科学课程中的物理特征分析.doc

科学课程中的物理特征分析 ; 科学课程中融入适当的科学史对提升学生的科学素养有重要意义,尤其是有助于学生理解科学的本质。然而,并非所有的科学史都有利于学生理解科学的本质。正如科学教育专家杜克(R. A.Duschl)所指出的,“应用科学史于科学教学与评价之中是一个充满选择的过程,何种科学史、谁的科学史、为了什么目的而利用科学史都决定着课程、教学与评价的模式”。调查显示,大多数科学教师受学科本位的影响,认为科学教育的目的就是传授目前科学共同体所公认的科学知识与方法,引入科学史则是为了加强科学知识教学,为科学理论提供历史背景;或是为了激发学习兴趣,减少学生的恐惧心理。“当我们不是为了历史自身的缘故用它,而只是把它作为达到某种目的的手段时,历史很容易被歪曲和篡改”。如此一来,科学史变为说服的工具,以说服学生去掌握目前教师所认为的“绝对真理”,这就是“辉格史”在科学史领域的变种,即“辉格式科学史”(whig history of science)。这种科学史不是站在真实历史的视角去审视历史事件,而是以现代科学知识为衡量标准去评价历史事件对目前科学知识的贡献程度,那些没有导致目前科学知识的理论自然被视为是错误的。它只承认一种科学是合法的,那就是现代科学,目前的科学被视为科学发展的最高级阶段。这不利于学生理解科学的本质,容易使学生将现代科学理论看成是一成不变、最高权威的知识,只需理解与记忆就可以了。因此在他们的头脑中就不存在“科学创新”的概念,创新人才的培养也就遥不可及。故而,对科学课程中的辉格史进行批判性反思是十分必要的,也是十分紧迫的。; 一、科学史之于科学教育的理想价值:本源价值之思; 有学者在对科学教育目标的演变进行梳理的基础上,将科学教育的目标分为四个层面,即认知目标、元认知目标、情感目标以及实践目标。其中,实践目标指发展学生独立从事科学观察、数据分析、信息交流以及在实验室中同他人合作的能力。学者们关于科学史对于发展学生的实践技能少有论述,即便有论述,其结论也是这方面的价值微乎其微。故而,本部分将从科学史的认知价值、元认知价值与情感价值三个维度展开论述。; (一)认知维度; 1.科学知识的教学; 学生的许多相异概念与科学史相平行,教师通过将目前公认的科学理论同已被抛弃的历史上的理论相对比,可帮助学生克服相异概念,接受目前的科学观点。; 2.科学方法的教学; 学生通过科学史而熟悉历史上的某些事件,可以在他们使用科学家曾使用过的方法去做实验以改进其理论时,更深入地理解这些方法,也即为科学方法的教学提供相应的背景。; 3.问题解决技能的教学; 问题解决是指超越过去所学规则的简单应用而产生一个新的解决方案。教学中向学生展现过去科学家是如何处理研究中所遇到的问题,可引发学生讨论继而深入思考他们在课堂中所遇到的相似问题。如通过研究科学革命时期,可发现一些具体的程序被频繁使用,如类比思维与思想实验等。这些问题解决策略促成了科学革命,呈现这些案例,有助于学生掌握这些策略并深入理解科学事业。; (二)元认知维度; 1.理解科学的本质; (1)理解科学知识的本质。学生对科学知识本质的正确理解程度是衡量其科学素养的一个重要指标。杜克指出,现今科学教育强调的是把教学当成“为科学知识辩护”的过程,强调验证已知的,至于科学知识是如何产生的,则不大关心。这可能会导致学生认为科学知识的发展是一个常态的、线性累积的过程,也会让学生认为科学家经常都会有一定的共识。呈现科学史中的革命性事件,可引发学生思索将科学视为绝对真理的传统教科书图景,使学生明白科学是一项不断发展变化的事业,科学知识的真理性是绝对性与相对性的统一。; (2)理解科学方法的本质。科学方法往往被视为一套既成的有系统、有逻辑架构的程序,这种看法大体上来源于归纳法与经验论的哲学观。事实上,不同的科学研究领域存在着不同的科学方法,没有哪一套特定的科学方法可被认定为所谓的科学方法。只不过我们从科学家处理自然现象的过程中,可提炼出一些共同的基本程序。实际研究中,科学家必须按照实际需要,去决定采取什么程序和技术,必要时甚至要发挥创造力去创新研究程序或技术。科学史教学可使学生明白科学知识的发展在一定程度上正是科学方法不断革新的结果。; 2.理解科学、技术与社会的关系; (1)实用关系。通过科学史,学生可了解到许多技术性产品的原理与操作方法。; (2)文化关系。科学与其他文化相互作用的案例很多,如万有引力定律与相对论等如今都被视为人类文化的基本元素;而人类的其他文化也时刻影响着科学研究,尤其是科学家所处时代的哲学观念或宗教信仰对科学的发展往往起着巨大的影响作用,如哥白尼的“太阳崇拜”指引其提出日心说;一个基础性的形而上学的力不灭观念,使众多科学家着力于能量守恒定律的发现。; (3)民主与道德关系。一项科学发