HPS教育理念融入物理教學的路徑探究

付永存

【摘 要】HPS科學教育是近年來西方一些科學教育專家以建構主義為指導思想，倡導的一種新的科學教育的課程與教學模式，是科學教育的一個非常重要而且可行的途徑，是國際科學教育研究中一個前沿性課題，是科學教育的發展趨勢。深入研究HPS 教育理念融入物理教學的路徑有助于推動物理教育的改革。

【關鍵詞】HPS教育；物理教學；教學模式

縱觀科學技術的歷史發展，科學每邁出一步，都離不開物理學領域的貢獻，物理學的發展是科學技術進步的驅動力，是科學教育重要的組成部分。伽利略時代自由落體運動的研究開啟了近代物理科學的征程，對物理學的近代發展奠定了重要的基礎。高中物理必修一第二章第五節《自由落體運動》是與這一研究緊密相關的一節課，然而，受中國傳統應試教育影響，教師教學多以講授法為主，側重對物理知識和解題方法的訓練。當下，對于這節課的教學改革多以探究式實驗教學為切入點，雖然該類教學模式對學生掌握物理知識及實驗探究能力有一定的幫助，但是無法促進學生對物理科學發展的深入思考，因而傳統物理教學模式有一定的局限性。本文以HPS視角來探討本節課的教學模式。

一、HPS教育理念歷史概述

HPS教育是“科學史（History of Science）、科學哲學（Philosophy of Science）和科學社會學（Sociology of Science）”教育的簡稱， HPS 教育作為國際科學教育的一項重要改革運動已有一百多年的歷史，自20 世紀80 年代以來，HPS 教育成為一種新的科學教育范式，是國際科學教育研究的前沿性課題。這種模式要求把科學史、科學哲學和科學社會學（即history philosophy and sociology of science）的有關內容引人中小學科學教育，以期促進學生對科學本質的理解，培養他們的科學精神和創新能力，是一種新的科學教育觀念，是科學課程實施素質教育，全面提高受教育者素質的一條有效途徑。

HPS 教育的誕生3.庫恩將科學史與科學哲學融入科學教育： HPS教育的發展4.SSK學者將科學社會學引入科學教育： HPS 教育的補充。

20 世紀中后期，科學的社會功能被極大放大，科學及其技術應用以及由此帶來的社會倫理問題急需正確的審視與反思，傳統科學教育遭遇危機。以美國為首的西方發達國家相繼推行HPS 教育理念，讓公眾通過學習科學史、科學哲學與科學社會學來發展科學教育，理解科學本質、促進科學傳播。HPS教育具有五大主要特征：（一）以科學的基本史料為基礎（二）重視對科學作哲學思考（三）以建構論為理論背景（四）從重視科學實證知識的傳播過渡到理解科學本質（五）從培養科學精英過渡到培養有科學素養的公眾。

二、將科學史及其相關學科融入科學教育的兩種新型教育模式

（一）孟克與奧斯本的融入模式

如何實施HPS教育？英國科學教育學者孟克和奧斯本（Monk & Osborne，1997）在總結科學教育的歷史經驗的基礎上，借鑒建構主義理論，提出了將科學史內容融入科學課程與教學的策略，即HPS教學模式。這一模式的一個基本前提是，所學的課題必須是科學史上某一科學家曾經研究的自然現象，如落體變化、植物的向旋旋光性、食物的消化等等。這一模式的教學程序包括以下6 個環節。（1） 演示現象（2）引出觀念（3）學習歷史。在這一環節，教師的做法是：①介紹早期科學家關于這一現象的思想與實例，作為學生研究的參照系；②舉例說明當時其他科學家的不同觀念；③引導學生討論或探索這些觀念產生的背景和條件，使學生認識到科學認識的歷史（時代） 制約性。總之，學習歷史不僅可激發學生的想象力，同時，科學史的介紹還可以使學生以一種移情的方式，設身處地地體驗以往科學家的探究與思考（4）設計實驗。教師將學生分組，要求學生從多種觀點（或觀念）中選擇某種觀點，設計實驗進行檢驗。這一環節也能激發學生的想象力和創造力。這一環節應使學生認識到：①對同一自然現象可能有不同的解釋；②可以用實驗檢驗這些觀點（假設）。（5）呈示科學觀念和實驗檢驗。由教師講解當代的科學觀念，即介紹教科書對這一自然現象的解釋，從而為學生實現觀念轉變提供契機和可能。這一環節還需要學生對自己的觀念和解釋進行實驗檢驗，由實驗現象的觀察、資料的收集與整理，最終得出結論，形成科學觀念，即實現由原有的錯誤觀念向科學觀念的轉變。（6）總結與評價。通過總結與評價，幫助學生更深刻地理解科學的探究本質、歷史上科學家的探究過程和科學觀念。

這一模式有以下幾個特點：（1）將科學史和科學哲學的學習與當前的科學概念和理論的學習有機地融合在一起；（2）整個教學過程提供了一個解決問題的情境，是一個探究過程，因為有利于培養學生解決問題的能力和創新能力（3）充分發揮學生的主體性，促使他們主動學習和建構知識；（4）使學生認識到科學家與常人一樣也會犯錯誤，從而使他們得到一種心理上的支持；（5）在學生錯誤觀念的基礎上通過探索形成正確的科學概念，這種建構主義的學習方式有利于學生深刻理解科學概念。

（二）馬修斯的適度模式

澳大利亞科學哲學教授邁克爾·馬修斯（Michael R.Matthews）提出的。多年來馬修斯積極倡導把揭示科學本質的相關內容納入科學課程與教學中，這一主張集中反映在其1994年出版的專著《科學教學：科學史和科學哲學的作用》和許多篇關于科學哲學與科學教學的論文中，其中很有代表性的是《教授科學本質的適當目標：一個辯護》一文。

三、結語

HPS 教育具有多方面的育人功能。HPS 教育的內容中不僅蘊含著科學知識的形成過程，還蘊含著科學家創造性的思維方式和靈活多樣的科學方法，體現著科學態度和科學精神，是培養學生科學素養的重要途徑。在科學教育中開展HPS 教育，應做到：（1）將HPS 整合到科學課程和教學過程之中，而不是一個附加的額外任務；（2） 通過HPS 教育培養學生的科學精神、科學態度和科學方法；（3） 強調學生對科學本質的把握和強調培養學生的思維和創新能力。

參考文獻：

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