科學(xué)史融入模式在科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

◇王偉文

小學(xué)科學(xué)課程是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程。科學(xué)史對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起著非常重要的作用。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，如何開(kāi)展科學(xué)史的教學(xué)呢？本文通過(guò)具體案例闡述了融合式教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用及其特點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)教育界、科普界的很多專(zhuān)家都曾提到科學(xué)史教育在科學(xué)教育的作用，科學(xué)史能豐富、真實(shí)地展示出科學(xué)家研究某一問(wèn)題的整個(gè)探究過(guò)程；而且從科學(xué)史中，我們還可以感受到科學(xué)家們?cè)诳茖W(xué)研究中所遇到的困難以及表現(xiàn)出不畏艱辛、勇于挑戰(zhàn)的精神。把科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)，讓學(xué)生在歷史背景下學(xué)習(xí)科學(xué)，既讓學(xué)生獲得現(xiàn)有的、具體的科學(xué)概念，還學(xué)會(huì)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法，提升了自己的思維能力，熏陶了學(xué)生們的科學(xué)文化精神。

在科學(xué)史進(jìn)入基礎(chǔ)科學(xué)教育的發(fā)展中，“課標(biāo)”的出臺(tái)可以說(shuō)是一個(gè)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。雖然我們不能說(shuō)“課標(biāo)”的出臺(tái)就解決了將科學(xué)史融入基礎(chǔ)科學(xué)教育的全部問(wèn)題，但至少，為這樣的前景提供了潛在的可能和較好的前景。

具體在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，如何開(kāi)展科學(xué)史的教學(xué)呢？筆者認(rèn)為采用融合式教學(xué)模式是非常有效的。

一、孟克與奧斯本的融入模式

融入模式是英國(guó)倫敦大學(xué)皇家學(xué)院的科學(xué)教育學(xué)者孟克和奧斯本于1997年率先提出。這一模式有一個(gè)前提假設(shè)，學(xué)習(xí)的課題是科學(xué)史上科學(xué)家曾經(jīng)研究過(guò)的自然現(xiàn)象，如電磁現(xiàn)象、燃燒現(xiàn)象等。

教學(xué)共分六個(gè)階段（如下圖所示）：

二、融入模式在小學(xué)科學(xué)教學(xué)的運(yùn)用案例

下面我就以教科版的小學(xué)《科學(xué)》六上第三單元的《電和磁》一課為例，來(lái)介紹融入模式在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用。

這一單元是能量單元。很早以前，人們就認(rèn)識(shí)了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象。大約在兩百年前，有人提出問(wèn)題，電與磁有關(guān)系嗎？為什么提這樣的問(wèn)題？因?yàn)槟菚r(shí)已發(fā)現(xiàn)，聲、光、電、熱之間是有關(guān)系的，那么電與磁呢？

18世紀(jì)行將結(jié)束之際，電學(xué)達(dá)到了它的最高成就庫(kù)侖定律。但是電與磁之間的聯(lián)系依然未被正確地認(rèn)識(shí)。吉爾伯特在當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上認(rèn)為電與磁沒(méi)有什么共同性。這一看法延續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間。庫(kù)侖也探討過(guò)電與磁的相關(guān)性，但在實(shí)驗(yàn)上一無(wú)所獲，結(jié)果也相信電與磁沒(méi)有什么關(guān)系。

丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特，從1806年起任哥本哈根大學(xué)物理教授，第二年他就開(kāi)始研究電與磁之間的關(guān)系，因?yàn)樗鸵恍┤硕枷嘈烹娕c磁之間可能存在著某種聯(lián)系。研究持續(xù)了十幾年，仍沒(méi)有獲得科學(xué)證據(jù)，終于在1820年他用無(wú)可懷疑的實(shí)驗(yàn)研究奠定了“電磁學(xué)”的基礎(chǔ)。奧斯特的發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了整個(gè)歐洲科學(xué)界。以下是我的一次按照融入模式教學(xué)的情況：

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié) 演示現(xiàn)象通電的導(dǎo)線靠近指南針，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為什么呢？上課以從一個(gè)有趣、奇怪的現(xiàn)象入手，由此引出一個(gè)需要解決的問(wèn)題。比如通電導(dǎo)線引起了指南針的偏移。一開(kāi)始向?qū)W生揭示的現(xiàn)象就是歷史上科學(xué)家曾進(jìn)行過(guò)理論研究的現(xiàn)象，這樣既激發(fā)學(xué)生的興趣，又能促使學(xué)生利用科學(xué)史資源進(jìn)行進(jìn)一步探究式學(xué)習(xí)，這會(huì)使學(xué)生切身感受到什么是科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并在他們腦海里留下深刻的印象。引出觀念學(xué)生猜測(cè)原因，解釋現(xiàn)象，為什么呢？難道通電導(dǎo)線也有磁性？部分學(xué)生認(rèn)為只有鐵和磁鐵才能影響指南針的，會(huì)不會(huì)我們做錯(cuò)了。這里采用頭腦風(fēng)暴的方式，鼓勵(lì)孩子發(fā)表各種見(jiàn)解，由此調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生積極地和創(chuàng)造性思考。

