指向核心素养的科学史教学设计策略

　　杨喜军

　　（浙江省宁波市镇海区仁爱中学 315200）

　　【内容摘要】电和磁，两种神奇的自然现象，一对穿越千年的浪漫恋人。人类花了上千年的时间逐步认识他们，却以为他们之间毫无关系。感谢康德，这位月老一样的哲学家，让奥斯特坚信，电和磁必将终成眷属。终于在1820年，奥斯特成功牵线，让这两位恋人在历经千年的修炼以后相遇相识，从此一发不可收拾，开始相知相爱，水乳交融，如胶似漆。电生磁，磁生电，他们的结合，成功的改变了人类社会，改变了世界。如今，充满信息化的现代社会，无时无处不在应用着他们爱情的结晶。

　　【关键词】奥斯特 电流磁效应 科学技术史

　　中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2023）1-008-01

　　一、课标对科学技术史意义的介绍

　　科学技术史能提供科学发现、技术发明的历史背景、探索历程和典型案例。在科学课堂上，恰当的介绍科学技术史，对学生有以下五个方面的意义。第一，通过科学家获得成功与遭遇挫折和失败的案例，使学生体会到探索自然奥秘、开展技术创新的乐趣与艰辛，激发他们对科学的兴趣。第二，通过科学发现的历程，启发学生的思维，加深学生对科学过程、方法、概念、原理的理解，帮助他们实现科学知识的建构，形成正确的科学观点。第三，使学生感受到科学史是一个开放的系统，不但在广度和深度上不断发展，而且已有的结论也可能被修正，科学是一个不断探究的过程。第四，使学生了解到在科学探索的过程中，前人如何处理竞争、利益与合作之间的复杂关系，如何处理道德与伦理规范、价值因素、社会责任、继承和发扬、成果共享和荣誉分配等现实问题，树立正确的人生观与行为准则，提高综合素质。第五，可以增进学生对科学、技术、社会、环境相互关系的理解，使学生了解到科学创新往往要打破当时被普遍接受的观念，可能遭遇来自传统观念和习惯势力等多方面的阻力，一些科学家为此牺牲了个人的幸福乃至生命，从而引导学生体会科学家追求真理的勇气和科学的人文内涵。（摘自初中科学课程标准（2011版） 北京师范大学出版社 46-47页）

　　二、基于科学史的《电流磁效应》设计思路

　　本文以华师大版初中八年级科学下册第五章第二节《电流的磁效应》第一课时的教学设计为例证，展示科学史在课堂教学设计上的应用。

　　长期以来，教师在开展《电流的磁效应》教学时，大多是从奥斯特偶然发现电生磁这一现象切入，给学生的感觉就是奥斯特这位科学家很幸运，可以很偶然的发现这一现象，也给学生造成科学发现是一个偶然事件的假象，不利于培养学生正确的科学观。少有老师会对奥斯特为什么能偶然发现这一现象进行深入教学，更少有老师引导学生去探究，为什么是奥斯特“偶然”发现，他为什么能“偶然”发现。

　　笔者在进行《电流的磁效应》教学设计前，认真的梳理了人类对电现象和磁现象的认识过程。长期以来，人类一直认为电和磁是两种独立的，互不相干的自然现象，特别是以英国物理学家吉尔伯特为代表的科学家，甚至公开发表电不可能生磁的结论。而奥斯特的执着追求，敢于挑战权威，敢于质疑，敢于试验的科学探究精神，才最终在偶然的场合下发现了通电导线周围存在磁场，从此真正揭开了电磁神秘现象，从而彻底改变人类世界和整个社会的发展。因而，笔者觉得我们在进行教学时，不应该割断历史，断章取义，不应该将奥斯特的发现归功于偶然，把奥斯特发现电流的磁效应归结为偶然是对科学的不尊重。

　　本堂课的教学设计，以科学史为主线，以三次科学探究为明线，以电和磁的相遇相识相知为暗线进行设计。主线为：首先呈现科学家对电、对磁的认识；然后是科学家对电与磁是否有关系的争论；接下来是奥斯特对电磁关系发现的必然性；在探究中穿插奥斯特以及科学家做的电流磁效应的探究实验；最后呈现电流的磁效应发现后科学家在此基础上的研究成果；以奥斯特奖章作为结尾，激励同学们热爱科学的热情。明线为：电铃引入，上课，提问学生与之相关的科学知识“电和磁”；如何使小磁针动起来；体验通电直导线使小磁针动起来；探究“动起来”受哪些因素的影响；探究小磁针转动规律；探究小磁针为什么动。暗线为：电和磁两位主人公穿越千年的爱恋，从人类认为没有联系，到它们相遇、相识、相知、相恋、相爱，直到电磁爱情的结晶改变整个人类世界和社会来介绍电和磁感情的发展经历，激发学生的学习兴趣。

　　这堂教学设计的亮点在于从科学技术发展的历程来认识电流磁效应的发现是一个偶然中的必然现象。接下里笔者将介绍在教学中的各个环节如何穿插科学技术发展史，如何将科学技术发展史嵌入到科学探究的教学过程中，以期读者受到本文的启发，潜心钻研科学技术史，在更多的教学实践中，让学生认识到科学技术发展的曲折性和必然性，培养学生正确的科学态度和科学精神，建立正确的科学观。

　　三、基于科学技术史教学设计的一般模式

　　1.展示与授课内容相关的科技成果；

　　2.介绍相关科学发现的前身，特别是不同科学家对与之相关现象的思考；

　　3.通过设问引起学生思考，引导学生猜想并设计实验验证；

　　4.介绍当时科学家是如何解决这个问题，遇到了什么困难，又是如何解决的；

　　5.介绍一个问题的解决带来的新的科学发现或技术革新，或对人类社会产生的影响；

　　6.引导学生思考，你在实验中发现了什么新的问题，遇到了什么困难，你将如何去解决。

　　英国科学教育学者孟克和奥斯本在总结科学教育的经验基础上，借鉴建构主义理论，提出了把科学史融入科学课程和教学的策略，即HPS教学模式。HPS教学模式的基本前提是，所学的课题是科学史上某一科学家曾经研究的课题，比如自由落体运动、植物的向光性、食物的消化等，这种教学模式包括六个环节：演示实验、引出观念、学习历史、设计实验、检验结果、总结评价等。

　　【参考文献】

　　1.《初中科学课程标准》（2011版），北京师范大学出版社，中华人民共和国教育部制定，P46-47;

　　2.《初中科学典型课例优化设计》，浙江教育出版社，郑青岳，P193-197；

　　3.《科学的旅程》，北京大学出版社，黛安娜•莫,雷•斯潘要贝格著，郭奕玲，陈蓉霞，沈慧君译。