蔡呈騰：“建構”融入人文內核的科學教育

王梓霖

30多年前的一天，浙江省人民政府的會議廳里氣氛嚴肅，一場由分管教育的副省長組織，省內學科專家參與的討論會正激烈地進行著。他們爭論的焦點是當前的基礎教育綜合課程改革是否還要繼續下去。那時，浙江省內一些地區已推行了幾年的綜合課程改革，將初中的物理、生物、化學等學科合并為“綜合理科”，歷史、地理等學科合并為“綜合文科”，均設為中考科目。作為新中國歷史上第一場在全省范圍內鋪開的課程改革，推行過程中遇到的阻力是巨大的。學科專家擔憂合并會破壞學科知識的系統性，授課教師則普遍反映很難以一科之長勝任多學科綜合的教學任務。

這些年里，類似的論爭還發生過幾次，最后都得出同樣的結論：課程改革要繼續下去。改革要想行穩致遠，首先需要合格的師資作保障。浙江省一面為全體綜合課程師資提供持續的在職培訓，一面通過高等師范院校加緊培養未來教師。1993年，溫州又一批在高中各科會考表現優秀的學生被提前招錄至溫州師范學院大專班，蔡呈騰就是其中一員?！罢`入”大學物理系的他，除了物理系的重點科目，也學習一些化學、生物學科的專業知識，但這位原本酷愛文學的青年并未對理科做深入研究，而是在課業之余更醉心于文科類閱讀。兩年后，蔡呈騰被分配至溫州市蒼南縣錢庫鎮一所鄉村初中擔任科學教師。

勤向名家乞“新火”，教師須讀五車書

蔡呈騰職業生涯的覺醒源自縈繞于心頭的無力感。他仍記得，執教后不久的一次教學給了他一記猛拳。

那節課講授的是化學知識，按照教學要求，他需要向學生演示生成二氧化碳的實驗?！罢n上大概是學生有了新問題，我在講明白那部分內容后就沒有時間帶著他們做實驗了?！辈坛黍v回憶道。進教室前他提著一筐實驗器材，下課后又原原本本地提了出來?！耙稽c都沒有動?！辈坛黍v坐在辦公室里，陷入了長久而痛苦的沉默，也對自己產生了懷疑，“我好像不能勝任這項工作?！?/p>

對于絕大部分青年教師而言，如何站穩講臺是初入職場必須解決的難題。而對于那時浙江省初中的科學教師而言，這個挑戰或許更大。綜合課程改革尚不具備可供參考的成熟教學經驗，由于自身授課經驗的不足，不少青年教師難以妥當地處理課堂上的突發情況。同時，只具備某一特定學科背景的他們尚不能深入理解主修專業之外的其他學科知識，難以在教學中真正地做到內容的“綜合”，于是不少教師采取了簡單化的教學方式，只一味地督促學生“記一記”“背一背”。

沒有人對蔡呈騰提出批評，但他下定決心，再不能讓這樣的情況出現。在那個沒有網絡、信息不算便捷的年代里，獲取知識的渠道主要是閱讀和接受培訓。錢庫鎮對教育尤為重視，學校圖書館里總會及時購入前沿的理論著作。蔡呈騰一直就好讀書，通過書籍進一步提高教學的“術”，也在書籍中尋找教學的“道”。他對照名師教學案例集，模仿、學習、重復，提升自己的語言表達、板書設計等技藝，依照教學參考書去思考教材編排的內在邏輯，領悟知識背后的底層邏輯，建立對課程的整體理解。但凡有外出培訓的機會，不管多忙他都會安排好手頭的工作，積極爭取，通過培訓見世面、學本領，盡力補足自己的專業缺失。一次培訓中，蔡呈騰接觸到建構主義，由此產生了濃厚的興趣，主動搜集了這一流派相關人物的更多著作。從維果茨基到皮亞杰再到奧蘇貝爾、布魯納……大量的閱讀、持續的培訓，加上將知識運用于實踐，一輪輪的漫長思考后，他漸漸體會到現場實驗、探究精神對科學課堂的意義，明白了自己要做的究竟是什么——懷著建構主義上課堂。

