浙江省金华市北苑小学——江美华
江美华，中小学正高级教师，浙江省特级教师，浙江师范大学硕士研究生导师。第三届全国教育改革创新先锋教师奖、全国科研优秀教师、浙江省师德标兵、浙江省春蚕奖、浙江省教改之星金奖、浙江省科研先进个人、浙江省优秀科技辅导员、浙江省名师网络工作室学科带头人等。出版专著《从探究能力到核心素养——大变革中的小学科学教育》等四部；编著（副主编）《非智力因素教育实验教材》六册；在《中小学教材教学》《福建教育》《教学月刊》等报刊杂志发表论文、案例70余篇；在全国各地上课、讲座两百余次；主持或参与课题研究成果获国家级教学成果奖二等奖1项，浙江省人民政府教育教学成果奖一等奖1项，浙江省教科研优秀成果一等奖2项。
本文发表于《小学科学》2022年第5期（上）“名师课堂”栏目
[内容摘要]所谓教学设计是指教师要对复杂而又困难的“教学”进行创造性而有美誉度的“设计”。至于教师如何实现此目标？本文从如何循着科学史的指引让教学设计更具艺术性，赋予科学教学更多的情感表达，提出了自己的思考和见解，即遵循“原事”设计“探究活动”、遵从“原人”创新“探究流程”、遵照“原物”活化“探究方式”，使得教师每日的“常规动作”变成天天的“艺术行为”。
[关 键 词]科学史 教学设计 艺术
有人说，课堂教学是遗憾的艺术。“遗憾”两字折射出课堂教学的复杂性、困难度，而“艺术”两字则折射出课堂教学的创意性、美誉度。鉴于此，我们是否可以这样理解教学设计，即教师要对复杂而又困难的“教学”进行创造性而有美誉度的“设计”。如果从这样的视角观照并定义教学设计，那它应该是一种富有创意的艺术行为，从中展现的是教师的智慧、灵感和创意，它能够让教材内容更具活性、让教学活动更具灵性。现以教科版小学科学六（上）“微小世界”单元《怎样放得更大》一课教学设计为例，诠释如何循着科学史的指引进行教学设计，使得教师每日的“常规动作”变成天天的“艺术行为”。
一、遵循“原事”设计“探究活动”
有人说，科学史就是科学“事”。纵观科学发展史上繁如星辰的哲学家、科学家、工程师等等，我们这些“后人”记住的则更多是发生在他们身上的所谓“智者之事”“童年趣事”“名人逸事”，如意大利科学家伽利略用比萨斜塔实验证实了“轻重不同的物体同时落地”，从而推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说；英国科学家牛顿在乡下花园的苹果树下小坐时，因一个苹果从树上掉落，而引发他的思考并发现了“地球万有引力”、德国化学家凯库勒在壁炉前打瞌睡梦见蛇咬住自己尾巴旋转而确立了“苯环结构”，等等。
这不，在显微镜的发明史上，虽然詹森、罗伯特·胡克和列文·虎克等几个人物是无法绕开的主角，但孩子们更感兴趣的反而是发生在詹森及他两个儿子身上“奇事”。詹森仍荷兰的眼镜商，他有两个淘气又讨人喜爱的儿子。俗话说“近朱者赤”，他的这两个儿子因有机会而特别喜欢“摆弄”镜片。有时候历史就是这么让人惊奇，事情总是那么的巧合，大约在1590年的一天，父亲外出时，兄弟俩又玩起了镜片。当他俩无意识地把两块镜片分别装在一根铜管的两头，并用它对着书看的时候，惊奇地发现很小的逗号竟有蝌蚪般大。他们再用它看对方的睫毛，竟有小木棍一般粗……不久，詹森父子仨制成了世界上第一架显微镜，从此打开了人类通向微观世界的大门。
