融入中国科学技术史，做好科学教育加法

【摘   要】将古代人民在科学探索和技术发明中的杰出成就纳入教材是新时代科学教育的使命。《义务教育科学课程標准（2022年版）》在“教学建议”中提出“渗透科学史教育”。了解中国科学技术史不仅能促进学生对科学本质的认识，还能在“双减”背景下为做好科学教育加法提供内容抓手。研究者对适合小学生的中国科学技术史内容进行了梳理，并调查了区域内部分学生对中国科学技术史的认识情况。分析显示，这些学生对中国科学技术史的了解较为零散和片面。基于调查，区域内有学校从拓展学习时空、整体设计教学两个方面进行了探索，取得了较好的效果，促进了学生科学核心素养的提升。

【关键词】中国科学技术史；科学教育加法；主题设计；小学科学；课程标准

习近平总书记在讲话中多次强调，传承中华文化绝不是简单复古，也不是盲目排外，而是古为今用、洋为中用，辩证取舍、推陈出新。教育部于2021年颁布了《中华优秀传统文化进中小学课程教材指南》，明确要求将古代人民在科学探索、技术发明方面的杰出贡献作为重要内容纳入教材。2022年4月颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“《课程标准》”）立足学生核心素养的发展，要求充分利用相关科学史和科学技术的新进展，渗透科学史教育。2023年2月，习近平总书记在讲话中提出，要在教育“双减”中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探究欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。随后，教育部等十八个部门联合发布了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，对科学教育作出了全面、整体的安排，为一体化推进教育、科技和人才的高质量发展指明了方向。可见，科学教育成为此轮课程改革的关键，需要在整体设计的同时扎实推进。

本研究聚焦“小学生是否了解与熟悉中国科学技术史”“中国科学技术史中的哪些内容可以融入科学教育”“目前学校该如何落实科学技术史教学”等问题，旨在为做好科学教育加法提供理论启示与实践路径。

一、科学技术史融入科学教育的价值再认

在科学教育领域，增进学生对科学本质的认识与理解被视为重要目标。《课程标准》指出，科学课程是体现科学本质的综合性、实践性的基础课程，并建议在教材中合理选择科学技术史素材，让学生理解科学本质。

（一）融入科学技术史，促使学生认识科学本质

不同学者对科学本质的诠释存在差别，但基本认同科学本质是指科学知识本质以及促进科学知识发展的内在信念与价值观。也就是说，对科学本质的认识与理解能够帮助学生深度理解科学，提升学生解决科学问题并进行决策的能力。科学本质的价值还在于能为学生提供一种标准，从而判断科学发展的合理性和可信性，或提供判别科学与伪科学的准绳。［1］很多研究认为，在科学教育教学中为学生提供特定的历史背景或框架，能够帮助他们更准确地领悟科学本质，包括科学知识本质、科学探究本质和科学事业本质。［2］还有学者指出，科学技术史能帮助学生了解科学方法的本质，为学生提供丰富真实的情况，促进学生理解科学知识与探究的本质。科学学习需要与特定的场景与情境相联系，这恰好反映了科学技术史的特点与功能。［3］还有研究提出，对科学技术史的教学不能仅停留在激发学生学习兴趣、满足学生猎奇心理的目标上，还应聚焦人类科学发展中的问题，让学生在经历类似科学家探究的过程中加深对科学本质的理解。［4］由此可见，在落实《课程标准》的过程中，可以融入科学技术史的内容，培养学生的科学思维，深化学生的科学实践，加深学生对科学价值观的认识，帮助学生理解科学的发展过程与本质，有效提升学生的科学核心素养。