“教學不能把知識作為預先決定了的東西教給學生，不要以我們對知識的理解方式來作為讓學生接收的理由。學生對知識的接收，只能由他自己來建構完成，用他們自己的經驗為背景，去分析知識的合理性?！?/p>

在HPS教育中，“建構”三個世界

2003年的一天，已能從容執教的蔡呈騰在閱讀波普爾的《猜想與反駁》時，突然對自己的教學產生了質疑：“初中生學習的科學知識，能代表當下最典型的科學知識嗎？”更深入地閱讀和探尋后，他認定了一個想法，唯有理解科學本質才能真正幫助學生了解科學。而科學的本質，可以大致概括為科學知識、科學探究和科學事業三個方面。理解科學本質最顯性的路徑，就是HPS教育，即在教學中滲透科學史、科學哲學和科學社會學教育。由此，蔡呈騰從學生“需要什么”出發，結合已有課程與教材，重構出學生更需要的科學課程體系。

某任校長曾這樣評價他：“蔡老師，你在課上很會裝傻，你把所有問題都設計得好像自己不知道一樣?！辈坛黍v很喜歡這個評價，他確實想方設法地推動學生往深處思考?！拔覀兊恼n堂要想清楚一個問題——要把學生往哪里帶?！辈坛黍v的答案是生活的世界、科研的世界、歷史的世界。

立足學生的原有知識和生活經驗，是建構主義學習活動開展的前提條件。在講述流速與壓強的關系時，蔡呈騰問一個足球踢得很好的學生：“我看你上次踢出了一個‘香蕉球，這是怎么做到的？”“老師，你看如果這是個足球，我的腳從這個角度踢過去，球就旋轉起來了，然后就會以這樣一條弧線飛到球門里?！边@位學生邊回答邊用手比畫，眼神中滿是興奮。蔡呈騰接著問：“那你是怎么使勁的？能不能用科學來解釋這個操作？”踢球的學生模糊地知道背后的伯努利原理，但也只是一知半解。對生活中常見現象的好奇催生了學生們進一步探索的欲望。在初中階段，學生正處于由表象思維向抽象思維過渡、從定性思考向定量思考轉變的時期，他們大多能經由生活世界里的經驗理解伯努利原理，但還不太具備對各類現象定量分析的能力。

而某些學生的學習或某些概念的教學中，教師需要創設機會讓學生自然地走進科研的世界。比如一些學生可以輕松感知到力能使物體的運動狀態發生改變，也很想知道力與物體運動狀態改變之間的定量或半定量的關系。課上蔡呈騰舉了一個例子，假設有AB兩輛賽車，它們質量相同，A車從靜止加速到100km/h用時4秒，B車則用時5秒。那么哪輛車運動狀態改變的程度大？哪輛車的動力更大？學生能自然地回答出正確答案：都是A。初中階段，學生掌握到這里已經足夠?！盀槭裁磿羞@樣的結果？”一些學生期待了解更多，他們想知道怎樣用一個物理量精準地描述物體運動狀態改變的程度。而這背后是牛頓第二定律，與加速度相關的知識。蔡呈騰在設計教學情境時，常這樣有意為學生預留出進一步探究的空間。這樣的習慣源自2005年，自那時起的很長一段時間，他兼任學校自然科學競賽教師，輔導了不少有興趣深入探究科學奧秘的學生?！斑@些學生將來可能會從事科研相關工作，他們擅長運用理性思維思考問題，比如以數學關系去觀察世界的運行邏輯?！辈坛黍v說道。而科學學習和研究只有進入高度理性和抽象的境界時，才能進一步挖深和拓寬人類的科學認知領域。

