姚瑤

【編者按】科學(xué)史指的是對科學(xué)的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行研究的過程。它飽含著科學(xué)文化、科學(xué)知識的內(nèi)涵，是一種豐富的教育資源，具有重要的價(jià)值。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，滲透科學(xué)史教育，可以拓展小學(xué)科學(xué)教育的課堂內(nèi)涵，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的習(xí)得與發(fā)展。

我國科學(xué)史教育起步較晚，科學(xué)課教師對科學(xué)史教育功能的認(rèn)識不足等因素，導(dǎo)致在科學(xué)教學(xué)中滲透科學(xué)史教育存在著一些問題。那么，教學(xué)中，可以以什么具體的策略來滲透科學(xué)史教育，怎么引導(dǎo)學(xué)生接近科學(xué)史、提升科學(xué)素養(yǎng)？本專輯的兩篇文章對此進(jìn)行了初步探索，其經(jīng)驗(yàn)或許有助于大家對這個(gè)問題的思考。

科學(xué)史是人們認(rèn)識世界的演變史，包含了系統(tǒng)的科學(xué)知識、多樣的科學(xué)探究方法、鼓舞人心的科學(xué)精神。科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)有助于學(xué)生獲取科學(xué)方法、理解科學(xué)本質(zhì)、培養(yǎng)人文精神和批判精神。但由于科學(xué)史教育在我國起步較晚，科學(xué)史料常常作為課堂知識的補(bǔ)充拓展，以教師講授、學(xué)生閱讀的方式開展，單一的教學(xué)方法使科學(xué)史的教育價(jià)值被忽略。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在教學(xué)策略建議中指出，可以融入科學(xué)史素材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)。筆者基于現(xiàn)行的教科版小學(xué)科學(xué)教材，開展了利用科學(xué)史復(fù)制歷史情境、復(fù)刻歷史活動(dòng)、復(fù)盤歷史思維的“穿越式”教學(xué)實(shí)踐，將科學(xué)史與科學(xué)教學(xué)有機(jī)融合，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探究實(shí)踐，從而建構(gòu)科學(xué)觀念，發(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

一、復(fù)制歷史情境，創(chuàng)設(shè)探究情境點(diǎn)

1. 名人軼事類，樹立榜樣標(biāo)桿。

教學(xué)中，教師可利用圖文講述、視頻播放、文本閱讀等形式呈現(xiàn)科學(xué)家的名人軼事，為學(xué)生樹立科學(xué)榜樣。例如在三年級上冊“天氣”單元的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生堅(jiān)持長期觀測、記錄天氣信息是存在困難的，鑒于該年齡段的學(xué)生具有“科學(xué)家崇拜情節(jié)”，教師可通過竺可楨的科學(xué)故事視頻，樹立科學(xué)家榜樣，激勵(lì)學(xué)生向科學(xué)家學(xué)習(xí)，從而突破教學(xué)難點(diǎn)，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2. 問題導(dǎo)向類，觸發(fā)鏈?zhǔn)教骄俊?/p>

發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要。一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的科學(xué)問題能讓學(xué)生參與到連續(xù)的科學(xué)探究活動(dòng)之中。在科學(xué)史融入小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，教師可通過視頻、圖片、科普劇等形式重現(xiàn)歷史情境，啟發(fā)學(xué)生提出科學(xué)問題，梳理班級問題清單，以此推動(dòng)系列化、連貫化的科學(xué)探究活動(dòng)。

例如在教學(xué)五年級上冊“擺”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師播放視頻，重現(xiàn)伽利略在教堂中的“無意發(fā)現(xiàn)”，并以問題串的形式提問學(xué)生：（1）你觀察到教堂中的燈的擺動(dòng)有什么規(guī)律？（2）生活中有哪些事物的擺動(dòng)和它很相似？（3）關(guān)于“擺”你感興趣的科學(xué)問題是什么？請每位學(xué)生撰寫感興趣的科學(xué)問題，師生梳理、歸納，形成班級問題清單：（1）其他物體也像教堂里的燈一樣有這樣的規(guī)律嗎？（2）擺的擺動(dòng)快慢和什么因素有關(guān)？（3）擺在生活中有什么應(yīng)用？

