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科学史是科学产生、发展及其演替规律的反映，是人类认识自然和改造自然的历史，凝聚着人类独有的科学精神、科学思维、科学方法、人文情怀与价值典范，具有令人仰望的精神高度与人文品格。科学史回归科学教育并实现人文教育与科学教育的有机融合，已成为国际科学教育的重要趋势和改革科学教学的有益手段。科学史以其独特的视角和丰富的内涵决定了它具有多方面的教育价值，是其他教育资源不可替代的。
现行小学《科学》教材中都设计并安排了众多的科学史内容，以顺应科学教育教学发展的趋势。科学合理地运用科学史，不仅可以使学生更好地审视科学的发展脉络与路径，理解科学的本质，体验科学的探索过程，学习科学的思维方式，而且其人文内涵还可以使学生感受科学家对科学的执着追求，学习其优秀品质和科学精神，领悟科学探究的艰辛，理解科学、技术与社会的系统平衡。这些都是科学教育的价值追求和重要目标，需要我们挖掘科学史的教育功能，在科学教学中有机渗透，发挥其独特的作用，提高学生的科学素养。
一、依据科学史领会探究精髓，彰显科学本质
科学本质反映了科学的基本特征，它回答诸如科学是什么、科学的相对真理性、科学的可重复性、科学的可证伪性、科学的预测与解释、科学的优点与局限性等一系列问题。建构主义主张科学本质在于科学探究，而所谓科学探究，则是指个体通过自主调查和研究来认识和解释自然的活动，包括形成科学研究问题、收集数据、建立假设、检验假设和交流结果，其核心是探索未知世界的路径与方法。科学探究还表征为科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效认识和实践策略，其核心是科学思想方法。让历史返回“现场”，让学生置身于真实的历史情景中，与历史上的科学家们进行“对话”，感受科学内容的特定本质和丰富内涵，理解科学知识的发展历程，内化科学原理的认知与形成过程，从而领会科学思想和方法，这对学生形成良好的科学认知结构大有裨益。
例如，《摆》这一课的教学，教师可以从伽利略发现吊灯的摆动这一情境引入学习内容，启发学生思考当时伽利略产生了怎样的猜想，设计了怎样的实验，找寻了怎样的器材，进行了怎样的实验验证猜想。基于历史再现得知，伽利略当时是利用替换物来模拟吊灯的摆动，他用自身脉搏的跳动来计时，用身边常见的绳子、衣架、木块、石头、铁球、尺子等来测验，反复进行控制变量（摆长、摆角和摆重）对比实验，得出了单摆的等时性。通过这段史实让学生明白，在缺乏相应的实验器材时可以利用相似器材代替探究。同时，在探究过程中让学生学会如何操纵自变量、观测因变量、控制无关变量，并理解三者之间的相互关系。学生在“像科学家那样进行探究”的过程中，体悟科学探究的一般过程，为以后自主探究积累基本的科学活动经验。
再如《我们都是科学家》一课中，教材呈现了“琴纳和牛痘的故事”，学生通过阅读与思考，了解了科学家工作的思维过程，即提出问题—作出猜测—寻找证据—得出结论。还有《我们的地球》一课，教材比较系统地介绍了古代、近代、现代人类对地球的认识过程，即盖天说—浑天说—地心说—宇宙地心说—日心说。
通过对这些科学史的学习，学生能更好地体悟所有的科学观念都不是最终真理，在原则上要接近变革和改进，但一些基本的科学事实（规律）已经被大量的实验和观察所证实，在未来不可能有大的变化。毋庸置疑，这些科学史在促进学生理解与内化科学本质的过程中，提供了“脚手架”，成为了“孵化器”，充当了“助产士”，扮演了“催生婆”。
二、借鉴科学史再现研究过程，理解科学知识