而在《怎样放得更大》这一课中，教材安排了“用两块凸透镜制作显微镜并观察标本”和“列文·虎克发现微生物的阅读资料”这样两块内容。我们能否在此基础上设计出更具特色和灵性的教学活动，使其更符合孩子们的认知特点和思维方式呢？为此，我尝试循着詹森及儿子发明显微镜这一科学史上的趣事来重新“规划”本课的教学活动。把原教材中“用两块凸透镜制作显微镜”这一纯粹的制作类活动，设计成以詹森两个儿子为原型，让学生扮演詹森的两个儿子，在课堂上摸拟、重演他们当年发现、制作显微镜的“全程”，即首先让孩子们摆弄两块凸透镜并确定它们的合适距离，再让他们在图纸上设计出能够固定并可调节两块凸透镜之间距离的装置，最后让孩子们根据设计图领取相关材料组装单筒显微镜并用自制的显微镜观察标本。事实证明，当孩子们用亲手制作的“显微镜”，发现肉眼很难看清的小动物大如手指时，身为老师的我也能感受到他们的快乐，及一种发自内心的成功式的愉悦。我想，说不定此时就在他们的内心深处播下了科学的种子。然后，简化原教材的第二个活动——列文·虎克用自制的显微镜发现了微生物的阅读资料，把它录制成声、图、文并茂的视听资料，让其更具观赏性和亲和力。
车尔尼雪夫斯基关于艺术的作用曾言，艺术的第一目的是再现现实。试问，这一“增”一“简”演绎的是否就是教学设计的“艺术”？！因为，“增”后内容更丰富了，脉络更清晰了，情节也变得更为有趣了；而“简”后则时间更足、“主题”更明、“火力”更猛。因为教学实践证明，因“增”而更有深度，因“简”而更具效度。
二、遵从“原人”创新“探究流程”
有人说，科学史就是科学家的历史。如显微镜的发展史，不就是一串可以标榜史册的大师级人物的历史，即建造了世界上第一台显微镜的荷兰眼镜商詹森、发现并提出细胞一词的英国科学家罗伯特·胡克、在世界上第一个观察到微生物的荷兰显微镜学家列文·虎克、发明电子显微镜的诺贝尔物理学奖获得者德国物理学家鲁斯卡、设计隧道扫描显微镜的德国科学家比尼格和瑞士科学家罗雷尔，等等。
如果我们顺着这些大师级人物的足迹，就能找到如何设计《怎样放得更大》这一课的探究流程的灵感。即强化“学生在课堂上模拟詹森儿子探究显微镜的科学原理——即只有当两块凸透镜调整到一定的距离，且放大倍数大的凸透镜为物镜，放大倍数小的凸透镜为目镜，才能透过两块凸透镜观察到放大的、倒立的像。”弱化“列文·虎克利用自制高达270倍的显微镜观察到微生物”的阅读资料，并采用视听方式进行这块“阅读资料”的教学，因为图、文、声并茂的视频对于孩子们来说有着天然的吸引力，也符合小学阶段学生的认知特点和思维方式。再根据显微镜发展的科学史，增添“发明电子显微镜和隧道显微镜的相关科学家的简单介绍”，让其以文字加
的方式出现在教学流程中。实践证明，1932 年德国科学家鲁斯卡发明的世界上第一架高达1万倍的电子显微镜，及1982年德国物理学家比尼格和瑞士物理学家罗雷尔发明的高达3亿倍的扫描隧道显微镜，强烈地冲击着孩子们的原有认知，给他们留下了深刻的印象，特别是一段利用扫描隧道显微镜移动原子的视频。
简言之，本课的探究流程是遵照“孩子们模拟詹森儿子亲手探究并自制单筒显微镜、到列文·虎克利用自制显微镜发现微生物的介绍视频、再到电子显微镜和扫描隧道显微镜的图文资料”这样三个“镜头”有序地展开，在课堂40分钟的有限时间里，较为清晰地“再现”和“重演”了精心选择的显微镜发展史上众多经典事件中的“三个”。
这“一强化”“一弱化”“一增添”，让本课的探究流程不但遵循了显微镜发明的科学史——从无到有、从有到优、从优到“新”，而且又符合孩子们的认知特点——乐于动手做、悦于听故事。请问，这样的“处理”在教学设计上可否定义为一种艺术化的再现手法？！
三、遵照“原物”“活化”探究方式
