科學史有效融入小學科學教學的策略研究

江蘇省無錫市蠡湖中心小學 王麗麗

《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出，小學科學課程最關鍵的目標在于提升學生的綜合核心素養。核心素養是一個比較抽象的概念，并不局限于某一學科的知識。科學史是包括了自然科學和社會科學在內的關于其歷史發展的相關研究，科學教師在日常教學中融入科學史，不僅能補充完善科學教材的內容，還能強化學生的科學認知，啟發學生的科學思維，培養學生的人文素養，能夠有效培養學生的綜合核心素養。如何有效利用科學史進行科學教學，促進學生核心素養發展，是教師的重要任務之一。

一、科學史的重要作用

新課標在教學建議中指出，充分考慮學生的認知水平，針對擬定的教學目標和教學內容，按照學習進階設計促進學生自主、探究、思維、合作的教學活動，滲透科學史教育，重視幼小銜接。可見，科學史在培養學生的核心素養方面具有重要意義。科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四者相互依存，共同體現了科學課程的育人價值。

科學史是小學科學教材內容的重要組成部分，是學生拓展閱讀的重要環節。學生經歷“提出問題—作出假設—設計實驗—搜集證據—得出結論—驗證假設”的科學探究過程，其實也是在體驗科學家的真理探索過程。同時，學生也能在科學史的教學環節中感悟到科學家精神，培養好奇心和探究熱情，學會大膽質疑、追求創新、尊重他人、合作分享……所以，教師不僅要在正式的課堂上進行科學教學，在對學生的日常管理當中，也可以結合科學層面的相關知識，讓學生能夠從多角度去了解和學習科學史，激發學生對科學的興趣和自主學習的驅動力，提升他們的綜合素質。

二、科學史在小學科學教學中的融入策略

（一）還原科學史，形成科學觀念

科學觀念是在理解科學概念、規律、原理的基礎上形成的對客觀事物的總體認識，包含一些非常具體的觀念，以及對于自然科學的認知和自然現象中所隱含的規律，這些內容可以幫助學生解決現實生活中的問題，而研究科學發展的過程，也可以幫助學生找到科學研究的相關規律。科學的發展過程充滿了科學觀念。在教學中，教師通過還原科學史，可以再現科學家探索真理的過程。教師通過深度還原科學概念的建構和科學原理的發現過程，學生能逐步掌握基本的科學知識，形成初步的科學觀念。

例如，在教學蘇教版科學五年級上冊第四課“七色光”時，在學生對彩虹的形成原因進行猜測后，筆者先向學生介紹了早期一些科學家制造彩虹的方法，既然有了猜測，那就需要搜集證據來驗證。科學家選擇模擬方法制造彩虹來驗證自己的猜想。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、馬爾西等科學家受到他的啟發，用陽光照射三棱鏡的方法也成功制造出了彩虹。筆者引導學生參考這些科學家的方法，用鏡子、水、三棱鏡設計實驗來制造彩虹，驗證自己的猜想。再次引領學生閱讀課本上的科學史材料，同時提醒學生不僅要閱讀文字，還要結合插圖了解牛頓針對要研究的問題選擇了什么樣的環境，又是怎樣設計實驗使實驗現象得以顯現的，學習牛頓的科學思想。與此同時，筆者在課件上提出幾個問題幫助學生思考。問題1：是什么讓牛頓對這個現象感到好奇的？問題2：實驗采用了怎樣的方法？實驗結果如何？問題3：實驗環境與我們的有什么不同？為什么他要這么設置？

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生的七色光再混合成白光的現象，筆者展示后續實驗圖片幫助學生理解，并且相機提出進階性問題：“第二個三棱鏡應該放在哪里？”科學結論的得出要基于實驗分析，要有證據支持。這時，再讓學生還原牛頓的做法將七色光混合成白光。最后，筆者補充牛頓關于光的色散理論。這樣一來，學生就能在還原科學史的過程中，逐步構建關于光的色散的科學觀念——白光是由各種彩色光組成的，有效突破本課的教學重難點。

（二）分析科學史，培養科學思維

所謂科學思維，就是用科學的視角去看待客觀事物，透過事物的本質，發現事物內部的規律，以及它與其他物質之間的聯系。科學思維主要包括創新思維、推理論證思維以及模型建構思維等。科學思維是新課標提出的核心素養之一，學生在大量閱讀科學史、分析科學史的過程中能夠逐步培養形象思維、抽象思維、直覺思維、創造思維等，也能夠習得比較、分類、類比、推理、發散、辯證等思維方法。

例如，在教學蘇教版科學六年級上冊第七課“尋找遺傳與變異的秘密”一課時，筆者根據教材提供的科學閱讀“孟德爾的研究與發現”提出問題：為什么上一節課大家調查發現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？學生在分析孟德爾的實驗過程中發展了分析、推理、重組等科學思維。學生通過閱讀科學史、分析交流，發現親代含有控制顯性的遺傳因子和控制隱性的遺傳因子。教學時，教師可以采用逆向推理的方法利用孟德爾的實驗結果解釋豌豆遺傳和變異的現象，進而使學生借助實驗結果加深對孟德爾的解釋的理解。本節課的教材上還提供了“后續的研究與發現”科學史閱讀資料，教師也可以用視頻資料展示孟德爾對豌豆花色的研究，使科學史的滲透更加形象生動。在科學史閱讀環節，教師還可以引領學生跟隨科學家的研究思路去思考、分析。雖然本課也提到了遺傳學的專有名詞，但是學生只需要適當了解，拓寬知識面即可。科學教材為很多重要的實驗研究和發現提供了科學史資料，充分展現了科學家的研究過程。科學教師要著重利用科學史來潛移默化地培養學生的科學思維。