从历史的角度审视科学的创始、演化和兴替以及科学知识的形成和发展，有助于我们加深对科学概念、科学规律和科学基本理论的理解，进而形成对科学的整体认识。从儿童的认知发展与科学史的发展关系来看，重演历史上科学理论的产生过程，应该是儿童进行“建构式”科学探究的有效途径之一。这里所说的“重演”，不是机械地重复，而是教师能够基于反映某些科学发现的条件、意义和认识过程进行的一种教学设计。
对于科学概念、规律和定理，学生只有了解了它们发生、发展和形成的过程，才能深刻理解其意义，才能在新情境下綜合运用所学知识解决现实问题。这正契合了美国心理学家斯坦利·霍尔的“复演论”观点，他认为儿童的科学学习过程与人类认识自然界和物质世界的发展史有许多相似之处，在科学教学中融入和借鉴科学史的相应内容，将科学概念置于“事实性知识”之上，更加丰盈了儿童建构科学概念的情境与素材，符合儿童科学概念形成和发展的规律，可以使学生在学习科学概念时少走弯路。
例如，在《电磁铁》这一课的教学中，在学生做完相关探究实验后，教师可以给学生分享历史上发现电与磁相互转化的过程：人类对电和磁的关注由来已久，但最初人们普遍认为电和磁是毫无关联的。1820年，丹麦科学家奥斯特发现电可以转化为磁，科学课上做的实验就与奥斯特当年做的实验非常相似。电可以转化为磁，那磁能不能转化为电呢？英国科学家法拉第经过多年的研究，在1831年发现磁也能转化为电，从此，人类进入了电气时代。这样，学生进一步了解了科学家研究电磁转化的过程，加深了对科学概念统一性的理解。
又如，《七色光》一课，教材按照“分解阳光—合成彩色光—尝试解释两种科学现象—阅读发现七色光的科学史料—科学拓展活动”的思路安排了教学内容，教学中教师可以运用科学史料介绍牛顿用三棱镜进行色散实验的过程，然后请学生借鉴该实验方法，结合阅读“牛顿研究笔记”，设计并完成光的色散实验、合成实验和滤光实验，促进学生对“光的色散”概念的同化与顺应。
另外，学生在学习新的科学概念之前头脑中已经有许多前概念，这些前概念对建立新概念而言，有的是正向的，有的是负向的。这些“负向概念”往往很难在学生头脑中被“纠正”，如果教学中遇到这类障碍，借助科学史来加以澄清和纠正往往会收到事半功倍的效果。例如，学生一般会认为“重的物体比轻的物体要先落地”，这种观念有时还比较顽固。教学时教师可以先描述亚里士多德的“重物先落地”的观点，再讲述伽利略在斜塔上所做的自由落体实验，接着基于实证结果对“重物先落地”进行演绎推理，最后从证实与可证伪性两个视角将“重的物体比轻的物体要先落地”归为谬论，学生不仅摒弃了先前的错误概念，还认识到科学是不断发展的。科学教学中，教师将科学概念的学习置于科学史的“现场”中，提供概念发生的背景，呈现概念发展的演替关系，可以使学生在习得与形成科学概念的同时感受科学的厚重，这比直接从科学现象出发让学生理解科学概念要深刻、生动，也有利于学生自主建构科学概念。 三、利用科学史感知研究路径，领悟科学方法
一般说来，程序性知识、经验知识和默会知识往往都蕴含着一定的方法论，并可彰显出方法论的价值与作用，而知识可以通过迁移和应用转化为方法。从某种意义上说，科学探索与发现往往是对研究路径和方法的探寻，选择了正确的路径与科学方法就成功了一半。这样看来，科学史也是科学路径和科学方法选择的历史。过程与方法往往承担着提出问题和分析问题的任务，是从发现问题到解决问题的必经之路与核心环节。科学教学中，教师可以利用相应的科学史实为学生展现科学家的研究路径和运用科学方法的具体事例，使学生能够体验科学发现的路径，感悟科学家面对不同的研究问题时选择、运用不同科学方法的策略，这可以为学生自主设计实验与操作实验提供借鉴、参照和思路。显然，科学教学中利用相应的科学史可以帮助学生更好地认识科学方法，理解科学方法，掌握科学方法，运用科学方法。
