如何給學(xué)生講空氣成分，不是一件容易的事情。備課時(shí)，我查看了空氣成分的科學(xué)史。課堂上，我介紹了法國化學(xué)家拉瓦錫如何發(fā)現(xiàn)空氣的主要成分，證明空氣不是一種物質(zhì)的巧妙實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，即在密封條件下，先用液態(tài)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(jīng)檢驗(yàn)是和原來一樣的空氣。雖然實(shí)驗(yàn)過程長(zhǎng)，但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作比較簡(jiǎn)單，結(jié)論容易歸納。

　　與之前科學(xué)家的設(shè)計(jì)相比，拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)多了在同一體系里還原空氣并檢驗(yàn)的步驟，是創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這與拉瓦錫善于利用對(duì)比等科學(xué)方法和縝密思維分不開。試問，如果沒有前人空氣成分的實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，那么拉瓦錫能很快設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、歸納結(jié)論并提出燃燒學(xué)說嗎？學(xué)生討論后一致認(rèn)為，科學(xué)需要繼承前人成果，站在巨人肩膀上，更上一層樓。我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，就是繼承前人的科學(xué)成果，推動(dòng)科學(xué)持續(xù)發(fā)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(cè)量出氧氣的體積數(shù)。隨后，學(xué)生熄滅燃燒蠟燭，驗(yàn)證空氣中氧氣的體積含量。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)與拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)相比有什么優(yōu)缺點(diǎn)？這個(gè)問題有一定的思維深度，想獲得詳細(xì)、完整答案難度較大，對(duì)初學(xué)科學(xué)的學(xué)生尤其困難，需要及時(shí)引導(dǎo)，閱讀相關(guān)科學(xué)史。

　　在閱讀中，師生了解科學(xué)家如何精心巧妙設(shè)計(jì)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，方法得當(dāng)，確保現(xiàn)象明顯，過程有重復(fù)性等內(nèi)容，都給課堂實(shí)驗(yàn)很多啟發(fā)。我們像科學(xué)家一樣，課前精心準(zhǔn)備，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，留有預(yù)案，保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著，成功率高。如改善鐵的狀態(tài)、成分，添加易銹的鹽溶液，讓鐵“速銹”，這魔術(shù)般的魅力深深吸引了學(xué)生，再次激發(fā)了學(xué)習(xí)的濃厚興趣。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)，逐漸建立起根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理決定實(shí)驗(yàn)步驟的方法論，理解實(shí)驗(yàn)過程步驟的原因。

　　我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生們閱讀科學(xué)家生平事跡，感受科學(xué)家追求科學(xué)的精益求精、百折不撓、永無止境的精神。漸漸地，他們對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚興趣，自信感越來越強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作也越來越規(guī)范，有“小科學(xué)家”的“范兒”。

　　在學(xué)習(xí)核心知識(shí)時(shí)，我會(huì)插入介紹科學(xué)發(fā)現(xiàn)史。有時(shí)過程中某一細(xì)節(jié)遺忘，一般不停頓，而是繼續(xù)講，保持過程的連貫性。因?yàn)榭茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，受當(dāng)時(shí)技術(shù)和條件限制，成果有瑕疵，不影響大多數(shù)人的接受。科學(xué)家們?cè)诖嘶A(chǔ)上接力繼續(xù)完善，最后成果是眾多科學(xué)家的結(jié)晶。對(duì)于遺忘和問題部分，我下節(jié)課及時(shí)補(bǔ)上，符合科學(xué)進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)時(shí)要求學(xué)生保持實(shí)驗(yàn)過程的流暢性，集中精力觀察現(xiàn)象，保證思維連續(xù)，即使實(shí)驗(yàn)失敗，也能及時(shí)捕捉到異常現(xiàn)象，有助于思考、質(zhì)疑能力的培養(yǎng)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)步驟，在操作規(guī)范下實(shí)驗(yàn)，直到成功，再反思實(shí)驗(yàn)失敗原因。

　　我經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生跨學(xué)科閱讀，不同領(lǐng)域相關(guān)問題相遇，可以產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，即“創(chuàng)新”，這對(duì)解決生活實(shí)際問題有幫助。學(xué)生遇到實(shí)際“挑戰(zhàn)”的問題，會(huì)結(jié)合所學(xué)知識(shí)和閱讀的科學(xué)書籍，通過初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)求解。

　　比如，學(xué)習(xí)氧氣的發(fā)現(xiàn)和氧氣的性質(zhì)、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(guān)書籍）。第二天，學(xué)生收集了關(guān)于燃燒、氧化和對(duì)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(shí)間進(jìn)行板報(bào)展示，很有成就感。師生總結(jié)，氧氣的性質(zhì)應(yīng)用有一定條件，有利有弊。物質(zhì)性質(zhì)、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(xué)唯物辯證法。

　　學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)定理、原理，能自覺應(yīng)用唯物論，理解定理、原理在適用條件下的相對(duì)性，避免它們絕對(duì)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(shí)質(zhì)上是某一方面最優(yōu)化的算法，人工智能永遠(yuǎn)不能成為人工智慧。所以當(dāng)前要學(xué)好編程，為將來編寫邏輯嚴(yán)密、簡(jiǎn)潔的代碼打好基礎(chǔ)。

　　科學(xué)教育通過趣味濃厚的實(shí)驗(yàn)等，引導(dǎo)學(xué)生有目的地閱讀科學(xué)書籍，科學(xué)讀物又反作用于科學(xué)教育，深化了他們對(duì)核心知識(shí)的理解，拓寬了學(xué)習(xí)科學(xué)的邊界。兩者“共生”一體，相互促進(jìn)，螺旋上升，使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)生活方式、熱愛科學(xué)并為之奮斗終身。

　　（作者系安徽省銅陵市義安區(qū)第三中學(xué)教師）

《中國教育報(bào)》2024年12月11日 第10版