在人类的科学史册中，一般只有那些特别有贡献的大师级人物，才有可能有名有姓地被记录下来，而更多的“能工巧匠”则“物化”为幕后，依附于某件物品一起“遗传”后世，如指南针、火药、印刷术、造纸术等等。特别是人的生命的有限性和物的“生命”的无限性，注定后人看到的则是一件件“或躺在博物馆中，或深藏在地底下，或走入寻常百姓家……”的“物品”。
就如本课教学设计中的詹森和他的两个儿子、罗伯特·胡克、列文·虎克、鲁斯卡、比尼格和罗雷尔早已离我们而去，我们能够看到的则是他们制作的、发明的一台台摆在博物馆里的显微镜，这些显微镜被当作“艺术品”而留存后世、供人观赏。因此，如果我们在课堂上让孩子们仿制他们的“作品”，那不但是纪念他们伟大贡献的最好方式，也是“活化”他们作品和思想的最妙方式，而且更是孩子们“化身科学家、重演科学史”的最佳体验方式。
这些年来，我们一直呼吁、倡导孩子们在科学课上要像科学家那样开展探究活动，甚至把它写在“课标”当中。在实验稿的“课标”中是这样写的：“像科学家那样进行科学探究，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，了解科学发展的历史。”但如何让这一倡导成为“现实”？如何让这一理念成为“行动”？一直是个有待破解的难题考验着广大的科学教师，以至于因为长期找不到更好的破解方法，在修订版的“课标”中则改写成：“探究式学习是指在教师的指导、组织和支持下，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，以获取科学知识、领悟科学思想、学习科学方法为目的学习方式。”
这种自降标准的破解之举，算是一种没有方法的方法。但无奈之举的背后，我们能否走出一条新路？我认为，如果能把“仿制活动”设计成孩子们的探究活动，这不但是一种艺术的再现手法，而且更是最佳的实现“课标理念”的方式之一。这不，在本课的教学设计中，让孩子们在课堂上“‘摆弄’两块凸透镜确定它们的合适距离，设计固定并能调节两块凸透镜距离的装置，领取材料组装单筒式显微镜并用自制的显微镜观察标本。”很明显，这是一个“模拟性活动”中渗透“仿制性活动”的科学探究活动。在这样的活动中，孩子们自然“变身”为詹森的儿子，而我这个科学老师也“摇身一变”成为詹森——孩子们的父亲，于是，像科学家那样进行科学探究也“成功地跃然”在一节普通的科学课上。
一言以蔽之，遵循科学史以让教学设计更具艺术性，实际上是赋予科学课更多的情感表达，就如列夫·托尔斯泰所言，艺术是感情的传递。为此，我们再也不能让科学课变成冷冰冰的知识课，也不能让科学课变成干巴巴的制作课，而要让科学课回归它原本就应有的科学性和人文性——科学素养课。我非常赞同清华大学科学史系主任吴国盛教授在回答《人民教育》提问时所言：“中国现代学习西方的科学有一个致命的误区就是，只学了如何‘做’科学，而忽视了如何‘理解’科学。如果教师在讲几何学的时候，能够交代一下它的希腊文化背景，当然对学生更有益处。”几何学如此，科学课不更是如此吗？！
[参考文献]
[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学（3∽6年级）课程标准（实验稿）[S].北京：北京师范大学出版社，2001.
[2]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.
[3]吴国盛.科学的历程[M].湖南：湖南科学技术出版社，2018.
转自：“小学科学教学”微信公众号
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