摘要：科學(xué)史教學(xué)設(shè)計，在一堂課的框架流程上來說，一般遵循一定的設(shè)計模式，本論文介紹兩種模式——融入模式和沉浸模式，并根據(jù)沉浸模式，設(shè)計了一堂初中《科學(xué)》有關(guān)電流磁效應(yīng)的科學(xué)教學(xué)課，以此作為本論文設(shè)計的實踐與嘗試。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史 科學(xué)教學(xué) 沉浸模式

一、緒論

1.科學(xué)史概念的界定

什么是科學(xué)史？北京大學(xué)教授吳國盛認(rèn)為，科學(xué)史（History of Science）這個詞跟歷史（History）一樣有兩個層次的意思，第一層次指的是對過去實際發(fā)生的事情的述說，第二層次則是指對這種述說背后起支配作用的觀念進行反思和解釋[1]。也就是說，科學(xué)史既要對科學(xué)發(fā)展的歷程進行合理的梳理，還要對科學(xué)活動本身，比如假設(shè)、實驗、反思等作更深入的探討。所以，本研究對科學(xué)史的界定，立足于第一層次，即科學(xué)發(fā)展的簡單歷程，但更為關(guān)鍵的是第二層次，即對科學(xué)歷程背后的，特別是對思想觀念的重視。這樣一來，對于科學(xué)，就包含著人文理解與人文關(guān)懷。

2.為什么要選擇以科學(xué)史為背景設(shè)計教學(xué)課

在當(dāng)代世界范圍內(nèi)的科學(xué)教育改革中，科學(xué)史教育正慢慢從科學(xué)教育的邊緣進入科學(xué)教育的中心，特別是以美國為首的西方發(fā)達國家，重視科學(xué)史教育，已經(jīng)成為科學(xué)教育改革的一大趨勢[2]。為什么科學(xué)史教育在科學(xué)教育中受到如此重視？我嘗試從3個方面進行概括。

（1）科學(xué)教育的根本目的并不僅僅是科學(xué)知識的傳授，還涉及讓學(xué)生知道科學(xué)的本質(zhì)（中學(xué)科學(xué)教育主要在于能區(qū)分什么是科學(xué)，什么是偽科學(xué)，什么是迷信），而科學(xué)的本質(zhì)，如果脫離了科學(xué)精神、科學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)，就會造成以偏概全的錯誤，起碼是單薄、不全面的，但如若把其中的任何一個單列出來進行說教，毫無意義也毫無效果。那通過什么途徑達到呢？只有通過對科學(xué)本身的探究、發(fā)展及其進步等一系列過程中，即在科學(xué)發(fā)展歷史的熏陶下，才能潛移默化地讓學(xué)生自己，依靠自身的體驗和領(lǐng)悟而獲得。這種方法，其實與情境教學(xué)法是相輔相成的。

（2）科學(xué)史教學(xué)，是符合學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律的。美國心理學(xué)家、教育家斯坦利·霍爾提出一個理論——復(fù)演論，認(rèn)為個體心理的發(fā)展反映了人類發(fā)展的歷史。整個科學(xué)史，也即人類探索客觀世界的歷史，這其中充滿了人類對客觀世界的一系列看法和觀念的轉(zhuǎn)變。而這種轉(zhuǎn)變，能夠合理地在單個人的心理成長過程中復(fù)演，這就是科學(xué)史教學(xué)合理性的理論基礎(chǔ)。

（3）科學(xué)史科的創(chuàng)始人，喬治·薩頓說得好：科學(xué)史是自然科學(xué)與人文學(xué)科之間的橋梁，它能幫助學(xué)生獲得自然科學(xué)的整體形象、人性的形象，從而全面理解科學(xué)、理解科學(xué)與人文的關(guān)系[3]。對于當(dāng)今中國教育問題，我們不得不面對的現(xiàn)實便是文理分科，甚至達到過猶不及的地步，而科學(xué)史教學(xué)，恰能把文理的距離拉近，雖不能完全解決這個困境，但也能適當(dāng)舒緩這方面的壓力。另外，科學(xué)史研究分為內(nèi)史和外史，所謂內(nèi)史即科學(xué)本身的發(fā)展歷史，而外史即人類文化社會對科學(xué)發(fā)生影響的歷史，通過內(nèi)史與外史的相互影響，科學(xué)史教學(xué)就能把文理有效地結(jié)合起來，能讓學(xué)生對人類發(fā)展有個全面而清晰的認(rèn)識。

