高中生物HPS教育融入科學(xué)史的校本課程開發(fā)

張穎　李德紅

摘 要 國際科學(xué)為解決“公民教育界嚴重缺乏科學(xué)素養(yǎng)”的危機提出用科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會相結(jié)合的HPS教育融入科學(xué)史教學(xué)，而我國面臨相同的危機。通過對該校本課程的目標(biāo)、名稱、內(nèi)容、學(xué)時、授課對象及評價方式的確定等進行具體闡述，同時對教學(xué)設(shè)計、內(nèi)容主題設(shè)計、素材來源等展開思考，探討高中生物HPS教育融入科學(xué)史的校本課程開發(fā)。

關(guān)鍵詞 高中生物 科學(xué)史 HPS教育 校本課程開發(fā)

中圖分類號 G633.91 文獻標(biāo)志碼 B

1 前言

20世紀80年代起，西方科學(xué)教育界開始將HPS教育——科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會教育作為新的科學(xué)教育范式用于科學(xué)史教學(xué)，提出了包括6個環(huán)節(jié)的HPS教育模式。我國也在《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》實施建議的教學(xué)建議（七）中明確提出注重學(xué)生對于生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)很有意義。那我國生物科學(xué)史的教學(xué)現(xiàn)狀如何？是否可以實施HPS教育？

選取廣東實驗中學(xué)、佛山一中、汕頭東廈中學(xué)等六所高中的高一、高二學(xué)生進行“高中生物科學(xué)史教學(xué)現(xiàn)狀”的問卷調(diào)查，并對授課教師進行訪談，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對科學(xué)史學(xué)習(xí)很感興趣并認為教材應(yīng)該適當(dāng)增加素材，但由于不是教師授課的重點和課余學(xué)習(xí)時間不夠，科學(xué)史并沒有充分發(fā)揮其價值。教師們則表示由于課時限制及自己的知識水平有限，沒辦法在短時間內(nèi)將科學(xué)史的科學(xué)方法、思維抽提出來傳授給學(xué)生，也缺少相應(yīng)的教學(xué)方法指導(dǎo)。要想在我國更好地實施HPS教育進行生物科學(xué)史教學(xué)，就必須解決正課課時不夠、教師知識儲備不足、集中學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的機會匱乏等困難。因此筆者提出開發(fā)HPS教育融入生物科學(xué)史的校本課程，其意義有以下幾點：（1） 補充教材中的科學(xué)史知識、增加學(xué)習(xí)課時、實現(xiàn)集中訓(xùn)練，有助于培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)；（2） 為生物教師進行科學(xué)史教學(xué)提供應(yīng)用素材和教學(xué)參考；（3） 響應(yīng)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中“注重學(xué)生生物科學(xué)史學(xué)習(xí)”及即將頒布的新課標(biāo)中“開設(shè)有特色的校本課程”和“豐富校本課程內(nèi)容”的要求；（4） 順應(yīng)國際科學(xué)教育改革的趨勢，拓寬國內(nèi)HPS教育的研究領(lǐng)域，為實踐應(yīng)用提供參考。

2 高中生物HPS教育融入科學(xué)史的校本課程開發(fā)設(shè)計

2.1 課程目標(biāo)的確定

根據(jù)科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵和所涉及的范圍，以及核心素養(yǎng)生命觀念、理性思維、科學(xué)探究與社會責(zé)任4個維度來設(shè)置以下的三維課程目標(biāo)：

知識目標(biāo)：明確高中生物一些核心概念的科學(xué)發(fā)展史進程；講述生物科學(xué)發(fā)展史上的大事件。

能力目標(biāo)：獲得科學(xué)問題分析和探究的哲學(xué)思維；掌握科學(xué)探究能力及研究方法；培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。

情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)：重走科學(xué)家之路，體會探究過程中觀點的碰撞與爭論，體會科學(xué)探究的辛酸曲折；分享科學(xué)家成功的喜悅，感受合作的力量，體會技術(shù)革新對生命現(xiàn)象研究的推動作用，領(lǐng)悟科學(xué)和技術(shù)的關(guān)系；增強學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，提升科學(xué)素養(yǎng)及教育科學(xué)本質(zhì)觀。

2.2 課程名稱及內(nèi)容的確定

考慮到課程名稱要有一定的吸引力，且在這門課中要盡可能地幫助學(xué)生在思維上穿越回生物科學(xué)史上重大發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)場，讓學(xué)生像科學(xué)家那樣思考，像科學(xué)家那樣探索，和科學(xué)家一起經(jīng)歷探究的曲折心酸與成功喜悅，所以確定該校本課程名為“穿越！生物科學(xué)史的15個大場面”。

從知識角度看，核心概念是學(xué)好生物學(xué)科的關(guān)鍵，其發(fā)展歷程可以有效幫助學(xué)生深刻理解核心概念及構(gòu)建生物學(xué)科知識體系，所以該校本課程的主要內(nèi)容可以選取生物核心概念的發(fā)展歷程來講授。根據(jù)對高中生物核心概念的分析，以下發(fā)現(xiàn)歷程非常重要：必修一的蛋白質(zhì)、生命系統(tǒng)、生物膜系統(tǒng)、酶、細胞呼吸、光合作用、細胞分化；必修二的遺傳因子的發(fā)現(xiàn)與定位、遺傳物質(zhì)的確定及傳遞、變異與進化；必修三的動植物生命活動的調(diào)節(jié)、生態(tài)學(xué)核心概念發(fā)展的探究歷程等。