苏教版小学《科学》教材突出了过程与方法的设计，安排了提出问题、观察与测量、排序与分类、调查与预测、解释与建立模型、交流与质疑、假设与实验和拓展与应用等过程技能显性化单元，这些单元内容大都以科学史上典型的事例来强化学生对科学方法的学习与训练。例如《提出问题》一课，教材呈现了法布尔在自然环境中研究昆虫的详细过程，还介绍了伽利略对当时的流行说法提出怀疑的过程：
亚里士多德认为同样材料的物体从高处下落时，下落的快慢是由它的重量所决定的。伽利略对此产生了疑问：如果把一个重的球和一个轻的球连在一起，它们下落的快慢应该是怎样的呢？比萨斜塔上的著名实验推翻了亚里士多德的结论。
实际上，教材渗透了两个要点：一是问题来源于观察与质疑；二是问题的选择要考虑到用实证的方法、力所能及并和科学有关。
又如，《观察》一课，教材展示了达尔文通过大量观察领悟到生物进化的原理、鲁班通过观察茅草发明了锯、李时珍通过观察与尝百草写出了《本草纲目》、沈括通过长期考查写出了《梦溪笔谈》、巴甫洛夫靠反复观察与实验创建了条件反射学说、弗莱明通过对实验异常现象的观察发明了青霉素等科学史，强调科学观察的重要性。
《假设》一课，教材呈现了魏格纳是如何作出“大陆漂移说”假设以及给假设寻找依据并逐渐被人们所接受的艰难历程，让学生认识到“假设是有依据的猜测”。还有，《预测》一课的教材呈现了哈雷成功预测彗星的事例，让学生知道“科学的预测是有根据的推论”；《解释》一课的教材呈现了毕达哥拉斯、柏拉图、亚里士多德、托勒密和阿尔哈等人对“人眼如何看到东西”的多种解释，让学生明白“解释的逐步完善就是科学的进步”。
四、借助科學史体验探索艰辛，培养科学精神
科学对于人类的功能决不仅仅是提供物质利益，更为宝贵的价值在于弘扬科学精神。科学精神是科学本性所要求的各种价值观念、理性思想、行为准则及道德品质的总和。科学精神体现了人类文明的崇高价值，是现代人科学文化和思想道德素质中不可或缺的因素，它具有丰富的内涵和多元的表征，表现为求实精神、实证精神、探索精神、理性精神、创造精神、革新精神、怀疑精神、独立精神、原理精神和自由精神等。科学追求的既是人类社会和自然世界中真、善、美的有机统一，也是人、自然与社会的和谐统一。人类对未知世界的深入了解以及人类社会自身的发展进步，靠的就是一代又一代人所具有的科学精神。科学家的工作不仅积累知识和提高认识，还展现了研究方法、探索精神、实事求是的研究态度和为人类科学发展献身的决心。
科学教育活动中，借助科学史培养学生的科学精神有其独特的优势，教师可以利用有关科学的历史案例对学生进行科学精神的润泽。和学生一起追寻科学家的足迹，了解他们的故事，聆听他们的心声，感悟他们的执着，体验他们的历程，能给学生带来很多宝贵的精神启示。
苏教版小学《科学》教材设计安排了许多学生喜闻乐见的科学家探索科学的典型事例，向学生介绍科学家们获得成果的经历和过程，分析他们的成功经验和应吸取的教训，将学生浸润于科学家的生活世界之中，体悟科学家的心路历程。例如，阿基米德在浴盆里发现了浮力定律后，赤身裸体地大喊大叫“发现了，发现了”，跑到街上；牛顿在一个炎热的午间，躺在一棵树下休息，突然一个熟透了的苹果落在他的身上，使他展开丰富的联想并顿悟，最终发现了万有引力；瓦特在外祖母家度假时，烧水壶的盖子被开水的蒸汽顶得跳动不止的现象，诱发他发明了蒸汽机；傅科在巴黎教堂演示了67米的巨型摆，观众面对实验的结果无不惊讶，傅科用简单的方法证明了地球的自转；科利奥利在浴盆里发现水总是顺时针旋转着往下水道口流淌，从而发现了地球偏转力；伽利略以实证为依据向亚里士多德学说挑战；哥白尼不畏宗教势力的人身迫害捍卫科学真理；达尔文通过对“神创论”的扬弃创立了以自然选择学说为核心的生物进化论；孟德尔通过对传统的“融合遗传”理论的怀疑，创立了遗传的两大定律，等等。这些历史事例能诱发学生对科学产生好奇心，学习科学家的质疑批判精神和对科学孜孜不倦的追求精神。
