科学史融入模式在科学教学中的运用

◇王伟文

小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。科学史对学生科学素养的培养起着非常重要的作用。在小学科学课堂教学中，如何开展科学史的教学呢？本文通过具体案例阐述了融合式教学模式在小学科学教学中的运用及其特点。

国内教育界、科普界的很多专家都曾提到科学史教育在科学教育的作用，科学史能丰富、真实地展示出科学家研究某一问题的整个探究过程；而且从科学史中，我们还可以感受到科学家们在科学研究中所遇到的困难以及表现出不畏艰辛、勇于挑战的精神。把科学史融入科学教学，让学生在历史背景下学习科学，既让学生获得现有的、具体的科学概念，还学会了严谨的科学方法，提升了自己的思维能力，熏陶了学生们的科学文化精神。

在科学史进入基础科学教育的发展中，“课标”的出台可以说是一个重要的转折点。虽然我们不能说“课标”的出台就解决了将科学史融入基础科学教育的全部问题，但至少，为这样的前景提供了潜在的可能和较好的前景。

具体在小学科学课堂教学中，如何开展科学史的教学呢？笔者认为采用融合式教学模式是非常有效的。

一、孟克与奥斯本的融入模式

融入模式是英国伦敦大学皇家学院的科学教育学者孟克和奥斯本于1997年率先提出。这一模式有一个前提假设，学习的课题是科学史上科学家曾经研究过的自然现象，如电磁现象、燃烧现象等。

教学共分六个阶段（如下图所示）：

二、融入模式在小学科学教学的运用案例

下面我就以教科版的小学《科学》六上第三单元的《电和磁》一课为例，来介绍融入模式在小学科学教学中的运用。

这一单元是能量单元。很早以前，人们就认识了磁现象和电现象。大约在两百年前，有人提出问题，电与磁有关系吗？为什么提这样的问题？因为那时已发现，声、光、电、热之间是有关系的，那么电与磁呢？

18世纪行将结束之际，电学达到了它的最高成就库仑定律。但是电与磁之间的联系依然未被正确地认识。吉尔伯特在当时实验的基础上认为电与磁没有什么共同性。这一看法延续了很长时间。库仑也探讨过电与磁的相关性，但在实验上一无所获，结果也相信电与磁没有什么关系。

丹麦物理学家奥斯特，从1806年起任哥本哈根大学物理教授，第二年他就开始研究电与磁之间的关系，因为他和一些人都相信电与磁之间可能存在着某种联系。研究持续了十几年，仍没有获得科学证据，终于在1820年他用无可怀疑的实验研究奠定了“电磁学”的基础。奥斯特的发现轰动了整个欧洲科学界。以下是我的一次按照融入模式教学的情况：

教学内容设计意图环节 演示现象通电的导线靠近指南针，发现了一个奇怪的现象，指南针发生偏转，为什么呢？上课以从一个有趣、奇怪的现象入手，由此引出一个需要解决的问题。比如通电导线引起了指南针的偏移。一开始向学生揭示的现象就是历史上科学家曾进行过理论研究的现象，这样既激发学生的兴趣，又能促使学生利用科学史资源进行进一步探究式学习，这会使学生切身感受到什么是科学发现，并在他们脑海里留下深刻的印象。引出观念学生猜测原因，解释现象，为什么呢？难道通电导线也有磁性？部分学生认为只有铁和磁铁才能影响指南针的，会不会我们做错了。这里采用头脑风暴的方式，鼓励孩子发表各种见解，由此调动和激发学生积极地和创造性思考。

学习历史讲述丹麦科学家奥斯特，在1820年，在一次实验中，也偶然间发现了这个现象。通过将科学故事作为学习科学概念的一个环节，可以使学生在心理上和情感上更接近科学，可以激发他们的想象力，还可以使他们以一种移情的方式设身处地体验以往科学家的探究和思考。通过上面两个环节，已经有了多种多样的观点，既有学生提出的，也有历史上科学家提出的。其中主要观点是通电导线，可能也会产生磁性。能否让这个现象更为明显？设计一个实验进一步证明通电导线产生了磁性。这是个偶然现象吗？能否让这个现象更明显呢？做一个线圈。用导线在手指上绕10圈左右取下，固定线圈和引出的线，给线圈通上电流，线圈会产生磁性吗？试一试，线圈怎么放？指南针偏转的角度大起来了吗？怎么放最大？设计实验 进行实验 评估和讨论证据，得出结论学生分组操作用通电线圈接触指南针，探究电与磁之间的关系。讨论实验时观察到现象，得出结论。继续讲述奥斯特故事。这个阶段虽简短但是非常必要，目的在于帮助学生更加深刻了解科学探究的过程、历史上科学家的探究以及科学概念。