學(xué)習(xí)歷史講述丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特，在1820年，在一次實(shí)驗(yàn)中，也偶然間發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象。通過(guò)將科學(xué)故事作為學(xué)習(xí)科學(xué)概念的一個(gè)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生在心理上和情感上更接近科學(xué)，可以激發(fā)他們的想象力，還可以使他們以一種移情的方式設(shè)身處地體驗(yàn)以往科學(xué)家的探究和思考。通過(guò)上面兩個(gè)環(huán)節(jié)，已經(jīng)有了多種多樣的觀點(diǎn)，既有學(xué)生提出的，也有歷史上科學(xué)家提出的。其中主要觀點(diǎn)是通電導(dǎo)線，可能也會(huì)產(chǎn)生磁性。能否讓這個(gè)現(xiàn)象更為明顯？設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明通電導(dǎo)線產(chǎn)生了磁性。這是個(gè)偶然現(xiàn)象嗎？能否讓這個(gè)現(xiàn)象更明顯呢？做一個(gè)線圈。用導(dǎo)線在手指上繞10圈左右取下，固定線圈和引出的線，給線圈通上電流，線圈會(huì)產(chǎn)生磁性嗎？試一試，線圈怎么放？指南針偏轉(zhuǎn)的角度大起來(lái)了嗎？怎么放最大？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 評(píng)估和討論證據(jù)，得出結(jié)論學(xué)生分組操作用通電線圈接觸指南針，探究電與磁之間的關(guān)系。討論實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到現(xiàn)象，得出結(jié)論。繼續(xù)講述奧斯特故事。這個(gè)階段雖簡(jiǎn)短但是非常必要，目的在于幫助學(xué)生更加深刻了解科學(xué)探究的過(guò)程、歷史上科學(xué)家的探究以及科學(xué)概念。

本節(jié)課，結(jié)合科學(xué)史，“重演”著名科學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象的過(guò)程，讓學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”通電導(dǎo)線能使小磁針偏轉(zhuǎn)，從而認(rèn)識(shí)電可以產(chǎn)生磁，既增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的探究性、趣味性，也讓學(xué)生了解到這一發(fā)現(xiàn)整個(gè)經(jīng)歷過(guò)程。

三、融入模式特點(diǎn)及應(yīng)注意的問(wèn)題

雖然人們已認(rèn)識(shí)到科學(xué)史對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)教育的許多意義，科學(xué)史教學(xué)也越來(lái)越受到重視，并逐漸發(fā)展起來(lái)，但其困難和問(wèn)題的存在也是必然。比如科學(xué)史教學(xué)與學(xué)生科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)之間的矛盾、評(píng)價(jià)問(wèn)題等，融入模式在解決問(wèn)題的過(guò)程應(yīng)該有其優(yōu)勢(shì)，它主要有這樣的一些特點(diǎn)：

（一）科學(xué)史的學(xué)習(xí)與當(dāng)前科學(xué)概念或理論的學(xué)習(xí)有機(jī)地融合在一起，使教師不再像以往一樣感到科學(xué)史是科學(xué)課的附加部分。

（二）整個(gè)教學(xué)過(guò)程提供了一個(gè)解決問(wèn)題的情境，是一個(gè)探究過(guò)程，因而有利于培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，也有利于培養(yǎng)孩子不怕艱苦、不怕困難，勇于探索的精神。

教師要努力把教材中科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成學(xué)生課堂上能夠完成的研究問(wèn)題，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的探究思路，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過(guò)程，讓這些知識(shí)成為學(xué)生再現(xiàn)和再創(chuàng)造的過(guò)程，讓學(xué)生了解科學(xué)家是怎樣發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→分析問(wèn)題→解決問(wèn)題，領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

科學(xué)發(fā)展史是眾多科學(xué)家為科學(xué)事業(yè)的奮斗史。任何科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)都是科學(xué)家在“勇于存疑，敢于探索，不畏強(qiáng)權(quán)，堅(jiān)持真理，團(tuán)結(jié)合作”的科學(xué)精神指導(dǎo)下取得的。這些精神都強(qiáng)烈地感染著學(xué)生，并激勵(lì)著他們努力學(xué)習(xí)。教師應(yīng)該努力挖掘，充分利用，在潛移默化中給學(xué)生以啟迪和熏陶。

