利用物理学史进行科学本质显性化教学的策略

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1、利用物理学史进行科学本质显性化教学的策略　　摘要：利用物理学史进行科学本质显性化教学的策略可以从设置显性的科学本质教学目标、设置引导性的科学本质问题和利用科学写作促进学生理解科学本质三个方面进行.　　关键词：物理学史；科学本质教学；策略　　物理学史是人类对自然界各种物理现象的认识史，是人类思想宝库中一笔十分宝贵而丰富的精神财富，也是科学本质教育的重要资源.重视物理学史教育，把物理学的思想观念、典型事例、发展过程融入物理教学之中，是科学本质显性化教学的重要途径.　　一、科学本质与科学本质教学　　（一）科学本质　　科学本质阐明了科学所具有的基本特征，是人们对科学内涵

2、的正确认识.美国科学教育学家莱德曼认为科学是认识世界的一种方法或是科学知识发展中固有的价值观和观念.他认为科学本质的内涵主要包括：科学知识具有暂时性、科学知识是基于经验的、科学具有主观性、科学具有创造性、科学受社会与文化影响、科学基于观察与推测和观察是受理论限制的[1].　　目前，国际科学哲学界对科学本质内涵的认识基本上达成了共识，科学本质内涵包括三个方面：（1）9科学知识的本质，包括科学知识的认识性、暂时性、重复性、累积性、局限性和公开性；（2）科学探究的本质，包括科学探究的实证性、非固定性、非权威性、非绝对客观性、创造性和预见性；（3）科学事业的本质，包括科

3、学与技术社会的关系、科学道德和科学家的身份[2].　　（二）科学本质教学　　分析已有研究成果，科学本质教学实践主要有两种方式：一是隐性途径，是指以科学过程技能的教学、科学探究的教学等来促进学生对科学本质的了解，以间接的方式让学生体会科学本质的内涵；二是显性途径，以科学史、科学哲学、科学社会学以及与科学本质内涵的各个方面相一致的教学来促进学生对科学本质的认识.通过课堂讨论、反思有关科学本质的问题，以达到科学本质的教学目标.采用的教学策略属于隐性途径还是显性途径，与所教的内容并没有一一对应的关系.融入了科学史、科学哲学与科学社会学的教学，如果没有明确指出科学本质的问

4、题，仍然属于隐性途径.　　Abd-El-Khalick和Lederman认为对科学本质的学习应该是显性的、善于反思的，而不是隐性的做中学.学生很难在探究活动中理解科学本质，教师必须采用特殊的方法帮助学生反思他们的活动，这是学生理解科学本质的最好方法[3].研究表明利用科学史来进行科学本质显性化教学是行之有效的[4].　　二、物理学史对科学本质内涵的体现　　物理学史包含了科学知识、科学探究和科学事业的所有要素，是进行科学本质教学的绝佳素材.下面从科学本质内涵的三个维度分析物理学史对科学本质内涵的体现.9　　（一）对科学知识本质的体现　　大量的物理学史表明：科学知识

5、是对自然现象的描述与解释，具有认识性；任何科学理论的形成，都需要其他科学家的认同；科学知识不是绝对的真理，具有暂时性和发展性；科学知识的形成是一个不断积累的过程；不管一种科学理论对一系列现象解释得多么完美，总可能有其他理论比它解释得更好，甚至比它的使用范围更广；科学知识可以被重复地验证.　　如“人类对行星运动规律的认识史”中所蕴含的科学知识本质，主要包括：（1）人类最初对行星运动的研究是为了解释日月星辰等天文现象，体现了科学知识的认识性.（2）托勒密的地心说最终被日心说所取代，体现了科学知识具有暂时性.（3）经过第谷、开普勒、伽利略等人的不懈努力，日心说最终被接

6、受，说明科学知识的形成需要多数人的努力和长时间的积累，体现了科学知识的累积性.（4）开普勒发现并公开发表行星运动的三个定律（即开普勒行星运动定律），体现了科学知识的公开性.（5）牛顿运动定律和万有引力定律只在宏观、低速、弱引力的条件下适用，科学知识具有局限性.　　（二）对科学探究本质的体现　　物理学史研究的是物理学产生和发展的规律、物理学概念和思想的发展与变革.科学家的研究过程或某一课题的发展史表明：科学家用同样的方法各自观察同一自然现象，也可能得出不同的结论；进行研究时，科学家可能会采用不同的研究方法来解决问题；科学家在进行实验前常会预测结果；科学家的观察会受

7、他的生活经验和知识所影响；科学知识的产生和发展离不开人类的想象和创造.9　　由“原子的核式结构模型”提出的历史可知：卢瑟福经过数学推算，证明了只有假设正电球的直径小于原子作用球的直径、α粒子穿越单个原子时，才有可能产生大角度散射.他从理论上探讨产生α粒子大角度偏折的简单原子模型，然后将理论推出的结果与马斯登和盖革的实验数据进行比较.马斯登和盖革进一步对α粒子散射实验进行改进（改变实验材料、靶箔厚度等），得到的数据与卢瑟福的理论分析相一致，肯定了卢瑟福的理论[5].原子核式结构模型的提出体现了科学探究的实证性和科学探究方法的多元性.　　（三）对科学事业本质的体现　

8、　物理学的发展史还告诉我