毋庸置疑，科学探索与发展史上的成功和成就有着正面的教育意义，而其过程中的挫折乃至失败也不乏理性教育的价值，那些曾经努力过的科学探索者，虽然没有获得明显的成功，同样也值得景仰，正是因为他们的探索才为后来的成功奠定了坚实的基础。
五、依托科学史领略科学历程，渗透人文内涵
如果将人类文明喻为一把划破愚昧与无知的利刃，那么，科学就是刀锋，人文则是刀背。人类文明利刃的刀锋与刀背同根同源，相辅相成，相得益彰，缺一不可。科学与人文是教育的两个方面，科学求真，是立史之基，人文求善，是为人之本；科学体现人类工具理性，人文则体现价值理性；科学教育在于使学生掌握科技知识与方法；人文教育在于使受教育者领悟做人的道理。科学史揭示的科学是一种富含人性的事业，可以有效地沟通科学教育与人文教育这两个方面。教学时，教师要关注科学与人文的融合，使学生置身于科学和人文的有机统一体中，感受与体验科学的人文魅力，完善与发展他们的科学素养。 人不仅需要科学提供的幸福生活的物质条件，也需要人文提供的幸福生活的精神条件；在得到科学解决的生理平衡的同时，不可失去人文解决的心理平衡；在享受科学赐予的具体的、有限的生活满足時，还应具有人文赐予的永恒的、无限的生命激情。理想的科学教育应该是科学理性与人文精神相平衡的教育，应该在追求科学之真的同时，追求人性之美。科学带来了经济的高速增长以及物质财富的极大丰富和快速积累，同时所产生的负面影响也日益突出，诸如人的精神道德和价值观念的野蛮与贪婪，以及生态失衡、气候反常、能源危机和核战争威胁等日趋严重。所以，科学教育惟有激活人文教育层面的正能量，树立科学的发展思路，才有可能最终克服这些问题。
例如，苏教版《生态平衡》一课，呈现了1906年美国亚利桑那州人为改变鹿群、狮群、狼群的种群数量而造成的生态灾难，让学生体会到了生态系统中食物链被破坏带来的严重后果。又如《建桥梁》和《造房子》两课，教材通过展示桥梁和房子从古到今的演进过程，欣赏古今中外的典型建筑，让学生体会科学、技术与工程的完美结合。还有，在《动物·植物·人》一课中，教材介绍了珍妮·古道尔只身深入非洲原始丛林42年从事野生黑猩猩的研究，首次发现了黑猩猩见面时会拥抱和接吻，害怕时会互相抓住手，安慰对方时会轻拍后背，表现出人与动物的和谐相处，渗透了博爱的思想，这显然是“说教”所无法企及的。在教授《日益减少的矿产资源》时，教师激活学生对人类赖以生存的矿产资源被竭泽而渔的担忧，唤醒学生可持续发展的意识；在《节约能源与开发新能源》一课的教学中，让学生了解不可再生资源的形成、开发与现状，警示不可再生资源面临着枯竭的危险；在《遗传与变异》一课的教学中，向学生介绍基因、基因工程和克隆技术的发展史，让他们领会“科学技术是第一生产力”的深刻论断，也让他们思索“科学技术是一把双刃剑”的两难抉择。这些科学史都可以让学生领悟科学事业是充满人性的事业，体验科学家的所感所悟，感受科学的人性与人文魅力，并愉悦地理解与欣赏科学事业，进而被激发出探索科学的热情、勇气与欲望。
问渠哪得清如许，为有源头活水来。教师要重视科学史在培养学生科学素养中的独特作用，充分挖掘科学史在科学教育中的教育价值；要通过科学史的回归与融合，在科学教育中分析教学内容，灵活拓展科学史料，恰当选择教学方法，有效整合教学手段，合理运用教学策略，让学生深刻理解科学事件、正确解读科学史，实现智慧对接与契合，追寻科学教育的源头活水，极大地丰富与完善小学科学教育的内涵。