二、教學(xué)設(shè)計思路

從追溯科學(xué)史的框架來說，可以依循兩條線索，一條是宏觀、整體的科學(xué)史，另一條是微觀、局部的科學(xué)史。必須指出，這兩條線索并不是相互獨立的，而是互相依存的。通俗來講，就是你中有我，我中有你。以科學(xué)史為背景設(shè)計教學(xué)課，其設(shè)計思路，就是從科學(xué)史的這兩條線索中，得以啟發(fā)和進一步展開。

1.宏觀、整體的科學(xué)史

所謂宏觀、整體的科學(xué)史，即科學(xué)本身依照其自身所有的內(nèi)在規(guī)律，在歷史上的起源、發(fā)展和進步的歷史。

宏觀、整體的科學(xué)史如何在教學(xué)中應(yīng)用呢？誠如宏觀、整體的科學(xué)史不代表某一個人的作用一樣，它也并不能在某一堂教學(xué)課中有所體現(xiàn)，而應(yīng)該是從一系列教學(xué)課集中反映出來的。換句話說，它是作為一個系列和整體，在各章節(jié)與章節(jié)之間，或者在一個章節(jié)里的各小節(jié)之間，演繹、復(fù)演科學(xué)史上的一系列發(fā)展和進步。當(dāng)然，這當(dāng)中也不乏一些不正確的東西，以及從不正確走上正確的過程。

2.微觀、局部的科學(xué)史

微觀、局部的科學(xué)史的關(guān)注點從宏觀、整體的科學(xué)歷史挪開，而轉(zhuǎn)向?qū)τ诰唧w某個人的歷史，也即轉(zhuǎn)向具體的某個科學(xué)家在某一時期、某一領(lǐng)域里，為科學(xué)進步作出突破性貢獻的一段歷史。它的價值在于具體的某一成就是如何形成的，以及這種形成過程是否可以在具體某一堂教學(xué)課堂里面體現(xiàn)出來。

首先提及到人?？茖W(xué)家不乏一些在某一領(lǐng)域出眾的人，或許是在道德上，或許是在智力上，或許是在行為習(xí)慣上，或許是在思維方式上，不管怎么樣，這些異于常人的品質(zhì)，或多或少都能在其科學(xué)成就上起到推波助瀾的作用。而在做教學(xué)設(shè)計的時候，不可忽視這些品質(zhì)，理應(yīng)選擇性地拿來，通過對某一科學(xué)家生平歷史的描述，讓學(xué)生潛移默化地受到這種特殊品質(zhì)的熏陶。而科學(xué)家的生平歷史，屬于微觀、局部科學(xué)史的一種。

另外一種有別于人，而著重于事，就是對科學(xué)過程的重視。每個科學(xué)家對科學(xué)的研究探索，都會遵循一些必要的科學(xué)步驟，這些步驟已經(jīng)滲透進科學(xué)家的思維習(xí)慣里面了。而微觀、局部的科學(xué)史，就是對這些科學(xué)步驟進行融會貫通。科學(xué)步驟，也就是科學(xué)家做研究的歷史，一般包含以下一些元素：①面臨的困境，②提出假設(shè)的過程，③設(shè)計實驗的過程，④實驗，⑤評論和評估，⑥展望和預(yù)言。

三、設(shè)計流程模式

一堂教學(xué)課的設(shè)計主要還是聚焦在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動設(shè)計上，繼而，教師所要做的，就是如何在設(shè)計過程中對解構(gòu)過的微觀、局部的科學(xué)史進行合適的重新組織了。通常，有兩種重新組織模式是值得借鑒的。

1.融入模式

1997年，英國倫敦大學(xué)皇家學(xué)院的科學(xué)教育學(xué)者孟克（M.Monk）和奧斯本（J.Osborne）聯(lián)袂在《科學(xué)教育》雜志上發(fā)表了《把科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)融入課程中：一個教育學(xué)的發(fā)展模式》一文，提出了把科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)融入科學(xué)教程與教學(xué)中的新模式。這個模式的教學(xué)共分為6個階段[4]——第1階段，演示現(xiàn)象；第2階段，引出學(xué)生的觀念；第3階段，學(xué)習(xí)歷史；第4階段，設(shè)計實驗；第5階段，呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實驗檢驗；第6階段，總結(jié)與評價。

2.沉浸模式

孟克與奧斯本融入模式的立足點植根于教材，緊緊圍繞教材展開；而沉浸模式的立足點脫離教材，植根于范圍面更廣的資料，是典型的重資料而輕教材模式。融入模式與歷史事件之間有一個漸漸融入的過程存在，過渡在于當(dāng)今現(xiàn)象與歷史問題的契合；而沉浸模式從一開始就已經(jīng)沉浸在歷史之中，當(dāng)今現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)闅v史的一部分，直接對歷史困境展開思索。它也分為6個階段：

