科學史融入模式在科學教學中的運用

◇王偉文

小學科學課程是以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程?？茖W史對學生科學素養的培養起著非常重要的作用。在小學科學課堂教學中，如何開展科學史的教學呢？本文通過具體案例闡述了融合式教學模式在小學科學教學中的運用及其特點。

國內教育界、科普界的很多專家都曾提到科學史教育在科學教育的作用，科學史能豐富、真實地展示出科學家研究某一問題的整個探究過程；而且從科學史中，我們還可以感受到科學家們在科學研究中所遇到的困難以及表現出不畏艱辛、勇于挑戰的精神。把科學史融入科學教學，讓學生在歷史背景下學習科學，既讓學生獲得現有的、具體的科學概念，還學會了嚴謹的科學方法，提升了自己的思維能力，熏陶了學生們的科學文化精神。

在科學史進入基礎科學教育的發展中，“課標”的出臺可以說是一個重要的轉折點。雖然我們不能說“課標”的出臺就解決了將科學史融入基礎科學教育的全部問題，但至少，為這樣的前景提供了潛在的可能和較好的前景。

具體在小學科學課堂教學中，如何開展科學史的教學呢？筆者認為采用融合式教學模式是非常有效的。

一、孟克與奧斯本的融入模式

融入模式是英國倫敦大學皇家學院的科學教育學者孟克和奧斯本于1997年率先提出。這一模式有一個前提假設，學習的課題是科學史上科學家曾經研究過的自然現象，如電磁現象、燃燒現象等。

教學共分六個階段（如下圖所示）：

二、融入模式在小學科學教學的運用案例

下面我就以教科版的小學《科學》六上第三單元的《電和磁》一課為例，來介紹融入模式在小學科學教學中的運用。

這一單元是能量單元。很早以前，人們就認識了磁現象和電現象。大約在兩百年前，有人提出問題，電與磁有關系嗎？為什么提這樣的問題？因為那時已發現，聲、光、電、熱之間是有關系的，那么電與磁呢？

18世紀行將結束之際，電學達到了它的最高成就庫侖定律。但是電與磁之間的聯系依然未被正確地認識。吉爾伯特在當時實驗的基礎上認為電與磁沒有什么共同性。這一看法延續了很長時間。庫侖也探討過電與磁的相關性，但在實驗上一無所獲，結果也相信電與磁沒有什么關系。

丹麥物理學家奧斯特，從1806年起任哥本哈根大學物理教授，第二年他就開始研究電與磁之間的關系，因為他和一些人都相信電與磁之間可能存在著某種聯系。研究持續了十幾年，仍沒有獲得科學證據，終于在1820年他用無可懷疑的實驗研究奠定了“電磁學”的基礎。奧斯特的發現轟動了整個歐洲科學界。以下是我的一次按照融入模式教學的情況：

教學內容設計意圖環節 演示現象通電的導線靠近指南針，發現了一個奇怪的現象，指南針發生偏轉，為什么呢？上課以從一個有趣、奇怪的現象入手，由此引出一個需要解決的問題。比如通電導線引起了指南針的偏移。一開始向學生揭示的現象就是歷史上科學家曾進行過理論研究的現象，這樣既激發學生的興趣，又能促使學生利用科學史資源進行進一步探究式學習，這會使學生切身感受到什么是科學發現，并在他們腦海里留下深刻的印象。引出觀念學生猜測原因，解釋現象，為什么呢？難道通電導線也有磁性？部分學生認為只有鐵和磁鐵才能影響指南針的，會不會我們做錯了。這里采用頭腦風暴的方式，鼓勵孩子發表各種見解，由此調動和激發學生積極地和創造性思考。

學習歷史講述丹麥科學家奧斯特，在1820年，在一次實驗中，也偶然間發現了這個現象。通過將科學故事作為學習科學概念的一個環節，可以使學生在心理上和情感上更接近科學，可以激發他們的想象力，還可以使他們以一種移情的方式設身處地體驗以往科學家的探究和思考。通過上面兩個環節，已經有了多種多樣的觀點，既有學生提出的，也有歷史上科學家提出的。其中主要觀點是通電導線，可能也會產生磁性。能否讓這個現象更為明顯？設計一個實驗進一步證明通電導線產生了磁性。這是個偶然現象嗎？能否讓這個現象更明顯呢？做一個線圈。用導線在手指上繞10圈左右取下，固定線圈和引出的線，給線圈通上電流，線圈會產生磁性嗎？試一試，線圈怎么放？指南針偏轉的角度大起來了嗎？怎么放最大？設計實驗 進行實驗 評估和討論證據，得出結論學生分組操作用通電線圈接觸指南針，探究電與磁之間的關系。討論實驗時觀察到現象，得出結論。繼續講述奧斯特故事。這個階段雖簡短但是非常必要，目的在于幫助學生更加深刻了解科學探究的過程、歷史上科學家的探究以及科學概念。