科学教育因科学史而厚重，科学史因科学教育而修远。让科学教育返回科学史的现场，让科学与人文相得益彰，让科学史照亮学生的未来。
江苏省连云港市教育局教研室（222000）
现行小学《科学》教材中都设计并安排了众多的科学史内容，以顺应科学教育教学发展的趋势。科学合理地运用科学史，不仅可以使学生更好地审视科学的发展脉络与路径，理解科学的本质，体验科学的探索过程，学习科学的思维方式，而且其人文内涵还可以使学生感受科学家对科学的执着追求，学习其优秀品质和科学精神，领悟科学探究的艰辛，理解科学、技术与社会的系统平衡。这些都是科学教育的价值追求和重要目标，需要我们挖掘科学史的教育功能，在科学教学中有机渗透，发挥其独特的作用，提高学生的科学素养。
一、依据科学史领会探究精髓，彰显科学本质
科学本质反映了科学的基本特征，它回答诸如科学是什么、科学的相对真理性、科学的可重复性、科学的可证伪性、科学的预测与解释、科学的优点与局限性等一系列问题。建构主义主张科学本质在于科学探究，而所谓科学探究，则是指个体通过自主调查和研究来认识和解释自然的活动，包括形成科学研究问题、收集数据、建立假设、检验假设和交流结果，其核心是探索未知世界的路径与方法。科学探究还表征为科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效认识和实践策略，其核心是科学思想方法。让历史返回“现场”，让学生置身于真实的历史情景中，与历史上的科学家们进行“对话”，感受科学内容的特定本质和丰富内涵，理解科学知识的发展历程，内化科学原理的认知与形成过程，从而领会科学思想和方法，这对学生形成良好的科学认知结构大有裨益。
例如，《摆》这一课的教学，教师可以从伽利略发现吊灯的摆动这一情境引入学习内容，启发学生思考当时伽利略产生了怎样的猜想，设计了怎样的实验，找寻了怎样的器材，进行了怎样的实验验证猜想。基于历史再现得知，伽利略当时是利用替换物来模拟吊灯的摆动，他用自身脉搏的跳动来计时，用身边常见的绳子、衣架、木块、石头、铁球、尺子等来测验，反复进行控制变量（摆长、摆角和摆重）对比实验，得出了单摆的等时性。通过这段史实让学生明白，在缺乏相应的实验器材时可以利用相似器材代替探究。同时，在探究过程中让学生学会如何操纵自变量、观测因变量、控制无关变量，并理解三者之间的相互关系。学生在“像科学家那样进行探究”的过程中，体悟科学探究的一般过程，为以后自主探究积累基本的科学活动经验。
再如《我们都是科学家》一课中，教材呈现了“琴纳和牛痘的故事”，学生通过阅读与思考，了解了科学家工作的思维过程，即提出问题—作出猜测—寻找证据—得出结论。还有《我们的地球》一课，教材比较系统地介绍了古代、近代、现代人类对地球的认识过程，即盖天说—浑天说—地心说—宇宙地心说—日心说。
通过对这些科学史的学习，学生能更好地体悟所有的科学观念都不是最终真理，在原则上要接近变革和改进，但一些基本的科学事实（规律）已经被大量的实验和观察所证实，在未来不可能有大的变化。毋庸置疑，这些科学史在促进学生理解与内化科学本质的过程中，提供了“脚手架”，成为了“孵化器”，充当了“助产士”，扮演了“催生婆”。
二、借鉴科学史再现研究过程，理解科学知识
从历史的角度审视科学的创始、演化和兴替以及科学知识的形成和发展，有助于我们加深对科学概念、科学规律和科学基本理论的理解，进而形成对科学的整体认识。从儿童的认知发展与科学史的发展关系来看，重演历史上科学理论的产生过程，应该是儿童进行“建构式”科学探究的有效途径之一。这里所说的“重演”，不是机械地重复，而是教师能够基于反映某些科学发现的条件、意义和认识过程进行的一种教学设计。
