HPS教育理念融入物理教學(xué)的路徑探究

付永存

【摘 要】HPS科學(xué)教育是近年來(lái)西方一些科學(xué)教育專家以建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想，倡導(dǎo)的一種新的科學(xué)教育的課程與教學(xué)模式，是科學(xué)教育的一個(gè)非常重要而且可行的途徑，是國(guó)際科學(xué)教育研究中一個(gè)前沿性課題，是科學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)。深入研究HPS 教育理念融入物理教學(xué)的路徑有助于推動(dòng)物理教育的改革。

【關(guān)鍵詞】HPS教育；物理教學(xué)；教學(xué)模式

縱觀科學(xué)技術(shù)的歷史發(fā)展，科學(xué)每邁出一步，都離不開(kāi)物理學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，物理學(xué)的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)力，是科學(xué)教育重要的組成部分。伽利略時(shí)代自由落體運(yùn)動(dòng)的研究開(kāi)啟了近代物理科學(xué)的征程，對(duì)物理學(xué)的近代發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。高中物理必修一第二章第五節(jié)《自由落體運(yùn)動(dòng)》是與這一研究緊密相關(guān)的一節(jié)課，然而，受中國(guó)傳統(tǒng)應(yīng)試教育影響，教師教學(xué)多以講授法為主，側(cè)重對(duì)物理知識(shí)和解題方法的訓(xùn)練。當(dāng)下，對(duì)于這節(jié)課的教學(xué)改革多以探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為切入點(diǎn)，雖然該類教學(xué)模式對(duì)學(xué)生掌握物理知識(shí)及實(shí)驗(yàn)探究能力有一定的幫助，但是無(wú)法促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理科學(xué)發(fā)展的深入思考，因而傳統(tǒng)物理教學(xué)模式有一定的局限性。本文以HPS視角來(lái)探討本節(jié)課的教學(xué)模式。

一、HPS教育理念歷史概述

HPS教育是“科學(xué)史（History of Science）、科學(xué)哲學(xué)（Philosophy of Science）和科學(xué)社會(huì)學(xué)（Sociology of Science）”教育的簡(jiǎn)稱， HPS 教育作為國(guó)際科學(xué)教育的一項(xiàng)重要改革運(yùn)動(dòng)已有一百多年的歷史，自20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，HPS 教育成為一種新的科學(xué)教育范式，是國(guó)際科學(xué)教育研究的前沿性課題。這種模式要求把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)（即history philosophy and sociology of science）的有關(guān)內(nèi)容引人中小學(xué)科學(xué)教育，以期促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，是一種新的科學(xué)教育觀念，是科學(xué)課程實(shí)施素質(zhì)教育，全面提高受教育者素質(zhì)的一條有效途徑。

HPS 教育的誕生3.庫(kù)恩將科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)融入科學(xué)教育： HPS教育的發(fā)展4.SSK學(xué)者將科學(xué)社會(huì)學(xué)引入科學(xué)教育： HPS 教育的補(bǔ)充。

20 世紀(jì)中后期，科學(xué)的社會(huì)功能被極大放大，科學(xué)及其技術(shù)應(yīng)用以及由此帶來(lái)的社會(huì)倫理問(wèn)題急需正確的審視與反思，傳統(tǒng)科學(xué)教育遭遇危機(jī)。以美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家相繼推行HPS 教育理念，讓公眾通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)來(lái)發(fā)展科學(xué)教育，理解科學(xué)本質(zhì)、促進(jìn)科學(xué)傳播。HPS教育具有五大主要特征：（一）以科學(xué)的基本史料為基礎(chǔ)（二）重視對(duì)科學(xué)作哲學(xué)思考（三）以建構(gòu)論為理論背景（四）從重視科學(xué)實(shí)證知識(shí)的傳播過(guò)渡到理解科學(xué)本質(zhì)（五）從培養(yǎng)科學(xué)精英過(guò)渡到培養(yǎng)有科學(xué)素養(yǎng)的公眾。