本節課，結合科學史，“重演”著名科學家奧斯特發現電磁現象的過程，讓學生“發現”通電導線能使小磁針偏轉，從而認識電可以產生磁，既增強學生學習活動的探究性、趣味性，也讓學生了解到這一發現整個經歷過程。

三、融入模式特點及應注意的問題

雖然人們已認識到科學史對于基礎科學教育的許多意義，科學史教學也越來越受到重視，并逐漸發展起來，但其困難和問題的存在也是必然。比如科學史教學與學生科學知識學習之間的矛盾、評價問題等，融入模式在解決問題的過程應該有其優勢，它主要有這樣的一些特點：

（一）科學史的學習與當前科學概念或理論的學習有機地融合在一起，使教師不再像以往一樣感到科學史是科學課的附加部分。

（二）整個教學過程提供了一個解決問題的情境，是一個探究過程，因而有利于培養學生解決問題的能力和創新能力，也有利于培養孩子不怕艱苦、不怕困難，勇于探索的精神。

教師要努力把教材中科學家的經典實驗設計成學生課堂上能夠完成的研究問題，讓學生沿著科學家的探究思路，領悟科學家的思維過程，讓這些知識成為學生再現和再創造的過程，讓學生了解科學家是怎樣發現問題→分析問題→解決問題，領會科學研究的一般方法，培養學生的探究能力。

科學發展史是眾多科學家為科學事業的奮斗史。任何科學上的重大發現都是科學家在“勇于存疑，敢于探索，不畏強權，堅持真理，團結合作”的科學精神指導下取得的。這些精神都強烈地感染著學生，并激勵著他們努力學習。教師應該努力挖掘，充分利用，在潛移默化中給學生以啟迪和熏陶。

（三）充分發揮了學生的主體性，促進他們的主動學習和建構知識。

學生對科學積極的情感態度的培養是小學科學教育的重要目標之一，這也

是科學素養所追求的重要目標?？茖W史往往是一些生動的小故事，在教學過程中，以學生的好奇心為切入點來激發學生的學習興趣，讓學生從“要我學”變成“我要學”“樂學”，從而加深對知識的理解，而且能激發學習興趣，調節大腦和減少疲勞。

如三上第三單元中的《它們會吸水嗎》中有這樣一個活動“造一張紙”，在教學過程中，我們可以播放一些古代的造紙技術的片段來吸引學生造紙的興趣，從而激發學生造紙的欲望。

（四）使學生認識到早期的科學家在解釋一些自然現象時與他們一樣有著類似的錯誤觀念，從而使他們得到一種心理上的支持。

比如《地球及其運動》單元，從地心說到日心說的發展過程，讓孩子感受到古人的認識不是一開始就很正確的，它是一個不斷糾錯、發展的過程。波蘭的天文學家哥白尼不辭辛苦，克服困難，每天觀測天象，30年如一日，終于取得了可靠的數據，得出了“日心說”。隨著科學的發展，其實“日心說”也不是完全正確，太陽也不是宇宙的中心，從而讓學生感受到科學的不斷發展。

（五）在學生錯誤觀念的基礎上通過探索形成了正確的科學概念，這種建構主義的學習方式有利于學生深刻的理解科學概念。

科學史教育能提供豐富的科學知識是不言而喻的。因為科學史本身也是一種科學知識。它重現科學產生發展的歷史，其中必然涉及基本概念、基本理念、基本理論等科學知識，但科學史的優勢并不在介紹這些知識，而在于提供科學知識的產生背景，這對于理解和掌握科學知識是十分重要的。

比如四下《巖石和礦物》單元，在了解我國開采和利用礦產悠久的歷史的學習中，從中不但能感知我國古代勞動人民的偉大智慧，而且從中可以學到很多關于礦產特點、礦產開采、礦產利用等方面的知識。又如：利用英國科學家普里斯特發現綠色植物可以更新空氣，后來實驗證明這就是植物光合作用釋放氧氣的結果，從而加深對光合作用這一知識的理解。

當然，把科學史融入日常教學，進行思想教育，需要教師吃透教材的同時，還要充分挖掘教材的思想性，采用多種形式，形象生動地進行教學。而科學史的經典實驗中涉及的內容非常廣泛，有地理、物理、生物、化學、數學、語文、美術、音樂等知識，所以在教學中除有自己專業知識之外，還需要語文、美術、音樂等相關知識。這就需要教師在平時的教學中不斷完善自己的專業知識，還需建構多元化知識結構。教師在教學中要讓學生真正體驗到探究過程，還需對科學史的理論進行詳細的研究，在備課上下功夫，才能充分發揮科學史經典實驗或故事的作用。

總之，科學史是培養學生科學素養的好載體。恰當地利用科學史，對激發學生的學習興趣，幫助學生理解科學的本質和科學研究方法，培養學生的探究能力，學習科學家獻身科學的精神，有助于提高每個學生科學素養，使其終身受用。