对于科学概念、规律和定理，学生只有了解了它们发生、发展和形成的过程，才能深刻理解其意义，才能在新情境下綜合运用所学知识解决现实问题。这正契合了美国心理学家斯坦利·霍尔的“复演论”观点，他认为儿童的科学学习过程与人类认识自然界和物质世界的发展史有许多相似之处，在科学教学中融入和借鉴科学史的相应内容，将科学概念置于“事实性知识”之上，更加丰盈了儿童建构科学概念的情境与素材，符合儿童科学概念形成和发展的规律，可以使学生在学习科学概念时少走弯路。
例如，在《电磁铁》这一课的教学中，在学生做完相关探究实验后，教师可以给学生分享历史上发现电与磁相互转化的过程：人类对电和磁的关注由来已久，但最初人们普遍认为电和磁是毫无关联的。1820年，丹麦科学家奥斯特发现电可以转化为磁，科学课上做的实验就与奥斯特当年做的实验非常相似。电可以转化为磁，那磁能不能转化为电呢？英国科学家法拉第经过多年的研究，在1831年发现磁也能转化为电，从此，人类进入了电气时代。这样，学生进一步了解了科学家研究电磁转化的过程，加深了对科学概念统一性的理解。
又如，《七色光》一课，教材按照“分解阳光—合成彩色光—尝试解释两种科学现象—阅读发现七色光的科学史料—科学拓展活动”的思路安排了教学内容，教学中教师可以运用科学史料介绍牛顿用三棱镜进行色散实验的过程，然后请学生借鉴该实验方法，结合阅读“牛顿研究笔记”，设计并完成光的色散实验、合成实验和滤光实验，促进学生对“光的色散”概念的同化与顺应。
另外，学生在学习新的科学概念之前头脑中已经有许多前概念，这些前概念对建立新概念而言，有的是正向的，有的是负向的。这些“负向概念”往往很难在学生头脑中被“纠正”，如果教学中遇到这类障碍，借助科学史来加以澄清和纠正往往会收到事半功倍的效果。例如，学生一般会认为“重的物体比轻的物体要先落地”，这种观念有时还比较顽固。教学时教师可以先描述亚里士多德的“重物先落地”的观点，再讲述伽利略在斜塔上所做的自由落体实验，接着基于实证结果对“重物先落地”进行演绎推理，最后从证实与可证伪性两个视角将“重的物体比轻的物体要先落地”归为谬论，学生不仅摒弃了先前的错误概念，还认识到科学是不断发展的。科学教学中，教师将科学概念的学习置于科学史的“现场”中，提供概念发生的背景，呈现概念发展的演替关系，可以使学生在习得与形成科学概念的同时感受科学的厚重，这比直接从科学现象出发让学生理解科学概念要深刻、生动，也有利于学生自主建构科学概念。 三、利用科学史感知研究路径，领悟科学方法
一般说来，程序性知识、经验知识和默会知识往往都蕴含着一定的方法论，并可彰显出方法论的价值与作用，而知识可以通过迁移和应用转化为方法。从某种意义上说，科学探索与发现往往是对研究路径和方法的探寻，选择了正确的路径与科学方法就成功了一半。这样看来，科学史也是科学路径和科学方法选择的历史。过程与方法往往承担着提出问题和分析问题的任务，是从发现问题到解决问题的必经之路与核心环节。科学教学中，教师可以利用相应的科学史实为学生展现科学家的研究路径和运用科学方法的具体事例，使学生能够体验科学发现的路径，感悟科学家面对不同的研究问题时选择、运用不同科学方法的策略，这可以为学生自主设计实验与操作实验提供借鉴、参照和思路。显然，科学教学中利用相应的科学史可以帮助学生更好地认识科学方法，理解科学方法，掌握科学方法，运用科学方法。
