2001年,在我国科学课程改革的背景下,中小学科学课程标准,即《全日制义务教育科学(3~6年级)课程标准(实验稿)》和《全日制义务教育科学(7~9年级)课程标准(实验稿)》(中华人民共和国教育部,2001)正式颁发并实施,这是我国基础科学教育改革的一项重要举措。这部实验性的科学课程标准,在课程宗旨、价值、目标、基本理念和具体的内容要求上,比以往的科学教学都有较大的突破和变革。首先,明确提出科学课程要引导学生认识科学的本质以及科学技术与社会的关系,将此作为科学素质的重要组成部分、课程的基本理念以及课程的四大目标之一;其次,强调培养学生从整体上认识自然和科学,通过统一的科学概念和原理,理解自然的内在统一性,实现科学课程的整合设计;另外值得注意的是,在具体的教学内容标准中,作为实现认识科学的本质以及科学技术与社会的关系这一重要的课程目标的手段,还专门突出了科学史,明确强调科学史在科学课程中的地位与作用,并给出科学史进入科学课程的基本方式。以下具体从这三个方面来分析科学史在科学课程标准中的渗透和影响。
2.3.2.1 认识“科学的本质”和“科学技术与社会的关系”
《全日制义务教育科学(7~9年级)课程标准(实验稿)》(以下简称《标准(7~9)》)在前言部分,明确强调了“科学的本质”和“科学技术与社会”在教育目标中的重要地位。前言首先概述了科学在现代社会中的发展面貌以及对社会产生的深刻影响:“20世纪以来,科学技术进入了有史以来发展最快的历史时期。在以相对论、量子论、DNA双螺旋结构和板块学说的提出为标志的科学革命的推动下,科学理论无论在深度和广度上均得到迅猛的发展。信息技术、现代生物技术、新材料技术、新能源技术、航天技术等迅速地改变着世界的面貌,推动着社会的进步。另一方面,在科学技术与社会发展的同时,也产生了生态环境恶化、资源枯竭等一系列负面的问题,严重阻碍了社会的可持续发展。”前言并指出:“这些都对教育提出了严峻的挑战”,然后明确要求:“面对上述挑战,学生必须逐步领会科学的本质……必须初步养成关注科学、技术与社会问题的习惯。”
在“课程性质与价值”部分中,指出将“培养科学素养”作为科学课程的宗旨时,又一次明确强调“科学的本质”和“科学技术与社会”,并将此视作“科学素养”中的重要部分:“使学生初步认识科学的本质以及科学、技术与社会的关系。”在“课程性质与价值”的第二项要求中,更是直接涉及了科学本质认识的具体内容:“科学课程建立在以下对科学本质认识的基础上,并将引导学生逐步认识科学的本质:
(1)自然界是有规律的,这种规律是可以被认识的。科学是认识自然最有效的途径。科学知识反映了人类对自然本质的认识,对自然现象具有解释和预见的功能。科学可以转化为技术,变成改变世界的物质力量。科学技术是第一生产力。
(2)科学是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动。科学探究不仅涉及逻辑推理和实验活动,同时还是一个充满创造性思维的过程。科学知识是全人类,特别是科学家探究活动的结果,它是人类智慧和劳动的结晶。科学不仅是科学家的事业,而且是一项全社会的事业。每一个人都应当关注科学技术的发展。
(3)科学是一个开放的系统。科学知识具有相对的稳定性并不断发展和进步,它不是绝对真理,只能在一定的条件与范围内适用,也不能解决所有的问题。可验证性是科学与伪科学的重要区别之一。科学强调和尊重经验事实对科学理论的检验。
(4)科学活动应当促进社会的进步,并将受到科学道德和社会一般道德的双重约束。”
在“课程的基本理念”部分,再一次将“体现科学本质”作为课程基本理念的一部分:“科学课程要引导学生初步认识科学本质,逐步领悟自然界的事物是相互联系的,科学是人们对自然规律的认识,必须接受实践的检验,并且通过科学探究而不断发展。还应当使学生认识科学、技术与社会有着密切的联系,科学是一项人人都应当关注的社会事业。”
在“课程目标”部分中,又明确将“科学、技术与社会的关系”作为课程四大目标中的一个,并提出“理解科学、技术与社会的关系是现代公民科学素养的重要内涵,对这一部分内容的学习是培养学生理论联系实际的作风、参与社会决策的意识、形成可持续发展观念的关键”,“通过科学课程的学习,学生将:
(1)初步认识科学推动技术进步、技术又促进科学发展的相互关系,初步认识社会需求是科学技术发展的强大动力;
(2)了解科学技术在当代社会经济发展中已成为一种决定性因素,科学技术是第一生产力;
(3)了解技术会对自然、人类生活和社会产生负面影响,初步懂得实施可持续发展战略的意义;
