立足科學史，以支架活化科學學習

□洪芳麗

探究式學習是學生學習科學的重要方法，但在實際教學中，部分教師在教學中過于追求功利性、目的性。學生往往只會跟著教材和教師的教學設計進行學習，缺乏自身的學習動力和方法，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)，嘗試借助科學史，利用“問題支架”“方法支架”“交流支架”等載體，讓學生檢驗、對比、運用科學史的觀點和方法，活化科學探究，促進科學素養(yǎng)的形成。

一、借助科學史，創(chuàng)設問題支架

發(fā)現(xiàn)和提出問題是科學探究的第一步，引導學生關注和聚焦問題是有效開展科學探究的關鍵。在聚焦問題環(huán)節(jié)，教師可以適時引入科學史，利用文本中蘊含的科學事實、科學方法、科學現(xiàn)象等引導學生抓住關鍵信息，發(fā)現(xiàn)和提出問題。

（一）創(chuàng)設問題情境，激活學生的思維

針對科學探究活動的教學目標，教師應先了解學生的“最近發(fā)展區(qū)”，再設計學生感興趣的科學史情境。在確定了情境后，教師要在情境中加入能引發(fā)學生思考的問題，從而激發(fā)學生的好奇心。在教學六年級下冊《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完美的球體。教師提問：伽利略觀察到的是什么？由此提示學生觀察環(huán)形山的特點。教學中，教師利用科學史創(chuàng)設情境，吸引學生的注意力，并在情境中設計問題，引發(fā)學生思考，激活其思維。

（二）創(chuàng)設對比情境，激發(fā)學習的主動性

科學史蘊含著科學家探索、證實、證偽的過程。教師以科學史的發(fā)展為線索，設計了對比型的科學史情境，讓學生的思維產生碰撞，激發(fā)其學習動力。課堂上，學生對不同的觀點展開討論，互相交流，分析科學史所呈現(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——“撞擊說”和“火山爆發(fā)說”。學生分析月球的自然條件，提出自己的疑惑，對比兩種學說的合理性與不合理性。比如有學生提出撞擊說的缺點在于“撞擊后隕石的去向不明”。教師利用科學史中的不同觀點，引導學生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并對問題進行辨析，從而促進學生主動學習。

二、借助科學史，創(chuàng)設方法支架

科學探究過程首先會形成猜想與假說，接著，人們根據(jù)假說設計實驗方案，而后再對方案進行驗證和修正，最后得出結論?？茖W課上，為幫助學生進一步獲取科學事實，教師可以引入科學史，幫助學生生成假設、完善設計方案、習得探究方法。

（一）以科學史點撥課堂，助推假設生成

有思維深度的假設可以激發(fā)后續(xù)的探究活動。運用科學史，能夠幫助學生認識科學家探究的過程以及科學假設這一環(huán)節(jié)的重要性。教師提供的科學史資料應與探究問題相關，體現(xiàn)科學家的思維過程，激勵學生進行合理的假設。實際課堂中，學生的假設可能并未基于問題或事實，只是隨意展開。此時，教師應將科學史與假設進行聯(lián)系，將假設點設在學習的關鍵之處和學生的困惑之處，從而培養(yǎng)學生的假設能力、邏輯思維能力和推理能力。

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

（二）以科學史指導實驗，助推方法習得

科學探究過程中，學生在獲取證據(jù)時需要運用大量科學方法，如實驗法、觀察法、對比法等。然而，小學生的認知水平、動手能力等都會影響探究證據(jù)的獲得。因此，在學生有效開展自主探究的前提下，教師可以引入科學史，運用微課、手繪圖畫等形式對其進行演示、講授，指導學生設計實驗方案，促進其科學方法和觀點的習得。

（三）對照科學史，完善探究方案

小學科學探究的過程與科學家的科學認識過程類似，教師可利用比較性閱讀，讓學生學習科學家是怎樣基于問題、假設對方案進行設計的，從而學習如何完善實驗方案。或者利用經(jīng)典實驗，設計探究性科學活動，讓學生開展探究，或者引導學生基于自己的實驗對科學家的實驗進行評價，從而促進其設計思維的發(fā)展。

在《電和磁》一課中，學生發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉。那么，如何使磁針偏轉得更厲害呢？學生迫不及待地開展探究。在探究過程中，教師適時帶領學生回顧科學探究的過程，了解科學家奧斯特選擇多樣材料，認真設計實驗的過程以及嚴謹求實的科學態(tài)度，從而引導學生學會像科學家一樣思考和分析。

（四）回顧科學史，優(yōu)化探究過程

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

三、借助科學史，創(chuàng)設交流支架

交流研討是科學探索過程的重要環(huán)節(jié)。教學中，教師可以在交流環(huán)節(jié)引入科學史，引導學生依據(jù)科學史，對自己的探究過程進行評價，對假設和結論進行檢驗。

（一）分享觀點，在交流中檢驗科學史

閱讀科學史，學生可以將探究過程中形成的解釋和科學文本中的觀點進行比較，發(fā)現(xiàn)自己的證據(jù)或解釋與科學史中相關內容的異同之處，以此檢驗科學史中的觀點，并進行更高階的預測、推理。

在《電磁鐵磁力》一課中，學生借用奧斯特的“電和磁實驗”，依據(jù)“多線圈讓磁針偏轉更明顯”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。隨后，學生整合比較各組記錄的實驗數(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)的多少確實有關系”的結論。這一過程中，學生通過親身體驗得出了結論，同時也驗證了科學史的正確性。

（二）多維拓展，在遷移中運用科學史

科學史蘊含著豐富的科學史料，也蘊含著意義深遠的精神價值。對其進行解讀和拓展，不僅有利于實現(xiàn)對知識的遷移應用，還能將德育內涵滲透其中，以培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)。

1.借助科學史主題活動，培養(yǎng)邏輯能力

當學生深化對科學事實的認識后，教師可以引導他們再次帶著科學問題解讀科學史文本，進行進一步的探究。小學高年級學生的思維已經(jīng)具備一定的“可逆性”和“去自我中心性”特點，能進行一定程度的邏輯推理，具備一定的獨立解決問題的能力。開展具有邏輯性的科學史主題探究活動，如學習微生物后可開展調查路邊攤衛(wèi)生情況的活動，記錄活動過程和結論，發(fā)展學生的科學核心素養(yǎng)，達到“學以致用”的目的。

2.依托科學史文本閱讀，培養(yǎng)人文精神

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

實踐證明，借助科學史的“問題支架”“方法支架”“交流支架”，能夠提升學生的學習動力、探究能力，滲透人文精神，讓探究式學習真實發(fā)生。