科學(xué)史有效融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的策略研究

江蘇省無錫市蠡湖中心小學(xué) 王麗麗

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，小學(xué)科學(xué)課程最關(guān)鍵的目標(biāo)在于提升學(xué)生的綜合核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)是一個比較抽象的概念，并不局限于某一學(xué)科的知識?？茖W(xué)史是包括了自然科學(xué)和社會科學(xué)在內(nèi)的關(guān)于其歷史發(fā)展的相關(guān)研究，科學(xué)教師在日常教學(xué)中融入科學(xué)史，不僅能補(bǔ)充完善科學(xué)教材的內(nèi)容，還能強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知，啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合核心素養(yǎng)。如何有效利用科學(xué)史進(jìn)行科學(xué)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展，是教師的重要任務(wù)之一。

一、科學(xué)史的重要作用

新課標(biāo)在教學(xué)建議中指出，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平，針對擬定的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，按照學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生自主、探究、思維、合作的教學(xué)活動，滲透科學(xué)史教育，重視幼小銜接。可見，科學(xué)史在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)方面具有重要意義。科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四者相互依存，共同體現(xiàn)了科學(xué)課程的育人價(jià)值。

科學(xué)史是小學(xué)科學(xué)教材內(nèi)容的重要組成部分，是學(xué)生拓展閱讀的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—搜集證據(jù)—得出結(jié)論—驗(yàn)證假設(shè)”的科學(xué)探究過程，其實(shí)也是在體驗(yàn)科學(xué)家的真理探索過程。同時(shí)，學(xué)生也能在科學(xué)史的教學(xué)環(huán)節(jié)中感悟到科學(xué)家精神，培養(yǎng)好奇心和探究熱情，學(xué)會大膽質(zhì)疑、追求創(chuàng)新、尊重他人、合作分享……所以，教師不僅要在正式的課堂上進(jìn)行科學(xué)教學(xué)，在對學(xué)生的日常管理當(dāng)中，也可以結(jié)合科學(xué)層面的相關(guān)知識，讓學(xué)生能夠從多角度去了解和學(xué)習(xí)科學(xué)史，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和自主學(xué)習(xí)的驅(qū)動力，提升他們的綜合素質(zhì)。

二、科學(xué)史在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的融入策略

（一）還原科學(xué)史，形成科學(xué)觀念

科學(xué)觀念是在理解科學(xué)概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對客觀事物的總體認(rèn)識，包含一些非常具體的觀念，以及對于自然科學(xué)的認(rèn)知和自然現(xiàn)象中所隱含的規(guī)律，這些內(nèi)容可以幫助學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，而研究科學(xué)發(fā)展的過程，也可以幫助學(xué)生找到科學(xué)研究的相關(guān)規(guī)律。科學(xué)的發(fā)展過程充滿了科學(xué)觀念。在教學(xué)中，教師通過還原科學(xué)史，可以再現(xiàn)科學(xué)家探索真理的過程。教師通過深度還原科學(xué)概念的建構(gòu)和科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)生能逐步掌握基本的科學(xué)知識，形成初步的科學(xué)觀念。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)五年級上冊第四課“七色光”時(shí)，在學(xué)生對彩虹的形成原因進(jìn)行猜測后，筆者先向?qū)W生介紹了早期一些科學(xué)家制造彩虹的方法，既然有了猜測，那就需要搜集證據(jù)來驗(yàn)證?？茖W(xué)家選擇模擬方法制造彩虹來驗(yàn)證自己的猜想。比如，西奧多里克用陽光照射在水里的玻璃殼的方法成功制造了彩虹。后來，笛卡兒、馬爾西等科學(xué)家受到他的啟發(fā)，用陽光照射三棱鏡的方法也成功制造出了彩虹。筆者引導(dǎo)學(xué)生參考這些科學(xué)家的方法，用鏡子、水、三棱鏡設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來制造彩虹，驗(yàn)證自己的猜想。再次引領(lǐng)學(xué)生閱讀課本上的科學(xué)史材料，同時(shí)提醒學(xué)生不僅要閱讀文字，還要結(jié)合插圖了解牛頓針對要研究的問題選擇了什么樣的環(huán)境，又是怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得以顯現(xiàn)的，學(xué)習(xí)牛頓的科學(xué)思想。與此同時(shí)，筆者在課件上提出幾個問題幫助學(xué)生思考。問題1：是什么讓牛頓對這個現(xiàn)象感到好奇的？問題2：實(shí)驗(yàn)采用了怎樣的方法？實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何？問題3：實(shí)驗(yàn)環(huán)境與我們的有什么不同？為什么他要這么設(shè)置？