（二）引入科学技术史，为科学教育加法提供抓手

科学教材作为科学教育的主要载体，包含很多科学技术史的内容，但大多以零散的方式分布在不同单元，而且一些教材中外国科学技术史的内容占比高于中国，有关中国古代人物或科学家的介绍则更少。［5］还有分析显示，教材中的科学技术史主要以科学故事和科学家的介绍为主，且伴随年级的升高逐渐增多，但总体也是外国科学家多于中国科学家。［6］当然，利用科学技术史的内容开展教学实践逐渐成为常态，这有利于促进学生对科学发展历程的理解，但也存在“错误描述科学史、过度简化科学史或者只呈现英雄人物的科学史”等现象。［7］教学中出现了走过场、简单利用、简要讲解和辉格解读等诸多问题，影响了科学技术史教学功能的发挥，制约了教学实践的深入推进。［8］

可见，针对科学技术史的教学还需要进行持续扎实的研究。更重要的是，教师要将科学活动作为人类活动的组成和延续，选择世界各国尤其是中国的科学技术史内容，为科学教育加法提供抓手。同时，教师要对科学技术史内容进行系统的设计，避免教学内容的片面化与零散化，加深学生对科学本质的理解。

二、中国科学技术史的学习与认识现状

中国科学技术史作为世界科学宝库的重要组成部分，历经数千年发展，依旧影响着当代中国人生活的方方面面。与西方科学技术史不同的是，中国科学技术史与中国人认识世界的方式更为贴合，更符合中国人的认知思维过程。

（一）中国科学技术史的独特性

中国古代科学根植于中国古代文明之中，以一种独特的方式生长与发展，形成了具有中国传统的自然、科学知识体系。［9］有研究者认为，中国科学技术和科学思想的发展具有连续性，但又呈现阶段性高潮的特点，还表现出经验性、描述性、实用性和中国本土化的特点。同时，中国科学技术史中与农业密切相关的部分得到了更大的发展，而主流思想则是有机宇宙观和宇宙论等。［10］小学阶段科学教育的重点是引导学生研究自然现象、发现自然规律，博物学的知识占了较大比重，这与中国古代科学的博物学传统不谋而合，还可以天学、地学、农学和医学四大学科为代表，让学生了解中国传统自然科学知识（如表1）。［11］

针对小学生的认知发展水平，教师需要对中国科学技术史的内容加以筛选，选取合适的部分进行设计与实施，让学生对中国科学技术史有较为全面的认识，由此在做好科学教育加法的同时，提升学生对科学本质的理解。

（二）学生对中国科学技术史的认识现状

为了解学生对中国科学技术史的认识现状和学生的学习兴趣，本研究对区域内的部分五年级学生进行了问卷调查。调查问卷主要分为两个部分：第一部分旨在了解学生的基础信息和中国科学技术史学习情况，第二部分旨在了解学生对天学、地学、农学、医学的认识情况。研究者在区域内的Y校和E校中各选择了五年级的两个班作为调查对象，最终获得了165份有效问卷。其中Y校82份，E校83份，男生占52.73%，女生占47.27%。调查对象的分布情况如表2所示。

调查显示，超过55%的学生认为学习科学技术史对学习科学课程有很大的帮助，超过38%的学生认为有一定的帮助。超过56%的学生表示在之前的课堂教学中，老师会讲一些与中国科学技术史相关的内容，也会提供详细的资料助力其学习，14%的学生表示老师还会带领自己选择一些内容开展相关实践。方差分析显示，Y校和E校在课堂中对中国科学技术史的教学存在显著性差异，E校在课堂教学中涉及中国科学技术史的内容较多。调查还显示，超过85%的学生希望在科学课堂中增加与中国科学技术史相关的内容。

