重燃小学科学书中“科学史”的生命力

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  摘 要:培养学生的科学素养是小学科学教育的一大重要目标,每一册的课本中蕴含了丰富的科学史信息,其独特的陈述视角和丰富的内涵是十分珍贵的教学资源。在尊重教材的基础上,与相联系的课文内容进行有机整合,让古今的科学思想、科学态度、科学精神等渗透到教学过程中,增加课堂教学效果的同时赋予课堂人文教育色彩,为学生科学素养的养成锦上添花。
  关键词:科学史;科学素养;小学科学
  小学科学课本中蕴藏着丰富的科学史内容,有的穿插于课文当中,有的出现在单元资料库里,这些内容真实、带有历史色彩的科学史能给学生展现科学家的探索之路,揭示科学的真实面貌,在巩固学生所学知识的基础上,拓宽其阅读空间和认知思维。由于科学史的内容不在教学计划中,也不在考试范围内,很多教师并不会重视这一块内容,为了赶教学进度和抓学生成绩,多数会选择三言两语带过,亦或是直接忽略这一块的教学,蕴藏在科学史中的教育价值就被掩埋起来。多数科学老师认为,科学知识的传授和实验技能的培养才是最重要的,科学史不过是些历史事件,根本无关紧要。小学科学新课程标准指出,小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。而科学史包括了对这个单元科学知识的拓展、补充和一些科学家的事例,学生通过查阅和整理这些资料,不仅可以从其中获取他们感兴趣的内容,更好的理解科学,而且科学史中含有丰富的人文教育资源,依托科学史开展人文精神教育,培养正确的道德规范,树立科学的价值观、人生观,塑造积极健康的人文关怀精神。现代教育的目标是促进学生全面发展,科学史中的人文精神正好可以弥补学生素质教育这一块内容。并且它可以帮助学生学习科学家的探究方法,重温他们探索真理的崎岖之路,感受他们为科学而献生的精神,在正常科学知识传授外培养学生良好的科学文化素养,树立正确的人生观、价值观。本文就科学史在科学课堂教学过程中的有效运用进行展开论述。
  一、重新定义科学史的地位,重视科学史的运用
  小学科学新课程的目标是三维目标:知识与能力,过程与方法,情感态度价值观。在教学中以科学知识为基础,提升学生的实验操作能力,培养严谨的探究精神,以此来强化学生的科学素养。我们应逐步走出应试教育思想的牢笼,不要把自己禁锢在学科重、难点知识上,把科学史也给利用起来。经粗略统计,教科版小学《科学》教材中共有50处涉及科学史的内容,具体图表如下:
  这些科学史内容包含了生物、化学、物理、地质学、天文学等科学领域,加以利用整合,诱导学生在原来的知识框架基础上发现新的问题,提出自己的猜想,最后独立解决问题,能帮助学生更好的理解课文内容,弄明白科学概念的来龙去脉。这些延伸的知识和科学探究历史能帮助学生巩固已有的知识体系,并加以完善,但是很多资料库里的内容过于繁琐,直接拿来用会占用较长的课堂时间,需要我们精心剪裁,适当加工,提炼出精华部分融入教学过程中。要从科学史中提炼出精华部分,首先我们教师要立足课本,始终围绕课文的主题和教学目标进行选择和删减,做到既能切合学生实际,又能扩大学生的视野,从而丰富科学课的内涵。
  [案例]如六年级下第二单元中的《资料库》里的“火药的发明”一小节内容,解释了火药是怎么被发明出来的,这节内容可以作为第四课《小苏打和白醋的变化》的导入材料,给学生们观看火药发明的小视频,了解火药是古代人们在炼丹过程中偶然将硫磺和硝石掉在碳上产生剧烈反应后发现的,既然两种物质混合在一起可能会发生化学反应,那么今天我们也来试试将小苏打和白醋混合在一起,观察会有怎样的现象发生。加入火药的科学史不但可以激发学生探究的兴趣,而且能从火药发明的历史当中推敲出这节课化学反应的相关知识。
  二、归纳总结,提炼精华
