深圳市科学史融入中小学科学教育与工程教育优秀课例分享
为推进科学教育改革创新，深圳市积极探索科学史融入中小学科学教育与工程教育的新路径。本专题在深圳市中小学科学教育实验区优秀课例中精选了一批具有代表性的课例，供老师们参考交流。
一起来看看
以HPS教学模式为框架，围绕“现象—观念—历史—实验—结论—评价”六环节，将“天圆地方说”“浑天说”“球形说”等历史观点转化为可操作的探究活动，引导学生亲历“假说—验证—修正”的科学认知过程。
认知阶梯设计
将碎片化的历史观点整合为阶梯式认知链条，每个历史假说均配有对应实验（如帆船回港实验验证弧度，月食投影实验验证球体），实现“历史即探究”。
三阶认知冲突链
通过“平面vs立体”“弧度≠球体”“球体→椭球体”三次认知冲突，复刻科学史上关键质疑点，激发学生批判性思维与逻辑推理能力。
科学思维显性化
创新运用图示符号记录实验证据，借助班级记录表整合多组数据，推动学生从“记忆结论”转向“基于证据的推理”。
分层作业设计
通过漫画时间轴、古今对话卡、天文仪器模型等任务，实现HPS三维目标的融合渗透，体现“作业即探究”的理念。
课例有效解决了传统教学中科学史与科学探究脱节、学生难以理解“证据推理”和“空间转化”的教学难点，突破了“地球投影唯一性”与“二维到三维思维跃迁”的教学重难点，为科学史融入教学提供了可操作、可复制的HPS实践范式。
以“制作‘龙舟’参与竞渡”为驱动任务，融合科学、劳动、美术等多学科知识，采用项目式学习路径，推动学习方式从知识传授转向真实问题解决，实现深度学习与能力建构。
文化情境与项目式学习深度融合
创新性地以“龙舟竞渡”传统文化为载体，将学科知识重构为有意义、可持续探究的真实项目，解决了学习动机单一、知识与生活脱节的问题，将文化传承自然地融入科学教育之中。
工程设计思维贯穿始终，突破认知难点
引导学生经历“问题分解—方案设计—迭代优化”的流程，通过“用统一铝箔制作不同方船并收集数据”活动，引导学生自主发现“体积”的关键变量，突破了“理解载重量与排水体积关系”教学难点。
数字化工具与实体探究有机结合
运用在线思维导图与Nobook虚拟实验室，进行问题协同分解与课前预实验，将数字化工具嵌入探究流程。
课例有效突破了课堂时空限制，在真实问题中培养学生的数据实证思维与工程设计能力，为小学阶段推进工程教育提供了可复制的实践范例。
基于小球藻种群密度动态驱动的校园锦鲤池智能换水系统
以校园锦鲤池人工换水凭经验导致死鱼或水资源浪费的真实情境为切入点，构建“科学探究—数据建模—工程应用”的跨学科教学闭环。通过生物对照实验探究小球藻种群“S”型增长规律，掌握环境容纳量（K值）原理，运用分光光度法建立吸光值与藻密度的标准曲线，结合数学逻辑斯蒂模型拟合K值推导换水阈值，并整合信息技术与工程技术，最终开发集检测、控制与执行一体化的智能换水系统，实现从实验室数据到校园实际应用的转化。
实验与工具创新
采用小球藻替代传统酵母菌实验材料，提升种群计数精度与可观测性，同时，自制数码显微镜突破设备限制，为数据采集提供低成本、高适配的技术工具支撑。
工程模型迭代创新
经历三代升级（静态取样→动态定时检测→抗干扰智能系统），突破工程落地稳定性差的难题，深化学生对“问题驱动迭代”的理解。
跨学科整合创新
建立“生物K值→化学标准曲线→数学算法→工程控制”的知识链条，将分散学科知识转化为系统解决方案，解决学生知识碎片化、难应用的问题。
课例有效实现科学原理至技术应用、生态学价值的转化，为跨学科工程实践教学提供可复制模板。
聚焦工程教育开发环境配置复杂、开源库学习的陡峭攀爬（复杂度沟壑）、程序代码调试的庞大工作量（细节深渊）等难题，经过多方选型与测试，引入人工智能应用快速开发工具集，构建低门槛、高效率的教学路径。通过引导学生经历“图片识别概念学习—数据采集与标注（训练集/验证集）—模型训练—模型部署与应用开发”全流程，有效规避了传统开发方法的技术复杂性。
引入人工智能应用快速开发工具集，包含掌控板开源硬件、在线图像分类与目标检测的模型训练平台以及图形化编程语言，使学生能聚焦于掌握人工智能应用的核心技能，并能快速迭代、在短时间内完成应用开发。
课例有效降低了人工智能教学的技术门槛，激发了学生学习人工智能技术的兴趣，显著提升了学生利用人工智能解决实际问题的创新实践能力，为中小学阶段普及人工智能教育提供了可推广的有效范式。
优秀课例集中展现了深圳在科学教育领域推进科学史融入中小学科学教育与工程教育的创新成果。未来，深圳将持续深化科学教育实验区建设，推动科学史融入中小学科学教育与工程教育在更广范围应用，为科学教育的数字化转型贡献更多深圳智慧与实践范例。
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