科技史在小學科學教學中整合應用
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【摘要】小學科學課程的教學內容，是將人類發明科技、利用科技的歷史分門別類，深入淺出地呈現給少年兒童，這一過程也是科技史的呈現過程。整合科技歷史進入科學課堂教學，把科技演進的歷程和科學家探究科學的精神融進教學設計，讓學生感受科學的生命力，進而探究學習，有助于調動學生的內驅力——從人類發展的需要出發，探究科學的產生及其發展的意義，更好地凸顯科學教學培養科技人才的人文價值。
科學素養是一個隨著時代發展而不斷變化的概念，《小學科學課程標準》對從小培養學生科學素養提出了明確要求。科技史是從社會發展的角度研究科學技術。從史學的角度出發，適度地結合科技史設計科學教學，更有利于少年兒童在接受科技知識的同時，感受科技的發明創造者執著鉆研的科學精神，以及科技對社會進步的重大貢獻，從而更好地培養他們的科學素養，讓孩子從小樹立起對國家、對社會的責任意識[1]。因此，科技史在小學科學教學中的整合與應用對小學生的科學啟蒙有重大意義。
一、小學科學課程教學中整合科技歷史的原因
（一）整合科技歷史進入科學課堂教學的必要性
科技史是人類歷史中的一個重要組成部分。兼具自然科學屬性及社會科學屬性的科技史與小學科學課程在學術上既有本質的區別，又緊密相關。小學科學課程綜合呈現適合兒童理解和探究的科學技術知識，引導他們理解科技對人類生活和社會發展的重大影響；而科技史從科學知識和人類技術的起源及演變角度出發，研究其對社會發展的影響，這是二者之間的必然聯系。從學術和科目兩個不同的角度出發，科技史與科學課程的整合是加強科學教學效果、培養學生科學素養的重要舉措。
（二）整合科技歷史進入小學科學課堂的意義
首先，科學知識的傳授需要科技與歷史的整合。讓學生掌握一定的科技知識是小學科學啟蒙的教育要求，但是不能生硬地把科學知識灌輸給孩子，需結合相關科技歷史，講明來龍去脈，讓學生在理解科學概念及其由來的基礎上進行學習。結合科技史的科學教學設計會讓學生了解科學知識的發展演進過程，從而理解科學存在及發展的意義，明白學習科學知識的意義和擔當，繼而在良好的情感驅動下學好科學知識，解決現實問題［2］。其次，科學理論的探究需要科技歷史的整合。科學探究是科學學習的主要內容和方式，小學科學在每節課的教學中都會安排科學實驗，讓學生在探究、求證中掌握科學知識。學生在實驗操作中往往存在不會設計方案、操作錯誤、缺乏論證思路、總結不到位等情況，如果適度結合科技歷史，重現科學家探索自然規律和實踐理論的過程，啟迪、激勵學生，讓學生感受科學的生命力，從而形成良好的科學認知，科學實驗探究中的許多問題便會迎刃而解。最后，科學素養的培養需要科技歷史的整合。小學科學注重從小培養學生的科學素養，而科學素養的培養需要引導學生認識科學知識與自然界、人類活動的關系。結合科技歷史的科學教學恰恰能幫助學生獲得這種聯系，讓學生在科學探究的過程中了解科學史上那些鍥而不舍、孜孜以求的科學家的感人事跡，以及科技強國、造福人類的光輝案例，獲取寶貴的精神滋養，激發他們的內驅力，努力發展成為愛祖國、為社會的棟梁之材。
二、小學科學教學中科技歷史整合與應用的方法及案例
（一）挖掘科技史上科技改變生活的案例，促進學生的科學學習
社會發展是人類活動與自然環境相適應的過程，而科學技術在人與自然之間一直發揮著獨特的作用。科學源于生活，高于生活，最終歸于生活，人類學習科學就是為了獲得更好的社會生活[3]。挖掘科技史上科技對社會進步產生重大意義的內容，并將其整合運用到科學課堂中，能夠使學生在學習科學知識的同時樹立起社會責任擔當的意識。比如在教科版五年級《科學》上冊“光學”教學中，筆者將“影子舞”“皮影戲”“投影”帶進了科學課堂。起源于我國西漢時期的皮影戲、現代影子舞，就是古今藝術家運用科學原理，將光與影進行完美結合的創作。通過皮影戲、影子舞的案例教學，學生更好地掌握了影子產生的條件，影響影子長短、大小和形狀的因素。融合了生活、藝術和歷史的教學內容，讓孩子們在美的氛圍中探究科學、運用科學，學習自然就成了一種享受。
（二）精選科技史上生動有趣的科學故事，優化科學學習情境
