小学科学的论文示例(2)
时间：2021-08-31三、如何在科学课堂上重演科学史
如何将科学史有效地引入科学教学之中，却又不违背科学教育所提倡的科学学习要以探究为核心，让学生亲历科学过程呢？在科学课堂中重演科学史或许能达到较好的效果。重演科学史的意思是将科学史与科学探究相结合。历史上的科学家是在大量的观察、实验的基础上，不断进行探究，才发现了一些现象、结果、理论。这其实和现在小学生科学学习的过程是一致的。瑞士心理学家皮亚杰针对科学史上的科学家对“力”“速度”等基本概念的认识过程与儿童对同样科学概念的认识过程进行对比，发现儿童对这些概念的认识与最早的科学家们的认识极其相似。［５］因此，在科学教学中，可以将某一概念或知识在科学史中的认识过程进行简化，将历史上科学家们在理论或观念不断改进的过程中所做的典型实验在课堂上进行重演，让学生了解科学的演变历程，从中进行学习，进而达到培养学生科学素养的目标。下面以首师版小学科学教材五年级上册“力与生活”单元“力”一课为例，探讨如何在教学中重演力学研究的发展史。
（一）力学研究发展史
力学的发展有着悠久的历史。提到力就不得不说运动，力与运动关系密切。在力学的发展史中最重要的三个阶段是亚里士多德的“天然运动”和“受迫运动”、伽利略的“斜面实验”和牛顿的“运动三定律”。［６］在《科学的历程》一书中介绍，亚里士多德认为，第一，地上的物体由土、水、气、火四种元素组成，其运动是直线运动，地上的物体都有其天然的处所，而所有的物体都有回到其天然处所的趋势。这就是所说的天然运动。土和水是有重性的，它们的天然处所就在下面，因此它们具有向下的天然运动。气和火是有轻性的，它们的天然处所在上面，因此它们具有向上的天然运动。重性越多，下落速度越快，所以重物比轻物下落的快。第二，物体之所以可以运动都是受迫运动，受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立刻停止。比如马拉车这一过程，马向前拉车，车就随之运动；马停止拉车，车就不再动了。这就是亚里士多德著名的观点“力是维持物体运动的原因”。多少年来，人们对亚里士多德的观点深信不疑，直到伽利略等科学家对这一观念开始质疑。伽利略率先采用“理想化模型”的研究方法，进行了大量的实验去验证。终于得出了落体定律。这一定律表明下落的物体所用的时间与物体重量没关系。伽利略采用理想化模型的方式说明：“当物体沿着水平面运动没有遇到任何阻力时，那么该物体的运动是匀速的，并会一直继续下去，若是这个平面无止境地向空间延伸的话。”［７］这是著名的惯性定律，这说明了外力并不是维持物体运动状态的原因，而只是改变物体运动状态的原因。这是对亚里士多德的观念的重大变革。后来，牛顿系统地总结了伽利略的工作，提出了惯性定律，即牛顿第一定律：任何物体若不受其他物体对它的作用，将继续保持其静止的或匀速直线运动的状态，直到有力去改变它的运动状态。与伽利略的表述相比较，牛顿第一定律的表述具有了普遍性和概括性。
（二）小学科学课堂重演力的发展史
根据力学研究的发展的三个阶段，我将“力”这节课的教学做如下三个环节的设计。
１．设想：小车如何动起来？动起来的原因是什么？在课堂的引入环节，借助实验材料———小车，让学生思考如何使小车动起来。学生的设想有很多，如用手推、用绳子拉、用风吹等，这些都离不开力。以用手推车为例，手推车，车运动，让学生思考车为什么会运动，大部分学生会回答：手给了车一个力。接着思考手松开，车的运动会停止的原因。学生会说：没有手给的力了，所以车会停止。这一点符合亚里士多德的观点。我们不用立刻去纠正学生的错误，继续去让学生用实验自己推翻自己的观点。