研究者针对学生在天学、地学、农学、医学方面的认识情况进行了调查。结果显示，学生对天学有一定的认识。超过63%的学生知道中国古代有较为丰富的天象观测记录，还绘制了星图和星表等。近18%的学生认为中国古代可能会有一些天象观测记录，但跟西方国家相比还差很多。近58%的学生认为中国古代的数学水平以及在计算行星运行周期、轨迹和历法方面的准确性很高。超过52%的学生认为中国古代天文观测仪器的制作水平很高，但也有近41%的学生认为西方国家的水平高于中国。在此基础上，研究者让学生列举一些天文观测仪器，近三分之一的学生未能列举，有一些学生列举了地动仪、浑天仪等仪器。调查还显示，超过40%的学生不了解中国古代计时工具，认为古代计时的精确度较低。在地学方面，近57%的学生知道中国古代有丰富、科学的制图理论。超过25%的学生认为中国古代地图绘制水平远低于西方国家。超过47%的学生认为中国古人在绘制地图时会准确标注地形、地貌。超过三分之二的学生认为中国古人对矿物的研究较少，未形成系统的认识。在农学方面，有超过73%的学生没听说或没浏览过《氾胜之书》《齐民要术》等农书，对书中的内容不了解。在對古代农具、机械的认识上，超过47%的学生认为中国古代农具、机械技术较高，近47%的学生认为中国古代主要靠人力，没有农具或机械。大部分学生认为中国古人能够较为准确地掌握农时，并且知道农时的确定需要结合物候、星象、气象等，但不知道中国古代具有代表性的农学家。在医学方面，超过75%的学生知道《本草纲目》是关于中草药的著作，超过85%的学生对针灸有一定的认识与了解。60%左右的学生认为中国古代医学只包括中药或者针灸，认为古代医师对人体结构不够了解，因此无法进行手术，落后于西方医学。大部分学生对中国古代著名的医生或医学家了解不多，但基本能写出一至两种中草药。

方差分析显示，两所学校的学生对中国科学技术史的认识不存在明显差异，具有一致性。进一步调查发现，学生最想了解的中国科学技术史内容依次是天学、医学、地学和农学。对于中国科学技术史的学习方式，超过67%的学生选择观看视频、纪录片等方式，超过44%的学生选择参观博物馆或者观看展览等方式。由此可见，对于中国科学技术史的学习，学生愿意选择更为直观的方式。

总体而言，目前在小学阶段，与中国科学技术史相关的教学内容较少，学生对此有一定了解，但较为零散，未形成整体、客观和科学的认识。然而，学生对中国科学技术史有着浓厚的学习兴趣，希望通过多样的方式进行学习，这也为后续的实践提供了方向。

三、将中国科学技术史融入科学教育的实践

研究者在调查了解的基础上，从中国科学技术史以及目前学校科学教育的特点和现状出发，尝试将中国科学技术史融入科学教育。

（一）以课堂为阵地，拓展学习时空

中国科学技术史的内容非常丰富，只在课堂中让学生学习是远远不够的。教师需要拓展与延伸学生的学习时空。“双减”政策旨在减轻学生过重的学业负担，优化学生的学习方式，提升学生的核心素养。课后服务是保障“双减”政策有效落地的重要举措。教师可尝试利用课后服务的时间落实中国科学技术史教育，做好科学教育加法。

区域内有学校带领不同年级的学生认识中草药，学生表现出了极大的兴趣。基于此，学校对中草药课程进行了整体设计，并将其与综合实践活动课程融合起来。学校划分了专门种植中草药的区域，整合了与中医和中药相关的资料等，让学生全面认识和了解中医药学。还有学校在科学课堂中呈现了许多本土农作物，让学生初步认识。为了帮助学生进一步了解农作物的生长周期，学校开辟了“农耕园”，利用课后服务的时间，让不同年级的学生使用传统的农具进行耕作，种植各种农作物，观察、记录物候。学生通过亲身体验，对古代农学有了深刻的认识。

在综合实践活动课程和课后服务中增加相关内容，能够拓展学生的学习时空，帮助学生较为全面和系统地了解中国科学技术史。

（二）以主题为抓手，整体设计教学

做“时空加法”为中国科学技术史的学习提供了可能。在此基础上，为了保证学习的有效性，学校还需要依据主题，对学习内容进行整体性的设计，做好“内容加法”。区域内有学校围绕中国科学技术史进行了整体教学设计，具体内容如下。

