了经济的高速增长,物质财富的极大丰富,同时也带来了环境污染、生态平衡的破坏和能源危机;人的道德精神和价值观念的野蛮和贪婪……。所以,惟有激活科学精神层面的能量,树立科学的发展思路,才有可能最终克服这些问题。
学习科学史,以史为鉴,能够增强学生的社会责任感,培养正确的情感态度与价值观。科学史揭示了科学是一种富含人性的事业,科学也是一种文化。科学史向学生展示了一个个富有人性的科学家形象,他们热爱祖国、敢于冒险、求真务实、坚持真理、淡泊名利,以造福人类作为科学研究的目的。学生从中感受到的将是活生生的人对真理的热爱与锲而不舍的追求,学生能从具体的事例中领悟到科学精神的真谛。诺贝尔曾豪迈地说:“我是世界的公民,应为人类而生。”美国发明家爱迪生则说:“我的人生哲学是工作,我要揭开大自然的奥秘,并以此为人类造福。”生物学奠基人巴斯德曾说:“科学固然没有国界,但科学家把所有的力量献给他的祖国。”……所以,科学史能让学生更好地体会科学的人性,更好地理解、评价、欣赏科学事业,也更容易激发学生探索科学的热情、勇气与欲望。
三、科学史融入科学教学的方式
科学史教育的意义不在于简单地介绍历史知识,而在于培养学生的科学素养与人文素养。但科学教材的容量终归有限,而科学史的内容纷繁复杂,如何在教材有限的空间内挖掘科学史丰富的内涵?笔者建议如下做法:
1、教学中穿插科学史故事,激发学生的学习兴趣。科学史大多具有故事性,如孟德尔发现豌豆的遗传规律、达尔文提出生物进化化、阿基米德发现了浮力定律、牛顿提出了万有引力定律……每一项科学发现的背后都有一个个感人的故事。教学中以故事作导入或在枯燥理论学习中插入一个相关的故事,不仅能加深学生对理论知识的理解,而且能激发学生的学习兴趣,调节大脑并减少疲劳。这种做法尤其适合低年级的科学教学。
2、案例教学法。利用科学史典型案例,再现知识的发生过程,引导学生探究科学的本质。当学习内容为科学史上某一科学家曾经研究的自然现象时,如自由落体运动、植物的向光性、食物的消化等,可再现科学史中一些经典实验及其逻辑分析,让学生体验科学知识的形成过程,从中学习科学家的思维方法,并能更好地理解科学概念、原理的来龙去脉。这一模式的教学程序可包括以下环节:演示实验——引出观念——学习历史——设计实验——呈现科学概观——总结与评价。以植物向光性为例,教师上课伊始就给学生提供植物向光弯曲的实例,学生通过观察现象提出问题:为什么植物的茎具有向光性。教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点(可采用“头脑风暴法”使学生提出各种不同观点)。然后教师介绍早期科学家所做的燕麦向光弯曲实验及各种猜测,并引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件,使学生认识到科学认识的历史制约性。教师将学生分组,选择某种观点设计实验并进行检验。教师讲解当代的科学观念,学生对自己的观念和解释进行实验检验,由实验现象的观察、资料的收集与整理,最终得出结论,形成科学观念,即实现由原有的错误观念向科学观念的转变。最后通过总结与评价,帮助学生更深刻地理解科学的探究本质,历史上科学家的探究过程和科学观念。
这种方式较适合中学生的科学教学,但会受到客观条件的限制,特别是实验设备较差的学校,无法给学生提供有力的教学支持。
3、举办科学史专题讲座。在授完某一科学课程之后,可以安排科学史专题讲座,作为一种课外活动进行。例如可以选择近代物理发展史、现代生命科学的发展历程等内容作为讲座主题,使学生对前面所学知识有一个全面、整体的认识和提升。由于讲座时间较为充裕,讲授容量可大些,可采用分科史和断代史相结合的方式,体现出讲座内容的系统性。
4、开发课外资源,拓宽科学“史”的教育途径。除了科学教材、课外读物等文字资料外,科学家及科研人员的专题报告、科学史研究机构、科技馆、博物馆、实验室等亦是学生了解科学史的有效途径。科学教师还应根据所教学科内容特点,搜集资料撰写适合学生年龄特征的科学史读本;另外应搜集各种音像资料以及重视互连网资源的利用,提供科学史网址,并做好学校科学史网站资源的配套建设。
5、开设科学史选修课。师资条件较好的学校,可给高中学生开设科学史选修课。所选内容要密切结合学生实际,对所学科学内容要有所扩展和延伸。使学生学会用历史的眼光来辩证地理解不同文化视野中科学探索、科学的本质和科学与社会的关系。
当然,科学史与具体学科整合时,不能用科学史来取代科学内容。在内容的选取上要做到去粗取精、削枝强干,使教材中的科学史线索单一、脉络清晰;要使有限的篇幅和精选的事例,通过学生的参与,折射出科学的全景;要尊重历史的客观性,使教材不能满足于仅仅介绍正面的成功事例。在科学的征途中,激动人心的时刻相比漫长的发展史毕竟是短暂的一瞬,失败的研究在科学发展史上自有其意义。还科学发展以本来面目,克服世风浮躁对教育的负面影响,将有助于学生脚踏实地的学习。
目前科学史教育的整合存在的突出问题在师资方面。由于中小学的科学教师主要是传统师范教育培养出来的,先天缺乏科学教育理论和实践能力的培养和训练,教师的整体科学素养有待提高,他们对科学史教育的认识和驾驭能力不足。因此笔者建议科学史应成为教师职前教育和继续教育的组成部分。虽然教材中科学史的整合不易,但我们更应看到不易之后所具有的深远意义,从而挖掘出科学史蕴藏的宝藏,追寻到科学教育的源头活水。