（三）依托科學史，進行探究實踐

探究實踐能力主要是指在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題以及技術與工程實踐的過程中，形成的科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。新課標倡導要以探究實踐為主要方式開展教學活動，設計并實施能促進學生深度學習的思維型探究和實踐活動。教師在科學探究實踐活動中適時引入科學史素材，可以幫助學生體會科學本質，自主開展探究實踐，有效避免程序化實驗。同樣，教師也可以依托科學史，以科學史建構模型，組織學生開展探究實踐活動、項目研究等。

例如，在蘇教版科學三年級下冊第十三課“紙”的教學中，有一個“介紹紙的發明史”的教學環節。一般教師會選擇播放紙的發明史的視頻給學生觀看或者提供相關素材讓學生閱讀。此時，如果在探究活動中融入紙的發明史，讓學生感受到我國古代人民在科學研究發明中所遇到的艱難困苦以及他們表現出的創造力和不畏艱險的頑強精神，會極大地激發學生對紙的制造的科學探究興趣。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”，接著組織學生小組探討用這些材料記錄文字的優缺點，啟發學生的思維，從而使其深刻感悟到承載文字的材料應該具備的特點。然后，順勢引出我國古代的四大發明之一“造紙術”，并利用科學教材上的相關圖文資料讓學生了解蔡倫的造紙術，討論其與之前的那些材料對比又有什么優缺點，加深學生對“紙”這一物質的科學理解。這一過程有利于促進學生對科學、技術與社會關系的理解，進而感受到科學技術發明在人類文明史發展中的重要作用。同時，也能培養學生的民族自豪感和愛國精神。然后，在此基礎上讓學生分析紙張應具備的各種特點，學生很容易就能想到紙的吸水性、結實程度和防水性。再讓學生自主設計實驗去研究不同紙的性質，學生就會帶著興趣、自主地想辦法設計實驗開展探究實踐活動。學生提出假設、制訂論證計劃、收集相關證據、處理信息、論證、得出結論，最后在全班學生的見證下進行表達，這一系列的過程是一個初步的科學探究過程，如此一來，在科學史的背景下，學生嘗試去論證他們感到疑惑的事物，從而使其探究科學的信心得以增長。在這樣的前提下，教師可以組織一些科學探究活動，讓學生在探究的過程中感悟科學的魅力。

（四）利用科學史，樹立態度責任

態度責任是在經過具體的事件之后形成的一種對待事物的觀念，也就是說，在認識科學、探究科學的本質和規律的過程中逐漸地形成認真對待事物的科學態度和責任，這種態度責任是可以在小學科學日常的教學當中逐漸培養和形成的。

每一個科學家的認知過程，其實都可以和科學史的認知過程重合，也就是說，科學家在論證科學時所遇到的困難、所建立的概念，學生在學習和認知科學的過程中也同樣會遇到。學生往往會發現，自己對于生活中一些現象的好奇和疑問，科學家早就提出了并且進行了科學的研究。所以，在涉及科學史教學時，往往教師拋出一個問題，學生就會產生強烈的好奇心和探究熱情。教師可以引導學生像科學家一樣基于證據和邏輯發表自己的見解。如果出現意見相左、相持不下的情況，教師要鼓勵學生大膽質疑、發散思維，不迷信權威。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“小孔成像”時，筆者會向學生講述2000多年前墨子發現“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。筆者先讓學生猜測，然后給學生提供“小孔成像”的材料，讓他們自主利用實驗材料模擬墨子當時的場景設計“小孔成像”的實驗。最后，學生會在自己的實驗中發現“小孔成像”的神奇現象，并且利用已有的光學知識解釋墨子看到的現象。這樣就可以利用科學史，幫助學生樹立基本的科學態度。

近現代科技的發展非常迅猛，因此教師很有必要向學生介紹一些近現代科學史，幫助他們樹立正確的價值觀和社會責任感。例如，在教學蘇教版科學四年級下冊第六課“月球”時，除了書本上的內容外，筆者還會介紹人類的探月史，拓寬學生的視野。近年來，我國航空航天事業高速發展，2022年6月5日，神舟十四號載人飛船發射成功，航天員還在中國空間站中進行太空授課。這些科學史的補充，極大地培養了學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任和使命，激發其學科學、用科學、愛科學的熱情。

三、總結與反思

科學史是人類不斷探索求知的歷史，其本身蘊含著豐富的知識、經驗。新課標指出，教師在教學中可以引入科學史素材，幫助學生體會科學本質。教師在教學的過程中，不應該將科學教學局限于表面的知識，而應該深入發掘。例如，科學史的教學不應該局限于讓學生自行閱讀，教師還可以根據相關內容進行還原實踐，讓學生從實踐的角度去理解科學觀念。與此同時，教師也可以和學生一同討論科學史，激發他們的好奇心，帶領學生一起進行科學探究，幫助他們逐漸建立起科學態度和科學責任感，并在教學和日常的管理中融入科學史的相關內容，促進學生的科學核心素養持續發展。