立足科學(xué)史，以支架活化科學(xué)學(xué)習(xí)

洪芳麗

【摘? ?要】小學(xué)科學(xué)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，但在實(shí)際教學(xué)中，不少教師在探究式教學(xué)中過于注重形式化、目的化，學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。教師從支架式理論中受到啟發(fā)，從科學(xué)史出發(fā)，借助“問題支架”“方法支架”“交流支架”等載體，發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力、探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的人文精神，讓探究式學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);探究式學(xué)習(xí);科學(xué)史;支架

探究式學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方法，但在實(shí)際教學(xué)中，部分教師在教學(xué)中過于追求功利性、目的性。學(xué)生往往只會跟著教材和教師的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，缺乏自身的學(xué)習(xí)動(dòng)力和方法，課堂思維的培養(yǎng)不力、人文涵養(yǎng)不足。教師從支架式理論中受到啟發(fā)，嘗試借助科學(xué)史，利用“問題支架”“方法支架”“交流支架”等載體，讓學(xué)生檢驗(yàn)、對比、運(yùn)用科學(xué)史的觀點(diǎn)和方法，活化科學(xué)探究，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的形成。

一、借助科學(xué)史，創(chuàng)設(shè)問題支架

發(fā)現(xiàn)和提出問題是科學(xué)探究的第一步，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和聚焦問題是有效開展科學(xué)探究的關(guān)鍵。在聚焦問題環(huán)節(jié)，教師可以適時(shí)引入科學(xué)史，利用文本中蘊(yùn)含的科學(xué)事實(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)現(xiàn)象等引導(dǎo)學(xué)生抓住關(guān)鍵信息，發(fā)現(xiàn)和提出問題。

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，激活學(xué)生的思維

針對科學(xué)探究活動(dòng)的教學(xué)目標(biāo)，教師應(yīng)先了解學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，再設(shè)計(jì)學(xué)生感興趣的科學(xué)史情境。在確定了情境后，教師要在情境中加入能引發(fā)學(xué)生思考的問題，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心。在教學(xué)六年級下冊《我們來造“環(huán)形山”》一課中，教師講述了伽利略研制出一架望遠(yuǎn)鏡并用來觀察月球的故事。其中，伽利略看到的月球并不是一個(gè)完美的球體。教師提問：伽利略觀察到的是什么？由此提示學(xué)生觀察環(huán)形山的特點(diǎn)。教學(xué)中，教師利用科學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境，吸引學(xué)生的注意力，并在情境中設(shè)計(jì)問題，引發(fā)學(xué)生思考，激活其思維。

（二）創(chuàng)設(shè)對比情境，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

科學(xué)史蘊(yùn)含著科學(xué)家探索、證實(shí)、證偽的過程。教師以科學(xué)史的發(fā)展為線索，設(shè)計(jì)了對比型的科學(xué)史情境，讓學(xué)生的思維產(chǎn)生碰撞，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)力。課堂上，學(xué)生對不同的觀點(diǎn)展開討論，互相交流，分析科學(xué)史所呈現(xiàn)的知識與方法的合理與不合理之處，從而突破個(gè)人思維的局限性。在《我們來造“環(huán)形山”》一課中，教師出示了目前主流的環(huán)形山成因的觀點(diǎn)——“撞擊說”和“火山爆發(fā)說”。學(xué)生分析月球的自然條件，提出自己的疑惑，對比兩種學(xué)說的合理性與不合理性。比如有學(xué)生提出撞擊說的缺點(diǎn)在于“撞擊后隕石的去向不明”。教師利用科學(xué)史中的不同觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并對問題進(jìn)行辨析，從而促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

二、借助科學(xué)史，創(chuàng)設(shè)方法支架

科學(xué)探究過程首先會形成猜想與假說，接著，人們根據(jù)假說設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，而后再對方案進(jìn)行驗(yàn)證和修正，最后得出結(jié)論?？茖W(xué)課上，為幫助學(xué)生進(jìn)一步獲取科學(xué)事實(shí)，教師可以引入科學(xué)史，幫助學(xué)生生成假設(shè)、完善設(shè)計(jì)方案、習(xí)得探究方法。

