博物學(xué)時(shí)代是科學(xué)還未分化的時(shí)代，科學(xué)思想和研究方法的落后會(huì)帶來(lái)許多不足和謬誤。伴隨著數(shù)字時(shí)代的到來(lái)和現(xiàn)代科學(xué)的突飛猛進(jìn)，小學(xué)科學(xué)教育也遇到了“挑戰(zhàn)”：學(xué)生如何通過(guò)科學(xué)課認(rèn)識(shí)達(dá)爾文、亞里士多德等這些并非嚴(yán)格意義上的科學(xué)家以及他們的研究成果，教師如何引領(lǐng)學(xué)生掌握現(xiàn)代科學(xué)研究方法和數(shù)字化科學(xué)工具，讓他們超越日常的經(jīng)驗(yàn)，更好地適應(yīng)未來(lái)？本期特別呈現(xiàn)特級(jí)教師吳向東關(guān)于當(dāng)下小學(xué)科學(xué)教育的新思考。

　　在一次研討課上，我提出一個(gè)問題：“上了科學(xué)課后，如何讓學(xué)生超越日常經(jīng)驗(yàn)，從科學(xué)上真正獲得提升？”

　　為什么提出這個(gè)問題？在二年級(jí)的科學(xué)課上，教師帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)感官區(qū)別物體，比如讓學(xué)生識(shí)別真水果與仿真水果；在學(xué)生的背后扔下常見的東西，通過(guò)聽到的聲音猜猜是什么；在不透明的袋子里摸物品，僅憑借觸覺猜是什么；教師甚至買了可以吃的包子，讓學(xué)生通過(guò)味覺去區(qū)分其他的東西……雖然各種活動(dòng)非常有趣，學(xué)生熱情參與其中，但40分鐘下來(lái)，學(xué)生學(xué)到了什么？日常生活中，類似這樣的觀察活動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)，學(xué)生從出生起就在不斷獲得這樣的感官經(jīng)驗(yàn)，而科學(xué)教學(xué)超越了這些日常的感官經(jīng)驗(yàn)了嗎？如果沒有或者不明顯，這樣的科學(xué)課又有多大的價(jià)值？

　　從博物學(xué)到現(xiàn)代科學(xué)

　　由此，讓我想起了近代科學(xué)還未建立起來(lái)的博物學(xué)時(shí)代，那些被我們稱為科學(xué)家的人，如中國(guó)古代醫(yī)學(xué)家李時(shí)珍、古希臘科學(xué)家亞里士多德、提出進(jìn)化論的達(dá)爾文、提出生物分類學(xué)的林奈，還有學(xué)生特別喜歡的昆蟲學(xué)家法布爾，他們主要是通過(guò)感官細(xì)致入微的觀察去研究自然的。雖然有重大發(fā)現(xiàn)，但用伽利略、牛頓等近代科學(xué)家建立起來(lái)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)的思想方法進(jìn)行考察，還有許多不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤健?br />
　　到了現(xiàn)代，現(xiàn)代科學(xué)比近代科學(xué)更加嚴(yán)謹(jǐn)和先進(jìn)，研究的方法早已超越了人的感官，包括射電望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的各種波段的新型望遠(yuǎn)鏡和觀測(cè)儀器，可以“看”到光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看不到的天文信息，中子星的發(fā)現(xiàn)，引力波的捕捉，已經(jīng)不是增強(qiáng)了人視覺的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡所能及。生物進(jìn)化和分類的研究也是如此，已經(jīng)超越了感官能及的生物形態(tài)學(xué)，可以從分子生物學(xué)，如基因研究的角度去研究生物的進(jìn)化，作出更精準(zhǔn)的分類。

　　如今的數(shù)字時(shí)代，一切都在數(shù)字化，比特到處流淌，現(xiàn)代科學(xué)又迎來(lái)了新的飛躍。人類基因組計(jì)劃建立人體2.5萬(wàn)個(gè)基因的30億個(gè)堿基對(duì)的龐大數(shù)據(jù)。以此為基礎(chǔ)，計(jì)算生物學(xué)可以大行其道，通過(guò)算法和模擬可以從這個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)更多的生命奧秘，使科學(xué)家有可能研制精準(zhǔn)靶向的藥物，去治療包括癌癥在內(nèi)的不治之癥。不僅計(jì)算生物學(xué)，而且冠以計(jì)算的如計(jì)算化學(xué)、計(jì)算物理學(xué)、計(jì)算地理學(xué)等新的科學(xué)門類不斷涌現(xiàn)，再加上傳感器、大數(shù)據(jù)、人工智能的進(jìn)步，數(shù)字時(shí)代的科學(xué)思想和方法又邁入了更加智能的嶄新時(shí)代。

　　從博物學(xué)到近代科學(xué)再到現(xiàn)代科學(xué)，延伸到如今數(shù)字化的現(xiàn)代科學(xué)，每一次的科學(xué)進(jìn)步，都意味著對(duì)感官觀察的超越，意味著新的科學(xué)思想方法的躍遷。

　　何必把學(xué)生拉回博物學(xué)時(shí)代

　　盡管如此，小學(xué)科學(xué)教材呈現(xiàn)的科學(xué)研究?jī)?nèi)容似乎還停留在博物學(xué)時(shí)代。

　　在二年級(jí)通過(guò)感官去比較的內(nèi)容中，教師設(shè)計(jì)了比較水溫高低的內(nèi)容。需要用手觸摸杯中的溫水，感受其溫度的高低，但在水溫差別不大的情況下，要辨別溫度差別就困難了，這時(shí)就要用到溫度計(jì)。而要學(xué)會(huì)使用普通的溫度計(jì)，教師還要教會(huì)學(xué)生認(rèn)識(shí)刻度。由于常用的酒精溫度計(jì)是根據(jù)液體受熱膨脹上升的原理，測(cè)量的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，這就帶來(lái)了一些不便。網(wǎng)上搜索，有各種數(shù)字溫度計(jì)，我們選擇了具有一定靈敏度帶有測(cè)溫探頭的數(shù)碼顯示的溫度計(jì)，放到水里約1秒鐘就會(huì)顯示穩(wěn)定的讀數(shù)。于是，班內(nèi)每個(gè)小組發(fā)一個(gè)，先讓學(xué)生用手反復(fù)比較溫度相近的三杯水溫度高低的順序，再用數(shù)字溫度計(jì)反復(fù)測(cè)量——精確的數(shù)值和模糊的感覺一對(duì)比，科學(xué)儀器測(cè)量的長(zhǎng)處顯露無(wú)遺。有學(xué)生說(shuō)，用手感覺水溫會(huì)產(chǎn)生“幻覺”，不好把握到底是哪一杯水溫度更高一點(diǎn)，而數(shù)字溫度計(jì)測(cè)量水溫更準(zhǔn)確。這樣的課使學(xué)生意識(shí)到，科學(xué)觀測(cè)工具比感覺器官更可靠，從而對(duì)科學(xué)研究的本質(zhì)逐漸有所體悟。