二、將科學(xué)史及其相關(guān)學(xué)科融入科學(xué)教育的兩種新型教育模式

（一）孟克與奧斯本的融入模式

如何實(shí)施HPS教育？英國(guó)科學(xué)教育學(xué)者孟克和奧斯本（Monk & Osborne，1997）在總結(jié)科學(xué)教育的歷史經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借鑒建構(gòu)主義理論，提出了將科學(xué)史內(nèi)容融入科學(xué)課程與教學(xué)的策略，即HPS教學(xué)模式。這一模式的一個(gè)基本前提是，所學(xué)的課題必須是科學(xué)史上某一科學(xué)家曾經(jīng)研究的自然現(xiàn)象，如落體變化、植物的向旋旋光性、食物的消化等等。這一模式的教學(xué)程序包括以下6 個(gè)環(huán)節(jié)。（1） 演示現(xiàn)象（2）引出觀念（3）學(xué)習(xí)歷史。在這一環(huán)節(jié)，教師的做法是：①介紹早期科學(xué)家關(guān)于這一現(xiàn)象的思想與實(shí)例，作為學(xué)生研究的參照系；②舉例說(shuō)明當(dāng)時(shí)其他科學(xué)家的不同觀念；③引導(dǎo)學(xué)生討論或探索這些觀念產(chǎn)生的背景和條件，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)認(rèn)識(shí)的歷史（時(shí)代） 制約性?？傊?，學(xué)習(xí)歷史不僅可激發(fā)學(xué)生的想象力，同時(shí)，科學(xué)史的介紹還可以使學(xué)生以一種移情的方式，設(shè)身處地地體驗(yàn)以往科學(xué)家的探究與思考（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師將學(xué)生分組，要求學(xué)生從多種觀點(diǎn)（或觀念）中選擇某種觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。這一環(huán)節(jié)也能激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。這一環(huán)節(jié)應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：①對(duì)同一自然現(xiàn)象可能有不同的解釋；②可以用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)這些觀點(diǎn)（假設(shè)）。（5）呈示科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。由教師講解當(dāng)代的科學(xué)觀念，即介紹教科書(shū)對(duì)這一自然現(xiàn)象的解釋，從而為學(xué)生實(shí)現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變提供契機(jī)和可能。這一環(huán)節(jié)還需要學(xué)生對(duì)自己的觀念和解釋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、資料的收集與整理，最終得出結(jié)論，形成科學(xué)觀念，即實(shí)現(xiàn)由原有的錯(cuò)誤觀念向科學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。（6）總結(jié)與評(píng)價(jià)。通過(guò)總結(jié)與評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生更深刻地理解科學(xué)的探究本質(zhì)、歷史上科學(xué)家的探究過(guò)程和科學(xué)觀念。

這一模式有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）將科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)的學(xué)習(xí)與當(dāng)前的科學(xué)概念和理論的學(xué)習(xí)有機(jī)地融合在一起；（2）整個(gè)教學(xué)過(guò)程提供了一個(gè)解決問(wèn)題的情境，是一個(gè)探究過(guò)程，因?yàn)橛欣谂囵B(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力（3）充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，促使他們主動(dòng)學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識(shí)；（4）使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)家與常人一樣也會(huì)犯錯(cuò)誤，從而使他們得到一種心理上的支持；（5）在學(xué)生錯(cuò)誤觀念的基礎(chǔ)上通過(guò)探索形成正確的科學(xué)概念，這種建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)方式有利于學(xué)生深刻理解科學(xué)概念。

（二）馬修斯的適度模式

澳大利亞科學(xué)哲學(xué)教授邁克爾·馬修斯（Michael R.Matthews）提出的。多年來(lái)馬修斯積極倡導(dǎo)把揭示科學(xué)本質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容納入科學(xué)課程與教學(xué)中，這一主張集中反映在其1994年出版的專著《科學(xué)教學(xué)：科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)的作用》和許多篇關(guān)于科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)教學(xué)的論文中，其中很有代表性的是《教授科學(xué)本質(zhì)的適當(dāng)目標(biāo)：一個(gè)辯護(hù)》一文。

三、結(jié)語(yǔ)

HPS 教育具有多方面的育人功能。HPS 教育的內(nèi)容中不僅蘊(yùn)含著科學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程，還蘊(yùn)含著科學(xué)家創(chuàng)造性的思維方式和靈活多樣的科學(xué)方法，體現(xiàn)著科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。在科學(xué)教育中開(kāi)展HPS 教育，應(yīng)做到：（1）將HPS 整合到科學(xué)課程和教學(xué)過(guò)程之中，而不是一個(gè)附加的額外任務(wù)；（2） 通過(guò)HPS 教育培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法；（3） 強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的把握和強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁維新.HPS教育：一種新的科學(xué)教育范式[J].教育科學(xué)研究，2010，7.endprint