立足科学史，以支架活化科学学习

□洪芳丽

探究式学习是学生学习科学的重要方法，但在实际教学中，部分教师在教学中过于追求功利性、目的性。学生往往只会跟着教材和教师的教学设计进行学习，缺乏自身的学习动力和方法，课堂思维的培养不力、人文涵养不足。教师从支架式理论中受到启发，尝试借助科学史，利用“问题支架”“方法支架”“交流支架”等载体，让学生检验、对比、运用科学史的观点和方法，活化科学探究，促进科学素养的形成。

一、借助科学史，创设问题支架

发现和提出问题是科学探究的第一步，引导学生关注和聚焦问题是有效开展科学探究的关键。在聚焦问题环节，教师可以适时引入科学史，利用文本中蕴含的科学事实、科学方法、科学现象等引导学生抓住关键信息，发现和提出问题。

（一）创设问题情境，激活学生的思维

针对科学探究活动的教学目标，教师应先了解学生的“最近发展区”，再设计学生感兴趣的科学史情境。在确定了情境后，教师要在情境中加入能引发学生思考的问题，从而激发学生的好奇心。在教学六年级下册《我们来造“环形山”》一课中，教师讲述了伽利略研制出一架望远镜并用来观察月球的故事。其中，伽利略看到的月球并不是一个完美的球体。教师提问：伽利略观察到的是什么？由此提示学生观察环形山的特点。教学中，教师利用科学史创设情境，吸引学生的注意力，并在情境中设计问题，引发学生思考，激活其思维。

（二）创设对比情境，激发学习的主动性

科学史蕴含着科学家探索、证实、证伪的过程。教师以科学史的发展为线索，设计了对比型的科学史情境，让学生的思维产生碰撞，激发其学习动力。课堂上，学生对不同的观点展开讨论，互相交流，分析科学史所呈现的知识与方法的合理与不合理之处，从而突破个人思维的局限性。在《我们来造“环形山”》一课中，教师出示了目前主流的环形山成因的观点——“撞击说”和“火山爆发说”。学生分析月球的自然条件，提出自己的疑惑，对比两种学说的合理性与不合理性。比如有学生提出撞击说的缺点在于“撞击后陨石的去向不明”。教师利用科学史中的不同观点，引导学生自己发现问题、提出问题，并对问题进行辨析，从而促进学生主动学习。

二、借助科学史，创设方法支架

科学探究过程首先会形成猜想与假说，接着，人们根据假说设计实验方案，而后再对方案进行验证和修正，最后得出结论。科学课上，为帮助学生进一步获取科学事实，教师可以引入科学史，帮助学生生成假设、完善设计方案、习得探究方法。

（一）以科学史点拨课堂，助推假设生成

有思维深度的假设可以激发后续的探究活动。运用科学史，能够帮助学生认识科学家探究的过程以及科学假设这一环节的重要性。教师提供的科学史资料应与探究问题相关，体现科学家的思维过程，激励学生进行合理的假设。实际课堂中，学生的假设可能并未基于问题或事实，只是随意展开。此时，教师应将科学史与假设进行联系，将假设点设在学习的关键之处和学生的困惑之处，从而培养学生的假设能力、逻辑思维能力和推理能力。

在《我们来造“环形山”》一课中，有学生提出环形山可能源于人类的挖掘。显然，这一假设脱离了实际。教师适时出示目前公认的观点——“撞击说”，阐述科学家是基于事实推断环形山产生的原因的，提示学生“假说是基于科学事实进行的大胆想象，这种想象符合严谨的推测过程”。在科学史的介入下，学生明白科学探究中的假设是根据已有事实或证据而进行的推断，不能凭空捏造。同时，学生也明确了假设的合理性在于其能对问题进行一定的验证并给出合理的解释，且在一定程度上能被用于进行合理的预测。

（二）以科学史指导实验，助推方法习得

科学探究过程中，学生在获取证据时需要运用大量科学方法，如实验法、观察法、对比法等。然而，小学生的认知水平、动手能力等都会影响探究证据的获得。因此，在学生有效开展自主探究的前提下，教师可以引入科学史，运用微课、手绘图画等形式对其进行演示、讲授，指导学生设计实验方案，促进其科学方法和观点的习得。

