科學史教學模式在小學科學教學中的設(shè)計

區(qū)倚彤

在《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》中指出，注重培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)，通過科學教育使學生逐步領(lǐng)會科學的本質(zhì)。在科學教學中運用科學史（HPS）具有悠久的歷史，多數(shù)研究者都認為它對學生和科學教師有好處。如認為科學史融入教學中能提高學生對科學概？的了解、對探究過程的了解，以及對情境了解。孟克（Monk）和奧斯本（Osborne）認為科學史可以成為幫助學生學習科學本質(zhì)有用的手段之一，并以建構(gòu)主義、兒童學習心理學以及科學認識論作為理論基礎(chǔ)，提出了包含六個階段的融入科學史的教學模式。它主要包含了演示現(xiàn)象、啟發(fā)學生、歷史研究、設(shè)計實驗、呈現(xiàn)科學觀點和實驗驗證、回顧與評價六個階段。

本研究以科教版（2017年）小學科學五年級上冊《機械擺鐘》為例，基于孟克（Monk）和奧斯本（Osborne）提出的科學史教學模式，設(shè)計將本模式運用到本課的教學中。

一、演示實驗

這個階段教師要通過一些現(xiàn)象來引起學生對于問題的興趣，并且產(chǎn)生一個問題。在本節(jié)課的教學中，教師通過播放一個伽利略觀察教堂里吊燈的視頻，和學生一起用鐵球和細線制作一個簡單的擺，認識擺的結(jié)構(gòu)包括擺錘和擺繩，并讓擺擺動起來。

通過利用視頻導(dǎo)入，激發(fā)學生學習的興趣，促使學生積極主動學習； 同時引導(dǎo)學生通過視頻觀察到現(xiàn)象來進行演示實驗，幫助學生學習擺的結(jié)構(gòu)，并為后面實驗探究擺的擺動規(guī)律做好鋪墊。

二、啟發(fā)學生

教師通過讓擺動起來的現(xiàn)象，讓學生思考擺的擺動有什么規(guī)律呢？它為什么能夠計時？以小組討論的方式來發(fā)表自己的看法。在這個階段教師對學生的觀點不給予批判，鼓勵學生表達不同的觀點，同時還可以讓學生解釋自己的想法。這樣設(shè)計，可鼓勵學生通過討論發(fā)表自己的觀點，了解學生的前概念。

三、歷史研究，學習科學史

教師通過講故事的方式向?qū)W生展示伽利略的故事。

例如，1583年的一天，18歲的伽利略在教堂里面做禮拜。一陣風吹來，天花板上的吊燈開始地晃動起來，發(fā)出輕輕的響聲。這本是一件非同尋常的事，而伽利略卻細心地觀察起來了。隱約中他感覺到吊燈的擺動有些規(guī)律，于是回家之后，他開始研究起來。他用棉線和石頭做出擺模擬吊燈的擺動，根據(jù)“脈搏跳動的次數(shù)是穩(wěn)定的”來計時，經(jīng)過反復(fù)多次的驗證，終于發(fā)現(xiàn)了吊燈擺動時的秘密。這樣設(shè)計，可引導(dǎo)學生像科學家一樣，善于觀察、觀察思考。

四、設(shè)計實驗

在這個階段，學生通過認識了歷史的假設(shè)，以小組討論的方式去確定自己之前提出的假設(shè)，并以設(shè)計實驗的方式去證明自己的假設(shè)。需要注意的是，這個階段教師應(yīng)該根據(jù)學生設(shè)計的方案，給予實驗操作的溫馨提示，以避免實驗出現(xiàn)較大的誤差。這樣設(shè)計，可讓學生通過實驗像科學家一樣去探究。

五、呈現(xiàn)科學觀點與實驗驗證

在這個階段中，學生以小組匯報的形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，教師與學生對數(shù)據(jù)分別進行橫向分析，得出與伽利略相同的結(jié)論，即同一個擺，在相同時間內(nèi)擺動的次數(shù)相同，即等時性。但在數(shù)據(jù)分析時，部分小組可能會出現(xiàn)誤差，即并不是三次實驗的數(shù)據(jù)均相等。由此，教師可以進一步講解：當年的伽利略沒有根據(jù)擺的等時性發(fā)明機械擺鐘，而是等到100年以后，荷蘭的另一位科學家——惠更斯才根據(jù)擺的等時性發(fā)明了機械擺鐘，它的出現(xiàn)大大提高了計時的準確性。在此基礎(chǔ)上，讓學生通過認識擺鐘及鐘擺的運動規(guī)律，再次得出擺的擺動具有等時性的結(jié)論。

六、回顧與評價

機械擺鐘的發(fā)明離不來兩位偉大的科學家——伽利略和惠更斯。伽利略通過觀察教堂的吊燈，回家后用繩子和鐵球?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)了擺的等時性，而惠更斯根據(jù)這個規(guī)律發(fā)明了機械擺鐘，大大提高了計時的精確度。希望在日后的學習和生活中，同學們也能像科學家們一樣，留心觀察生活，探索更多的科學奧秘。這樣設(shè)計，讓學生通過科學史的學習，認識到留心觀察生活的重要性。

【注：本文系廣州市南沙區(qū)教育科學規(guī)劃（2022年度）課題“科學史教學模式在小學科學課程中的設(shè)計和應(yīng)用”（課題編號：NSJYKY2021 108）研究成果】

責任編輯? 黃博彥