根據建構主義學習理論，判斷一個情境是否必要的標準是，觀察去掉情境后這節課的內容、性質、效果是否發生了較大變化。在蔡呈騰的課堂上，歷史上的科學探究過程可以成為教學的情境資源。八年級下冊需教授電生磁的知識，蔡呈騰從1820年丹麥物理學家奧斯特發現電流磁效應的現象說起，還原了奧斯特的探究過程，模擬了當時奧斯特研究中的幾次實驗。其中的失敗經歷更是啟發學生思考科學和人生的好時機?！笆请娏髦車娴牟淮嬖诖艌鰡?？如果你是19世紀20年代的科學工作者，還會對這個問題感興趣嗎？”真實的探究總要歷經一番考驗，了解科學家們探究的思維方式、流程，能讓學生在一定程度上體悟科學的本質。在蔡呈騰眼中，科學與語言類人文學科學習的最大差別在于，學生無法做到“書讀百遍其義自見”，科學教師是意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的提供者和灌輸者?？茖W這門課上，學生是信息加工的主體，教師要引領學生在實現舊知識基礎上的重構，依靠觀察與實驗，豐富自己的體驗。

在平凡的日子里吹響號角

初中課堂教學時間有限，采取建構、內化的方式來教學，無疑需要耗費大量的時間和精力。這些年里，蔡呈騰是否曾產生動搖？他堅定地回答：“沒有?！?/p>

“首先是改變自己，然后盡可能改變現狀?！币驗樵诔踔锌茖W教學中的突出表現，這些年，蔡呈騰參加過各種級別和類型的科學試卷命題工作。他所在的命題團隊形成的共識是，逐步消除試卷中學生通過記憶就能完成的題目。即便是基礎知識，在試卷中也有了與以往不同的呈現形式?！氨热邕\用顯微鏡時，要將低倍鏡換成高倍鏡，只需調整低倍鏡的轉換器。我們以具體情境考查這個知識點，題干里的第一幅圖是鏡頭下比較小的細胞，第二幅圖是鏡頭下放大了的細胞。問：從圖1到圖2該怎樣操作？又如，考查杠桿原理相關知識時，我們繪制出一輛自行車，問：要想將后輪提起來，提哪里會比較省力？在這道試題中不標注動力臂、阻力臂，學生需要首先判斷這是在考查什么知識?！痹诟鞣N考試中，他期望更多命題者以測評引領教學，進一步促成學校教育中教和學的方式變革。

初中教材中蘊藏著科學史實、科學故事、科學精神的內核，蔡呈騰幾乎將絕大部分閱讀時間投入與初中科學教材相關的科學史研究中，使它們成為教學的有效資源，這已然成為他日常生活的一部分。有朋友問，為什么不整理出來分享給更多人？這個問題在他的心里生了根。在大多數人眼中，科學教育重在探究，似乎與閱讀沒多大關系，但蔡呈騰認為理科閱讀對于提高學生科學素養的作用同樣重要。他的思考有了新命題：“我們能夠給師生推薦哪些理科讀物？哪些既有較高的閱讀價值，又能讓師生有更強的閱讀意愿？”他再次考證這些年里搜集到的材料，依據浙教版初中科學教材的編排邏輯，編撰了《科學史上的動人時刻》系列著作，呈現了科學史上具有精神內核的故事。他期望這套著作能為同行的教學和命題提供一些參考，也為學生的理科閱讀提供一種選擇。

2019年，蔡呈騰入選溫州市暑期師德講師團，面向全市約12.5萬教師作報告。起初他有點忐忑，感覺自己和其他同場報告的人相比，沒有什么特殊成就?！拔业娜兆雍芷降?，做一點自己喜歡的事情、做一點教學研究工作?！薄斑@就是最大的師德?！鳖I導的話讓他一下子放下心來。在那次題為《一位理科教師的日常生活》的演講中，他提到了四個關鍵詞“教、讀、看、寫”。到現在，蔡呈騰每周仍會回顧自己的日常，踐行自己的教育信條。

時間，標注著時代整體的變遷，也丈量著個人成長的足跡。從事科學教育近30年，在這條起初并非主動踏足的道路上，蔡呈騰將責任與興趣相結合，在科學教育中融入人文內核，將一位科學教師的日常生活過得有滋有味。他常這樣形容自己的工作，“在歷史的車轍中辨析未來的方向，在哲學的遇見中體悟教育的情懷”。歷史的車輪依舊向前，科學教育在迎接屬于它的春天。