科学史教育中的学科立场与实践取向
科学史教育中的学科立场与实践取向 1 引言：科学史教学设计的取向 关于科学史教学的应用层次，存在着从低到高的三种不 同类型：（1）包装性质。科学史内容是以附加形式进入教 学，先讲一段化学知识，然后呈现一段有关的历史人物生 平；（2）融入式教学。有选择性地展示一些易于学生理解、 能够促使学生探究的材料和问题，学生与历史上的科学家一 起探讨相关主题、掌握有关知识；
（3）基于历史的教学。
借鉴科学发展中获得理论的方法，重建教学单元主题呈现的 顺序和方式，体现学科的思想或知识发展内涵。
文献表明，“目前的教科书与教学方法不能帮助学生达 成良好的科学素养，有时反而是一种妨碍！它们强调寻求答 案更甚于问题的发现，强调记忆忽视批判思考，强调零星知 识的记忆而非理解，强调精确的复述而非思考”[1]。教科 书中对化学理论的这种描述方式，导致教师也倾向于将化学 学习简单化为文科式的记忆、应用数学公式解题或是以标准 的程序获得化学定律。如：
几千年前自然哲学家们就已经具有了物质不灭思想，第 一次接触化学的初中生也已经初步具有了守恒观念，不会提 出质量是否改变的假说。这样的探究问题，无论是于化学学 科结构的说明还是学生思考的激发，都没有什么真实意义。
这种利用历史的教学，只是将化学家与化学公式、定律并列 在一起，无法揭示出古代朴素观念演化为现代科学概念的过程。化学史在课堂上仅仅起到“为历史而历史”的作用，学 生知道的只是化学事实和化学家之间的偶然联系。
2 溯源：科学史的教育价值 科学史在学校理科教学中的价值究竟有哪些，教学内容 的选取和编排如何达到理想中的效果？我们可从科学史进 入理科课程的发展历程，探寻其不同课程传统中的作用，以 便形成完整的化学史教学价值的认识。
2.1 科学史教育的历史发展 科学进入正式的课程领域是18世纪的事，但早期的科 学课程注重对学生官能的训练，目标指向学生知识的准确记 忆和应用，教学中采用大量和古典人文学科学习相似的记忆 方法。所以，早期学校教育的科学课程面临了内容偏难、学 习方法单一、缺乏人的本性关怀等指责[2]。
针对上述问题，教育者们认为引入科学的历史能够赋予 科学教育人文性的特点，科学家们也逐渐把对科学方法的理 解作为科学教学的首要任务，以此体现科学教育的特殊性。
19世纪末，如德国物理学家马赫（Mach）提出：“每一个年 轻学生都要切身体验一些数学和科学的发现，这样教师就能 够使少数有影响的、简明易懂的科学思想在学生头脑中生根， 促成学生思想的成熟发展。[3]”英国科学促进会的科学教 育纲领文件也认为：“如果希望无论在学校还是将来走出学 校后的学生们，能够将科学视为一种乐趣而不是负担，一条 行之有效的路径就是通过科学史的教学，让他们在各种科学发现的传记中体验到科学的成功与失败，以及人类获取自然 知识的艰辛历程。[4]” 20世纪初的科学教育所强调科学进步对社会发展起到 的作用，从以往的注重个人智力发展转向关注社会发展对个 人的需要。教育家杜威强调科学史在学生科学精神形成上的 作用，认为科学史呈现了人类克服对自然无知的努力，能够 防止学生盲目遵从权威的倾向，有利于促进社会民主的进步 [5]。1944年美国国家教育协会报告《面向全体美国青年的 教育》（Education for All American Youth）建议，除了 必要的专门学科知识，应该向学生介绍有关科学在人类进步 中所起的作用、对人类和外部世界的科学理解以及对历史上 的科学家主要研究经历的正确看法[6]。
20世纪中期发端于美国的理科课程现代化运动，出现了 大量以科学史为内容开发理科课程的研究，如《哈佛实验科 学中的案例研究》（Conant，1948）、《物理科学概念和理 论导论》（Holton，1952）、《科学史案例》（Klopfer， 1956）。这些课程主要采用施瓦布（Schwab）、布鲁纳（Bruner） 的科学探究教学理论和学科课程结构体系，通过历史上科学 家的研究活动展示科学探究的步骤、形成整体的学科知识结 构，即科学史在教学中起到理解科学归纳法的作用[7]。
20世纪80年代以来，国际科学教育的重点由精英教育转 向普通教育，科学教育倾向于通过学习科学历史、科学哲学、 科学与社会等内容使公众了解科学的本质。如英国科学教育协会（Association for Science Education）资助的课程 《社会背景中的科学》（Science in its Social Context） 中，每一个主题都加入了历史视角，因为“历史上曾经发生 的各种事件，能够让我们很好地反思社会和技术的作用，同 时有助于认清我们现在面临的各种危机”[8]。
综上所述，随着科学教育的发展，科学史在其中所起的 作用或教育目标，经历了从早期科学知识实用性认识到科学 方法的掌握，再到近年来对以“科学本质”为题的综合性理 解。
2.2 科学史价值建立的维度 上述概览可以看出，科学史内容引入学校科学教育，应 重点关注三个方面问题，即：对科学在人类文化地位中的反 思，在不同历史环境中理解科学知识和科学方法，从历史角 度阐述科学技术的社会功能及其对当代社会问题的解决。
2.2.1 科学史中的精神价值 自然科学研究的真正目的是为了更深刻和更全面地理 解整个自然界，这和对美和善的渴望一样，属于人类的特征。
科学知识是以累积性和进步性为特征的，科学史无疑最能够 说明这些进步的因素。对于学生而言，通过学科知识的发展 演化能够体会科学知识的逻辑严密性、普遍性和合理性，就 会欣赏到某一理论中蕴含的学科思想与精神追求，防止形成 教条主义。
