国务院印发的《全民科学素质行动规划纲要(2021-2035年)》明确提出:“坚持立德树人,实施科学家精神进校园行动,将科学精神融入课堂教学和课外实践活动,激励青少年树立投身建设世界科技强国的远大志向,培养学生爱国情怀、社会责任感、创新精神和实践能力。”[1]。《义务教育小学科学课程标准》也指出要培养学生的科学素养,为其终身发展奠定良好的基础[2]。如何培养小学生的科学素养是科学教育工作者需要深入思考的问题。开展HPS教学是解决这一问题的有效途径之一。 西方教育研究者通常将科学史与科学哲学并列,简称HPS[3]。后来,由于科学教育最终要服务于社会,HPS逐步演化为科学史、科学哲学和科学社会学(History,Philosophy and Sociology of Science)[4]。显然,HPS教学是把与科学发生有关的历史、科学哲学和科学社会学融入科学教育,进行教学的过程。在课堂中,HPS教学以知识的发生、发展过程中蕴含的科学精神、科学思维方法为基础,从科学史、科学哲学和科学社会学的视角,反映科学思想、科学信念、科学精神、科学审美和科学伦理等组成的价值观念体系,是科学的文化底蕴[5]。因此,HPS教学是科学教育的重要实施途径。小学科学的HPS教学更需重视的是人物故事、历史发展背后蕴含的巨大教育价值。本文以大象出版社(简称大象版)小学科学教材为例,分析教材中的科学史内容,探讨HPS教学策略与教学方法。 一、大象版教材HPS教学内容分析 大象版小学科学教材自2017年开始改版,目前一至四年级使用新版本,五、六年级依然是旧版本。因此,选取大象版一至四年级的新版小学科学教材为研究对象,对其HPS教学内容进行分析梳理,结果见下页表1。 可以看出,大象版一至四年级科学教材的HPS教学内容大多分布在反思单元。通过呈现一个真实完整的科学故事,让学生对经典案例进行分析与思考,进一步理解本学期所经历的探究过程,并巩固本册书重点强调的两个探究要素。此外,HPS教学内容也常呈现为穿插在综合探究单元中的科学故事,在课堂的某个科学探究环节引入科学史,师生跟随着科学家的步伐一起探究,从而引发出新颖的想法。 二、HPS教学策略 HPS进入课堂就是结合教材内容与学生学情,选择合适的HPS教学内容,设计教学活动的各个环节,让学生充分体验前人的智慧能力、思维方法以及科学探索精神,把凝固在书本上的静态知识升华为动态、有趣的科学探索历程。因此,基于对大象版小学科学教材HPS教学内容的分析,提出以下教学策略。 (一)整合教学内容 HPS教学是科学教学的一种手段,其根本目的在于学习科学知识,锻炼科学思维,是教学的有效途径,因此HPS只是一个载体而不是最终目标。在进行HPS教学之前,教师要做好以下工作。(1)课标精准解读,分析教学内容。课标是每一节科学课的灵魂指南,教学活动一定要建立在精准研读课标的基础上。(2)做好学情分析,了解学生基础。不同年级的学生对科学史的理解和把握程度是不同的,教师要了解他们的内心世界和情感体验,将科学史内容有梯度、有层次地融合进来,符合学生的年龄和心理特点,不能造成认知障碍。(3)围绕科学史,精心设计活动。根据科学史在教材中的内容与特点,选择适当的呈现方式,重构课堂教学形式。可以把科学史作为探究主线,也可以将其作为某一重难点,设计专题学习。(4)挖掘教材以外的科学史,丰富课堂内容。对可能涉及的科学史进行补充,如在二年级上册“磁针与南北”教学中可以补充指南针的发展历程,在三年级下册反思单元中可以介绍生命起源的不同学说,如神创说、生命外来说、化学起源说等。(5)与其他教学模式互补,成就优越课堂。如在地球与宇宙这一领域中,可以结合实验模拟、模型法,采用AR虚拟软件等,让学生置身其中,形象地体会到各个星球的运转,以弥补传统课堂的不足。
(二)选择教学方法 根据HPS教学内容类型的特点以及学生的身心发展特点,提出了五种教学方法,并自行设计了一些教学片段再现教学过程。 1.历史情境再现法 历史情境再现法要基于真实的历史情境。学生通过在舞台上重现科学家的生平、事迹,让历史人物灵动起来,真切体会科学家为追求真理付出的努力,在证实自己观点的过程中表现出的坚持不懈、敢于质疑的品质(见图1)。
根据以上流程,通过研究教材,笔者设计了“显微镜下的证据”一课的历史情境再现法教学方案(见表2)。