如何给学生讲空气成分，不是一件容易的事情。备课时，我查看了空气成分的科学史。课堂上，我介绍了法国化学家拉瓦锡如何发现空气的主要成分，证明空气不是一种物质的巧妙实验设计，即在密封条件下，先用液态的汞固化空气中燃烧成分，再把固化成分还原到剩余的空气中，经检验是和原来一样的空气。虽然实验过程长，但实验现象明显，操作比较简单，结论容易归纳。
与之前科学家的设计相比，拉瓦锡的实验设计多了在同一体系里还原空气并检验的步骤，是创新设计，这与拉瓦锡善于利用对比等科学方法和缜密思维分不开。试问，如果没有前人空气成分的实验作为基础，那么拉瓦锡能很快设计创新实验、归纳结论并提出燃烧学说吗？学生讨论后一致认为，科学需要继承前人成果，站在巨人肩膀上，更上一层楼。我们现在学习科学知识，就是继承前人的科学成果，推动科学持续发展，是很有必要的。
接着，我演示红磷燃烧消耗封闭瓶中氧气，粗略测量出氧气的体积数。随后，学生熄灭燃烧蜡烛，验证空气中氧气的体积含量。这两个实验与拉瓦锡的实验相比有什么优缺点？这个问题有一定的思维深度，想获得详细、完整答案难度较大，对初学科学的学生尤其困难，需要及时引导，阅读相关科学史。
在阅读中，师生了解科学家如何精心巧妙设计，包括实验目的明确，方法得当，确保现象明显，过程有重复性等内容，都给课堂实验很多启发。我们像科学家一样，课前精心准备，优化实验方案，留有预案，保证实验现象显著，成功率高。如改善铁的状态、成分，添加易锈的盐溶液，让铁“速锈”，这魔术般的魅力深深吸引了学生，再次激发了学习的浓厚兴趣。他们在实验时，逐渐建立起根据实验原理决定实验步骤的方法论，理解实验过程步骤的原因。
我带领学生们阅读科学家生平事迹，感受科学家追求科学的精益求精、百折不挠、永无止境的精神。渐渐地，他们对实验产生了浓厚兴趣，自信感越来越强，实验操作也越来越规范，有“小科学家”的“范儿”。
在学习核心知识时，我会插入介绍科学发现史。有时过程中某一细节遗忘，一般不停顿，而是继续讲，保持过程的连贯性。因为科学家们发现，受当时技术和条件限制，成果有瑕疵，不影响大多数人的接受。科学家们在此基础上接力继续完善，最后成果是众多科学家的结晶。对于遗忘和问题部分，我下节课及时补上，符合科学进程。实验时要求学生保持实验过程的流畅性，集中精力观察现象，保证思维连续，即使实验失败，也能及时捕捉到异常现象，有助于思考、质疑能力的培养。重复实验时，认真阅读实验步骤，在操作规范下实验，直到成功，再反思实验失败原因。
我经常鼓励学生跨学科阅读，不同领域相关问题相遇，可以产生化学反应，即“创新”，这对解决生活实际问题有帮助。学生遇到实际“挑战”的问题，会结合所学知识和阅读的科学书籍，通过初步设计实验科学求解。
比如，学习氧气的发现和氧气的性质、用途之后，我留下课后问题：空气中氧气含量是不是越多越好？（提示：回答全面要多读相关书籍）。第二天，学生收集了关于燃烧、氧化和对生物影响等方面情况，叙述氧气含量多的益处和危害，并在课余时间进行板报展示，很有成就感。师生总结，氧气的性质应用有一定条件，有利有弊。物质性质、用途有两面性，同理，科技成果也具有两面性。用得好造福人类，反之危害人类，这就是科学唯物辩证法。
学生学习科学定理、原理，能自觉应用唯物论，理解定理、原理在适用条件下的相对性，避免它们绝对化。阅读最新科技材料、成果，也能用辩证观理解其“功过”，比如人工智能实质上是某一方面最优化的算法，人工智能永远不能成为人工智慧。所以当前要学好编程，为将来编写逻辑严密、简洁的代码打好基础。
科学教育通过趣味浓厚的实验等，引导学生有目的地阅读科学书籍，科学读物又反作用于科学教育，深化了他们对核心知识的理解，拓宽了学习科学的边界。两者“共生”一体，相互促进，螺旋上升，使学生养成科学生活方式、热爱科学并为之奋斗终身。
（作者系安徽省铜陵市义安区第三中学教师）
《中国教育报》2024年12月11日 第10版