苏教版小学《科学》教材突出了过程与方法的设计，安排了提出问题、观察与测量、排序与分类、调查与预测、解释与建立模型、交流与质疑、假设与实验和拓展与应用等过程技能显性化单元，这些单元内容大都以科学史上典型的事例来强化学生对科学方法的学习与训练。例如《提出问题》一课，教材呈现了法布尔在自然环境中研究昆虫的详细过程，还介绍了伽利略对当时的流行说法提出怀疑的过程：
亚里士多德认为同样材料的物体从高处下落时，下落的快慢是由它的重量所决定的。伽利略对此产生了疑问：如果把一个重的球和一个轻的球连在一起，它们下落的快慢应该是怎样的呢？比萨斜塔上的著名实验推翻了亚里士多德的结论。
实际上，教材渗透了两个要点：一是问题来源于观察与质疑；二是问题的选择要考虑到用实证的方法、力所能及并和科学有关。
又如，《观察》一课，教材展示了达尔文通过大量观察领悟到生物进化的原理、鲁班通过观察茅草发明了锯、李时珍通过观察与尝百草写出了《本草纲目》、沈括通过长期考查写出了《梦溪笔谈》、巴甫洛夫靠反复观察与实验创建了条件反射学说、弗莱明通过对实验异常现象的观察发明了青霉素等科学史，强调科学观察的重要性。
《假设》一课，教材呈现了魏格纳是如何作出“大陆漂移说”假设以及给假设寻找依据并逐渐被人们所接受的艰难历程，让学生认识到“假设是有依据的猜测”。还有，《预测》一课的教材呈现了哈雷成功预测彗星的事例，让学生知道“科学的预测是有根据的推论”；《解释》一课的教材呈现了毕达哥拉斯、柏拉图、亚里士多德、托勒密和阿尔哈等人对“人眼如何看到东西”的多种解释，让学生明白“解释的逐步完善就是科学的进步”。
四、借助科學史体验探索艰辛，培养科学精神
科学对于人类的功能决不仅仅是提供物质利益，更为宝贵的价值在于弘扬科学精神。科学精神是科学本性所要求的各种价值观念、理性思想、行为准则及道德品质的总和。科学精神体现了人类文明的崇高价值，是现代人科学文化和思想道德素质中不可或缺的因素，它具有丰富的内涵和多元的表征，表现为求实精神、实证精神、探索精神、理性精神、创造精神、革新精神、怀疑精神、独立精神、原理精神和自由精神等。科学追求的既是人类社会和自然世界中真、善、美的有机统一，也是人、自然与社会的和谐统一。人类对未知世界的深入了解以及人类社会自身的发展进步，靠的就是一代又一代人所具有的科学精神。科学家的工作不仅积累知识和提高认识，还展现了研究方法、探索精神、实事求是的研究态度和为人类科学发展献身的决心。
科学教育活动中，借助科学史培养学生的科学精神有其独特的优势，教师可以利用有关科学的历史案例对学生进行科学精神的润泽。和学生一起追寻科学家的足迹，了解他们的故事，聆听他们的心声，感悟他们的执着，体验他们的历程，能给学生带来很多宝贵的精神启示。
苏教版小学《科学》教材设计安排了许多学生喜闻乐见的科学家探索科学的典型事例，向学生介绍科学家们获得成果的经历和过程，分析他们的成功经验和应吸取的教训，将学生浸润于科学家的生活世界之中，体悟科学家的心路历程。例如，阿基米德在浴盆里发现了浮力定律后，赤身裸体地大喊大叫“发现了，发现了”，跑到街上；牛顿在一个炎热的午间，躺在一棵树下休息，突然一个熟透了的苹果落在他的身上，使他展开丰富的联想并顿悟，最终发现了万有引力；瓦特在外祖母家度假时，烧水壶的盖子被开水的蒸汽顶得跳动不止的现象，诱发他发明了蒸汽机；傅科在巴黎教堂演示了67米的巨型摆，观众面对实验的结果无不惊讶，傅科用简单的方法证明了地球的自转；科利奥利在浴盆里发现水总是顺时针旋转着往下水道口流淌，从而发现了地球偏转力；伽利略以实证为依据向亚里士多德学说挑战；哥白尼不畏宗教势力的人身迫害捍卫科学真理；达尔文通过对“神创论”的扬弃创立了以自然选择学说为核心的生物进化论；孟德尔通过对传统的“融合遗传”理论的怀疑，创立了遗传的两大定律，等等。这些历史事例能诱发学生对科学产生好奇心，学习科学家的质疑批判精神和对科学孜孜不倦的追求精神。