從能力角度看，學(xué)生不僅要從核心概念的科學(xué)史中獲得科學(xué)研究思維和科學(xué)探究能力，更應(yīng)該將這些思維與能力應(yīng)用到探究自己生活中的科學(xué)研究歷程上。因此，在該校本課程中可以增加一些學(xué)生身邊的科學(xué)熱點事件的發(fā)現(xiàn)歷程來引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的HPS視角分析科學(xué)史，提高生物科學(xué)素養(yǎng)，比如青蒿素的發(fā)現(xiàn)等。還可以適當(dāng)增加一些科學(xué)探究歷程中有趣的實驗來訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)探究能力，比如用面粉制面筋的蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)實驗、DNA雙螺旋的模型制作等。

從情感、態(tài)度與價值觀看，學(xué)習(xí)生物科學(xué)史是讓學(xué)生愛上生物的有效方法之一，在該課程教學(xué)過程中要注重對學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣培養(yǎng)。教師可以在講解專題時推薦相應(yīng)的科學(xué)名著，并展示名著中對該段科學(xué)史的敘述及評價，進而培養(yǎng)學(xué)生閱讀科學(xué)名著的興趣，增強科學(xué)素養(yǎng)。此外，還可以準(zhǔn)備一些精致的科學(xué)史小視頻，讓學(xué)生在輕松、愉悅的探索氛圍中與科學(xué)家一起探索與發(fā)現(xiàn)。

基于以上分析，確定該課程的內(nèi)容主題（表1）。

2.3 HPS教育融入科學(xué)史的教學(xué)案例設(shè)計

2.3.1 使用HPS教育模式進行設(shè)計

HPS教育模式在教學(xué)中主要分為6個環(huán)節(jié)。首先，教師陳述本節(jié)課要探討的自然現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生進行頭腦風(fēng)暴，提出他們對現(xiàn)象解釋的不同觀念。接著，教師為學(xué)生鋪墊歷史背景，講述科學(xué)家的觀點，引導(dǎo)學(xué)生選擇一種自己支持的觀點來設(shè)計實驗（包括思維實驗過程），并通過進行實驗呈現(xiàn)科學(xué)家觀點的檢驗過程。最后總結(jié)與評價，以科學(xué)家的歷程向?qū)W生滲透科學(xué)探究的本質(zhì)，并對比當(dāng)時社會背景下不同科學(xué)家的選擇，讓學(xué)生深刻認識到成功的關(guān)鍵，加深對科學(xué)本質(zhì)的理解。上述HPS教學(xué)模式實施的流程示意見圖1。

2.3.2 使用HPS視角進行設(shè)計

HPS教育強調(diào)的是以科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會三個視角共同學(xué)習(xí)科學(xué)史，所以教師在教學(xué)設(shè)計上應(yīng)特別注重三者的融合。比如教學(xué)素材的選擇要能體現(xiàn)三者的關(guān)系，教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計要圍繞三者展開，教學(xué)過程的實施要注重引導(dǎo)學(xué)生綜合運用三個視角對科學(xué)發(fā)展歷程進行討論和反思、總結(jié)與評價。

2.3.3 設(shè)計教學(xué)案例的素材來源

經(jīng)過大量的閱讀與篩選，筆者選擇出一些科學(xué)名著和關(guān)于科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會的書籍供備課參考（表2）。

2.4 課程學(xué)時及授課對象的確定

校本課程的標(biāo)準(zhǔn)課時是18課時，因此教師可根據(jù)實際情況對15個專題進行課時分配。從課程主題來看，雖然高二學(xué)生比高一學(xué)生具有更多相關(guān)的知識基礎(chǔ)，但筆者認為授課對象可以不限于高二學(xué)生，在實際授課中同時包括了高一和高二的學(xué)生。這樣，實踐后可以研究該校本課程更適合在哪個年級開設(shè)，或都適合，從而完善和調(diào)整課程設(shè)計。

2.5 課程評價方式的確定

針對該課程的三維目標(biāo)及出發(fā)點（提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)），設(shè)置以下的課程評價方式：

知識目標(biāo)的檢測：課堂小測、課堂反思問卷檢測、生物必修課學(xué)科考試（輔）。

能力目標(biāo)的檢測：科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力、批判性思維的量表測驗。

情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)的檢測：科學(xué)本質(zhì)觀、生物學(xué)科學(xué)習(xí)方法、態(tài)度與興趣的問卷調(diào)查。

3 課程開發(fā)的特色

從生物科學(xué)史教學(xué)存在的問題出發(fā)來設(shè)計能夠解決教學(xué)困難的校本課程，這種開發(fā)校本課程的思路給高中生物教師進行科學(xué)史教學(xué)和校本課程開發(fā)提供參考。教師可根據(jù)自身學(xué)校特色及需求對該校本課程設(shè)計進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在此之前，將HPS教育融入高中生物科學(xué)史作為校本課程開發(fā)的研究尚未見報道，這樣的結(jié)合不僅為教師們提供了教學(xué)思路和素材，也滿足學(xué)生“適當(dāng)增加科學(xué)史素材”的需求，在一定程度上可以改善生物科學(xué)史的教學(xué)現(xiàn)狀。

一般的生物課堂上只能為學(xué)生提供分散的、有限的科學(xué)史學(xué)習(xí)機會，而校本課程則可以提供集中、長時間的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，這對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和教師教學(xué)水平的提高非常有意義。此外，該校本課程還秉承“知識能力方法并重，動手動腦趣味無窮”的特點，還原學(xué)生完整的教育生活，發(fā)展學(xué)生的多元性格與能力。

參考文獻：

[1] （美）奧爾頓·比格斯等著.廖蘇美等譯.科學(xué)發(fā)現(xiàn)者叢書·生物：生命的動力上冊[M].杭州：浙江教育出版社，2008，2.

[2] 饒毅.孤獨的天才[J].科學(xué)文化評論，2010，7（5）：90-106.

[3] 胡有紅.HPS教學(xué)模式在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物學(xué)，2012，28（5）：18.