2.2.2 科学史中的社会价值 科学知识、科学方法和科学与社会的相互应用是一个整体系统，具备基本科学素养的公民，既要懂得科学知识与科 学方法，又要理解科学技术作用的多元目的。只有了解科学 知识逐渐发展的历史过程，才能够把新的知识不断加入原有 课程，并以连贯而灵活的方式使其有机地结合起来，充分理 解科学在历史上和现代生活中的重要性，从而打破将科学与 人文学科截然区别开来甚至互相对立的传统[9]。
2.2.3 科学史中的方法论价值 基于科学史的科学教育，尤其需要关注科学理性的批判 精神。因为科学的历史触及著名学者的生平和科学思想逐渐 演进，其生动的科学观点提出和寻求支持性证据过程，正是 科学教学中的历史内容能够给予学生在科学知识、科学方法、 科学思想方面的最直接启示。
3 科学史的教育实践：基于化学内容的分析 具体到化学发展史在学科教学中的应用价值，并不是所 用的历史内容都适合作为教学的材料或知识形成的叙述。基 于化学史的教育目标，应该更多体现在学科发展中存在的固 有规律、学科教学的认知价值和化学发展的本质等方面，即 提供学习者关于本学科发展的内部说明是其首要任务。在选 择相关的教学内容和发掘其中蕴含的教育教学价值时，应重 点考虑的因素如图1所示。
3.1 作为学科理论体系历史形成过程的说明 化学历史内容的选择和呈现，应首先侧重于对人类自然 界认识发展过程中重大事件的纵向描述，如重要科学观念形成或转变、具有学科核心意义的概念演化或革命性事件、对 社会物质或精神方面产生重要影响的科学事件等（如表1）。
美国《科学》杂志20世纪末提到11项化学史上重要理论成就 [10]，更多显示了化学、物理和生物等自然学科的发展，既 是一个人类群体不断共同探索外界物质世界的过程，又是一 个促进自我思想观念突破原有藩篱、不断进化的过程。
3.2 作为应用层面的科学说明 化学学科起源可以追溯到人类对火的发现与使用，它是 最为古老的自然科学，化学研究始终以促进人类文明进步、 保证人与自然和谐相处、实现社会可持续发展为指向。化学 教育必然具有培养基本科学素养的未来公民、传播准确的科 学与技术知识、积极审视科学与社会关系的责任。以此为基 点，通过化学发展史的学习促进学生理解化学对社会的作用， 应在展示化学基础知识、学科逻辑思维和研究方法时，重点 选择一些科技创新思路的提出和实现过程，因为这些重要问 题的不断解决说明了科学对社会的正面作用。如关于合成氨 工业的发展以及对社会的意义，可以从几个方面加以呈现 （图2）。
教学设计包括的主要问题有：
①将空气中游离态氮元素变成化合态氮元素的化学原 理是什么？有哪些重大意义？ ②说出常见化肥的工业生产涉及的主要化学反应；
③如何正确看待化肥工业对人类社会发展的意义；
④说出合成氨工业对人类社会生活带来了哪些影响，如 何对它进行评价？ 3.3 作为科学家研究活动的历史 与科学有关的历史人物包括职业科学家、业余科学家、 神学家以及工匠等，科学教育中究竟选择哪些科学家呈现他 们的工作作为科学活动的说明，教育界尚难以给出具体划分 标准。一般而言，可以是“那些对科学的贡献富有特色，足 以与同行或者其他研究者具有显著差异的人”、“在历史上 对自然现象做了原始研究的科学家，而且这些研究已经成为 该领域的基础”[11]。
无论是化学教材的编写还是教学中对化学家个体的描 述，都应该致力于从他们的研究工作里获取科学研究的方法、 科学研究成果对社会发展乃至于人们的思想观念产生重大 作用等方面，而不要过于注重与学科认识没有关系的、个别 科学家独有的特殊性格。图3展示了探究微观物质世界时， 科学家群体研究活动与成就的历时性互动场景，它能够很好 地诠释科学理论与实验、知识与观念、个体与群体的相互影 响、相互促进。
4 总结 化学乃至于科学的飞速发展影响着我们精神生活和物 质生活的方方面面，促使人们希望对它的理解，从寻求对自 然现象的解释演变为对人类社会的整体作用的掌握。由此， 化学学科发展历史的教学也就可以发挥更为广泛深远的作用。
第一，通过化学史教育使学习者具备基本的科学素养， 理解科学知识，掌握科学方法，形成科学精神，促进在智力、 品德、情感等方面和谐发展及综合素质的全面提高。
第二，要借助于对学生智力有挑战性的科学问题解决， 使科学教学过程成为科学活动的“简约复演”，从而在与科 学大师的思想和精神的交流之中、在教师与学生的互动之中、 在自然与社会的生动情境之中进行科学教学，学生在这一过 程中也就成为活动的主体和发现者。
第三，基于学科发展史的教学离不开在于教师对本学科 科学原理的准确掌握。只有如此，才能让学生通过对科学知 识的理解亲近科学事业，而不是将科学历史用于呈现碎片化 的内容，引发学生对学科学习的误解。
参考文献：
[1]美国科学促进协会.中国科学技术协会译.面向全体 美国人的科学[M].北京：科学普及出版社，2001：78. [2] HMSO：
Report of the Committee Appointed by the Prime Minister to Inquiry into the Position of Natural Science in the Educational System of Great Britain （Thomson Report） Reports from Commissioners-5-Education. Governmental Publications， London， 1918. [3] Mach， E. On Instruction in the Classics andthe Science. In E. Mach’s Popular Scientific Lecture （1886/1943）.