教材上的閱讀材料還提到了牛頓利用第二個三棱鏡使第一個三棱鏡產(chǎn)生的七色光再混合成白光的現(xiàn)象，筆者展示后續(xù)實(shí)驗(yàn)圖片幫助學(xué)生理解，并且相機(jī)提出進(jìn)階性問題：“第二個三棱鏡應(yīng)該放在哪里？”科學(xué)結(jié)論的得出要基于實(shí)驗(yàn)分析，要有證據(jù)支持。這時(shí)，再讓學(xué)生還原牛頓的做法將七色光混合成白光。最后，筆者補(bǔ)充牛頓關(guān)于光的色散理論。這樣一來，學(xué)生就能在還原科學(xué)史的過程中，逐步構(gòu)建關(guān)于光的色散的科學(xué)觀念——白光是由各種彩色光組成的，有效突破本課的教學(xué)重難點(diǎn)。

（二）分析科學(xué)史，培養(yǎng)科學(xué)思維

所謂科學(xué)思維，就是用科學(xué)的視角去看待客觀事物，透過事物的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)部的規(guī)律，以及它與其他物質(zhì)之間的聯(lián)系?？茖W(xué)思維主要包括創(chuàng)新思維、推理論證思維以及模型建構(gòu)思維等。科學(xué)思維是新課標(biāo)提出的核心素養(yǎng)之一，學(xué)生在大量閱讀科學(xué)史、分析科學(xué)史的過程中能夠逐步培養(yǎng)形象思維、抽象思維、直覺思維、創(chuàng)造思維等，也能夠習(xí)得比較、分類、類比、推理、發(fā)散、辯證等思維方法。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)六年級上冊第七課“尋找遺傳與變異的秘密”一課時(shí)，筆者根據(jù)教材提供的科學(xué)閱讀“孟德爾的研究與發(fā)現(xiàn)”提出問題：為什么上一節(jié)課大家調(diào)查發(fā)現(xiàn)后代長得像父母但又稍有不同？為什么豌豆子一代同開紅花而子二代既開紅花又開白花？學(xué)生在分析孟德爾的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)展了分析、推理、重組等科學(xué)思維。學(xué)生通過閱讀科學(xué)史、分析交流，發(fā)現(xiàn)親代含有控制顯性的遺傳因子和控制隱性的遺傳因子。教學(xué)時(shí)，教師可以采用逆向推理的方法利用孟德爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋豌豆遺傳和變異的現(xiàn)象，進(jìn)而使學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)結(jié)果加深對孟德爾的解釋的理解。本節(jié)課的教材上還提供了“后續(xù)的研究與發(fā)現(xiàn)”科學(xué)史閱讀資料，教師也可以用視頻資料展示孟德爾對豌豆花色的研究，使科學(xué)史的滲透更加形象生動。在科學(xué)史閱讀環(huán)節(jié)，教師還可以引領(lǐng)學(xué)生跟隨科學(xué)家的研究思路去思考、分析。雖然本課也提到了遺傳學(xué)的專有名詞，但是學(xué)生只需要適當(dāng)了解，拓寬知識面即可?？茖W(xué)教材為很多重要的實(shí)驗(yàn)研究和發(fā)現(xiàn)提供了科學(xué)史資料，充分展現(xiàn)了科學(xué)家的研究過程?？茖W(xué)教師要著重利用科學(xué)史來潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（三）依托科學(xué)史，進(jìn)行探究實(shí)踐