1.天学主题设计——天象观测与天文仪器

调查发现，学生对中国古代天学有着浓厚的兴趣。与古人面对浩瀚宇宙时一样，学生对太阳、月亮和满天的星星感到既熟悉又陌生。通过了解古人在天学方面的成就，学生对古人独特的宇宙观和天文知识体系产生了好奇心，渴望探索宇宙。事实上，中国古代天学成就涉及很多不同的领域，如数学、地理、工程技术等。对中国古代天学的学习，促使学生开展综合性探究，提升跨学科思维。具体而言，天学主题设计包括天文观测与天文仪器等方面的知识，如表3所示。

表3呈现了天文观测与天文仪器主题下的子主题内容，符合不同年级学生的认知水平，涉及的活动包括阅读、制作、实验、模拟等。学生结合不同的历史背景和天文学家的故事，认识中国古代天文学成就和天文仪器的原理与用途。

2.地学主题设计——水利工程与地图制作

中国古代地学包含丰富的地理知识、动植物知识、矿物知识、地图制作技术以及地理思想，与生产生活有着紧密的联系，具有实用性特征。教师需要根据学生的认知情况和学习能力等选择教学内容。以中国古代地学中的水利工程与地图制作主题为例，具体如表4所示。

表4呈现了与中国古代地学相关的部分主题与内容。教师关注活动的趣味性和互动性，引入各类教具、文献、视频及有趣的学习活动等，激发学生的学习兴趣。教师将古代地学内容融入实际情境，贴近学生的日常生活和实际经验，使学生更好地理解并应用所学知识。除此之外，教师十分重视学生学习的进阶性，按照难易程度有序开展教学，确保学习的连贯性和深入性，并鼓励学生主动思考、探索和质疑，提升学生的思维能力。

3.农学主题设计——物候与嫁接

中国古代农业在种植、养殖、农时物候、农业工具等方面都取得了非凡的成就，不仅影响了历代中国人民，也为世界农业的发展和人类文明的进步作出了巨大贡献。当前，农业和粮食安全在我国具有重要的战略地位。学生有必要了解中国古代农业中的耕作方法、种植技术、灌溉系统等，进一步认识中国古代农业技术和现代农业科学的发展历程。以物候与嫁接的主题设计为例，具体如表5所示。

在中国古代农学主题内容的设计与教学中，教师应关注不同年级学生的认知水平，避免使用过于专业和复杂的术语，尝试用简单易懂的语言进行解释。同时，教师还要将学习内容与学生生活联系起来，引导学生从身边的植物、动物和环境变化等方面理解物候，尝试进行简单的嫁接和种植活动，使学生在亲身体验中加深理解。活動中，教师可以使用图片、表格、绘本、模型、视频等辅助工具，展示不同季节植物的生长情况和嫁接植物的步骤，帮助学生更好地理解古代农业技术。教师要鼓励学生开展实践，如制作与季节变化相关的手工作品，绘制物候历等，提升学生的参与热情和学习兴趣。

4.医学主题设计——中医药与个人健康

与西方医学不同，中国古代医学强调防治结合，注重使用中草药，关注人体内外的相互关联和疾病的预防，形成了独特的医学体系，产生了深远的影响。中医理论较为复杂，需要根据学生的认知情况和学习兴趣选择教学内容。基于此，区域内有学校选择了中草药与保健主题，让学生对中国古代医学形成初步的认识，具体内容如表6所示。

教学过程中，教师引入相关的中医理论，引导学生养成良好的生活习惯，如饮食均衡、适度锻炼等。课堂上，学生有充足的时间进行互动。他们赞叹古人的智慧，并进行批判性思考。从简单到复杂，从理论到实践，学生通过简单的草药茶制作、草药园考察、中草药种植和炮制等活动，深入了解中国古代医学。

这些学校的实践为中国科学技术史教学提供了可行和可借鉴的方法，也为做好科学教育加法提供了参考。虽然在设计与实施中还存在一些问题，需要进一步进行总结和改进，但区域内学校敢于创新、勇于探索的精神为科学课程改革和《课程标准》的落实注入了智慧与动力。

参考文献：

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（上海市金山区教育学院）