科技史在小学科学五年级地球的运动主题中的穿插应用

曾冰玲

摘要：随着我国小学科学新课程改革的深入，科学教学不断要求教学内容的多样化。而在小学科学教材中，很多知识点的背后都潜藏着科学发展史。科技史作为科学的一个分支，将科学史观穿插运用到科学教学课堂中，能有效地促进学生对科学的认识和理解，因此科技史的运用越来越受到教育界的重视。目前，在小学科学的课堂教学中，大力倡导教师要基于科学发展史，并对此进行二次开发，使其能够更好地融入课堂教学中。在本文中，笔者将以教科版五年级下册的《地球的运动》主题单元为例，进行初步的教学尝试。

关键词： 科技史；地球的运动；小学；科学

在小学科学教科版教材中，很多知识点的背后都潜藏着科学发展史。目前，在小学科学的课堂教学中，大力倡导教师要基于科学发展史，并对此进行二次开发，使其能够更好地融入课堂教学中。笔者以教科版五年级下册的《地球的运动》主题单元为例，进行初步的教学尝试。

一、将科技史作为教学内容引入五年级地球的运动主题单元的意义

小学科学课程标准的课程内容标准中，有关地球的内容放在“地球与宇宙科学”领域部分，包括地球的物质和地球的运动。关于地球的物质部分已经在三、四年级的教材中陆续出现，如认识水、空气、土壤、岩石和矿物等的特征、性质及成分。地表的运动及变化在四年级的岩石和矿物单元也有体现，这些内容多是学生能够直接看见或感觉到的，便于学生感知和理解。五年级下册的《地球的运动》单元主要是让学生认知“地球的自转”“地球的公转”“昼夜、四季现象”。对于昼夜和四季产生的现象，学生相当熟悉，但是对于其成因，学生可能有些非科学的认识。学生无法直观地感知地球的运动，必须通过一些现象和借助天体的运动来分析推理。由于在地球运动的学习过程中，对知识、逻辑思维、空间想象、探究能力的要求都有所提高，学生学习起来会有一定的困难，所以适当地穿插运用相关的科技史来讲解分析，会大大开阔学生的知识视野，增加科学方法的训练，以便引导学生以科学家的视角去探究不同的现象和规律。同时，在本单元引入科技史可利用科学史学科本身的知识属性使学生学习掌握科学的基本术语、基本概念和基本科学观点等。

二、如何将科技史穿插运用到地球的运动主题的教学中

1、 导入时运用科技史，激发学生学习兴趣

对于昼夜和四季产生的现象，学生相当熟悉，但是对于其成因，学生可能有些非科学的认识。在导入课堂时，借助到相关科技史可以使学生对学习内容的背景有一定的了解，一定程度下降低了学习的难度，激发了学生学习地球运动的乐趣的同时也活跃了课堂的氛围。

例如，在“证明地球在自转”的教学中，教师在导入新课的时候，可以向学生提出探讨的主题：“我们已经从前人的经验知道地球在自转，可前人是怎么样通过实验来证明地球在自转呢？”然后引入科学史。本课的导入，教师可以播放《科普中国》中傅科证明地球自转的内容，介绍法国物理学家傅科以及他所发明的傅科摆。通过学习科技史能够让学生了解到，在“日心说”学说发表300年后，傅科根据他在日常生活中的发现用实验证实了地球在自转，进一步巩固了哥白尼的“日心说”理论。在完成对傅科以及他的发明——傅科摆的简单介绍之后，引导学生顺利进入下一环节“摆的特点”的实验探究。这样的“科学史”视频资料的导入设计既能帮助学生开阔视野、了解更多的知识背景，又有助于其科学思维的发展，使学生对“昼夜交替现象是怎么产生的”仍保持疑问和好奇，这将更利于激发学生探究的兴趣和热情。

2、 探究时运用科技史，启发学生积极思维

地球的运动的科学史，既包含了历代天文学家和科学家对宇宙和地球的不断探索，同时又充满着他们对真理的追求与坚持不懈的科学精神。在探究活动过程中，恰当地运用科学史，可以启发学生积极思维，帮助学生建立新的正确的科学概念。

（1）例如，在教学“人类认识地球及其运动的历史”中，教师可以先让学生认识古人对地球运动的三种观点：“天圆地方说”、“盖天说”、“浑天说”，然后指导学生加以否定这些观点。接着，教师应指导学生认识托勒密“地心说”和哥白尼“日心说”，认识这两种学说的主要观点，并对应找出这两个学说各个观点的解释。通过可观察到的现象和事实，学习并运用天文学家们的相对运动、参照物、模拟实验再现等原理和方法进行推理、论证，让学生通过对比理解这两种学说谁的证据更充分。最后利用本课学到的知识，对上节课关于昼夜交替现象的解释进行修正。这样，让学生经历了一个：认识——否定——再认识——再否定——肯定的探究过程，可以让学生认识到对同一种现象可能有许多不同的解释，科学的观点是建立在证据的基础上的。通过认识科学家对昼夜现象的解释，修正自己对昼夜现象的认识。让学生在探究中学习观察、实验、交流、倾听，从科学家的探索经验中，学习到他们的科学方法，启发自己积极的科学思维。教师需要引导学生对地球产生昼夜交替现象做出大胆假设，能用模拟实验的方法对自己的假设进行验证，能根据自己的验证结果和提示对昼夜交替做出解释，通过解释和比较，发展合乎逻辑的推理能力和培养实事求是、严谨的科学态度。重演人类探索昼夜交替现象的研究过程，意识到人类对地球的认识是在不断发展的，人类对自然的认识也是在不断进步的。

