这篇文章已发表在《辽宁教育》2017年第2期，个人观点，如有不当，请见谅！
从一个“失败”的教学案例看有待商榷的科学本质观
杭州市余杭区临平第一小学 杨仁光
摘要：本文从科学知识、科学史、科学方法三个维度分析了听课教师对一个“失败”活动所持的有待商榷的科学本质观，并提供了促进科学本质理解的相应建议。
关键词：科学知识；科学方法；科学史；科学本质
一、问题的起源
在某市的一个青年骨干教师的培训活动中，S老师执教《生活中的静电现象》。经过不断深入的实验探究，S老师引导学生逐步归纳出“摩擦可以使一部分物体带静电”、“带静电的物体可以吸引轻小物体”以及“存在两种不同的静电”这三个重要的科学概念。此时离下课还有5min，当大家以为S老师会以一个延伸的问题引出课后的研究活动时，出乎意料的是，S老师问了学生一个问题：“既然我们通过实验发现存在两种不同的静电，那么你能给这两种静电命名吗？”此时的课堂显示出一种难以言说的沉静，S老师不断地鼓励并引导学生讨论。终于，学生开始发言了：
生：塑料电，玻璃电
生：正电、负电
生：吸引电、排斥电
S老师将学生对静电的命名一一列举在黑板上，此时，教师的微信讨论群开始有了异议：
“S老师怎么这样教”
“这样不是将错误的科学概念传递给了学生吗？”
“S老师怎么能犯这样的低级错误。”
“难怪初中老师会说我们小学老师讲的很多东西都是错误的”
暂且放下老师们的异议，我们继续往后看。
S老师引导学生根据命名对文具袋的一些文具摩擦后所带的静电进行辨别分类。活动结束了，显然超时了。与此同时，问题也随之产生——为什么老师对学生将静电命名为“玻璃电”、“塑料电”、“吸引电”、“排斥电”有异议？
二、问题的分析
笔者认为部分听课教师对于科学本质的认识是造成这一异议的主要原因。
（一）对待科学知识的态度
科学知识处在不断变化与革新之中，并不存在一层不变的科学知识。以我们现在所知，正电、负电是静电的正确命名方式，因而其他非正负电的命名均系错误的科学概念。对于多数理科教师来说，科学被看成是已经确立的知识体系，充其量只须要作很少的论证。[1]
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这是绝对真理的知识观，是不正确的科学知识观。正如爱因斯坦所说：“物理概念是人类心灵自由创造的产物，然而不管表面看起来怎样，它们并不是单一由外部世界决定的。”科学知识本身也不是纯粹客观存在的，它是主观与客观融合的结果，是不断发展变化的。[/p]
（二）对待科学史的态度
事实上，在电学研究的初期，许多电学家，如格雷，豪克斯比，迪费，富兰克林等，都有着对于电的本质的不同观点，他们往往选择的是符合其理论的一些电现象进行解释，因而除了事实以外，其他则难以沟通。繁杂的理论与概念，以及随机搜集事实的活动使得电学研究异常混乱，直到富兰克林将静电命名为正负电，并采用流体的理论，简便地说明了一些电现象，才使得电学具有了第一个清晰的范式，也划定了后续科学家需要研究的范围和需要解决的谜团，电学才有了十八世纪末十九世纪初的繁荣发展，以及随之而来的第二次工业革命。然而在富兰克林之前，迪费已经将为人所熟知的两种静电命名为
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“树脂电”和“玻璃电”，[/p][p=30, 2, left]
他在发表的一封信中，这样写道：“有两种各不相同的电荷，一种我称为玻璃电，另一种我称为树脂电。第一种是玻璃、岩晶、宝石、兽毛、绒毛和其他许多物体的电；第二种是琥珀、硬树胶、丝、线、纸和其他大量物质的电。这两种电的特性是，比如说，玻璃电物体排斥一切同电的物体，但是相反，吸引一切树脂电物体。”[2]迪费否定了在他之前英国学者格雷所阐述的“电物体”与“非电物体”，并认为所有物体均可以通过摩擦带电。[3][/p]