這樣的教學(xué)后，我們不難發(fā)現(xiàn)學(xué)生提出的大部分問題與本單元的教學(xué)內(nèi)容是一致的。我們可以通過復(fù)刻科學(xué)史情境，讓學(xué)生代入歷史角色，利用問題串自主建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，賦予學(xué)習(xí)活動(dòng)新的意義，在解決自身疑問的過程中建構(gòu)科學(xué)知識、發(fā)展學(xué)習(xí)能力。

3. 工具發(fā)展類，生發(fā)驅(qū)動(dòng)問題。

縱觀科學(xué)進(jìn)程，我們不難發(fā)現(xiàn)人們對生產(chǎn)、生活的需求不斷加深，促進(jìn)了人類借助工具進(jìn)行一系列的改造自然、改善生活的活動(dòng)?？梢哉f，工具的發(fā)展、改進(jìn)與人類需求的增進(jìn)有著重要的作用。基于此，筆者通過平移歷史情境，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入需求情境，從而推動(dòng)學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)、制作、測試、改進(jìn)等產(chǎn)品活動(dòng)，以工具的應(yīng)用、發(fā)展來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如在教學(xué)二年級下冊“做一個(gè)指南針”中，教師可先創(chuàng)設(shè)問題情境“在廣袤的大海上，船隊(duì)因?yàn)橛龅奖╋L(fēng)雨而迷失了方向，此時(shí)如果能有準(zhǔn)確指示南北方向的工具該多好”，明確需求任務(wù)是制作一個(gè)能指示南北的工具;再通過微課模仿制作簡易的水浮式指南針;最后出示沈括總結(jié)的指針的四種懸掛方式，改進(jìn)自己的指南針，在活動(dòng)體驗(yàn)中滲透指南工具的變遷史。

二、復(fù)刻歷史活動(dòng)，發(fā)展探究活動(dòng)鏈

1. 重做經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，采集可靠證據(jù)。

在科學(xué)史中有許多經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，這些經(jīng)典的探究活動(dòng)，或建構(gòu)了新的科學(xué)理論，或?yàn)榭茖W(xué)研究提供了新的方法。只有讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究活動(dòng)，才能最大限度地發(fā)揮科學(xué)史的作用，為學(xué)生建構(gòu)科學(xué)知識、領(lǐng)悟科學(xué)思想、學(xué)習(xí)科學(xué)方法提供支持。例如，在六年級上冊“電和磁”一課中，教師要為學(xué)生提供充足的實(shí)驗(yàn)材料、充裕的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，確保實(shí)驗(yàn)記錄的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，為學(xué)生的思維活動(dòng)積累事實(shí)證據(jù)。在重做經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生體會到科學(xué)家收集事實(shí)證據(jù)的過程，感受科學(xué)探究的不易。

2. 重組探究歷程，獲取多元體驗(yàn)。

由于科學(xué)課堂時(shí)間和空間是有限的，這就需要教師提前梳理教材中暗含的科學(xué)史線索，再整合呈現(xiàn)科學(xué)探究活動(dòng)，幫助學(xué)生獲取多元體驗(yàn)，為核心概念的建構(gòu)提供事實(shí)基礎(chǔ)。

例如，在六年級上冊“能量從哪里來”一課中蘊(yùn)含了科學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)：摩擦起電→萊頓瓶儲存靜電→伏打制作了伏打電堆→根據(jù)電磁感應(yīng)原理，西門子改進(jìn)了發(fā)電機(jī)→大型輸電設(shè)備的建設(shè)。明確了這一發(fā)展脈絡(luò)，教師可依照歷史發(fā)展線設(shè)置三個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)。活動(dòng)1：制作雪碧電池，領(lǐng)會伏打電堆原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，拓展認(rèn)識新型電池的種類、能量轉(zhuǎn)換形式。活動(dòng)2：體驗(yàn)手搖發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電，初步了解發(fā)電原理?；顒?dòng)3：拓展認(rèn)識新型發(fā)電方式。

這樣的教學(xué)發(fā)掘、整合了人類的科學(xué)歷程，設(shè)計(jì)了有趣、豐富的體驗(yàn)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在課堂中經(jīng)歷人類對于電能的革新使用史，進(jìn)一步完善了“能量之間可以相互轉(zhuǎn)換”這一概念，體會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會的發(fā)展。