(4)了解科学技术不仅推动物质文明的进步,也促进精神文明的建设与发展,科学技术是一项重要的社会事业,每一个公民都应该关心并有权利参与这项事业。”(www.xing528.com)
2.3.2.2 自然的内在同一性和科学知识的整体性
除了强调“科学的本质”和“科学技术与社会”之外,《标准》(7~9)作为一门整合的“科学课程”的课程标准,在谈到其“独特作用”时,还突出了科学知识的整体性:“同各分科课程相比,科学课程试图超越学科的界限,统筹设计,整体规划,强调各学科领域知识的相互渗透和联系整合。这样的课程,有助于学生从整体上认识自然和科学,根据统一的科学概念、原理和各领域知识之间的联系来建立开放型的知识结构;有助于学生知识的迁移和学习能力的发展;有助于对学生科学探究能力培养的总体安排,使学生得到全面的科学方法的训练;有助于学生较为全面地关注和分析与科学技术有关的社会生活问题,获得对科学、技术与社会关系的理解。”
在“设计思路”部分,专门提出了“科学课程整合的特点”:“一是试图超越学科界限,保留带有结构性的基本内容,注意不同学科领域知识、技能之间的融通与连接;二是全面提高学生的科学素养,将科学知识与技能,科学态度、情感与价值观,过程、方法与能力进行结合与渗透,并力求反映科学、技术与社会的互动与关联。”这一部分还具体指出了将科学内容进行整合的方法:“从统一的科学概念与原理,不同学科领域知识与技能之间的融通与连接,科学、技术与社会的关系以及科学探究活动等途径进行。”
在“课程目标”部分中的“科学知识与技能”中,明确提出“统一的科学概念和原理”,“在自然科学的发展过程中,形成了一些统一的概念和原理,它们反映了自然界的内在的统一性”。
2.3.2.3 科学史在科学教学中的地位与作用
《标准(7~9)》专门强调了科学史在科学教学的地位与作用。首先,在内容标准部分中,涉及不同学科的具体内容目标时,有多处直接提出了科学史的内容要求,例如在“物质科学”的“物质的结构”主题中,“了解原子结构模型及其在历史上的发展过程,体验建立模型的思想”;在“物质的运动与相互作用”主题中,“通过力学发展史中的典型事例领悟科学精神”,“通过了解电磁知识在技术中的应用和电磁学发展史中的典型事例,认识电磁感应现象的发现对社会发展的作用”;在“能与能源”主题中,“通过对能量转化与守恒定律发现史的学习,领悟科学思想和科学精神”;在“地球、宇宙和空间科学”的“地球在宇宙中的位置”主题中,“了解地心说到日心说的发展,领悟科学家追求真理的精神”。
更为重要的是,在课程的第四大目标“科学、技术与社会的关系”的内容标准中,明确将科学史列为其中的第一个主题,突出了“‘科学史在科学课程中的地位与作用’:
(1)提供重要的科学事实、概念、原理、方法以及技术发明的历史背景、现实来源和应用。这些内容有助于启发学生的思维,加深学生对所学科学知识的理解;有助于促进学生对科学、技术与社会相互关系的理解,进而使学生感受科学在人类文化与社会进步过程中的地位和影响,认识到科学是一种生动的、基本的人类文化活动,引导他们重视科学在当代社会发展中的作用,并且关注科学各领域之间的内在联系。
(2)通过科学史有关内容的介绍,使学生感受到科学是一个开放的、不断发展的系统,但在广度和深度上不断发展,而且已有的结论也可能被修正,科学是一个永远不会完结的过程。
(3)通过对科学史上一些重大发现、发明过程的介绍以及一些简单而典型的著名案例的学习,激发学生对科学的兴趣,培养他们的探索精神和科学态度,促进和改善学生对相应的科学思想方法的理解,进而了解科学的本质,培育科学精神。
(4)通过历史上的一些著名的反例,从反面给学生以强烈的震撼,加深他们对相应问题的理解,培养严谨缜密的科学思维;通过一些科学家犯错误、遭遇挫折和失败的例子,引导学生正确看待学习过程中遇到的困难,增强信心和勇气;通过对科学思想形成中的曲折与艰辛以及那些伟大的探索者的失败与成功的介绍,使学生进一步体会科学的丰富人文内涵。
(5)应当强调指出,在义务教育阶段的科学课程中引入科学史,主要是作为学生学习科学的一种途径和手段,科学史不应作为新的知识点来考核,其教学效果应当通过学生对相关科学知识的理解、对科学过程与方法的理解以及学生科学态度、情感与价值观的培育来体现。”
《标准(7~9)》还给出了“科学史进入科学课程的基本方式”,包括“作为引入新知识的背景材料”,“作为例题与习题”,“作为相关资料插入作为扩展性阅读材料”和“作为科技活动素材”。
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