  科学书本里涉及的科学史内容有着一定的教育价值,但不能原原本本的直接拿来使用,资料库里的内容大多篇幅较长,语句冗杂,直接拿来用不免会出现小材大用的现象,还会加重学生负担,浪费课堂时间。必须加以精简,在尊重教材的基础上,把主要内容提炼出来,再呈现给学生。毕竟科学史并不等同于科学知识,在选择科学历史上要懂得筛选,过滤掉枯燥乏味艱涩难懂的历史,挑选出生动有趣、有一定启发性的科学故事;在科普资料的拓展中要选择与课文有联系,内容多元化的信息。提炼出来的精华根据学生的学情作调整,图文并茂、通俗易懂地展示给学生。
  三、创设历史情境,重温科学道路之艰辛
  科学家善于用发现的眼光去观察生活中的事物,捕捉一个个小小的现象,然后提出问题,作出假设,再通过实验验证,最后得出结论。科学的发现这一整个艰辛过程光凭教师讲述,学生会有一种发现科学并不是特别难的错觉,很难体会到科学探究道路的复杂和崎岖。借助科学家发现问题的这一过程,以故事的形式图文并茂地把它还原到课堂之中,很容易就能激发学生的学习兴趣,因势导利,创设前人探究科学的情境,启发学生像科学家一样用严谨的眼光去看待周围的事物,重温一遍科学家发现问题的过程。把科学历史与课堂教学结合在一起的方式,可以使学生设身处地地思考当年科学家遇到的问题,学着像一个科学家一样大胆假设,合理推理,最后理清得出科学结论的来龙去脉。经历这一整个探究过程后,学生也能领悟科学家发现真理并不是人们口中形容的类似“牛顿被苹果砸一下就发现了万有引力”那么简单容易,相反科学的发现往往充满了艰辛。
  [案例]如六年级下册第三单元中第八课《探索宇宙》,在讲述人类对宇宙的探索过程中图文并茂地给学生观看了科学家为实现人类遨游太空理想进行艰苦奋斗的资料,人类也为此付出了沉重的代价,先后有14名宇航员殉职,在观看哥伦比亚航天飞机的视频时,学生们脸上都露出凝重的表情,可以看出他们已经感受到了科学探索之路的险峻。
  四、培养学生的批判性思维
  巴甫洛夫曾说:“怀疑,是发现的设想,是探索的动力,是创新的前提。”人类的整个科学历史都是在不断自我纠正的过程中慢慢积累起来的,科学家质疑前人的结论,通过探究去验证其是否正确,再对其进行推翻和修改,渐渐完善它。怀疑精神是当下学生普遍欠缺的一种品质,当我们把科学知识的构建之路再现给学生,学生自然会关注科学家探索真理过程的戏剧化,也就领悟科学家说的不一定是正确的,书上写的不一定全对,老师讲的更不可能都对。在科学面前,没有绝对的权威,也没有绝对的真理。课本里有不少内容是讲述科学家如何质疑原先的知识,再进行纠正和补充,借助这些科学史帮助学生理解科学发现的是非曲折,科学谬论的不断修正,科学知识并不是永远不变的。   [案例]五年级下册第四单元《人类认识地球及其运动的历史》一课中,在引导学生提出地球昼夜交替现象的原因的各种假说这一过程中,我以视频的形式向学生具体重现了托勒密的“地心说”和哥白尼的“日心说”,告诉学生一个现象是可以有很多种解释的,随着时间的发展,后人会不断推翻或颠覆前人的观点,任何一个科学观念的更新都离不开对旧知识的质疑。
  五、挖掘人文精神,树立科学价值观
  在人类文明发展过程中科学史起到了十分重要的促进作用,其中不少事迹蕴含了一定的人文教育意义,通过展示这些科学家探究问题的进程,可以使学生懂得作为一个科学家应有的品质:强烈的好奇心,丰富的想象力,严谨的科学态度,锲而不舍的探究精神等。塞内加说过,教诲是条漫长的道路,榜样是条捷径。让学生了解科学家的事迹,体验探索真理过程的艰辛,亲历思考和探究的过程,潜移默化中激励、鼓舞学生。现代教育的目标是促进学生全面发展,科学史中的人文精神正好可以弥补学生素质教育这一块内容。
  1.合作精神
  当今社会下的生存和发展离不开与别人的合作与交流,现在很多学生都是独生子女,在父母的呵护下自我中心意识较强。与人相处时难免自私、娇气。利用科学史内容宣扬科学家们也是在合作的基础上取得成就,引导学生在与他人交往的过程中尊重别人,帮助别人,达到一个共同进步的目标。小组合作模式是一种非常有效的学习策略,但要达到最好的效果,小组内成员必须齐心协力,互相坦诚对待,养成对自己负责,对同伴负责,对小组负责的意识。可以用科学家通过合作发现真理的故事来感染学生,如DNA的双螺旋结构是由弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森共同发现的。刚获得诺贝尔生理学或医学奖得主屠呦呦也强调:“没有相互之间无私合作的团队精神,不可能在短期内将青蒿素贡献给世界。”