本节课，结合科学史，“重演”著名科学家奥斯特发现电磁现象的过程，让学生“发现”通电导线能使小磁针偏转，从而认识电可以产生磁，既增强学生学习活动的探究性、趣味性，也让学生了解到这一发现整个经历过程。

三、融入模式特点及应注意的问题

虽然人们已认识到科学史对于基础科学教育的许多意义，科学史教学也越来越受到重视，并逐渐发展起来，但其困难和问题的存在也是必然。比如科学史教学与学生科学知识学习之间的矛盾、评价问题等，融入模式在解决问题的过程应该有其优势，它主要有这样的一些特点：

（一）科学史的学习与当前科学概念或理论的学习有机地融合在一起，使教师不再像以往一样感到科学史是科学课的附加部分。

（二）整个教学过程提供了一个解决问题的情境，是一个探究过程，因而有利于培养学生解决问题的能力和创新能力，也有利于培养孩子不怕艰苦、不怕困难，勇于探索的精神。

教师要努力把教材中科学家的经典实验设计成学生课堂上能够完成的研究问题，让学生沿着科学家的探究思路，领悟科学家的思维过程，让这些知识成为学生再现和再创造的过程，让学生了解科学家是怎样发现问题→分析问题→解决问题，领会科学研究的一般方法，培养学生的探究能力。

科学发展史是众多科学家为科学事业的奋斗史。任何科学上的重大发现都是科学家在“勇于存疑，敢于探索，不畏强权，坚持真理，团结合作”的科学精神指导下取得的。这些精神都强烈地感染着学生，并激励着他们努力学习。教师应该努力挖掘，充分利用，在潜移默化中给学生以启迪和熏陶。

（三）充分发挥了学生的主体性，促进他们的主动学习和建构知识。

学生对科学积极的情感态度的培养是小学科学教育的重要目标之一，这也

是科学素养所追求的重要目标。科学史往往是一些生动的小故事，在教学过程中，以学生的好奇心为切入点来激发学生的学习兴趣，让学生从“要我学”变成“我要学”“乐学”，从而加深对知识的理解，而且能激发学习兴趣，调节大脑和减少疲劳。

如三上第三单元中的《它们会吸水吗》中有这样一个活动“造一张纸”，在教学过程中，我们可以播放一些古代的造纸技术的片段来吸引学生造纸的兴趣，从而激发学生造纸的欲望。

（四）使学生认识到早期的科学家在解释一些自然现象时与他们一样有着类似的错误观念，从而使他们得到一种心理上的支持。

比如《地球及其运动》单元，从地心说到日心说的发展过程，让孩子感受到古人的认识不是一开始就很正确的，它是一个不断纠错、发展的过程。波兰的天文学家哥白尼不辞辛苦，克服困难，每天观测天象，30年如一日，终于取得了可靠的数据，得出了“日心说”。随着科学的发展，其实“日心说”也不是完全正确，太阳也不是宇宙的中心，从而让学生感受到科学的不断发展。

（五）在学生错误观念的基础上通过探索形成了正确的科学概念，这种建构主义的学习方式有利于学生深刻的理解科学概念。

科学史教育能提供丰富的科学知识是不言而喻的。因为科学史本身也是一种科学知识。它重现科学产生发展的历史，其中必然涉及基本概念、基本理念、基本理论等科学知识，但科学史的优势并不在介绍这些知识，而在于提供科学知识的产生背景，这对于理解和掌握科学知识是十分重要的。

比如四下《岩石和矿物》单元，在了解我国开采和利用矿产悠久的历史的学习中，从中不但能感知我国古代劳动人民的伟大智慧，而且从中可以学到很多关于矿产特点、矿产开采、矿产利用等方面的知识。又如：利用英国科学家普里斯特发现绿色植物可以更新空气，后来实验证明这就是植物光合作用释放氧气的结果，从而加深对光合作用这一知识的理解。

当然，把科学史融入日常教学，进行思想教育，需要教师吃透教材的同时，还要充分挖掘教材的思想性，采用多种形式，形象生动地进行教学。而科学史的经典实验中涉及的内容非常广泛，有地理、物理、生物、化学、数学、语文、美术、音乐等知识，所以在教学中除有自己专业知识之外，还需要语文、美术、音乐等相关知识。这就需要教师在平时的教学中不断完善自己的专业知识，还需建构多元化知识结构。教师在教学中要让学生真正体验到探究过程，还需对科学史的理论进行详细的研究，在备课上下功夫，才能充分发挥科学史经典实验或故事的作用。

总之，科学史是培养学生科学素养的好载体。恰当地利用科学史，对激发学生的学习兴趣，帮助学生理解科学的本质和科学研究方法，培养学生的探究能力，学习科学家献身科学的精神，有助于提高每个学生科学素养，使其终身受用。