太仓市微型课题

指向核心概念理解的科学史情境学习个案研究

开题报告

太仓市沙溪镇第三小学 钱静佳

【课题基本信息】

课题名称：指向核心概念理解的科学史情境学习个案研究

课题主持人：钱静佳

立项时间：2025年1月

课题编号：W2024041

一、研究背景与所要解决的主要问题

（一）研究背景

科学教育在现代教育体系中占据重要地位，其目标不仅是传授科学知识，更是培养学生的科学素养和科学思维能力。科学史作为科学教育的重要组成部分，承载着丰富的教育价值。它不仅展示了科学知识的产生和发展过程，还反映了科学家的思维方式、研究方法和科学精神，是培养学生科学素养的重要载体。

然而，在当前小学科学教学中，科学史的教学现状并不理想。一方面，科学史内容在教材中的呈现形式较为单一，多以文字说明、图片和视频为主，缺乏生动性和互动性。这种呈现方式使得学生对科学史的理解停留在表面，难以形成系统的知识结构。另一方面，科学史教学的趣味性不足，传统课堂的严肃氛围使得学生对科学史的学习兴趣不高，学习积极性难以调动。此外，科学史教学内容繁多，涉及古今中外的各类科学家和科学事件，如何有效地整合这些内容，使其在学生脑海中形成清晰的科学史网络，也是亟待解决的问题。

近年来，随着教育理念的不断更新，情境学习理论逐渐受到关注。情境学习强调通过创设真实或模拟的情境，让学生在情境中学习，从而提高学习效果。情境学习理论为科学史教学提供了新的思路和方法。通过创设科学史情境，可以让学生身临其境地感受科学史的发展过程，增强学习的趣味性和互动性，进而提升科学核心素养。

（二）所要解决的主要问题

1.科学史教学内容的整合问题

科学史内容繁多且分散，涉及不同的历史时期、科学家和科学事件。如何将这些内容进行有效整合，形成系统的科学史知识网络，是本课题需要解决的第一个问题。

研究目标：通过分析教材中的科学史内容，设计合理的教学线索，将科学史内容串联起来，帮助学生形成清晰的科学史脉络。

2.科学史教学的有效性问题

当前科学史教学多以传统的讲授方式为主，缺乏趣味性和互动性，导致学生的学习兴趣不高，学习有效性大大降低。如何通过情境教学提高科学史教学的有效性，是本课题需要解决的第二个问题。

研究目标：探索情境教学在科学史教学中的应用，通过创设生动的情境，让学生在情境中学习科学史，增强课堂趣味性和互动性，提高学生学习有效性。

3.科学史教学的核心概念理解问题

科学史教学不仅仅是让学生了解科学事件和科学家的故事，更重要的是帮助学生理解科学史的核心概念，培养学生的科学思维和科学精神。如何通过情境学习帮助学生理解科学史的核心概念，是本课题需要解决的第三个问题。

研究目标：通过情境学习，帮助学生理解科学史的核心概念，如科学方法、科学精神、科学与社会的关系等，提升学生的科学核心素养。

二、研究现状与研究价值

（一）研究现状

在小学科学教育不断革新的当下，指向核心概念理解的科学史情境学习个案研究逐步进入人们的视野，成为提升教学质量与学生科学素养的重要探索方向。这一研究方向将科学史融入教学情境，旨在助力学生深入理解科学核心概念，下面将对其研究现状进行深入剖析。

近年来，随着对科学教育重视程度的不断提高，以及对学生核心素养培养的关注，相关研究呈现出稳步上升的趋势。越来越多的教育研究者和一线教师开始意识到科学史在小学科学教学中的独特价值，尝试将其与情境学习相结合，以改善教学效果。例如，通过中国知网等学术数据库进行文献检索，以“小学科学”“科学史情境学习”“核心概念理解”等为关键词，能发现相关文献数量逐年递增，从侧面反映出该领域研究热度持续攀升。

