HPS 教学在科学课堂中的实践与思考

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HPS 教学在科学课堂中的实践与思考

摘要〕随着课程的逐步改革，科学本 质的教育越来越受重视，对科学史融入课堂 也有了更高的要求。而HPS教育无疑是一种 渗透科学史的重要模式，并将这种教育模式 应用到中学科学课堂教学中。 〔关键词〕HPS 教学现状作用应 用

HPS 是科学史和科学哲学，随着科学社 会学的发展和科学社会学与科学教育的特 殊关系，科学教育家将科学社会学也纳入 HPS 教育当中。其主要内容是：把科学史、科 学哲学、科学社会学的有关内容纳入到科学 课程中，以期提高科学教育的质量。HPS 教育 旨在于从科学史、科学哲学与科学社会学视 角促进学生对科学本质的理解。我国在课改 中提出了“知识与技能、过程与方法、情感态 度与价值观”的三维课程目标。因此，不仅要 让学生具有丰富的科学知识，还要让学生掌 握科学的基本方法、积累丰富的科学探究体 验与能力。因此，HPS 教育不仅是必要的，而 且是迫切的和必不可少的。 1 HPS 教学模式的实践应用

如何在初中科学课堂中融入HPS 教育 理念？英国理科教育学者孟克和奥斯本借鉴 建构主义理论。提出了HPS 相关内容融入理 科课程与教学的策略，即HPS

教学模式。该 模式分为以下5 个具体的步骤：（以植物的 向光性为例结合分析） 1.1 提出问题，引出观念。上课开始，教师 给学生呈现某一自然现象，学生通过观察发 现要解决的问题，并通过教师的提示提出自 己的观念。

教师创设情景，激发学生提出这些问 题：运动是动物所特有的吗？植物能否运动？ 一颗普通的植物幼苗会不会运动？接着进行 模拟游戏：一颗阳台上的植物幼苗，每位学 生伸出手，模拟阳台上的幼苗，教师模拟太 阳。这一游戏引起了学生的极大的兴趣，教 师顺势提出问题：植物幼苗的向光运动又是 什么原因

引起的呢？启发学生思考讨论，从 而引出问题，促使学生产生探究的强烈欲 望。 教师就上述问题把全班分组展开讨论， 小组讨论后，各组汇报主要观点并给出解 释。教师可以引导学生就上述的相关问题作 出不同的假设。假设完成后学生根据这些假 设设计合适的实验方法进行验证。

1.2 设计实验。教师将学生分组，选取有价 值的观点设计实验进行检验，这一过程使学 生意识到对同一自然现象可能有不同的解 释，可以用不同的实验来检验这些观点。教 师引导学生实验设计的思路和方法，结合生 活实例介绍生长素的作用，学生就第二阶段 提出的假设进行小组合作思考、讨论，设计 合理的实验方案。然后小组代表公布自己小 组的实验方案并作出合理的解释。（实验实 施可以留待课后完成）。

1.3 呈现理科观念和实验检验。在这一教 学环节中，教师讲解当代的科学观念，介绍 教科书对这一自然现象的解释，为学生实现 观念转变提供契机和可能。学生由实验想象 的观察、资料的收集与整理，最终得出结论， 形成科学观念。 实验一（1880 年英国达尔文）

