科學(xué)史教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的設(shè)計(jì)

文/廣州市南沙區(qū)金隆小學(xué) 區(qū)倚彤

在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》中指出，注重培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，通過(guò)科學(xué)教育使學(xué)生逐步領(lǐng)會(huì)科學(xué)的本質(zhì)。在科學(xué)教學(xué)中運(yùn)用科學(xué)史（HPS）具有悠久的歷史，多數(shù)研究者都認(rèn)為它對(duì)學(xué)生和科學(xué)教師有好處。如認(rèn)為科學(xué)史融入教學(xué)中能提高學(xué)生對(duì)科學(xué)概？的了解、對(duì)探究過(guò)程的了解，以及對(duì)情境了解。孟克（Monk）和奧斯本（Osborne）認(rèn)為科學(xué)史可以成為幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)本質(zhì)有用的手段之一，并以建構(gòu)主義、兒童學(xué)習(xí)心理學(xué)以及科學(xué)認(rèn)識(shí)論作為理論基礎(chǔ)，提出了包含六個(gè)階段的融入科學(xué)史的教學(xué)模式。它主要包含了演示現(xiàn)象、啟發(fā)學(xué)生、歷史研究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、呈現(xiàn)科學(xué)觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、回顧與評(píng)價(jià)六個(gè)階段。

本研究以科教版（2017 年）小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)《機(jī)械擺鐘》為例，基于孟克（Monk）和奧斯本（Osborne）提出的科學(xué)史教學(xué)模式，設(shè)計(jì)將本模式運(yùn)用到本課的教學(xué)中。

一、演示實(shí)驗(yàn)

這個(gè)階段教師要通過(guò)一些現(xiàn)象來(lái)引起學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的興趣，并且產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題。在本節(jié)課的教學(xué)中，教師通過(guò)播放一個(gè)伽利略觀察教堂里吊燈的視頻，和學(xué)生一起用鐵球和細(xì)線制作一個(gè)簡(jiǎn)單的擺，認(rèn)識(shí)擺的結(jié)構(gòu)包括擺錘和擺繩，并讓擺擺動(dòng)起來(lái)。

通過(guò)利用視頻導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促使學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)；同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)視頻觀察到現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)擺的結(jié)構(gòu)，并為后面實(shí)驗(yàn)探究擺的擺動(dòng)規(guī)律做好鋪墊。

二、啟發(fā)學(xué)生

教師通過(guò)讓擺動(dòng)起來(lái)的現(xiàn)象，讓學(xué)生思考擺的擺動(dòng)有什么規(guī)律呢？它為什么能夠計(jì)時(shí)？以小組討論的方式來(lái)發(fā)表自己的看法。在這個(gè)階段教師對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)不給予批判，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)不同的觀點(diǎn)，同時(shí)還可以讓學(xué)生解釋自己的想法。這樣設(shè)計(jì)，可鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)討論發(fā)表自己的觀點(diǎn)，了解學(xué)生的前概念。

三、歷史研究，學(xué)習(xí)科學(xué)史

教師通過(guò)講故事的方式向?qū)W生展示伽利略的故事。

例如，1583 年的一天，18 歲的伽利略在教堂里面做禮拜。一陣風(fēng)吹來(lái)，天花板上的吊燈開(kāi)始地晃動(dòng)起來(lái)，發(fā)出輕輕的響聲。這本是一件非同尋常的事，而伽利略卻細(xì)心地觀察起來(lái)了。隱約中他感覺(jué)到吊燈的擺動(dòng)有些規(guī)律，于是回家之后，他開(kāi)始研究起來(lái)。他用棉線和石頭做出擺模擬吊燈的擺動(dòng)，根據(jù)“脈搏跳動(dòng)的次數(shù)是穩(wěn)定的”來(lái)計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的驗(yàn)證，終于發(fā)現(xiàn)了吊燈擺動(dòng)時(shí)的秘密。這樣設(shè)計(jì)，可引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣，善于觀察、觀察思考。

四、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在這個(gè)階段，學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)了歷史的假設(shè)，以小組討論的方式去確定自己之前提出的假設(shè)，并以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方式去證明自己的假設(shè)。需要注意的是，這個(gè)階段教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案，給予實(shí)驗(yàn)操作的溫馨提示，以避免實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)較大的誤差。這樣設(shè)計(jì)，可讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)像科學(xué)家一樣去探究。

五、呈現(xiàn)科學(xué)觀點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在這個(gè)階段中，學(xué)生以小組匯報(bào)的形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，教師與學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行橫向分析，得出與伽利略相同的結(jié)論，即同一個(gè)擺，在相同時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)相同，即等時(shí)性。但在數(shù)據(jù)分析時(shí)，部分小組可能會(huì)出現(xiàn)誤差，即并不是三次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)均相等。由此，教師可以進(jìn)一步講解：當(dāng)年的伽利略沒(méi)有根據(jù)擺的等時(shí)性發(fā)明機(jī)械擺鐘，而是等到100 年以后，荷蘭的另一位科學(xué)家——惠更斯才根據(jù)擺的等時(shí)性發(fā)明了機(jī)械擺鐘，它的出現(xiàn)大大提高了計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)擺鐘及鐘擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再次得出擺的擺動(dòng)具有等時(shí)性的結(jié)論。

六、回顧與評(píng)價(jià)

機(jī)械擺鐘的發(fā)明離不來(lái)兩位偉大的科學(xué)家——伽利略和惠更斯。伽利略通過(guò)觀察教堂的吊燈，回家后用繩子和鐵球?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)了擺的等時(shí)性，而惠更斯根據(jù)這個(gè)規(guī)律發(fā)明了機(jī)械擺鐘，大大提高了計(jì)時(shí)的精確度。希望在日后的學(xué)習(xí)和生活中，同學(xué)們也能像科學(xué)家們一樣，留心觀察生活，探索更多的科學(xué)奧秘。這樣設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過(guò)科學(xué)史的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到留心觀察生活的重要性。