（三）充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性，促進(jìn)他們的主動(dòng)學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識(shí)。

學(xué)生對(duì)科學(xué)積極的情感態(tài)度的培養(yǎng)是小學(xué)科學(xué)教育的重要目標(biāo)之一，這也

是科學(xué)素養(yǎng)所追求的重要目標(biāo)?？茖W(xué)史往往是一些生動(dòng)的小故事，在教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生的好奇心為切入點(diǎn)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”“樂(lè)學(xué)”，從而加深對(duì)知識(shí)的理解，而且能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)節(jié)大腦和減少疲勞。

如三上第三單元中的《它們會(huì)吸水嗎》中有這樣一個(gè)活動(dòng)“造一張紙”，在教學(xué)過(guò)程中，我們可以播放一些古代的造紙技術(shù)的片段來(lái)吸引學(xué)生造紙的興趣，從而激發(fā)學(xué)生造紙的欲望。

（四）使學(xué)生認(rèn)識(shí)到早期的科學(xué)家在解釋一些自然現(xiàn)象時(shí)與他們一樣有著類(lèi)似的錯(cuò)誤觀念，從而使他們得到一種心理上的支持。

比如《地球及其運(yùn)動(dòng)》單元，從地心說(shuō)到日心說(shuō)的發(fā)展過(guò)程，讓孩子感受到古人的認(rèn)識(shí)不是一開(kāi)始就很正確的，它是一個(gè)不斷糾錯(cuò)、發(fā)展的過(guò)程。波蘭的天文學(xué)家哥白尼不辭辛苦，克服困難，每天觀測(cè)天象，30年如一日，終于取得了可靠的數(shù)據(jù)，得出了“日心說(shuō)”。隨著科學(xué)的發(fā)展，其實(shí)“日心說(shuō)”也不是完全正確，太陽(yáng)也不是宇宙的中心，從而讓學(xué)生感受到科學(xué)的不斷發(fā)展。

（五）在學(xué)生錯(cuò)誤觀念的基礎(chǔ)上通過(guò)探索形成了正確的科學(xué)概念，這種建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)方式有利于學(xué)生深刻的理解科學(xué)概念。

科學(xué)史教育能提供豐富的科學(xué)知識(shí)是不言而喻的。因?yàn)榭茖W(xué)史本身也是一種科學(xué)知識(shí)。它重現(xiàn)科學(xué)產(chǎn)生發(fā)展的歷史，其中必然涉及基本概念、基本理念、基本理論等科學(xué)知識(shí)，但科學(xué)史的優(yōu)勢(shì)并不在介紹這些知識(shí)，而在于提供科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生背景，這對(duì)于理解和掌握科學(xué)知識(shí)是十分重要的。

比如四下《巖石和礦物》單元，在了解我國(guó)開(kāi)采和利用礦產(chǎn)悠久的歷史的學(xué)習(xí)中，從中不但能感知我國(guó)古代勞動(dòng)人民的偉大智慧，而且從中可以學(xué)到很多關(guān)于礦產(chǎn)特點(diǎn)、礦產(chǎn)開(kāi)采、礦產(chǎn)利用等方面的知識(shí)。又如：利用英國(guó)科學(xué)家普里斯特發(fā)現(xiàn)綠色植物可以更新空氣，后來(lái)實(shí)驗(yàn)證明這就是植物光合作用釋放氧氣的結(jié)果，從而加深對(duì)光合作用這一知識(shí)的理解。

當(dāng)然，把科學(xué)史融入日常教學(xué)，進(jìn)行思想教育，需要教師吃透教材的同時(shí)，還要充分挖掘教材的思想性，采用多種形式，形象生動(dòng)地進(jìn)行教學(xué)。而科學(xué)史的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中涉及的內(nèi)容非常廣泛，有地理、物理、生物、化學(xué)、數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、美術(shù)、音樂(lè)等知識(shí)，所以在教學(xué)中除有自己專(zhuān)業(yè)知識(shí)之外，還需要語(yǔ)文、美術(shù)、音樂(lè)等相關(guān)知識(shí)。這就需要教師在平時(shí)的教學(xué)中不斷完善自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還需建構(gòu)多元化知識(shí)結(jié)構(gòu)。教師在教學(xué)中要讓學(xué)生真正體驗(yàn)到探究過(guò)程，還需對(duì)科學(xué)史的理論進(jìn)行詳細(xì)的研究，在備課上下功夫，才能充分發(fā)揮科學(xué)史經(jīng)典實(shí)驗(yàn)或故事的作用。

總之，科學(xué)史是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的好載體。恰當(dāng)?shù)乩每茖W(xué)史，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，有助于提高每個(gè)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，使其終身受用。