科学史在小学科学教材中的融入情况：众多研究聚焦于分析现行小学科学教材中科学史内容的分布、呈现方式和教学目标。结果显示，部分教材虽已纳入科学史内容，但存在分布不均衡的问题，某些科学领域的科学史素材相对匮乏；呈现方式也较为单一，多以文字叙述为主，缺乏生动性和趣味性，难以充分激发学生的学习兴趣。教师专业素养不足：部分小学科学教师对科学史知识的掌握不够深入，在教学过程中难以灵活运用科学史素材，创设生动有效的教学情境。同时，部分教师对核心概念的理解和把握也存在偏差，影响教学效果。教学资源匮乏：适合小学科学教学的科学史资源相对较少，且缺乏系统性和整合性。教师在教学过程中难以找到合适的科学史素材，限制了科学史情境教学的广泛开展。评价体系不完善：目前，针对指向核心概念理解的科学史情境学习的评价体系尚未完善，缺乏科学、全面的评价指标。难以准确衡量学生在学习过程中的收获和成长，不利于教学质量的提升和教学方法的改进。

（二）理论价值

1.丰富情境学习理论的应用研究

情境学习理论强调学习应发生在真实或模拟的情境中，通过情境互动促进知识的建构。本课题将情境学习理论应用于科学史教学，探索其在小学科学教学中的应用模式，为情境学习理论的发展提供新的实践案例。

通过对科学史情境学习的研究，深入分析情境教学在科学史教学中的作用机制，为情境学习理论的进一步完善提供实证依据。

2.推动科学史教学理论的创新

科学史教学在传统教育中往往被忽视或简化，缺乏系统的理论支持。本课题通过对科学史情境学习的研究，探索科学史教学的新模式，为科学史教学理论的发展提供新的视角和方法。

通过对科学史教学内容的整合和情境教学的设计，丰富科学史教学的理论框架，推动科学史教学理论的创新和完善。

3.深化核心素养理论的研究

核心素养是指学生应具备的能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。科学核心素养是学生科学素养的重要组成部分，包括科学思维、科学探究能力、科学精神等。本课题通过情境学习帮助学生理解科学史的核心概念，培养学生的科学核心素养，为核心素养理论的研究提供新的实践案例。

（二）实践价值

1.提供科学史教学的新模式

本课题通过情境学习的设计和实践，为小学科学教师提供一种切实可行的科学史教学模式。这种模式能够帮助教师更好地整合科学史教学内容，提高科学史教学的有效性和趣味性，提升教师的教学素养。通过案例研究和经验总结，形成一套系统的科学史情境教学模式，为小学科学教学提供参考和借鉴。

2.激发学生的学习兴趣

情境学习能够让学生身临其境地感受科学史的发展过程，增强学习的趣味性和互动性。通过情境教学，激发学生对科学史的学习兴趣，增强学生的学习主动性，培养学生的科学核心素养。通过课堂观察和案例分析，总结情境教学在科学史教学中的应用效果，为教师提供具体的操作建议。

3.促进教材的改进和完善

通过对科学史教学内容的分析和整合，为小学科学教材的编写和修订提供参考。使教材中的科学史内容更加贴近学生的实际需求，更好地服务于学生的科学学习。通过研究结果的反馈，为教材编写者提供科学史教学内容整合的建议，促进教材的改进和完善。

三、概念界定

1.科学史

科学史是指自然科学和社会科学现象的历史发展研究。它不仅包括科学知识的产生和发展过程，还涵盖了科学家的思维方式、研究方法和科学精神。在本课题中，科学史主要指小学科学教材中涉及的科学事件、科学家及其学说和发明等内容。这些内容能够打破文理隔阂，培养学生的批判精神，对学生的素质教育起着重要作用。

2.情境学习

情境学习是指依赖创设的情境辅助教学，将时间、地点、科学家、科学知识通过情境创设串联起来，融入课堂教学中。在本课题中，情境学习强调以“任务”“剧情”“成就”的方式呈现教学环节，让学生以体验科学故事的方式认识科学史，从而达成教学目标。情境学习的核心在于通过真实或模拟的情境，让学生在情境中学习，增强学习的趣味性和互动性。

3.指向核心概念理解的科学史情境学习个案研究

本课题针对小学科学课程标准中“技术、工程与社会”这一核心概念进行研究，期望以“科学史情境”为教学媒介，“科学史”为教学内容，课堂教学为输出形式，帮助学生梳理科学教材中的科学史内容。通过对学生活动、教师教学的观察与反思，形成一种具有可行价值的教学模式。这种模式不仅能够帮助学生理解科学史的核心概念，还能够提升学生的科学核心素养。

