科技史是科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生、形成和發(fā)展及其演變規(guī)律的反映，是人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然的歷史?？茖W(xué)技術(shù)作為人類文明的核心成果之一，在卷帙浩瀚的知識(shí)積累與成就卓著的技術(shù)應(yīng)用背后，凝聚著人類獨(dú)有的科學(xué)精神、科學(xué)思維、科學(xué)方法、人文關(guān)懷與價(jià)值規(guī)范。將科學(xué)史料整合到科學(xué)教育中，已經(jīng)成為國際科學(xué)教育的一個(gè)重要趨勢(shì)?，F(xiàn)行的科學(xué)教材也提供了豐富的科技史資源，蘊(yùn)含著巨大的教育價(jià)值。在科學(xué)教學(xué)過程中恰當(dāng)合理地運(yùn)用科技史料，可以在創(chuàng)設(shè)問題情境、引領(lǐng)探究過程、滲透方法指導(dǎo)、拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容、進(jìn)行人文熏陶等方面有效地豐富與完善科學(xué)教學(xué)，提高科學(xué)教育的實(shí)效。

一、運(yùn)用科技史料，創(chuàng)設(shè)問題情境

運(yùn)用科技史料創(chuàng)設(shè)的問題情境，既能吸引學(xué)生，使其全神貫注，又能啟迪思維，使其興趣盎然，迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)意境。問題情境既要源于學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活，又要有科學(xué)價(jià)值，體現(xiàn)一定的科學(xué)思想與方法。創(chuàng)設(shè)的問題情境要符合學(xué)生的年齡特征、思維水平，并盡可能與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系。

例如，引導(dǎo)學(xué)生研究物體在水中的沉浮時(shí)，可以這樣導(dǎo)入：有一天，阿基米德在澡堂洗澡時(shí)，突然跳出浴盆，忘了穿衣服，跑到大街上大喊大叫：“發(fā)現(xiàn)了，發(fā)現(xiàn)了?！蹦敲?，他究竟發(fā)現(xiàn)了什么呢？將這個(gè)科學(xué)史料作為問題情境放在這里，一下子吸引了學(xué)生的注意力，激發(fā)起他們濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

在引導(dǎo)學(xué)生研究物體的熱脹冷縮時(shí)，可以出示閱讀材料：英國在1825年鋪設(shè)的鐵軌之間未留縫隙，結(jié)果導(dǎo)致鐵軌出現(xiàn)夏天扭曲、冬天斷裂的現(xiàn)象。教師據(jù)此引出探究問題：鐵軌為什么要留縫隙？從而引起學(xué)生對(duì)物體熱脹冷縮性質(zhì)的探究。

在引導(dǎo)學(xué)生研究微生物時(shí)，可以先引導(dǎo)學(xué)生觀察變質(zhì)的饅頭，再講述教材中關(guān)于巴斯特為酒廠解決酒變酸的問題，從而發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌的史料，引出探究的問題：巴斯特發(fā)現(xiàn)酒變質(zhì)是由一種微生物引起的，那么饅頭變質(zhì)是不是也由某種微生物引起的呢？

在引導(dǎo)學(xué)生研究杠桿時(shí)，可以先引述古希臘科學(xué)家阿基米德的觀點(diǎn)，他說只要給他一個(gè)支點(diǎn)和一根足夠長的木棒，他就可以撬動(dòng)地球。這與學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)形成很大的沖突，阿基米德為什么說出如此“大話”？他所說的是一種什么神奇的裝置呢？從而引發(fā)學(xué)生對(duì)杠桿原理的探究。

在了解“地球板塊構(gòu)造理論”時(shí)，可以先介紹歷史上魏格納提出“大陸漂移學(xué)說”的過程，然后再逐步引出板塊構(gòu)造理論，這樣既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，又為新知的引入做好鋪墊。諸如此類的還有牛頓被蘋果砸中想到了地球引力，瓦特受到燒水壺的蓋子跳動(dòng)的啟發(fā)，發(fā)明了蒸汽機(jī)，道爾頓發(fā)現(xiàn)自己是色盲，引出遺傳與變異內(nèi)容的學(xué)習(xí)，等等。利用這些科技實(shí)史可以有效引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，進(jìn)而提出探究問題，激發(fā)探究欲望。

二、運(yùn)用科技史料，引領(lǐng)探究過程

我們?cè)诮虒W(xué)中可以以某一歷史上的科技事件、某一特定環(huán)境或某一科學(xué)故事為生長點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)研究情境，簡(jiǎn)要模擬歷史上某一科學(xué)概念或理論的研究過程，激勵(lì)學(xué)生解釋其中的問題，調(diào)動(dòng)他們的思維，讓他們?cè)谔骄繗v史的過程中學(xué)習(xí)知識(shí)與技能，體會(huì)科學(xué)知識(shí)的形成過程，學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方式和研究方法。