三、復(fù)盤歷史思維，推動(dòng)邏輯風(fēng)暴面

1. 嚴(yán)謹(jǐn)求證，重建認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

在科學(xué)教學(xué)中，部分教師往往急于讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出科學(xué)結(jié)論，忽視了從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提煉為科學(xué)概念的曲折性和嚴(yán)謹(jǐn)性，擠占了學(xué)生思維發(fā)展的空間。有鑒于此，教師可將科學(xué)家的思維方式引入教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科態(tài)度，發(fā)展縝密的科學(xué)思維。

在六年級上冊“電和磁”的教學(xué)中，學(xué)生觀察到“通電導(dǎo)線能夠讓磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”這一現(xiàn)象后，教師可適時(shí)提問學(xué)生：你認(rèn)為讓磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是什么？從而引導(dǎo)學(xué)生對小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因進(jìn)行歸因：可能是實(shí)驗(yàn)操作帶來的誤差，可能是實(shí)驗(yàn)時(shí)周圍存在鐵制品影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還可能是電和磁之間產(chǎn)生了某種聯(lián)系。而后，教師再介紹奧斯特在發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象時(shí)的科學(xué)求證，將學(xué)生的歸因活動(dòng)與奧斯特嚴(yán)謹(jǐn)求證的歷史相結(jié)合，通過重演歷史活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生縝密的科學(xué)思維。

2. 今昔思辨，彰顯理性生長。

科學(xué)是理性的，但是歷史具有人文性?？茖W(xué)史正是在科學(xué)觀點(diǎn)的提出、推翻、完善的循環(huán)過程中向前發(fā)展的?；仡櫩茖W(xué)史時(shí)，我們不應(yīng)該站在歷史的已知點(diǎn)對歷史觀點(diǎn)進(jìn)行評判，應(yīng)當(dāng)立足當(dāng)時(shí)的歷史情境，從邏輯思維的角度分析當(dāng)時(shí)人們提出觀點(diǎn)時(shí)的客觀證據(jù)是否充分，理性看待科學(xué)觀點(diǎn)的碰撞、更迭、改進(jìn)，從而彰顯科學(xué)理性。在六年級上冊“人類認(rèn)識地球的歷史”這一課中呈現(xiàn)了地心說和日心說的主要觀點(diǎn)。教學(xué)時(shí)，教師可以請學(xué)生先閱讀內(nèi)容，再通過扮演“托勒密”和“哥白尼”的角色，闡述各自關(guān)于地球運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)。最后，教師再根據(jù)導(dǎo)學(xué)單引導(dǎo)學(xué)生客觀、公正地看待兩個(gè)觀點(diǎn)學(xué)說：①兩個(gè)學(xué)說有什么不同點(diǎn)，有什么相同點(diǎn)？②他們的證據(jù)能證明自己的觀點(diǎn)嗎？你對哪些證據(jù)心存疑惑？③這兩個(gè)觀點(diǎn)能否合理地解釋晝夜交替現(xiàn)象呢？從而以客觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度來分辨歷史觀點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生崇尚理性、獨(dú)立思考的意識。

3. 歷史留白，探求個(gè)性增量。

科學(xué)的發(fā)展是連續(xù)的，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)不應(yīng)止步于課堂。敏銳地捕捉和利用隱藏于教材中的“歷史留白區(qū)”，可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，推動(dòng)科學(xué)史的學(xué)習(xí)。

例如“人類認(rèn)識地球的歷史”一課的插圖，只標(biāo)出了六大行星，而在六年級上冊“八顆行星”中，就直接給出了太陽系中有八顆行星。由此，教師可以出示圖片引發(fā)學(xué)生提出問題：①人類是怎樣發(fā)現(xiàn)天王星、海王星的？②冥王星又是為什么變成了矮行星？③人類在太陽系中，還有了什么新的發(fā)現(xiàn)……這樣的教學(xué)可利用教材中的“留白區(qū)”引發(fā)學(xué)生思考，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

當(dāng)然，科學(xué)史的利用不僅僅可以用于課堂教學(xué)，還可以適切性地選用社會熱點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，推動(dòng)學(xué)生積極參與到社會生活中，形成利用科學(xué)知識了解現(xiàn)實(shí)、解釋現(xiàn)象、解決問題的能力。這樣的“留白”教學(xué)也能夠促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)史的感知，培育學(xué)生的科學(xué)精神。

（作者單位：浙江省杭州市大禹路小學(xué)）