四、理论支撑

1.情境学习理论

情境学习理论由布朗（J.S. Brown）等人提出，强调学习应该发生在真实的情境中，学习者通过与情境的互动，积极参与到学习活动中，从而获得知识和技能。情境学习理论认为，知识是情境化的，学习者在真实的情境中学习，能够更好地理解和应用知识。在科学史教学中，通过创设情境，让学生身临其境地感受科学史的发展过程，能够更好地理解和掌握科学史的核心概念。

2.建构主义学习理论

建构主义学习理论由皮亚杰（Jean Piaget）和维果茨基（Lev Vygotsky）等人提出，认为学习是学习者主动建构知识的过程。学习者通过与环境的互动，不断调整和建构自己的知识体系。在科学史情境学习中，学生通过参与情境中的任务和活动，主动建构科学史知识体系，形成对科学史的深刻理解。教师在教学中应为学生提供丰富的学习情境和资源，引导学生进行自主探究和合作学习。

3.核心素养理论

核心素养是指学生应具备的能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。科学核心素养是学生科学素养的重要组成部分，包括科学思维、科学探究能力、科学精神等。在科学史教学中，通过情境学习，培养学生的科学思维、科学探究能力、科学精神等核心素养，促进学生的全面发展。

五、研究目标与研究内容

（一）研究目标

1.整合科学史教学内容

整理教科版小学科学教材中科学史相关内容，分析其在教材中的分布和呈现方式，设计合理的教学线索，将科学史内容串联起来，帮助学生形成清晰的科学史脉络。

2.提高科学史教学的有效性

在科学史教学中，提高教学的有效性是一个重要的目标。为了实现这一目标，教师可以采用多种策略和方法，其中创设串联科学史内容的故事情境是一种非常有效的方式。通过设计具有趣味性和可操作性的情境教学活动，教师能够增强科学史教学的趣味性和互动性，从而激发学生的学习兴趣，使学生更加积极地参与到学习过程中。

科学史教学的有效性不仅体现在学生对科学知识的掌握上，还体现在学生对科学方法、科学精神的理解和内化上。通过故事情境，学生可以更直观地感受到科学发展的曲折历程，理解科学知识的来龙去脉，从而培养他们的科学素养和批判性思维能力。

例如，在教学“电磁学的发展历程”时，教师可以创设一个故事情境，从古代人们对电和磁的初步认识到奥斯特发现电流的磁效应，再到法拉第电磁感应定律的发现，将这些科学史事件串联起来。在这个过程中，教师可以设计一些情境教学活动，如让学生模拟当时的科学家进行实验探究，或者让学生分组讨论这些科学发现对社会的影响。通过这些活动，学生不仅能够了解电磁学的基本原理，还能够体会到科学探究的乐趣和艰辛。

3.提升学生的科学核心素养

在课堂教学中融入情境教学，帮助学生梳理科学史，理解科学史的核心概念，培养学生的科学思维、科学探究能力和科学精神，提升学生的科学核心素养。

4.形成科学史情境教学模式

通过对科学史情境学习个案的研究，形成一种具有可行价值的教学模式，为小学科学教学提供参考和借鉴。

（二）研究内容

1.科学史教学的文献研究

深入学习科学史的教育内涵，寻找科学史的教学方法，分析经典案例，为课题的研究提供理论支持。通过文献研究，了解当前科学史教学的现状和存在的问题，为后续研究奠定基础。

2.小学生科学史掌握情况的调查研究

通过问卷调查、访谈等方式，了解小学生对科学史的掌握情况，教师教授科学史的教学方式，学生学习科学史的兴趣，以及导致现状的主要原因。调查结果将为科学史情境教学的设计提供事实依据。

3.科学史情境教学活动的设计与实施

深入探究以情境教学为手段的科学史教学活动的结构框架及基本流程，通过课堂观察的方法，不断改进和完善教学活动，提高教师的探究性教学成效。设计具有趣味性和可操作性的情境教学活动，帮助学生在情境中学习科学史，激发学生对科学史的兴趣，培养学生的科学素养和探究能力。

在研究过程中，我们注重在选定的个案中实施科学史情景学习方案，并详细记录教学过程和学生反应。例如，在教学“人类认识地球运动的历史”时，可以从古代的“盖天说”和“浑天说”入手，介绍古代人们对地球形状和运动的初步认识，然后引导学生思考这些观点的合理性和局限性。接着，引入托勒密的“地心说”，分析其在中世纪的广泛影响以及对天文学发展的推动作用，同时探讨其存在的问题。最后，讲述哥白尼的“日心说”的提出及其对天文学的革命性影响，引导学生理解科学理论的不断演进和创新。