引導(dǎo)學(xué)生研究地球的形狀，教材分別介紹了古代中西方對(duì)地球形狀的不同猜想，分別呈現(xiàn)了古印度“大象馱海龜”、古中國“天為鍋地為盤”、張衡“天如雞卵地如黃”、古希臘“地球近球形”的示意圖。學(xué)生了解了示意圖后，可以讓他們扮演古人的角色，描繪古人的各種猜想，從而感受猜想的奇妙和古人思想的廣闊與智慧。

本課還介紹了麥哲倫航海證實(shí)地球是球形的故事，可以創(chuàng)設(shè)古代和近代的情境。先出示古人站在地平線上仰望天空的圖片，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入特定情境中“設(shè)身處地”地猜想地球的形狀，并與麥哲倫航海情境圖進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者用肉眼觀察而后者乘帆船求證的區(qū)別，讓學(xué)生感受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)與發(fā)展的作用。

引導(dǎo)學(xué)生研究擺時(shí)，可以利用伽利略發(fā)現(xiàn)擺的秘密的史實(shí)，先由學(xué)生玩一玩伽利略的研究裝置——擺，從而發(fā)現(xiàn)不同的擺擺動(dòng)快慢不同，并提出猜測(cè)：可能與擺的角度有關(guān)、與擺線的長短有關(guān)、與擺錘的輕重有關(guān)。再設(shè)計(jì)變量控制實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證猜想、得出結(jié)論、解釋與交流。教師適時(shí)介紹當(dāng)時(shí)伽利略的研究方法，學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，并與自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步完善研究方法。通過這樣的活動(dòng)，幫助學(xué)生更加深刻地理解科學(xué)觀念的形成和探究本質(zhì)，提高了課堂教學(xué)效率。

三、運(yùn)用科技史料，滲透方法指導(dǎo)

科學(xué)方法是人們從事科學(xué)活動(dòng)所采用的方式和手段，是人類認(rèn)識(shí)自然、獲得科學(xué)知識(shí)的程序或過程，是科學(xué)實(shí)踐和思維的基本規(guī)律的重要體現(xiàn)。學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，最重要的就是學(xué)習(xí)和理解科學(xué)思維方式、科學(xué)方法以及運(yùn)用科學(xué)思維方法解決問題。從某種意義上說，科學(xué)史也是科學(xué)方法選擇和運(yùn)用的歷史?？茖W(xué)家取得的重要成就，往往與運(yùn)用了正確方法密切相關(guān)。一切理論的探索，其實(shí)也是方法的探索。如伽利略開創(chuàng)性地運(yùn)用了定量描述與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，開普勒善于從大量觀測(cè)事實(shí)中提煉出一般規(guī)律，笛卡爾大力提倡理性演繹方法，牛頓則主張科學(xué)應(yīng)當(dāng)杜絕缺乏事實(shí)根據(jù)的假說，愛因斯坦擅長通過演繹的方法構(gòu)造理論體系，等等。學(xué)生理解了科學(xué)方法，可以指導(dǎo)自身的探究活動(dòng)，如科學(xué)探究的基礎(chǔ)是提出問題，核心是“大膽假設(shè)，小心求證”，歸納和演繹是科學(xué)研究最基本的思路，觀察和實(shí)驗(yàn)是它最根本的特征，數(shù)量化和精確化是它追求的理想形態(tài)。掌握了科學(xué)探究的方法，學(xué)生也可以像科學(xué)家那樣通過探索去認(rèn)識(shí)自然，親歷科學(xué)的認(rèn)識(shí)過程。