２．验证：在课堂中重演伽利略的斜面实验伽利略就是用斜面实验推翻了亚里士多德的观点。既然学生们也和亚里士多德持有一致的观点，那么，在课堂上就可以重演伽利略的斜面实验让学生们自己去推翻自己的观点。实验前准备尽量光滑的斜面和小车。让学生将小车放在斜面上，松开手，小车继续运动。让学生思考原因，手没有给小车力了，为什么小车还能运动。知识丰富的学生可能会提到斜面、重力和摩擦力。不断改变斜面的角度，直到斜面变成平面，观察小车的运动情况。此时没有高度，重力就不产生作用了，只剩下学生所提的摩擦力在起作用。让学生发挥想象力，这里就用到了伽利略“理想化模型”的研究方法。如果平面没有摩擦力，是绝对光滑的，此时给静止的小车一个力，小车还会停下来吗？答案是小车还会继续运动，那么没有任何力的作用，小车还是能够继续向前运动，这就推翻了前面学生认为的物体停止运动是因为没有力的作用了。为了让学生更深入地理解，可以探讨一个生活中的实例：冰上运动。我们在滑冰的时候冰面很光，滑起来之后很难停住，滑的距离也很远。但是如果同样在普通地面做向前滑的运动，很可能滑不起来或者滑不远。越光滑的表面滑行得越远，那么如果完全光滑，摩擦力为零的时候就可以一直滑下去，直到有一个人去抓住他才能停止。然后可以继续让学生展开想象，如果在地球上都没有摩擦力，那么会发生什么样的情况。根据斜面实验、生活实例和想象，学生则可以理解力可以改变物体的运动状态，而不是维持物体运动。
３．反思与创新：对实验进行思考并得出结论在实验结束后，引导学生对这节课进行反思，并用学生能够理解的语言总结规律。伟大的科学家牛顿，就是在前人的实验当中总结出了“牛顿第一定律”。学生目前还不能明白牛顿第一定律的语言，因此需要用通俗易懂的话进行总结。当一个物体静止时，给它一个力可以使物体运动起来；当一个物体运动时，给一个力可以使物体运动得更快或者使物体停止运动。当一个物体在理想状态下，不受任何力的作用，如果原来它是静止的，那么它还会继续保持静止状态，如果它是运动的，那么它会一直运动下去，直到出现一个力，改变物体的这种状态。在重演伽利略的实验后，教师可以为学生提供不同于伽利略所用的实验器材，让学生体验到科学在不断地进步，现在我们可用的仪器比古代科学家先进许多，使学生意识到古代科学家在科学探究中的不易，体验科学进步带给我们的益处。这也可以培养学生的创新思维，让学生利用新器材自己设计实验，再次验证自己通过反思得出的结论。可以看出，在小学科学课堂中重演科学史就是将科学史与科学探究相结合，让学生做到：读史、亲历、反思、创造四个过程，读史就是让学生通过阅读历史材料、科学家的故事理解科学发现是一个艰难曲折的过程，对科学探究产生浓厚的兴趣；亲历就是让学生通过亲历和重演科学家们的探究活动，深刻理解科学概念、规律；反思就是学生通过反思所经历的探究活动，总结出经验和结论，体悟科学的人文精神；创造就是根据历史上科学家们所做的实验探究，借助身边的仪器，创造出新的探究实验。［８］科学不断进步，现在我们所能使用的设备仪器远比古代科学家们先进得多，因此在实验探究部分我们能够创新出多种方式来解决问题。这种体验可以让学生感觉自己可以超越历史上的科学家们，使其产生成功感和喜悦感。四、重演科学史对教师教学的要求
只有教师了解科学史，才能在课堂上有效地重演科学史，从而最大地发挥科学史的作用。因此，要求科学教师首先要掌握科学史知识，自己的知识充足才能在课堂上灵活地运用。而且，教师对科学史有深入的了解也可以有效地促进其对科学本质的认识。第二，教师要根据事实情况合理地在课堂中运用科学史，而不是做生搬硬套的工作。总之，在课堂上引入科学史的目的是帮助学生进行科学学习，让学生了解科学本质，培养学生科学素养，而不是为了引入科学史而引入。因此，教师要对科学史进行灵活应用，使其达到最优的效果。
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