（2）例如，在教学“证明地球在自转”时，教师需要指出哥白尼认为地球在自转，但人们一开始就对这个观点表示怀疑，因为当时没有人观察到地球在自转。那么，应该思考的是：前人是怎么通过实验来证实地球在自转的呢？在研究摆的特点这一环节，教师可以引入法国物理学家傅科研究摆的规律的实验。他在家中研究摆的规律时偶然发现：将摆和它的支架放在一个圆形底盘上，将摆摆动起来并且慢慢地转动圆底盘时，摆摆动的方向并没有随着圆盘的转动而转动，而是基本不变。当学生对摆的特点形成初步认识之后，教师引导学生借助学具、以小组为单位展开探究实验：当圆底盘转动后，摆摆动的方向是否改变，并给每个小组一个摆和圆底盘，通过对摆和圆底盘的观察，引导学生思考如何通过摆能保持摆动方向不变的特点去证明地球是在自转的。之后教师引导学生大胆猜测并组织学生们讨论分享自己的探究方案。但是在生活中，摆的方向是会变化的，虽然之前引导学生建立了摆的方向是不变的这一科学概念，此时教师应以此为切入点，激发学生认知上矛盾，引导学生分析，顺势引出傅科摆实验，即在哥白尼发表日心说三百年之后，傅科根据他在日常生活中的发现，用实验证实了地球在自转。虽然课堂上无法让学生看到明显完整的傅科摆实验，但是能让学生认识到我们也可以向科学家一样追寻科学的奥秘，鼓励学生自己课外去探索，无疑是对探究活动的一个升华。对于这一环节的教学活动来说，设计的目的在于希望学生能够基于科学家的观点和探究实验，激发学生对相关知识的主动学习探究、验证的热情。

3、 拓展时穿插运用科技史，培养学生科学素养

正如小学科学课程标准中写道：小学科学课程要按照立德树人地要求培养小学生的科学素养。小学科学科学史中蕴藏着丰富的人文精神，尤其是地球的运动这一主题单元，在科学课的拓展环节上穿插运用科技史，能够潜移默化般地渗透德育教育，培养学生科学素养，为他们地继续学习和终身发展打好基础。

人类认识地球的过程是漫长而又艰辛的，很多科学家为之付出了努力，也有很多科学家受到了迫害，但是人们对宇宙的探索并不会因此而停止。人类正确认识宇宙以及地球在宇宙中的地位经历了漫长的过程，这一过程与历史上许多著名学者的辛勤劳动——细致的观测和深入的理论研究是密不可分的。教师应该引导学生关注并学习科学家们研究科学的持之以恒的精神和坚持真理的气概。

例如：在教学“人类认识地球及其运动地历史”这一内容时，教师可以以讲故事的方式向学生讲述哥白尼的“日心说”理论如何经过重重打击，最后深入人心。古希腊天文学家托勒密，长期进行天文观测，是世界上第一个系统研究日月星辰的构成和运动方式并做出成就的科学家，出生于公元100年，他对地球和地球的运动提出了“地心说”理论。在当时的历史条件下，托勒密提出的“地心说”学说，是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，地球不动的观点符合了当时的宗教信仰，他的地心说也直到一千多年后才被推翻。过了一千多年，波兰天文学家哥白尼克服了重重困难，每天坚持观测天象，三十年如一日，经过长年地观察和计算，终于取得了可靠的数据，提出了“日心说”，临终出版了他的伟大著作《天体运行论》。 “日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其他天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。这种学说和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死在罗马鲜花广场。意大利科学家伽利略因为支持“日心说”同样受到残酷的迫害，被教会判处终身监禁但他对科学独立的信仰从来未被动摇过。后来，德国天文学家开普勒指出，行星绕太阳运动的轨道应该是椭圆而不是圆形，太阳位于椭圆的一个焦点上。这一重大发现使得观测结果完全可以用理论来加以解释和预报，日心说的地位进一步得以巩固。按照日心学说，就地球上的人看来，天上恒星的位置应随着地球绕太阳运动而发生变化。在哥白尼提出日心说后的近300年中，人们进行了大量的观测，企图证明这一点，可是始终没有成功。原来，恒星离开地球十分遥远，最近的一颗也远达43万亿千米。因此，地球围绕太阳运行造成的这颗恒星的位置变化只有12.5.恒星越远，这一变化也越小，当时的观测仪器是无法探测得到。直到1833年，德国天文学家贝塞尔才首次利用三角方法测出一颗名为天鹅61的恒星的位置变化，并推算出它的距离为11.2光年，从而最终证实哥白尼的日心说。

总而言之，在地球的运动的主题单元的教学中，适当地穿插运用科技史，可以使教材中复杂抽象的知识简单化、趣味化，进而激发学生的探究兴趣和培养学生的科学素养，从而全面提升课堂教学效率和质量。

参考文献：

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