第1階段，進入歷史。

第2階段，分析問題，引出觀念，進行假設(shè)。

第3階段，設(shè)計實驗?？梢耘c融入模式一樣，以討論小組為單位，讓每組學(xué)生選擇其中一種觀點，設(shè)計實驗判斷其是否正確與有效。這一階段，也為了著重激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

第4階段，進行實驗，并對各自的實驗結(jié)果進行總結(jié)分析。

第5階段，回到歷史，進行評價。

第6階段，展望和預(yù)言。

四、課件設(shè)計案例

以現(xiàn)用《科學(xué)》（牛津上海版）7年級第1學(xué)期第9章“電力與電信”中的“電流的磁效應(yīng)”這一節(jié)為例，以奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的歷史情境為背景，按照沉浸模式為框架設(shè)計教學(xué)課。

上課伊始，教師就將整個班級都帶入歷史情境里。奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的時代背景是19世紀(jì)的歐洲，是在一個狂風(fēng)暴雨、電閃雷鳴的午后，奧斯特在屋里突然發(fā)現(xiàn)指南針的指針轉(zhuǎn)動異常。通過這個情境，讓學(xué)生設(shè)身處地思考奧斯特面臨的問題，這個階段就是“進入歷史”階段。

繼而全班復(fù)習(xí)指南針轉(zhuǎn)動的工作原理，以及分析思考奧斯特面臨的情境問題，也就是打雷時指南針胡亂轉(zhuǎn)動的原因，并讓學(xué)生獨立作出猜想與假設(shè)，并對猜想與假設(shè)能夠作出解釋。同學(xué)們可能會認(rèn)為，能夠使小磁針轉(zhuǎn)動，那磁針周圍可能存在磁場，而磁場如何而來，同學(xué)們很容易就會想到來自于閃電，而閃電生成磁場，是否又可以大膽地猜想電流具有磁效應(yīng)。這個階段，就是“分析問題，引出觀念，進行假設(shè)”階段。

接下來，就是“設(shè)計實驗”階段。同學(xué)們可以根據(jù)自己所作的假設(shè)證明假設(shè)的正確性或者不正確性，不同的假設(shè)可以按照小組的形式進行實驗驗證。比如在這堂課里，同學(xué)們根據(jù)電流具有磁效應(yīng)的假設(shè)，聯(lián)系前面幾堂課的電學(xué)知識，設(shè)計用一個通電導(dǎo)線和小磁針相互靠近，觀察磁針反應(yīng)情況的實驗驗證。并判斷，如果小磁針轉(zhuǎn)動，并不指向南北了，我們就確信電流具有磁效應(yīng)；如果小磁針不轉(zhuǎn)動（多次實驗的情況下），那么我們的假設(shè)就不成立，應(yīng)該重新回到開始的問題，換一種思路進行設(shè)計。

設(shè)計完實驗，同學(xué)們就可以著手進行實驗了。進行實驗的過程也是關(guān)鍵的一環(huán)，不僅對學(xué)生操作技能的提高非常重要，同時，規(guī)范、謹(jǐn)慎、仔細的實驗過程能夠減少實驗誤差，避免與預(yù)想的實驗結(jié)果相左。這是“進行實驗”的階段。

實驗完成，總結(jié)實驗結(jié)果，并對假設(shè)進行判斷。在這堂課里，不出意外的話，都能得到預(yù)期結(jié)果，那就是電流具有磁效應(yīng)。得到結(jié)果之后，我們重新回到歷史中，看看科學(xué)家奧斯特是如何處理他當(dāng)時的困境的，他的處理辦法是否與我們的類似，并最終看到，歷史上奧斯特的想法與做法，竟然與在座的同學(xué)們的辦法驚人地相似！這讓學(xué)生身臨其境，有種親身經(jīng)歷了歷史一般的感覺，這會在潛移默化中，讓學(xué)生對科學(xué)的情感、態(tài)度、價值觀產(chǎn)生微妙的變化！然后，教師簡單介紹這個實驗在歷史上的地位和價值，對后人所作的貢獻，以及在他身后的科學(xué)家對此的評價，以此讓學(xué)生了解這個實驗，了解這個科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史意義及其重要性。這就是“回到歷史，進行評價”階段。