（一）以科學(xué)史點(diǎn)撥課堂，助推假設(shè)生成

有思維深度的假設(shè)可以激發(fā)后續(xù)的探究活動(dòng)。運(yùn)用科學(xué)史，能夠幫助學(xué)生認(rèn)識科學(xué)家探究的過程以及科學(xué)假設(shè)這一環(huán)節(jié)的重要性。教師提供的科學(xué)史資料應(yīng)與探究問題相關(guān)，體現(xiàn)科學(xué)家的思維過程，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行合理的假設(shè)。實(shí)際課堂中，學(xué)生的假設(shè)可能并未基于問題或事實(shí)，只是隨意展開。此時(shí)，教師應(yīng)將科學(xué)史與假設(shè)進(jìn)行聯(lián)系，將假設(shè)點(diǎn)設(shè)在學(xué)習(xí)的關(guān)鍵之處和學(xué)生的困惑之處，從而培養(yǎng)學(xué)生的假設(shè)能力、邏輯思維能力和推理能力。

在《我們來造“環(huán)形山”》一課中，有學(xué)生提出環(huán)形山可能源于人類的挖掘。顯然，這一假設(shè)脫離了實(shí)際。教師適時(shí)出示目前公認(rèn)的觀點(diǎn)——“撞擊說”，闡述科學(xué)家是基于事實(shí)推斷環(huán)形山產(chǎn)生的原因的，提示學(xué)生“假說是基于科學(xué)事實(shí)進(jìn)行的大膽想象，這種想象符合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茰y過程”。在科學(xué)史的介入下，學(xué)生明白科學(xué)探究中的假設(shè)是根據(jù)已有事實(shí)或證據(jù)而進(jìn)行的推斷，不能憑空捏造。同時(shí)，學(xué)生也明確了假設(shè)的合理性在于其能對問題進(jìn)行一定的驗(yàn)證并給出合理的解釋，且在一定程度上能被用于進(jìn)行合理的預(yù)測。

（二）以科學(xué)史指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，助推方法習(xí)得

科學(xué)探究過程中，學(xué)生在獲取證據(jù)時(shí)需要運(yùn)用大量科學(xué)方法，如實(shí)驗(yàn)法、觀察法、對比法等。然而，小學(xué)生的認(rèn)知水平、動(dòng)手能力等都會影響探究證據(jù)的獲得。因此，在學(xué)生有效開展自主探究的前提下，教師可以引入科學(xué)史，運(yùn)用微課、手繪圖畫等形式對其進(jìn)行演示、講授，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，促進(jìn)其科學(xué)方法和觀點(diǎn)的習(xí)得。

（三）對照科學(xué)史，完善探究方案

小學(xué)科學(xué)探究的過程與科學(xué)家的科學(xué)認(rèn)識過程類似，教師可利用比較性閱讀，讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家是怎樣基于問題、假設(shè)對方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的，從而學(xué)習(xí)如何完善實(shí)驗(yàn)方案?；蛘呃媒?jīng)典實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)探究性科學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生開展探究，或者引導(dǎo)學(xué)生基于自己的實(shí)驗(yàn)對科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)，從而促進(jìn)其設(shè)計(jì)思維的發(fā)展。

在《電和磁》一課中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。那么，如何使磁針偏轉(zhuǎn)得更厲害呢？學(xué)生迫不及待地開展探究。在探究過程中，教師適時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生回顧科學(xué)探究的過程，了解科學(xué)家奧斯特選擇多樣材料，認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會像科學(xué)家一樣思考和分析。

（四）回顧科學(xué)史，優(yōu)化探究過程

學(xué)生的科學(xué)探究能力受認(rèn)知水平和思維方式的限制，在實(shí)驗(yàn)難度較大或出現(xiàn)問題時(shí)，他們時(shí)常無從下手。比如教科版三年級上冊科學(xué)教材中已經(jīng)出現(xiàn)了對比實(shí)驗(yàn)的概念，學(xué)生只有較好地理解了對比實(shí)驗(yàn)，才能更好地開展自主探究活動(dòng)?；顒?dòng)前，教師借助科學(xué)史幫助學(xué)生認(rèn)識什么是對比實(shí)驗(yàn)，明確小學(xué)階段對比實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)——只改變一個(gè)條件，其他條件保持不變。當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)問題時(shí)，教師可以利用科學(xué)史，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決問題。比如進(jìn)行“攪拌是否會影響食鹽在水中的溶解”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生沒有控制好食鹽的量，進(jìn)而出現(xiàn)了“食鹽在不攪拌的水中溶解快”的現(xiàn)象。對此，教師引入科學(xué)史，讓學(xué)生回顧對比實(shí)驗(yàn)，找出問題出現(xiàn)的原因并再次開展實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)踐證明，用好科學(xué)史，能夠幫助學(xué)生檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問題、獲得探究事實(shí)的方法，提升科學(xué)探究能力。

