江蘇省無(wú)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(gè)比較抽象的概念，并不局限于某一學(xué)科的知識(shí)?？茖W(xué)史是包括了自然科學(xué)和社會(huì)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(duì)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(dòng)，滲透科學(xué)史教育，重視幼小銜接?？梢?，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?？茖W(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(wèn)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(guò)程，其實(shí)也是在體驗(yàn)科學(xué)家的真理探索過(guò)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(huì)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(duì)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(shí)，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(duì)科學(xué)的興趣和自主學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)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(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)，包含一些非常具體的觀念，以及對(duì)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(wèn)題，而研究科學(xué)發(fā)展的過(guò)程，也可以幫助學(xué)生找到科學(xué)研究的相關(guān)規(guī)律?？茖W(xué)的發(fā)展過(guò)程充滿了科學(xué)觀念。在教學(xué)中，教師通過(guò)還原科學(xué)史，可以再現(xiàn)科學(xué)家探索真理的過(guò)程。教師通過(guò)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(guò)程，學(xué)生能逐步掌握基本的科學(xué)知識(shí)，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(jí)上冊(cè)第四課“七色光”時(shí)，在學(xué)生對(duì)彩虹的形成原因進(jìn)行猜測(cè)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(cè)，那就需要搜集證據(jù)來(lái)驗(yàn)證?？茖W(xué)家選擇模擬方法制造彩虹來(lái)驗(yàn)證自己的猜想。比如，西奧多里克用陽(yáng)光照射在水里的玻璃殼的方法成功制造了彩虹。后來(lái)，笛卡兒、馬爾西等科學(xué)家受到他的啟發(fā)，用陽(yáng)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(lái)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(duì)要研究的問(wèn)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(gè)問(wèn)題幫助學(xué)生思考。問(wèn)題1：是什么讓牛頓對(duì)這個(gè)現(xiàn)象感到好奇的？問(wèn)題2：實(shí)驗(yàn)采用了怎樣的方法？實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何？問(wèn)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(gè)三棱鏡使第一個(gè)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(wèn)題：“第二個(gè)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(lái)，學(xué)生就能在還原科學(xué)史的過(guò)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(guò)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?？茖W(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(guò)程中能夠逐步培養(yǎng)形象思維、抽象思維、直覺(jué)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(jí)上冊(cè)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(wèn)題：為什么上一節(jié)課大家調(diào)查發(fā)現(xiàn)后代長(zhǎng)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(guò)程中發(fā)展了分析、推理、重組等科學(xué)思維。學(xué)生通過(guò)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(duì)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(duì)豌豆花色的研究，使科學(xué)史的滲透更加形象生動(dòng)。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(shí)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(guò)程?？茖W(xué)教師要著重利用科學(xué)史來(lái)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(shí)、解決科學(xué)問(wèn)題以及技術(shù)與工程實(shí)踐的過(guò)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(dòng)，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(dòng)。教師在科學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)中適時(shí)引入科學(xué)史素材，可以幫助學(xué)生體會(huì)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(dòng)、項(xiàng)目研究等。

例如，在蘇教版科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)第十三課“紙”的教學(xué)中，有一個(gè)“介紹紙的發(fā)明史”的教學(xué)環(huán)節(jié)。一般教師會(huì)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(dòng)中融入紙的發(fā)明史，讓學(xué)生感受到我國(guó)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(huì)極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)紙的制造的科學(xué)探究興趣。教師可以先通過(guò)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(shì)引出我國(guó)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(duì)比又有什么優(yōu)缺點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)“紙”這一物質(zhì)的科學(xué)理解。這一過(guò)程有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)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(guó)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(huì)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(dòng)。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(guò)程是一個(gè)初步的科學(xué)探究過(guò)程，如此一來(lái)，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(zhǎng)。在這樣的前提下，教師可以組織一些科學(xué)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在探究的過(guò)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(guò)具體的事件之后形成的一種對(duì)待事物的觀念，也就是說(shuō)，在認(rèn)識(shí)科學(xué)、探究科學(xué)的本質(zhì)和規(guī)律的過(guò)程中逐漸地形成認(rèn)真對(duì)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(gè)科學(xué)家的認(rèn)知過(guò)程，其實(shí)都可以和科學(xué)史的認(rèn)知過(guò)程重合，也就是說(shuō)，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(guò)程中也同樣會(huì)遇到。學(xué)生往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，自己對(duì)于生活中一些現(xiàn)象的好奇和疑問(wèn)，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(gè)問(wèn)題，學(xué)生就會(huì)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(lì)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(huì)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(huì)直接告訴他們墨子看到的是一個(gè)人的倒像。筆者先讓學(xué)生猜測(cè)，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(chǎng)景設(shè)計(jì)“小孔成像”的實(shí)驗(yàn)。最后，學(xué)生會(huì)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(shí)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(huì)責(zé)任感。例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)第六課“月球”時(shí)，除了書本上的內(nèi)容外，筆者還會(huì)介紹人類的探月史，拓寬學(xué)生的視野。近年來(lái)，我國(guó)航空航天事業(yè)高速發(fā)展，2022年6月5日，神舟十四號(hào)載人飛船發(fā)射成功，航天員還在中國(guó)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(guó)之情和民族自豪感，讓他們感受到自己未來(lái)的社會(huì)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(shí)、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(huì)科學(xué)本質(zhì)。教師在教學(xué)的過(guò)程中，不應(yīng)該將科學(xué)教學(xué)局限于表面的知識(shí)，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。