（三）对照科学史，完善探究方案

小学科学探究的过程与科学家的科学认识过程类似，教师可利用比较性阅读，让学生学习科学家是怎样基于问题、假设对方案进行设计的，从而学习如何完善实验方案。或者利用经典实验，设计探究性科学活动，让学生开展探究，或者引导学生基于自己的实验对科学家的实验进行评价，从而促进其设计思维的发展。

在《电和磁》一课中，学生发现小磁针发生了偏转。那么，如何使磁针偏转得更厉害呢？学生迫不及待地开展探究。在探究过程中，教师适时带领学生回顾科学探究的过程，了解科学家奥斯特选择多样材料，认真设计实验的过程以及严谨求实的科学态度，从而引导学生学会像科学家一样思考和分析。

（四）回顾科学史，优化探究过程

学生的科学探究能力受认知水平和思维方式的限制，在实验难度较大或出现问题时，他们时常无从下手。比如教科版三年级上册科学教材中已经出现了对比实验的概念，学生只有较好地理解了对比实验，才能更好地开展自主探究活动。活动前，教师借助科学史帮助学生认识什么是对比实验，明确小学阶段对比实验的特点——只改变一个条件，其他条件保持不变。当学生出现问题时，教师可以利用科学史，引导学生发现、解决问题。比如进行“搅拌是否会影响食盐在水中的溶解”这一实验时，有学生没有控制好食盐的量，进而出现了“食盐在不搅拌的水中溶解快”的现象。对此，教师引入科学史，让学生回顾对比实验，找出问题出现的原因并再次开展实验，观察实验现象。实践证明，用好科学史，能够帮助学生检验实验出现的问题、获得探究事实的方法，提升科学探究能力。

三、借助科学史，创设交流支架

交流研讨是科学探索过程的重要环节。教学中，教师可以在交流环节引入科学史，引导学生依据科学史，对自己的探究过程进行评价，对假设和结论进行检验。

（一）分享观点，在交流中检验科学史

阅读科学史，学生可以将探究过程中形成的解释和科学文本中的观点进行比较，发现自己的证据或解释与科学史中相关内容的异同之处，以此检验科学史中的观点，并进行更高阶的预测、推理。

在《电磁铁磁力》一课中，学生借用奥斯特的“电和磁实验”，依据“多线圈让磁针偏转更明显”的现象，作出“线圈圈数增多也会使电磁铁磁力增加”的假设。随后，学生整合比较各组记录的实验数据，交流各自的发现，得出“电磁铁磁力的大小与线圈圈数的多少确实有关系”的结论。这一过程中，学生通过亲身体验得出了结论，同时也验证了科学史的正确性。

（二）多维拓展，在迁移中运用科学史

科学史蕴含着丰富的科学史料，也蕴含着意义深远的精神价值。对其进行解读和拓展，不仅有利于实现对知识的迁移应用，还能将德育内涵渗透其中，以培养学生的综合素养。

1.借助科学史主题活动，培养逻辑能力

当学生深化对科学事实的认识后，教师可以引导他们再次带着科学问题解读科学史文本，进行进一步的探究。小学高年级学生的思维已经具备一定的“可逆性”和“去自我中心性”特点，能进行一定程度的逻辑推理，具备一定的独立解决问题的能力。开展具有逻辑性的科学史主题探究活动，如学习微生物后可开展调查路边摊卫生情况的活动，记录活动过程和结论，发展学生的科学核心素养，达到“学以致用”的目的。

2.依托科学史文本阅读，培养人文精神

科学史文本除了能唤起学生已有的知识经验，获得一定的方法，还能有意识地培养学生坚持不懈、勇于挑战、注重伦理等科学精神，促进个人科学素养的提升。经过系列化的科学史阅读活动后，教师可以组织学生开展制作科学阅读卡、举办科学沙龙、布置科学角等活动，展示科学家的探索精神，潜移默化地对学生产生积极影响。科学史阅读还能渗透社会责任感和团队精神的培养。例如，学生了解到在疫情期间，正是科学家的通力合作和不懈努力才使疫情得以控制。

实践证明，借助科学史的“问题支架”“方法支架”“交流支架”，能够提升学生的学习动力、探究能力，渗透人文精神，让探究式学习真实发生。