毋庸置疑，科学探索与发展史上的成功和成就有着正面的教育意义，而其过程中的挫折乃至失败也不乏理性教育的价值，那些曾经努力过的科学探索者，虽然没有获得明显的成功，同样也值得景仰，正是因为他们的探索才为后来的成功奠定了坚实的基础。
五、依托科学史领略科学历程，渗透人文内涵
如果将人类文明喻为一把划破愚昧与无知的利刃，那么，科学就是刀锋，人文则是刀背。人类文明利刃的刀锋与刀背同根同源，相辅相成，相得益彰，缺一不可。科学与人文是教育的两个方面，科学求真，是立史之基，人文求善，是为人之本；科学体现人类工具理性，人文则体现价值理性；科学教育在于使学生掌握科技知识与方法；人文教育在于使受教育者领悟做人的道理。科学史揭示的科学是一种富含人性的事业，可以有效地沟通科学教育与人文教育这两个方面。教学时，教师要关注科学与人文的融合，使学生置身于科学和人文的有机统一体中，感受与体验科学的人文魅力，完善与发展他们的科学素养。 人不仅需要科学提供的幸福生活的物质条件，也需要人文提供的幸福生活的精神条件；在得到科学解决的生理平衡的同时，不可失去人文解决的心理平衡；在享受科学赐予的具体的、有限的生活满足時，还应具有人文赐予的永恒的、无限的生命激情。理想的科学教育应该是科学理性与人文精神相平衡的教育，应该在追求科学之真的同时，追求人性之美。科学带来了经济的高速增长以及物质财富的极大丰富和快速积累，同时所产生的负面影响也日益突出，诸如人的精神道德和价值观念的野蛮与贪婪，以及生态失衡、气候反常、能源危机和核战争威胁等日趋严重。所以，科学教育惟有激活人文教育层面的正能量，树立科学的发展思路，才有可能最终克服这些问题。
例如，苏教版《生态平衡》一课，呈现了1906年美国亚利桑那州人为改变鹿群、狮群、狼群的种群数量而造成的生态灾难，让学生体会到了生态系统中食物链被破坏带来的严重后果。又如《建桥梁》和《造房子》两课，教材通过展示桥梁和房子从古到今的演进过程，欣赏古今中外的典型建筑，让学生体会科学、技术与工程的完美结合。还有，在《动物·植物·人》一课中，教材介绍了珍妮·古道尔只身深入非洲原始丛林42年从事野生黑猩猩的研究，首次发现了黑猩猩见面时会拥抱和接吻，害怕时会互相抓住手，安慰对方时会轻拍后背，表现出人与动物的和谐相处，渗透了博爱的思想，这显然是“说教”所无法企及的。在教授《日益减少的矿产资源》时，教师激活学生对人类赖以生存的矿产资源被竭泽而渔的担忧，唤醒学生可持续发展的意识；在《节约能源与开发新能源》一课的教学中，让学生了解不可再生资源的形成、开发与现状，警示不可再生资源面临着枯竭的危险；在《遗传与变异》一课的教学中，向学生介绍基因、基因工程和克隆技术的发展史，让他们领会“科学技术是第一生产力”的深刻论断，也让他们思索“科学技术是一把双刃剑”的两难抉择。这些科学史都可以让学生领悟科学事业是充满人性的事业，体验科学家的所感所悟，感受科学的人性与人文魅力，并愉悦地理解与欣赏科学事业，进而被激发出探索科学的热情、勇气与欲望。
问渠哪得清如许，为有源头活水来。教师要重视科学史在培养学生科学素养中的独特作用，充分挖掘科学史在科学教育中的教育价值；要通过科学史的回归与融合，在科学教育中分析教学内容，灵活拓展科学史料，恰当选择教学方法，有效整合教学手段，合理运用教学策略，让学生深刻理解科学事件、正确解读科学史，实现智慧对接与契合，追寻科学教育的源头活水，极大地丰富与完善小学科学教育的内涵。
科学教育因科学史而厚重，科学史因科学教育而修远。让科学教育返回科学史的现场，让科学与人文相得益彰，让科学史照亮学生的未来。
江苏省连云港市教育局教研室（222000）