在实施过程中，我们发现学生对这种情境化的教学方式表现出较高的兴趣和积极性。他们通过角色扮演、小组讨论等方式，深入探究了人类认识地球运动的科学史，不仅掌握了相关的科学知识，还培养了批判性思维和合作探究能力。同时，教师在教学过程中也不断反思和调整教学策略，提高了探究性教学的成效。

4.科学史教学内容的分析与整合

分析教科版小学科学教材中的科学史内容，设计完整的情境内容，串联全册教材科学史的教学，形成系统化的教学内容。通过内容整合，帮助学生形成清晰的科学史脉络，提升科学核心素养。

六、研究思路、方法与实施步骤

（一）研究思路

本课题以当前科学史教学方式存在的问题为研究起点，基于情境学习理论，以提高科学史课堂教学的趣味性为目标，通过文献研究、调查研究、案例研究及对情境教学活动的实践研究，初步构建以核心概念为导向的情境教学模式。通过对学生活动、教师教学的观察与反思，不断改进和完善教学模式，最终形成具有可行价值的教学模式，真正发展和提升学生的科学核心素养，有效促进教师整体教学素养的提升。

（二）研究方法

1.文献研究法

在准备阶段，通过查阅相关文献资料，深入学习科学史的教育内涵，寻找科学史的教学方法，分析经典案例，为课题的研究提供理论支持。文献研究将帮助我们了解当前科学史教学的现状和存在的问题，为后续研究奠定基础。

2.调查法

通过问卷调查、访谈等方式，了解小学生对科学史的掌握情况，教师教授科学史的教学方式，学生学习科学史的兴趣，以及导致现状的主要原因。调查结果将为科学史情境教学的设计提供事实依据。

3.课堂观察法

在教学实践阶段，通过课堂观察的方法，观察教师对教学情境的设计、教材中科学史的串联、学生课堂学习的效率等情况，分析情境教学在科学史教学中的作用，为教学活动的改进提供依据。

4.经验总结法

在研究过程中，对课堂观察内容进行整合分析，通过案例分析或论文的形式，总结出有价值的教学经验和实践理论，为课题的研究提供理论支持。

（三）实施步骤

设计申报：2024年5月

实施研究：2025年3月

2025年3月-2025年4月

1.开题论证

2.全面启动实施研究方案

2025年4月-2026年3月

组建课题研究团队，明确各成员的职责和分工，确保研究工作的顺利开展。查阅国内外关于科学史教学、情境学习理论、核心素养理论的相关文献，深入学习科学史的教育内涵，寻找科学史的教学方法，分析经典案例，为课题的研究提供理论支持。根据文献研究结果，制定详细的研究方案，明确研究目标、研究内容、研究方法和实施步骤。根据研究目标，设计问卷调查和访谈提纲，调查工具应涵盖小学生对科学史的掌握情况、教师的科学史教学方式、学生的学习兴趣等方面。在本校范围内开展问卷调查和访谈，收集学生和教师的相关数据。根据调查结果，设计科学史情境教学活动。活动设计应注重情境的真实性、趣味性和互动性、有效性，帮助学生在情境中学习科学史。在本校选择部分班级进行情境教学实践，通过课堂观察、案例分析等方法，收集教学实践中的数据和案例。

结题鉴定：2025年4月-2025年5月

全面总结研究成果，形成研究经验，撰写研究报告，课题鉴定，成果推广。

七、课题成果形式

阶段时间划分	阶段达成目标	阶段成果形式
前期准备阶段 （2025年3月）	形成指向核心概念理解的科学史情境学习研究的理性认知。	文献研究报告
实施研究阶段 （2025年4月 -2026年3月）	课堂观察，指向核心概念理解的科学史情境学习教学问题的研究与分析	课堂实施与研究分析报告
总结提炼阶段 （2026年4月 -2026年5月）	提出提升当前小学生科学史核心概念理解和提高科学史情境学习教学效率的策略，完成一篇有关“指向核心概念理解的科学史情境学习个案研究”的论文。	论文与结题报告