巧用科学史实构建科学概念

滕俊玲

科学史实是增进学生科学本质认识的有效途径，在教学中教师要有意识地利用它让学生了解概念发展的历程，使他们知其然知其所以然，从而建构科学概念。本文以《电和磁》一课为例，利用奥斯特发现电生磁这一科学史实，对教材进行合理的整合和开发，让学生在课堂上经历类似科学家的研究过程，使他们在意趣盎然地学习科学史实的过程中建构科学概念，认识科学本质。

深研教材，整体把握

科学史实简称科学史，研究科学发生、发展的历史。科学史体现着科学文化的丰富内涵，蕴含着丰富的教育资源，有很高的教育价值。我国各个版本的小学《科学》教材中均适量引入了一定的科学史内容，这也在一定程度上凸显了科学史的重要性。

进一步梳理发现，教材中的科学史内容通常作为阅读材料放在课文中或者课文的拓展部分，这样的安排有利于发挥学生学习的自主性，更好地延伸课堂教学。但这也使得少数教师产生了误解而忽视科学史，甚至仅仅提示学生自行阅读。如果科学史内容不能真正融入课堂教学，不能成为课堂教学的一部分，那么其教育功能将大打折扣。因此教师要有意识地从科学史的角度设计教学，挖掘科学史与科学概念的联结点，使学生置身于历史情境中，形成对科学知识的历史性理解。

立足教材，巧妙联结

教材引入的科学史蕴藏着丰富的科学精神、科学方法及科学家的品质等。因此，教师要立足教材，细心研读，找到科学史与教材的联结点，将科学史融入课堂教学中，为学生建构科学概念服务。

《电和磁》是典型的适于进行科学史教育的内容，奥斯特发现了“电生磁”的现象，从而为人类大规模利用电能奠定了基础。本单元的资料库中也有对奥斯特发现这一现象的具体描述。在执教这一课时，有些教师往往会将这一科学史内容作为一个有趣的故事讲给学生听，从而激发学生的学习兴趣。如果仅仅将科学史内容作为一个故事来博学生一笑，那是对科学史的不尊重，也是对编者引入科学史内容意图的曲解。

设计教案时，笔者将本课教学定位为“让学生经历奥斯特发现电能生磁这一事件类似的探究情境，引导他们用历史的、动态的眼光看待这一发现，从而建构‘电能生磁’这一概念。”因此，笔者研读了科学史中关于电学和磁学的发展历史，了解吉尔伯特、库仑等科学家对电和磁之间关系的研究结论，分析奥斯特的学习和生活经历，以及他发现电生磁现象的历史背景。在此基础上将这一科学史内容与教材进行联结，设计了“演示实验—引出观点—学习史实—设计实验—呈现概念—总结评价”六个环节，让学生“回到”十九世纪初，“经历”奥斯特发现这一现象的所有过程，从而引导学生用历史的眼光看待科学成果，建构“电能生磁”这一科学概念。

跳出教材，合理整合

将科学史内容与教材建立联结之后，教师要根据确定的教学目标、科学概念对教学内容进行删减或补充，重新整合教材和科学史内容，使两者融为一体。

《电和磁》一课，教材内容包括两个部分。第一部分——通电导线和指南针，让学生观察通电导线使指南针发生偏转的现象，并对此进行分析、解释。第二部分——通电线圈和指南针，用线圈代替直导线做电生磁实验，为后面理解电磁铁原理打下基础。

设计教学时，笔者对教材进行了整合。首先，将教材中的两个部分合并，即将直导线、短路、线圈作为一个活动内容，目的是作为证明电流产生磁性的证据，三种不同的材料体现不同层次的证据，让学生经历科学家为了证明自己的观点必须不断寻找令人信服的证据这一研究的情境。其次，补充了一份阅读资料，向学生介绍奥斯特的学习和研究背景，以及当时人们对电和磁的认识，包括一些大科学家对两者之间关系的看法。通过资料让学生了解奥斯特的研究情况以及面临的问题。最后，把教材中最后一个情境（用线圈和指南针做一个电路检测器的内容）删去。因为这个内容是为后面的电生磁的应用作铺垫，与奥斯特发现电磁现象的内容并无直接联系，所以将这部分内容放到后面的教学中。