最后的“展望和預(yù)言”階段非常關(guān)鍵。在這一階段，讓學(xué)生身處那個年代里，站在歷史的高度，根據(jù)這堂課揭示的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，大膽猜想和預(yù)言在接下來的科學(xué)探索中會有哪些科學(xué)驚喜出現(xiàn)。在電流的磁效應(yīng)這堂課里，學(xué)生根據(jù)電流具有磁效應(yīng)，可能就會猜想，通過電流的磁效應(yīng)創(chuàng)造出用電流制作的帶有磁性的磁鐵，也即電磁鐵的發(fā)明。另外，電流具有磁效應(yīng)，也即電生磁的過程，根據(jù)逆向思維，是否能夠聯(lián)想到磁生電的出現(xiàn)，磁生電也就是發(fā)電機的工作原理。這就使“電流具有磁效應(yīng)”這一課并非處于孤立的狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)它與現(xiàn)代生活緊密相連，同時能夠讓學(xué)生們間接地認(rèn)識到，電流具有磁效應(yīng)這一實驗的重要性。

五、教學(xué)反思與總結(jié)

以科學(xué)史為背景進行教學(xué)，誠然有許多優(yōu)勢，但同樣存在著諸多的不足。其中最大的問題在于往往過于強調(diào)科學(xué)歷史的探究過程，導(dǎo)致脫離教材課本太遠。在設(shè)計之時，總有這樣的困惑，當(dāng)課本教材要求的重點與科學(xué)史意義上的重點產(chǎn)生一定距離感時，在有限的課堂時間里，到底該如何處理與取舍？這種取與舍，最后對于教學(xué)效果和教學(xué)目的的影響有多少？換句話說，課本教材到底應(yīng)扮演一種什么樣的角色，它會不會對科學(xué)史教學(xué)造成束縛和限制？這是一。其二，科學(xué)史教學(xué)是否會使科學(xué)史知識喧賓奪主，成為學(xué)生興趣的對象，而對科學(xué)知識本身卻變得置若罔聞，如何把科學(xué)史與科學(xué)合理地安排是一個關(guān)鍵的步驟，處理得不好，會導(dǎo)致南轅北轍的結(jié)果。其三，科學(xué)史教學(xué)有時強調(diào)歷史上從錯誤的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)檎_觀念的過程，在這一進程中，是否蘊含的信息過于繁雜與豐富，既有歷史作為背景體驗，又需要對問題進行分析和思考，而后又要了解實驗成果背后的意義，這么多的內(nèi)容，學(xué)生需要一定的知識儲備，在多大程度上，學(xué)生具備了處理這些信息的能力？其四，在沉浸模式中，需要使學(xué)生沉浸到歷史情境中，并站在當(dāng)時歷史的格局之下思考問題，那這種沉浸狀態(tài)如何能夠更有效地實施？

這些問題都將會做進一步的研究與解答，相信將來有更多人會重視科學(xué)史教學(xué)，也會有更多人嘗試進行科學(xué)史教學(xué)，那時勢必暴露出更多的問題。而科學(xué)史教學(xué)的研究，就是對這些挖掘出來的問題進行更深入、更細致的探討與解答。我們不要忘了，這些不懈的努力，不僅是為了讓科學(xué)史教學(xué)日臻完善，更為重要的是為了幫助更多的學(xué)生揭開科學(xué)的神秘面紗。

參考文獻

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[3]喬治·薩頓著.劉兵，陳恒六，仲維光編譯.科學(xué)的歷史研究.上海交通大學(xué)出版社，2007

[4]丁邦平.科學(xué)元勘與科學(xué)教學(xué)改革的兩種模式.全球教育展望，2001（11）：49-54

作者簡介

張清，上海市康城學(xué)校，教師，電子信箱：zhanglane@163.com。

點評

科學(xué)史的教學(xué)是科學(xué)教育的一個重要內(nèi)容，有利于學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過程和客觀規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)。由于學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)過程與人類認(rèn)識自然界和物質(zhì)世界的發(fā)展史有許多相似之處，在科學(xué)教育中融入和借鑒科學(xué)史的內(nèi)容將更符合兒童科學(xué)概念發(fā)展的規(guī)律，也可以使學(xué)生少走彎路。本文介紹了利用科學(xué)史開展科學(xué)教學(xué)的主要理論和課程設(shè)計模式與方法，并以電流的磁效應(yīng)為例，分析了課程設(shè)計的主要過程，給出了具體的教學(xué)實例，以便于其他科學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計時參考。

如果作者能夠在論文中進一步探索科學(xué)史的內(nèi)容如何與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合，避免喧賓奪主，將能解除更多教學(xué)內(nèi)容設(shè)計者和教師處理這個問題時的困惑。

——周建中（中國青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會培訓(xùn)工作委員會副主任委員，中國科協(xié)“做中學(xué)”科學(xué)教育改革實驗項目教學(xué)中心（東南大學(xué)）副主任）