而在迪费确定并命名两种电荷之后，一种朴素的机械-微粒哲学的思想引导人们将电装进了瓶子，莱顿瓶出现了。而基于莱顿瓶的电学研究，催生了富兰克林的三大贡献：证明了闪电与地电的统一性（著名的风筝实验）、发明了避雷针、提出正电和负电的概念并建立了“缺失”和“多余”的电学模型，经过其直接后继者的不断努力，形成了电学的第一个范式，此后电学不断发展，伽伐尼、伏打、卡文迪许、库伦、安培、欧姆、法拉第、麦克斯韦等科学巨匠在富兰克林创立的范式中，轮番登上历史的舞台，促进了电学的极大发展。命名使得研究的对象清晰化，为后续范式理论的确立提供了坚实的基础，而最终选择正负电用以命名静电，则全然在于富兰克林所创立的电学范式有着良好的优越性，这一范式的成就空前地吸引一批坚定的拥护者，使他们脱离科学活动的其他竞争模式。同时这些成就又足以无限制地为重新组成的一批实践者留下有待解决的种种问题。[4]而不在于“树脂电”和“玻璃电”是错误的命名。而且依照当下对于电本质的理解，富兰克林命名的正负电恰好是颠倒的。
我们接受了富兰克林的电学理论，却忽略了科学史上那些为科学做出过斐然贡献的其他科学家，这是片面的科学史观。审视历史的大背景，那些成功与失败都足以引人深思，都足以成为老师，学生研究的素材，从而促进我们对于科学本质的理解。因而，命名什么并不重要，重要的是学生的命名是对直观现象的抽象化理解，是建构自身理论的科学过程，体现的是学生思维的深度。另外，比起死记词汇，建立在直接经验基础上的定义往往更能促进学生的理解。[5]
（三）对待科学方法的态度
科学教学，虽然强调动手操作的探究研讨，但主要的还是培根式的归纳法，即在观察、实验的基础上归纳出确定结论的方法。归纳法仅仅只是科学方法中的一种，而我们待之如获至宝，从而固化了课堂的探究。然而科学方法是多元化的、发展的。正是因为单一的科学方法观，静电命名活动显得格格不入，命名是对问题的界定，从而使研究的对象清晰化，为了建立一套可行的理论，科学史上与此类似的事例比比皆是，比如伽利略的速度，瞬时速度，牛顿的加速度，引力常数，法拉第的场等等，我们熟知了这些科学概念，却忽略了概念得以命名成功的背后所蕴藏的不同于归纳法的另外一种科学方法，概念甚乎是突然出现的，这其中有着科学家们异于常人的科学思维方式，而我们的学生正在演绎这种方式。
学生的命名尽管是“错误”的，但是基于命名所进行的静电辨别分类活动则是这一活动的又一次深入。学生在科学课堂的活动，与科学家所进行的科学研究类似，只是程度有所不同而已。作为科学中极为重要的常规科学，正如库恩所说：“其范围是很小的，由于把注意力集中在小范围的相对深奥的那些问题上，范式会迫使科学家把自然界的某个部分研究得更细致更深入，没有范式的指导，这样做将是不可想象的。”[6]尽管对静电的命名并没有直接确立电学的范式，但是却为电学范式的确立奠定了很好的基础，因而相当重要。学生的研究与科学史有着相似之处，而我们却忽略了，当我们能够透过学生表现，看到学生所实践的科学方法时，我们会发现其实他们是在建构理论的征程中，多元化的科学方法观使我们欣喜地看待学生思维的深化与发散。
三、问题的解决策略
教师作为科学界在课堂上的代言人，其对科学本质的观点，会直接影响学生对科学本质的理解，影响创新实践能力与科学态度的培养。从亚里士多德到牛顿，从培根到实证主义鼻祖——孔德，从萨顿到卡尔•波普尔，从托马斯•库恩到拉卡托斯，从费耶阿本德到皮克林，科学本质观一步步发展。美国学者皮克林提出了科学的实践性理解，从先前将科学理解为表征和知识，走向作为文化与实践的科学。这也是当下国际科学教育改革的理论源泉。从最广泛的意义上说，关注科学活动的过程、而不仅仅关注科学活动的结果，关注科学活动要素的相互作用、而不是限于对科学活动要素进行孤立考察，关注科学活动的动态变化，而不是寻找活动背后的某种静态的永恒，就是视科学为一种实践的考察。[7]那么作为科学教师，我们又该通过什么方式去加深对科学的理解，进而帮助学生更好地理解科学的本质呢？