探究實(shí)踐能力主要是指在了解和探索自然、獲得科學(xué)知識、解決科學(xué)問題以及技術(shù)與工程實(shí)踐的過程中，形成的科學(xué)探究能力、技術(shù)與工程實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力。新課標(biāo)倡導(dǎo)要以探究實(shí)踐為主要方式開展教學(xué)活動，設(shè)計(jì)并實(shí)施能促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的思維型探究和實(shí)踐活動。教師在科學(xué)探究實(shí)踐活動中適時(shí)引入科學(xué)史素材，可以幫助學(xué)生體會科學(xué)本質(zhì)，自主開展探究實(shí)踐，有效避免程序化實(shí)驗(yàn)。同樣，教師也可以依托科學(xué)史，以科學(xué)史建構(gòu)模型，組織學(xué)生開展探究實(shí)踐活動、項(xiàng)目研究等。

例如，在蘇教版科學(xué)三年級下冊第十三課“紙”的教學(xué)中，有一個“介紹紙的發(fā)明史”的教學(xué)環(huán)節(jié)。一般教師會選擇播放紙的發(fā)明史的視頻給學(xué)生觀看或者提供相關(guān)素材讓學(xué)生閱讀。此時(shí)，如果在探究活動中融入紙的發(fā)明史，讓學(xué)生感受到我國古代人民在科學(xué)研究發(fā)明中所遇到的艱難困苦以及他們表現(xiàn)出的創(chuàng)造力和不畏艱險(xiǎn)的頑強(qiáng)精神，會極大地激發(fā)學(xué)生對紙的制造的科學(xué)探究興趣。教師可以先通過圖文資料展示最早的記錄材料“樹皮”“石頭”“骨頭”“絲綢”“皮革”，接著組織學(xué)生小組探討用這些材料記錄文字的優(yōu)缺點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生的思維，從而使其深刻感悟到承載文字的材料應(yīng)該具備的特點(diǎn)。然后，順勢引出我國古代的四大發(fā)明之一“造紙術(shù)”，并利用科學(xué)教材上的相關(guān)圖文資料讓學(xué)生了解蔡倫的造紙術(shù)，討論其與之前的那些材料對比又有什么優(yōu)缺點(diǎn)，加深學(xué)生對“紙”這一物質(zhì)的科學(xué)理解。這一過程有利于促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)與社會關(guān)系的理解，進(jìn)而感受到科學(xué)技術(shù)發(fā)明在人類文明史發(fā)展中的重要作用。同時(shí)，也能培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和愛國精神。然后，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生分析紙張應(yīng)具備的各種特點(diǎn)，學(xué)生很容易就能想到紙的吸水性、結(jié)實(shí)程度和防水性。再讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去研究不同紙的性質(zhì)，學(xué)生就會帶著興趣、自主地想辦法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開展探究實(shí)踐活動。學(xué)生提出假設(shè)、制訂論證計(jì)劃、收集相關(guān)證據(jù)、處理信息、論證、得出結(jié)論，最后在全班學(xué)生的見證下進(jìn)行表達(dá)，這一系列的過程是一個初步的科學(xué)探究過程，如此一來，在科學(xué)史的背景下，學(xué)生嘗試去論證他們感到疑惑的事物，從而使其探究科學(xué)的信心得以增長。在這樣的前提下，教師可以組織一些科學(xué)探究活動，讓學(xué)生在探究的過程中感悟科學(xué)的魅力。