喜歡聽故事是孩子的天性，歷史上每個科學成就的背后都蘊藏著關于追尋和探索的精彩故事。故事教學法自然就成為小學教學中最具吸引力和說服力的教學方法之一。首先，利用科學課文中的科學故事激發學生的學習興趣。科學課文中每一單元結尾都附帶資料庫，里面收錄了許多與單元學習主題相關的人物故事。但在實際授課過程中，很多老師認為講解這些資料會占用過多課堂時間，因而無暇顧及。而學生沒有老師的指引，很容易忽略這些學習資料，導致這些珍貴的科學資料得不到有效利用。筆者所在學校曾經連續兩天停電，恰好當時六年級“科學”講到了電磁學的內容，學習本單元的起始課“電和磁”時，筆者直接帶領學生閱讀資料庫中丹麥物理學家奧斯特通過自己的觀察和思考證實電和磁之間關系的故事，特別是“只有長期思考著的神經才會有這種感覺”這句話深深地打動了孩子們。在停電的環境下，很多孩子思考了電對人類的意義，牢牢記住了奧斯特、愛迪生等偉大的科學家。上述事例在科學教學中不勝枚舉，只要老師加強引導，就能讓這些科技歷史上的人物及其科學精神激勵到學生。其次，整合課外相關科學故事，優化學習情境。由于受篇幅限制，以及考慮到小學生的接受能力，許多優秀的科學故事并未出現在課文中，但教師可以通過挖掘整合資源將它們利用起來。《橋的形狀與結構》是六年級《科學》中的一篇課文，本文以學生在日常生活中常見的橋梁為研究對象，難點在于學生對橋的結構認識不足，不易理解，僅靠老師講解又枯燥難懂。筆者將隋朝工匠李春設計建造了趙州橋，歷經1300多年至今仍發揮著作用的故事引入課堂，孩子們通過觀看趙州橋的圖片，再結合老師的詳細介紹，在贊嘆這座偉大橋梁的同時，對橋梁建造的好奇心由此生發。緊接著，筆者結合家鄉的歷史，引申出由于晚清時期中國的技術落后,受列強侵略,蘭州的黃河鐵橋只能由美國人設計、德國人承建，由此激發孩子們學習科學技術，建設家鄉、報效祖國的愛國主義情感。
（三）選取科技史上科學演繹的過程，讓科技史推動學生進行科學探究
科學學習不僅是對科學知識的掌握，更是對科學方法和研究路徑的探索。通過科學學習從小培養學生的方法論意識，有助于提升學生運用科學知識解決問題的科學素養。小學科學教學中可以引用的科學家發現問題進而探究科學真理的例子非常多，如在外婆家度假的瓦特，觀察到蒸汽頂起燒水壺的蓋子使其連續跳動，誘發了他研究蒸汽的興趣，后來他改良了能夠投入生產的蒸汽機；再如達爾文在眾人的質疑和嘲笑中提出了生物進化論，伽利略發現了單擺的等時性，牛頓發現了萬有引力，阿基米德發現了浮力定律，等等。這些表現在質疑和批判中求索真理的案例，既能激發學生的科學興趣，又能培養學生觀察求證的習慣，堅定學生學好科學知識的決心。
三、整合科技歷史、優化科學學科教育的重大意義
由于小學科學綜合性強，教師在掌握自然科學知識的基礎上，還需拓展社會科學資源，豐富科學課堂。介于科學與史學之間的科技歷史，是科學老師整合教學資源的必備內容。科學對人類的意義絕不僅僅是促進社會生產力的發展，其蘊含的科學精神更是對社會發展產生了深遠的影響。這種科學精神不光存在于成功的科學案例中，還體現在遭遇挫折乃至失敗的科學探索中，讓學生在學習科學文化知識的同時，健全了人格、豐富了思想、陶冶了情操、堅定了信念［4］。當今社會，科技帶動了經濟的發展以及生活的便捷，同時，其所產生的負面影響也日益突出，如環境污染、能源危機、氣候反常和核武器威脅等。這種形勢下，科學素養在人才培養過程中就顯得尤為重要。正確對待科技、用好科技已成為當代少年兒童重要的一課。要讓學生明確，國家力量才是科技發展的基石和后盾。科學技術的發展除了個人的努力之外，更離不開國家力量的保護和支持。不僅要讓學生汲取科學家身上的愛國主義精神，更要讓他們在祖國大力發展科技的時代潮流中產生科技強國的愛國主義情感。科技史記載著科學演繹的過程，科學課文將科技史上的成就精煉呈現，加之從史學的角度恰當選取資料切入科學教學，更能推動學生在人文求善的基礎上科學求真，讓祖國的下一代弘揚科學精神，用科學知識充實自己，努力成為造福人類的科技人才［5］。用好科技歷史，讓人文內涵滲透到科技人才的早期教育培養過程中，為培養優秀的科技人才奠定良好的基礎。
作者:楊宏 單位:甘肅省蘭州新區實驗小學