  2.坚持不懈的精神
  在探索科学的道路上,需要有坚持不懈的精神,一丝不苟的态度。学生身上最缺就是坚持,往往在开始做某件事的时候很认真,干劲儿十足,但只有三分钟热度,一段时间后因为没有足够的毅力去坚持而放弃。华罗庚说过:“科学的灵感,决不是坐等可以等来的。如果说,科学上的发现有什么偶然的机遇的话,那么这种“偶然的机遇”只能给那些学有素养的人,给那些善于独立思考的人,给那些具有锲而不舍的精神的人,而不会给懒汉。”在科学家身上我们可以看到难能可贵的坚持,这也是他们取得伟大成就的重要原因之一。在平时做实验的过程中,不少学生遇到困难,失败了几次就叫苦连天,寻求老师帮助;一些孩子不爱写作业,每次被老师谈话后只能坚持几天按时完成作业,时间一久不写作业的老毛病又犯了。不妨在教学中加入科学家坚持不懈的事迹,去感化学生的心灵。
  [案例]六年级上第三单元第一节课《电和磁》,我们可以用奥斯特实验的故事作为导入,奥斯特在一次实验中,偶然将导线靠近一个小磁针,通电的瞬间发现小磁针出现了一个奇怪的现象,奥斯特并没有放过这一小变化,究竟是什么现象呢?我们可以先不告诉学生结果,让学生大胆猜想,作出假设,以此来引起学生的探究欲望,然后引导学生设计实验方案,独立完成这个实验。最后我给学生看了奥斯特的介绍视频,问道:“奥斯特能对一个现象坚持做三个月的实验,你们也能像他那样做一件事情坚持很久吗?”让学生领悟到科学家身上坚持不懈的宝贵精神。通过这种形式的导入,不但大大提升学生的求知欲,而且增加了学生对科学史的理解。
  3.创新精神
  培养学生的创新精神是科学教育的目标之一,也是素质教育的重要目标。资料库里有许多科学家发明创造的故事,例如牛顿、奥斯塔、达芬奇等的故事,把他们以学生喜爱的方式展现给学生,树立榜样作用,促使他们崇尚科学,敢于质疑,勇于抛弃陈旧的思想和观念,不满足于眼下,不断改革和革新。小学生有与生俱来的强烈好奇心,细心呵护它,能使这种好奇心转变成创新意识,加以正确引导,使其成长、发展成能独立思考、不墨守成规。
  [案例]五年级下册第一单元的主题是《沉和浮》,这个单元的资料库中讲述了古希腊物理学家阿基米德辨别王冠是否掺入了白银的故事。我用卡通图的形式来讲述这个故事,并在阿基米德如何想出判断方法、想出了什么方法这里巧设疑点,作下铺垫,让学生自行猜想,发挥想象力,体验科学家勇于探索、发明创造的历程,从内心深处崇敬科学家、学习科学家的精神。
  六、拓展科学史资源
  除了在科学课上利用科学史来提升课堂效率外,可以将科学史融入学生平时的学习当中去,在教师读书角里放置一些科普读物,鼓励学生阅读科学故事、科学报刊,课后多查阅科普资料,有目的有针对性地给学生播放视频资料,通过这一系列的接触和学习,学生能更好的喜欢科学,理解科学,崇尚科学。如在上六年级下册第四单元时,可以利用班队课时间给同学们观看人类历史上的重大污染事件,例如1952年的伦敦烟雾事件,让学生明白保护环境的重要意义。
  科学书本中涉及了大量的科学史内容,在每个单元最后也都安排了资料库,想必编写者是想科學教师将它活用起来辅助课堂教学。科学史中蕴藏着巨大的教学价值和人文价值,不仅可以拿来与课堂进行整合,增大课堂效率,还能提升学生的人文关怀,从思想、精神等方面影响学生,可以有效的提高学生的科学素养。
  参考文献
  [1]杨大建,科学史融入数学教学的做法[J],素质教育论坛,2015.33
  [2]伍春莲,生物科学史在高中生物教学中的育人作用[J],教育与教学研究,2015.4
  [3]郑逸爽,中学生物科学史教育现状的调查与研究[J],基础教育研究,2015.7
  [4]陈维,依托生命科学史开展人文精神教育[J],生物学教学,2015.6
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