科學教育與閱讀的“共生”

　　如何給學生講空氣成分，不是一件容易的事情。備課時，我查看了空氣成分的科學史。課堂上，我介紹了法國化學家拉瓦錫如何發現空氣的主要成分，證明空氣不是一種物質的巧妙實驗設計，即在密封條件下，先用液態的汞固化空氣中燃燒成分，再把固化成分還原到剩余的空氣中，經檢驗是和原來一樣的空氣。雖然實驗過程長，但實驗現象明顯，操作比較簡單，結論容易歸納。

　　與之前科學家的設計相比，拉瓦錫的實驗設計多了在同一體系里還原空氣并檢驗的步驟，是創新設計，這與拉瓦錫善于利用對比等科學方法和縝密思維分不開。試問，如果沒有前人空氣成分的實驗作為基礎，那么拉瓦錫能很快設計創新實驗、歸納結論并提出燃燒學說嗎？學生討論后一致認為，科學需要繼承前人成果，站在巨人肩膀上，更上一層樓。我們現在學習科學知識，就是繼承前人的科學成果，推動科學持續發展，是很有必要的。

　　接著，我演示紅磷燃燒消耗封閉瓶中氧氣，粗略測量出氧氣的體積數。隨后，學生熄滅燃燒蠟燭，驗證空氣中氧氣的體積含量。這兩個實驗與拉瓦錫的實驗相比有什么優缺點？這個問題有一定的思維深度，想獲得詳細、完整答案難度較大，對初學科學的學生尤其困難，需要及時引導，閱讀相關科學史。

　　在閱讀中，師生了解科學家如何精心巧妙設計，包括實驗目的明確，方法得當，確保現象明顯，過程有重復性等內容，都給課堂實驗很多啟發。我們像科學家一樣，課前精心準備，優化實驗方案，留有預案，保證實驗現象顯著，成功率高。如改善鐵的狀態、成分，添加易銹的鹽溶液，讓鐵“速銹”，這魔術般的魅力深深吸引了學生，再次激發了學習的濃厚興趣。他們在實驗時，逐漸建立起根據實驗原理決定實驗步驟的方法論，理解實驗過程步驟的原因。

　　我帶領學生們閱讀科學家生平事跡，感受科學家追求科學的精益求精、百折不撓、永無止境的精神。漸漸地，他們對實驗產生了濃厚興趣，自信感越來越強，實驗操作也越來越規范，有“小科學家”的“范兒”。

　　在學習核心知識時，我會插入介紹科學發現史。有時過程中某一細節遺忘，一般不停頓，而是繼續講，保持過程的連貫性。因為科學家們發現，受當時技術和條件限制，成果有瑕疵，不影響大多數人的接受。科學家們在此基礎上接力繼續完善，最后成果是眾多科學家的結晶。對于遺忘和問題部分，我下節課及時補上，符合科學進程。實驗時要求學生保持實驗過程的流暢性，集中精力觀察現象，保證思維連續，即使實驗失敗，也能及時捕捉到異常現象，有助于思考、質疑能力的培養。重復實驗時，認真閱讀實驗步驟，在操作規范下實驗，直到成功，再反思實驗失敗原因。

　　我經常鼓勵學生跨學科閱讀，不同領域相關問題相遇，可以產生化學反應，即“創新”，這對解決生活實際問題有幫助。學生遇到實際“挑戰”的問題，會結合所學知識和閱讀的科學書籍，通過初步設計實驗科學求解。

　　比如，學習氧氣的發現和氧氣的性質、用途之后，我留下課后問題：空氣中氧氣含量是不是越多越好？（提示：回答全面要多讀相關書籍）。第二天，學生收集了關于燃燒、氧化和對生物影響等方面情況，敘述氧氣含量多的益處和危害，并在課余時間進行板報展示，很有成就感。師生總結，氧氣的性質應用有一定條件，有利有弊。物質性質、用途有兩面性，同理，科技成果也具有兩面性。用得好造福人類，反之危害人類，這就是科學唯物辯證法。

　　學生學習科學定理、原理，能自覺應用唯物論，理解定理、原理在適用條件下的相對性，避免它們絕對化。閱讀最新科技材料、成果，也能用辯證觀理解其“功過”，比如人工智能實質上是某一方面最優化的算法，人工智能永遠不能成為人工智慧。所以當前要學好編程，為將來編寫邏輯嚴密、簡潔的代碼打好基礎。

　　科學教育通過趣味濃厚的實驗等，引導學生有目的地閱讀科學書籍，科學讀物又反作用于科學教育，深化了他們對核心知識的理解，拓寬了學習科學的邊界。兩者“共生”一體，相互促進，螺旋上升，使學生養成科學生活方式、熱愛科學并為之奮斗終身。

　　（作者系安徽省銅陵市義安區第三中學教師）

《中國教育報》2024年12月11日 第10版