[操作] 用CAI 课件展示植物的向光性 实验过程。

胚芽鞘直立生长 胚芽鞘弯向光源生长

[比较]两实验条件有何不同？ [思考]该实验说明了什么？


[问题] 与胚芽鞘生长和弯曲有关的因 素是什么？ 让我们继续实验。

[操作]继续演示CAI 课件。

实验二去胚芽鞘尖端，不生长，不弯曲

[证明] 向光性弯曲可能与胚芽鞘尖端 有关。

[问题] 胚芽鞘尖端在这里起到什么作 用？感受单侧光刺激的部位到底在哪里？ [假设] 假设胚芽鞘尖端是感受光刺激 的部位，你能用一个什么实验来证明它？ 实验三

锡箔小帽罩住胚芽鞘尖端遮住胚芽鞘 尖端下面一段。 生长，不弯曲 弯曲生长

[思考]①该实验说明了什么？②右边的 实验对左边的实验起什么作用？如果没有右 边的实验，你会得出什么结论？③就此你有 什么推想？

[推想] 我们已经知道尖端是接受光刺 激的部位，尖端在单侧光的照射下会影响其 他部位的生长。为什么会这样呢？是不是因 为胚芽鞘的尖端产生了某种物质，这种物质 对胚芽鞘下面的部分产生某种影响呢？如果 尖端确实通过产生某种物质来影响下部生 长，那么这种物质应该可以转移到一种“载 体”里面，从而使该“载体”具有与尖端同样 的效力。 [操作]展示CAI 课件

实验四（1928 年荷兰温特）



琼脂块放上胚芽鞘尖端几小时后切成小块 将琼脂块放在切去尖向放琼脂块的对侧弯曲 端的胚芽鞘一侧

[结论]可以看出，此时的琼脂块与上一 实验中胚芽鞘的尖端具有相同的效果。

[思考] 到底是琼脂块本身的影响还是 因为在琼脂块上放置过胚芽鞘的尖端的原因呢？ [问题]至此，你可以得出结论了吗？请 想一想这个结论有无漏洞，如果有，请设计 一个对照实验加以论证。

[操作]显示对照实验（用未放置过尖端 的琼脂块……）实验（1934 年荷兰郭葛等） 至此，生长素的发现过程展示完毕，但 对生长素作用的探索仍在继续中…… 2 HPS 教学在科学教学中的反思

2.1 有利于培养学生学习科学的科学方 法。一切科学知识既是科学思维的结晶，也 是科学先驱们在探索中采用了正确的方法 取得的成就。教师应充分把科学巨匠独到的 科学思想和科学方法渗透到知识传授中，使 学生从前人设计实验的过程中学到科学的 研究方法，合理地运用科学史，使学生通过 观察、分类、比较、反思、实验、解释数据，培 养他们良好的学习方法。

2.2 有利于教师教育教学能力的提高。科 学家的经典实验涉及到的知识，除化学知识 外，还有物理等其它知识，这就要求教师不 断完善自己的化学专业素养，构建多元化知 识。教师在处理教材中科学史部分时，要使 学生体验探究过程，如何在有限的时间内让 教学效果更高效。教师要自己先进行理论学 习，在备课上下功夫，在教学上不断改进，不 断实践。不断提高。

2.3 有利于培养学生的创新能力。HPS 教学 模式是以建构主义为指导思想的一种新型 教学模式，而建构主义关于对科学本质的理 解是：科学认为世界是能够被认知的；科学 知识是不断变化的；科学知识的主题具有连 续性和稳定性；科学不能为一切问题提供全 部答案。HPS 教育“哲”、“史”结合的特点有利 于打破这种困境，它使学生善于学习和鉴 别，对已有知识的结论进行反思、批判，有选 择性的继承并加以发展，激发学生的创新热 情，启迪学生的创新思维。

通过对HPS 教学的实践与反思，明白对 科学本质的教学应该是显性教学而不是隐 含在教学过程中，也就是需要教师诠释和科 学本质相关联的内容，这种教学法并不适用 于所有内容。


另外教师需要选择利用科学史 教学不是还原前人的科学研究全过程，而是 对发现过程中的难点进行一定程度的简化。 将HPS 融入科学课堂教学，要有目的，适时 适度，对于不同内容应以不同的教学方式以 体现HPS 的教育价值；将HPS 融入科学教学 中并不需要一次就体现很多方面的科学本 质内容，要根据教材内容和学期计划逐步渗 透。 作者单位：浙江省温州市永嘉县桥头镇 白云中学

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