对教材进行这样的处理，目的是让教材内容与科学史有机地融合在一起，让学生在课堂中“重演”发现电磁现象的过程，但又不局限于“重演”奥斯特的实验，而是让学生从中学习科学家的思维方式、研究方法，更好地理解知识的来龙去脉，从而使“电能生磁”这一概念的构建从静态变为动态，从枯燥变为有趣。

回归教材，经历探究

在教学中，笔者按照“演示实验—引出观点—学习史实—设计实验—呈现概念—总结评价”六个环节进行教学。

1.演示实验

上课伊始，教师演示1820年科学家奥斯特做的一个实验，并引导学生亲自做一做这个实验，进一步强化实验现象并思考是什么使磁针发生了偏转。教师向学生揭示历史上科学家们曾进行过理论研究的现象，这样既能激发学生的探究兴趣，又能促使学生利用科学史资源进行进一步的探究式学习，切身感受到什么是科学发现，并留下深刻的印象。

2.引出观点

教师引导学生围绕“是什么让磁针发生了偏转”提出自己的观点，并采取不加评判的态度，以鼓励他们自由、大胆地提出各种的观点，同时提出证据加以佐证。在这一过程中，学生也会感到，科学家的作用不仅在于发现“科学事实”，而且在于通过他们创造性地想象来建构科学知识。

3.学习史实

教师出示阅读资料，向学生介绍早期科学家们的观点，同时提供了奥斯特的学习经历和知识背景，引导他们讨论不同观点产生的历史背景、条件，不同观点间的区别及不完善之处，使学生认识到科学认识的历史局限性和科学发展的螺旋上升性。将科学史作为探究活动的一个环节，可以使学生在心理上和情感上更接近科学，激发他们的想象力，使他们设身处地体验科学家的探究和思考。

4.设计实验

当学生遇到与科学家相类似的研究情境时，教师引导学生继续以科学家的方式进行思考，即设计实验进行研究，排除各种可能性，不断做实验搜集证据，从而建构科学概念。教师既让学生掌握搜集有效证据的方法，又揭示“我们如何认识”这一证明和解释问题，以帮助学生真正理解科学概念的发生和发展过程。

5.呈现概念

这一环节由教师讲解当代的科学实验，即介绍教材对这一现象的解释，让学生通过阅读教材，将自己的实验设计与教材装置图进行比较分析。呈现概念并不是仅仅把概念告知学生，还需要学生对自己的观念和解释进行实验检验，经历实验现象的观察、资料的搜集与整理的过程，最终得出结论，构建科学概念。

6.总结评价

这个过程虽然简短，但是不能省略，它可以帮助学生更深刻地理解科学探究的本质。教材向学生介绍的是经过提炼和纯化的科学成果，略去了科学思想和理论体系的产生及演变过程。这往往使学生对科学持有一种非历史的眼光，以为科学的理论是永恒的真理。而科学史表明，每一个科学概念的构建，几乎都经历了一系列艰难曲折的探索过程。

拓展教材，理解本质

小学科学教学中，科学史作为一种辅助性的知识不可能占用教材太多的篇幅，也不可能完全依靠课堂进行教学，因此教师就要开发拓展性资源，作为对教材的补充。科学史的拓展资源要基于小学生的心理特点和认知水平，选择合适的具有较高教育价值的内容，给予学生多方面的启迪。

《电和磁》一课教学结束后，笔者编写了补充资料介绍电磁学的其他发现，包括安培和法拉第的研究成果和相关事迹，让学生对“电流产生磁性”這一科学概念有了更深入的认识。同时，通过拓展课程帮助学生建立科学是不断发展的，它总是在前人的研究基础上不断更新的，以此树立学生正确的科学观，增进其对科学本质的认识。