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“在历史进程中，人类发展了有关物质、生物、心理和社会许多相互关联并且被验证的思想。这些思想代代相传、使人们对人类自身和环境的认识日益全面和可靠。发展这些概念要使用一些特殊的方法，如观察、思考、实践和求证。这些方法体现了科学性质的基本方面，也反映出科学与其他认知模式的不同。”这是美国科学促进协会所著《面向全体美国人的科学》一书中对科学性质的阐述。

纵观整个科学史，一系列科学概念正是大量科学工作者长期探索的结晶。教学中如果不顾这些概念背后的“故事”，将科学概念“空降”到学生面前，一是削弱了科学概念本身的教育价值，二是背离了科学理性，成为学生厌恶科学的根源。

每一门自然科学，都有自己的核心概念，这些是建构学科大厦的基石。这些科学概念的得来，通常十分不易，并且在漫长的年代里不断被补充修正，这些都是极具教育价值的内容，值得我们在教学中珍惜。而这些概念的形成和发展，都是从证据出发，沿着逻辑上升，反复经历了证实或证伪后得来的。带领学生经历这一过程，即是挖掘概念背后的教育价值。

下面以“原子”为例，阐述具体的教学过程。 

一、道尔顿的“原子”与德谟克里特的“原子”不同在哪里？

从公元前400多年，古希腊哲学家德谟克里特等人提出的哲学名词“原子”到1803年英国化学家道尔顿建立的原子学说，跨越了2000多年的历史，可他们的主要观点是相似的：构成物质的最小单位叫原子，原子是不可分的坚固实体，原子有形状、大小、重量上的差别，原子是在不停运动的。那么，它们重要的差别在哪里呢？古希腊的原子论是建立在直观经验的基础上的哲理思辨和天才猜测的结果，而道尔顿提出的科学原子论是建立在可靠实证的基础之上的。这是特别值得学生关注的，思辨与实证的差别。 

二、是看见了原子才承认它的存在的吗？

科学实验常给学生留下“实”的感觉，即眼见为实。“我们通过先进的科学仪器不仅能够观察到一些分子和原子，还能移动原子”（人教版九年级化学），这样的描述更给学生留下一种印象：我们因为看见了原子，才承认原子的存在。这个问题在高中的化学教学中值得与学生探讨。我们真的“看”得见原子？物理学知识告诉我们，仅当光被微观粒子散射时，粒子才能被看到。而被散射的条件是光的波长小于粒子的大小。可见光的波长约为10^-6m，而原子大小为10^-10m，因此根本无法用可见光去“观察”到原子。那换用波长小得多的电子波去观察原子呢？那就是电子扫描隧道显微镜（STM）的工作原理，得到的是计算机生成的原子图像。STM诞生于1981年，5年后，它的发明者宾尼希与罗雷尔获诺贝尔物理学奖。从原理与时间上看，道尔顿时代的原子都不可能是被真的“看见”的，那么，科学的实证是什么呢？

 三、证据之一——质量守恒定律

由于物质是有质量的，对大量化学反应的研究中，物质的质量显然比较容易引起研究者的关注。1756年，俄国科学家罗蒙诺索夫从大量实验中概括出质量守恒定律：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和,约20年后这一结论由拉瓦西再次印证并为大家接受。这一定律能告诉我们物质都是由看不见的微小粒子构成吗？显然不行，但它能给我们一种联想：物质在化学反应时以某种方式拆分，再以某种方式重组，得到了具有新的性质的新的物质。

 四、证据之二——定组成定律（定比定律）

不管我们分析的是哪种碱式碳酸铜样品，“自然界中的矿物孔雀石也好，铜像或铜屋顶上长出来的铜绿也好，实验室人工合成的碱式碳酸铜晶体也好”，总是得到相同的结果。更重要的是，不管样品的总量取多少，每一份碱式碳酸铜样品中，元素的质量分数总是铜57.48%、氧36.18g%、碳5.43%和氢0.91%。别的化合物也有类似的结果。这一结论后来被称为定组成定律：当两种或更多种元素化合形成化合物时，它们在化合物中总有确定的质量和确定的比例。

既使我们假设定比定律能告诉我们那些单质由原子构成，我们也没有方法确定这些原子的任何东西。没有不同化合物中原子的比例关系，我们就不能确定原子的质量。而不知道原子的质量，我们又失去了认为这些单质由原子构成的基础。显然没有更多的证据我们还不能认为物质由原子构成。

 五、证据之三——倍比定律

这告诉我们什么呢？这意味着如果我们有一定质量的氮，与其化合的氧的质量并不是任意的数值。反过来也是如此，与一定质量的氧化合的氮的质量也是一些特定的值，这些特定的值之间呈简单整数比。

经过对大量化合物考察后，都能得到一致的结论。这个结论后来被表述成倍比定律：当两种元素化合形成不止一种化合物时，若其中一种元素质量一定，与其化合的另一种元素在不同化合物中的质量呈简单整数比。

倍比定律意味着什么呢？表4的数据告诉我们，当我们有一定质量的氮的时候，与它化合的氧只能是“一定质量单元”的整数倍。“整数倍”是特别有意思的事。整数系列的存在有一个基本的目的，那就是数物体的数目。在这里，那个“物体”则是拥有着“一定质量单元”的微粒。我们能给出的最简单、最好的解释就是，氧是由这些“一定质量单元”的微粒构成的，我们可以称它为氧原子，每一个氧原子具有相同的质量。

由于倍比定律的普遍性，跟随而来的结论也具有普遍性：所有的元素都是由具有一定质量的、我们称之为原子的微粒构成的。

在人类的认知历程中，由肉眼所见的宏观世界发展出看不见摸不着的原子分子概念，是一项令人叹为观止的伟大工程。今天，我们看上去“原子”只是安静地呈现在教科书上的一段文字，但它的背后一定是有“故事”的，证据与逻辑是这个故事的关键词。