科学史在基础科学教育中的角色.doc

科学史在基础科学教育中的角色:科学史在基础科学教育中具有多重的角色和功能:可以使学生更好地理解科学本质促进科学知识的有效建构全面了解科学发生发展的过程基本掌握科学方法正确认识科学的价值。同时科学史应用于基础科学教育时可能产生困难和危险。因此要重视科学史教育应用的研究提高科学教师的科学史修养推进我国的基础科学教育改革。:科学史科学本质科学知识科学过程科学方法科学价值科学史与基础科学教育相结合推进基础科学教育的改革已成为当前的世界潮流和趋向。在当前全面推进基础教育课程改革的背景下根据全面提高学生科学素养的科学教育总目标从科学哲学的视角重新认识科学史应用于科学教育中的角色和功能已成为当前科学教育研究中一个重要而迫切的议题。马修斯(M.R.Matthews)在总结国外研究成果的基础上归纳出将科学史应用于科学教育的七大功能。[1]国内学者和一线科学教师也对此做出了论述但这种认识与国外相比还存在一定的偏差和不足主要是对于科学史内在的功能关注得不够。最近刘兵教授出版了专着《科学史与教育》观点新颖、材料丰富。我们的研究也试图对开发科学史内涵的价值方面做出一些阐释以对我国当前的基础科学教育改革提供借鉴。一、理解科学本质麦克康马斯(W.F.McComas)依据8个有影响的科学教育标准中关于科学本质的叙述分析、统整出14项具高度重叠性的科学本质观点。这些观点已成为当前对科学本质比较一致的认识得到了各国普遍的认同。[2]从科学史的内涵出发对照科学本质的主要观点可以认识到:(1)只是通过教科书学习科学学生对科学往往持有一种非历史的观点认为科学的理论是万古不变的永恒真理。而科学史表明真理与谬误是相交织的科学家在创造发现的同时也伴随着可笑的曲解和无端的结论科学理论无非是科学家对自然规律试图做出的解释。而且科学像其他的人类文化一样植根于特定的文化土壤是由特定的文化素养和文化传统的人推动的并依赖于特定的历史条件而产生出来。这有利于培养学生的质疑态度、谦虚宽容的品质问题意识、探究精神和创新思想。(2)科学史同时展现出科学发展进化的及革命性的特性。学生单纯地学习教科书会误认为知识是一种常态的、线性累积的过程。这种观点下的科学教育认为教学可以成为知识传递的过程科学学习是亦步亦趋的模仿是现成知识的无条件接受。特别在科学概念发生革命性转变时学生会变得茫然无措。因为牛顿(I.New2ton)力学和爱因斯坦(A.Einstein)的相对论经典原子论与量子力学之间根本找不到两者的类似之处。(3)观察渗透理论。观察不是客观的、中性的原有的信念、价值观已有的知识和经验在很大程度上决定着他观察到了什么又如何理解他所观察到的现象。科学实验中新现象的出现并不等于科学家观察到和发现了这种新现象。对于大多数科学工作者来说由于新现象与已有理论的不符他们所观察到的新现象只不过是实验中的“差错”或是正常工作中的一种对常规的干扰和要排除的“噪音”这在科学史上是屡见不鲜的。“机遇偏爱有准备的头脑”这种准备并不是敏锐的观察力而是新的观念、思想与理论的武装是对新事物、新现象的接纳与思考。在传统的科学教学中人们往往相信自己的眼睛“眼见为实”的古训导致对观察到的现象确信无疑这在今天探究学习中尤其值得警惕。培根(F.Bacon)的归纳主义认为探究从观察开始波普尔(K.Pop2per)认为始于问题观察来自假说。而科学史表明伽利略的推理不是以实验数据为基础的而是一种理性的活动是数学化及其分析的过程并不完全是以观察为依据的。[3](4)科学方法也和科学知识一样不是纯客观的并不存在一种单一的万能的“科学方法”科学方法是多元的、丰富的。科学教学是学生掌握基本的科学方法的开始新课改强调过程与方法是科学本质观的体现是符合科学史所揭示的科学发展的内在规律的。科学探究和领悟科学知识的过程也是尝试、使用和掌握科学方法的重要途径。科学史表明科学方法是多种多样的几乎每项重大的科学发现总是与独特的科学方法相伴而生。(5)在科学教学中强调动手操作和实践能力通常认为这是主要经由“归纳资料”的过程这是一种实证论、经验论的观点。这种观点已经受到波普尔、库恩(T.Kuhn)和拉卡托斯(I.Lakatos)的有力批判。以实验探究活动教授科学理论即已假设学生如果有了正确的资料他们就会以搜集的资料修正前概念。这就容易导致混淆“做科学”与“学科学”。“做科学”强调的是科学方法的学习如观察、分类、测量等“学科学”强调的是科学理论或知识的建构过程这是两种不同层面的学习。在科学教学中应让学生在运用或学习过程技能时也能了解在建构科学理论时这些过程技能的本质。而且必须强调科学教学要与特定的“语境”(context)相联结这才能真正理解过程技能(实验与动手做科学)在建构科学知识中的作用。[4](6)科学家是有创造力的。在科学历史