波利亞曾說過：“在教一個(gè)科學(xué)的分支（或一個(gè)理論、一個(gè)概念）時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)讓孩子重蹈人類思想發(fā)展中的那種最關(guān)鍵的步子，不應(yīng)該讓他們重蹈過去的無數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，而僅僅是重蹈關(guān)鍵性步子?！币寣W(xué)生在科學(xué)史中領(lǐng)悟科學(xué)方法，就要把學(xué)生帶到歷史事件中，全身心體驗(yàn)科學(xué)家的研究過程。如引導(dǎo)學(xué)生研究電和磁，可以讓學(xué)生親歷科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電和磁關(guān)系的史實(shí)。課的開始，介紹磁的歷史和電的歷史：先秦時(shí)代已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁的存在，戰(zhàn)國時(shí)期制造出最早的指南針——“司南”；1752年美國科學(xué)家富蘭克林捕捉天電，證明了電的存在；1786年意大利科學(xué)家伽伐尼發(fā)現(xiàn)生物電；1800年意大利物理學(xué)家伏特發(fā)明了伏特電池；1820年丹麥科學(xué)家奧斯特在一次實(shí)驗(yàn)中，偶然讓通電的導(dǎo)線靠近指南針，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，等等，進(jìn)而進(jìn)入新課的教學(xué)。課的結(jié)束部分，可以介紹奧斯特的發(fā)現(xiàn)對(duì)世界技術(shù)發(fā)展的影響，1821年英國科學(xué)家法拉第發(fā)明了電動(dòng)機(jī)，1831年法拉第公布了發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造原理，1837年英國科學(xué)家?guī)炜撕突菟雇òl(fā)明了電報(bào)，1876年美國科學(xué)家貝爾發(fā)明了電話，等等，促進(jìn)了19世紀(jì)科技的高速發(fā)展。讓學(xué)生了解相對(duì)完整的關(guān)于電和磁的研究歷史及對(duì)技術(shù)發(fā)展的影響，體驗(yàn)科學(xué)研究的思路和方法，感悟科技史獨(dú)特的魅力。

四、運(yùn)用科技史料，拓展科學(xué)學(xué)習(xí)

拓展科學(xué)學(xué)習(xí)是在學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)形式、學(xué)習(xí)方法的擴(kuò)容增加和優(yōu)化發(fā)展，是對(duì)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的全方位的促進(jìn)。在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，不能拘泥于傳統(tǒng)的教材意識(shí)，要向社會(huì)學(xué)習(xí)，向網(wǎng)絡(luò)拓展，使學(xué)習(xí)內(nèi)容在更廣闊的歷史背景上獲得全方位的充實(shí)和增加，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要；在學(xué)習(xí)形式上，強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)的開放性，到社會(huì)中去，到生活中去，讓學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，不斷地將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力；在學(xué)習(xí)方法上，學(xué)生可以嘗試多種方法，并在實(shí)踐中改造方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)策略的優(yōu)化。

可從以下四個(gè)方面運(yùn)用科技史料來拓展科學(xué)學(xué)習(xí)。

一是變式例題和習(xí)題。在新課教學(xué)中或新課教學(xué)后，以科技史作為素材編寫例題與習(xí)題，或用科技史提供的重要的科學(xué)事實(shí)、概念原理以及技術(shù)發(fā)明作為試題來源、背景和元素，考查學(xué)生在新的情境下對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和運(yùn)用。例如學(xué)習(xí)了“光源”“光沿直線傳播”之后，安排“研究小孔成像”的科技史內(nèi)容，向?qū)W生介紹我國古代科學(xué)家沈括的《夢(mèng)溪筆談》中有關(guān)小孔成像的資料記載，讓學(xué)生運(yùn)用光直線傳播的知識(shí)去分析“小孔所成的像不僅上下顛倒，而且左右相反”的原因。

二是補(bǔ)充閱讀材料。如在介紹月球特征以后，讓學(xué)生了解人類登月的歷史和逐漸揭開月球面紗的過程，以及中國近年的探月工程，從中感受人類智慧的偉大。拓展性的科技史閱讀材料，可以使學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)背后的社會(huì)文化背景、技術(shù)進(jìn)步和人性故事，從而建立完整的科學(xué)印象。

三是舉辦專題講座。在授完某一科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)容之后，安排相關(guān)科技史專題講座，作為一種科學(xué)社團(tuán)活動(dòng)進(jìn)行。如可以選擇近代物理發(fā)展史、現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展歷程等內(nèi)容作為主題，使學(xué)生對(duì)前面所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)全面、整體的認(rèn)識(shí)和提升。

四是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源。尤其是在研究性學(xué)習(xí)中，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，采用學(xué)生喜聞樂見的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生訪問“中國基礎(chǔ)教育網(wǎng)”“中國科普網(wǎng)”等網(wǎng)站，有選擇地認(rèn)識(shí)牛頓的生平、相對(duì)論產(chǎn)生的歷程，更深入了解伽利略、亞里士多德、拉瓦錫等科學(xué)家。教學(xué)中還可以將中央電視臺(tái)“探索與發(fā)現(xiàn)”“異想天開”“科學(xué)與教育”等欄目中介紹的科技史內(nèi)容積累起來，結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行播放，有效地拓展學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)鏈。