三、借助科學(xué)史，創(chuàng)設(shè)交流支架

交流研討是科學(xué)探索過程的重要環(huán)節(jié)。教學(xué)中，教師可以在交流環(huán)節(jié)引入科學(xué)史，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)科學(xué)史，對自己的探究過程進(jìn)行評價(jià)，對假設(shè)和結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)。

（一）分享觀點(diǎn)，在交流中檢驗(yàn)科學(xué)史

閱讀科學(xué)史，學(xué)生可以將探究過程中形成的解釋和科學(xué)文本中的觀點(diǎn)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)自己的證據(jù)或解釋與科學(xué)史中相關(guān)內(nèi)容的異同之處，以此檢驗(yàn)科學(xué)史中的觀點(diǎn)，并進(jìn)行更高階的預(yù)測、推理。

在《電磁鐵磁力》一課中，學(xué)生借用奧斯特的“電和磁實(shí)驗(yàn)”，依據(jù)“多線圈讓磁針偏轉(zhuǎn)更明顯”的現(xiàn)象，作出“線圈圈數(shù)增多也會使電磁鐵磁力增加”的假設(shè)。隨后，學(xué)生整合比較各組記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，交流各自的發(fā)現(xiàn)，得出“電磁鐵磁力的大小與線圈圈數(shù)的多少確實(shí)有關(guān)系”的結(jié)論。這一過程中，學(xué)生通過親身體驗(yàn)得出了結(jié)論，同時(shí)也驗(yàn)證了科學(xué)史的正確性。

（二）多維拓展，在遷移中運(yùn)用科學(xué)史

科學(xué)史蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)史料，也蘊(yùn)含著意義深遠(yuǎn)的精神價(jià)值。對其進(jìn)行解讀和拓展，不僅有利于實(shí)現(xiàn)對知識的遷移應(yīng)用，還能將德育內(nèi)涵滲透其中，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

1.借助科學(xué)史主題活動(dòng)，培養(yǎng)邏輯能力

當(dāng)學(xué)生深化對科學(xué)事實(shí)的認(rèn)識后，教師可以引導(dǎo)他們再次帶著科學(xué)問題解讀科學(xué)史文本，進(jìn)行進(jìn)一步的探究。小學(xué)高年級學(xué)生的思維已經(jīng)具備一定的“可逆性”和“去自我中心性”特點(diǎn)，能進(jìn)行一定程度的邏輯推理，具備一定的獨(dú)立解決問題的能力。開展具有邏輯性的科學(xué)史主題探究活動(dòng)，如學(xué)習(xí)微生物后可開展調(diào)查路邊攤衛(wèi)生情況的活動(dòng)，記錄活動(dòng)過程和結(jié)論，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，達(dá)到“學(xué)以致用”的目的。

2.依托科學(xué)史文本閱讀，培養(yǎng)人文精神

科學(xué)史文本除了能喚起學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)，獲得一定的方法，還能有意識地培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持不懈、勇于挑戰(zhàn)、注重倫理等科學(xué)精神，促進(jìn)個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的提升。經(jīng)過系列化的科學(xué)史閱讀活動(dòng)后，教師可以組織學(xué)生開展制作科學(xué)閱讀卡、舉辦科學(xué)沙龍、布置科學(xué)角等活動(dòng)，展示科學(xué)家的探索精神，潛移默化地對學(xué)生產(chǎn)生積極影響。科學(xué)史閱讀還能滲透社會責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。例如，學(xué)生了解到在疫情期間，正是科學(xué)家的通力合作和不懈努力才使疫情得以控制。

實(shí)踐證明，借助科學(xué)史的“問題支架”“方法支架”“交流支架”，能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力、探究能力，滲透人文精神，讓探究式學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

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（浙江省海鹽縣向陽小學(xué)? ?314300）