（四）利用科學(xué)史，樹立態(tài)度責(zé)任

態(tài)度責(zé)任是在經(jīng)過具體的事件之后形成的一種對待事物的觀念，也就是說，在認(rèn)識科學(xué)、探究科學(xué)的本質(zhì)和規(guī)律的過程中逐漸地形成認(rèn)真對待事物的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任，這種態(tài)度責(zé)任是可以在小學(xué)科學(xué)日常的教學(xué)當(dāng)中逐漸培養(yǎng)和形成的。

每一個科學(xué)家的認(rèn)知過程，其實(shí)都可以和科學(xué)史的認(rèn)知過程重合，也就是說，科學(xué)家在論證科學(xué)時(shí)所遇到的困難、所建立的概念，學(xué)生在學(xué)習(xí)和認(rèn)知科學(xué)的過程中也同樣會遇到。學(xué)生往往會發(fā)現(xiàn)，自己對于生活中一些現(xiàn)象的好奇和疑問，科學(xué)家早就提出了并且進(jìn)行了科學(xué)的研究。所以，在涉及科學(xué)史教學(xué)時(shí)，往往教師拋出一個問題，學(xué)生就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心和探究熱情。教師可以引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解。如果出現(xiàn)意見相左、相持不下的情況，教師要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑、發(fā)散思維，不迷信權(quán)威。并且要善于傾聽別人的想法，尊重他人，合作分享。例如，在教學(xué)“小孔成像”時(shí)，筆者會向?qū)W生講述2000多年前墨子發(fā)現(xiàn)“小孔成像”的故事，但是不會直接告訴他們墨子看到的是一個人的倒像。筆者先讓學(xué)生猜測，然后給學(xué)生提供“小孔成像”的材料，讓他們自主利用實(shí)驗(yàn)材料模擬墨子當(dāng)時(shí)的場景設(shè)計(jì)“小孔成像”的實(shí)驗(yàn)。最后，學(xué)生會在自己的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)“小孔成像”的神奇現(xiàn)象，并且利用已有的光學(xué)知識解釋墨子看到的現(xiàn)象。這樣就可以利用科學(xué)史，幫助學(xué)生樹立基本的科學(xué)態(tài)度。

近現(xiàn)代科技的發(fā)展非常迅猛，因此教師很有必要向?qū)W生介紹一些近現(xiàn)代科學(xué)史，幫助他們樹立正確的價(jià)值觀和社會責(zé)任感。例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)四年級下冊第六課“月球”時(shí)，除了書本上的內(nèi)容外，筆者還會介紹人類的探月史，拓寬學(xué)生的視野。近年來，我國航空航天事業(yè)高速發(fā)展，2022年6月5日，神舟十四號載人飛船發(fā)射成功，航天員還在中國空間站中進(jìn)行太空授課。這些科學(xué)史的補(bǔ)充，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的愛國之情和民族自豪感，讓他們感受到自己未來的社會責(zé)任和使命，激發(fā)其學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、愛科學(xué)的熱情。

三、總結(jié)與反思

科學(xué)史是人類不斷探索求知的歷史，其本身蘊(yùn)含著豐富的知識、經(jīng)驗(yàn)。新課標(biāo)指出，教師在教學(xué)中可以引入科學(xué)史素材，幫助學(xué)生體會科學(xué)本質(zhì)。教師在教學(xué)的過程中，不應(yīng)該將科學(xué)教學(xué)局限于表面的知識，而應(yīng)該深入發(fā)掘。例如，科學(xué)史的教學(xué)不應(yīng)該局限于讓學(xué)生自行閱讀，教師還可以根據(jù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行還原實(shí)踐，讓學(xué)生從實(shí)踐的角度去理解科學(xué)觀念。與此同時(shí)，教師也可以和學(xué)生一同討論科學(xué)史，激發(fā)他們的好奇心，帶領(lǐng)學(xué)生一起進(jìn)行科學(xué)探究，幫助他們逐漸建立起科學(xué)態(tài)度和科學(xué)責(zé)任感，并在教學(xué)和日常的管理中融入科學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)持續(xù)發(fā)展。