五、運(yùn)用科技史料，進(jìn)行人文熏陶

科技史蘊(yùn)涵著科技發(fā)展歷程的深層覺思，溝通著科技與人文科學(xué)兩大文化，體現(xiàn)著科學(xué)文化的豐富內(nèi)涵?？萍际返膭?chuàng)始人喬治·薩頓認(rèn)為，科技史是自然科學(xué)與人文學(xué)科之間的橋梁，它能夠幫助學(xué)生獲得自然科學(xué)的整體形象和人性的形象，從而全面地理解科技、理解科技與人文的關(guān)系。小學(xué)科學(xué)教材中的科技史主要包括科學(xué)或重要科技事件的發(fā)展史實(shí)、重要學(xué)派的創(chuàng)建與發(fā)展，科學(xué)技術(shù)與社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、思想、文化之間的有機(jī)聯(lián)系和相互作用，著名科學(xué)家、發(fā)明家的典型案例、治學(xué)方法、科學(xué)思想和有關(guān)科學(xué)的軼聞趣事等。由于科學(xué)史從社會(huì)歷史的視角來認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)科學(xué)與科學(xué)家，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，能夠超越科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到蘊(yùn)藏在科學(xué)知識(shí)中的方法論及科學(xué)精神，使其受到真正意義上的多角度、多層面的完整的科學(xué)教育。無疑，科技史教育是提高學(xué)生人文素質(zhì)的重要載體。

通過科技史料進(jìn)行人文熏陶，也是落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的具體體現(xiàn)。如課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)《地球和宇宙》單元相關(guān)的科學(xué)史，不僅有具體的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求，還有相應(yīng)的活動(dòng)建議?！傲私馊祟悓?duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)的歷史”的活動(dòng)建議為“搜集資料，想象人類怎樣知道地球是球體”；“了解地球表面是不斷變化的”的活動(dòng)建議為“觀看非洲、拉丁美洲板塊圖，猜測(cè)兩板塊以前可能的情況”；“了解古人對(duì)晝夜成因的猜想與哥白尼的貢獻(xiàn)”的活動(dòng)建議為“搜集古人對(duì)晝夜成因的猜想和哥白尼的有關(guān)資料，與同學(xué)分享交流”；“了解人類對(duì)宇宙的探索歷史”的活動(dòng)建議為“搜集資料，交流討論”；“意識(shí)到人類為探索宇宙奧秘付出的艱辛”的活動(dòng)的建議為“觀看‘挑戰(zhàn)者’號(hào)升空爆炸的視頻片，搜集宇航員圖片或郵票，與同學(xué)分享交流”等。在教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)，適時(shí)插入“魏格納與大陸漂移說”、“亞里士多德與地心說”“托勒密和宇宙地心說”“哥白尼與日心說”“伽利略與實(shí)證研究”，以及20世紀(jì)50年代開始的人類太空探索之旅等科學(xué)史實(shí)，讓學(xué)生了解科學(xué)探索過程中不僅有成功，還有失敗。用科技史讓學(xué)生領(lǐng)略科技發(fā)展的歷程，促使學(xué)生形成尊重事實(shí)，善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技在追求知識(shí)與真理的同時(shí)，也在追求著人類自身的進(jìn)步與發(fā)展，在創(chuàng)造物質(zhì)文明的同時(shí)，也在創(chuàng)造著精神文明，激勵(lì)人們發(fā)展自身的人文內(nèi)涵，超越自我，追求更高境界。通過領(lǐng)略科技史實(shí)，滲透人文精神，彰顯科學(xué)精神與人文精神的一致性。

總之，科技史為科學(xué)教學(xué)提供了豐富的教育資源，在實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，形成愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)的良好風(fēng)氣和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)等方面有著重要作用。教師在教學(xué)中要積極運(yùn)用這一資源，分析教學(xué)點(diǎn)、找尋結(jié)合點(diǎn)、挖掘滲透點(diǎn)、落實(shí)契合點(diǎn)，將科技史作為科學(xué)教學(xué)的有機(jī)組成部分，讓科技史料擔(dān)當(dāng)串場(chǎng)的角色，豐富與完善科學(xué)教學(xué)，增強(qiáng)科學(xué)教學(xué)的歷史厚重感。當(dāng)然，要掌握適時(shí)、適度、適量的原則，不能片面強(qiáng)調(diào)科技史的教育而忽略科學(xué)知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)。

（本文為江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃第“十二五”重點(diǎn)資助課題“提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略研究”階段成果，編號(hào)為B-a/2013/02/028）。

江蘇省連云港市教育局教研室

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