（一）了解科学史与科学哲学，与先贤共话科学
可以适当阅读有关科学史，科学哲学的一些文献资料，科学史展现的是科学发展的历程，科学家在艰难险阻中，克服重重困难，发现未知的世界，努力寻找人类文明的前途。科学史中理论的创新与变革，技术的改进与革新，以及科学家们表现出的不畏权威，坚持不懈，勇于探索，敢于批判的科学精神与态度，都可以成为促进教师与学生对科学本质理解的起点与素材。每一个科学发现都有其深刻的政治，经济，文化等社会背景，科学的发展是一种文化的拓展。比如蒸汽机的发明改进，其所处的时代背景，为蒸汽机的出现提供了沃土，我们不能将其看做一个孤立的科学发现，而应该结合历史背景，分析科学的发展与进步，从而使科学的形象更加丰富、深刻。科学哲学则从不同的角度揭示了科学的本质，让我们了解到不同的阶段，人们对于科学本质的不同理解。大量的阅读，可以使我们借鉴大师的观点，冷静地看待科学，看待科学教学，看待学生在课堂上的一些有趣的表现，思考其背后所隐含的科学本质观，也为我们进一步的教学工作寻找良好的切入点。
（二）亲身经历科学探究，从实践中理解科学
探究并无固定的步骤，也无固定的顺序，所谓的五步法、六步法也只是对探究的片面理解，是为了方便教学，却成了单一的，固化教学模式，但这不是真正的探究。很难想象一个自己都没有探究的好奇心，没有经历过探究，熟知探究的老师，如何去教学生探究。正如一个不会开车的人，又如何当得好教练呢？“理解和从事探究能力的发展，要求有直接的探究经历和不间断的实践过程，但是光有体验是不够的，体验与理解要并行。”[8]不断地发现问题，研究问题，在探究的过程中像科学家一样去构建自己的知识体系，加深对作为文化、作为探究、作为实践的科学的理解，去感受收获后的喜悦，激发自身的好奇心，以及更多的研究，形成良性循环。
（三）开发科学拓展性课程，与学生分享科学
作为科学老师，我们的目的不仅仅是加深对科学本质的理解，更重要的是帮助学生加深对科学本质的理解，评价学生的表现。检验自己是否真正理解科学的途径之一便是结合自身的经验以及各种资源，开发相应的拓展性课程，并将我们对科学的理解融入到教学中去。在开发课程的过程中，我们要考虑科学史与学生的认知水平，创建合适的学习情境，建立相应的载体，准备利于学生理解与分析的模型……这一过程，需要充分地调动了我们自身对科学的理解，在加深对科学理解的同时，也促进了教师自身的专业发展。
参考文献
[1] 丁邦平.国际科学教育导论[M] ．太原：山西教育出版社，2002：340.
[2]、 [3] 吴国盛.科学的历程[M] ．北京：北京大学出版社，2002：280.
[4] (美)托马斯·库恩著，金吾仑，胡新和译．科学革命的结构[M] ．北京：北京大学出版社，2012：8.
[5] (美)国家研究理事会著，罗星凯等译．科学探究与国家科学教育标准——教与学的指南[M] ．北京：科学普及出版社，2004：129
[6] (美)托马斯·库恩著，金吾仑，胡新和译．科学革命的结构[M] ．北京：北京大学出版社，2012：20.
[7] 郭俊立.科学知识社会学的实验室研究及其哲学意蕴评析[J] .科学技术哲学研究，2011（6）：42-46.
[8] (美)国家研究理事会著，罗星凯等译．科学探究与国家科学教育标准——教与学的指南[M] ．北京：科学普及出版社，2004：13-14.
