基于生物學科核心素養的HPS教學模式探究

汪洋 李妹芳

摘? 要：文章旨在通過對HPS教育內在理念與高中生物新課標（2017版）的對比分析，以HPS教學模式在高中生物具體材料“植物生長素的發現”中的應用為例，探究HPS教學模式與生物教學相結合的可行性及HPS教學模式對落實生物學科核心素養的有效性。HPS教學模式與生物學科核心素養內在高度契合，是提高學生生物學科核心素養的可行方式。HPS教育能夠提高生物教學質量，轉變人才培養模式，具有較高的生物教學應用價值。因此，HPS教學模式與生物教學的結合是有可行且有效的，符合新時代對人才培養的新要求。

關鍵詞：核心素養? HPS? 生物

1 研究出發點

隨著我國進入新時代，教育教學工作也面臨新的挑戰。高中生物新版課程標準（2017版）中明確了普通高中的培養目標，基本理念其中一條為“核心素養為宗旨”。另外，新課標中將“生命概念”、“科學思維”、“科學探究”和“社會責任”凝練為生物學的核心素養。現階段，如何提升和落實學科核心素養是教育界研究的重要課題。在生物課程教學中滲透核心素養應基于生物學學科核心素養的教育需要，從多個角度入手，深刻思考，勇于實踐。許多教育學者均認為在生物學的教學過程中，適當加入生物史、生物社會學、生物科學技術發展等內容的教育可以有效實現課程標準的要求。對學生概念的理解、學習技能的掌握、科學思想的體驗、學習興趣的提高等方面具有一定的促進作用。在生物教學中引入社會生活實際也有助于學生感受生物學科的實際價值。

HPS教學模式是以建構主義為指導，提倡在中小學的化學、生物、地理等學科教育教學中融入科學史、科學哲學和科學社會學的內容。實現這一教學模式的前提是，所學的課題必須是科學史上某一科學家曾經研究過的自然現象。HPS教學模式的教學程序包括6個環節：①演示現象;②引出觀念;③學習歷史;④設計實驗;⑤呈現科學觀念和實驗檢驗;⑥總結與評價。

2 HPS教育在生物教學中的價值

HPS教學模式有助于學生科學探究和科學思維的養成。HPS教學模式從“演示現象”出發，引導學生觀察自然現象，從中發現生物學問題，激發學生好奇心和求知欲，使學生帶著問題進行更深入的學習。HPS教學模式本身就是知識發生和發展的再現，其中包含了科學思維、科學方法和科學精神。在HPS生物教學過程中，學生在重現知識的過程中不自覺地受到影響，從而掌握科學思維的方法、培養科學探究的能力、樹立正確的科學態度與責任，

HPS教育還具有多方面的教育價值，如促進知識建構、培養批判精神、提高科學創新能力、增加人文氣息、促進社會責任意識與情感的培育等，可見其與核心素養間的高度對應性。它可以在科學史學、科學哲學、科學社會學等多背景下對學生進行生物教育，使生物教學真正有效地提高學生的核心素質。

3 具體材料分析-以“植物生長素的發現”為例

3.1 演示現象

教師通過向學生展示植物向光生長現象從而引發一個需要解決的問題-—向光性成因。具體操作：教師通過圖片或動畫來展示植物的向光性運動，放在陽臺的植物隨時間向窗外彎曲生長，向日葵隨著太陽的移動而移動。然后拿出事先經過暗箱（暗箱一側有孔）處理過的小麥幼苗和在正常光照情況下生長的小麥幼苗進行對比，讓學生觀察并產生興趣。教師設問：植物向光運動是什么原因引起的？能否對此現象作出合理推測。

3.2 引出觀念

引導學生提出自己的觀點，其實，學生知道植物向光性是由于單側光的緣故。然而，對于單側光導致植物的向光生長的原因并不清晰，學生會提出很多推測，有些推測甚至是幼稚的。教師對學生的推測不要急于否定，而是要進行適時引導，使討論不偏離本節主題。然后告訴學生在1880年達爾文就注意到了該現象并對其進行研究。

3.3 學習歷史

介紹科學家關于這一現象的思想，作為學生研究的參考系。闡明同一時期其他科學家的不同觀點，引導學生探討或探究這些觀點的背景和條件，使學生認識到科學認識受歷史時代的制約。利用多媒體向學生介紹生物學史上幾個著名的實驗，包括達爾文實驗、詹森和拜耳實驗、溫特實驗等。

3.4 設計實驗

從多種觀點中選擇一個觀點，并設計實驗對其進行檢驗。在這一環節中，老師引導學生回顧生長素的發現歷史，并介紹生長素在生活中的作用。學生根據第二環節提出的猜想分組討論，并設計相應的實驗方案。

3.5 呈現科學觀念和實驗檢驗

教師結合教材講解當前對植物向光性現象的科學解釋，使學生對概念有比較清晰的認識。然后通過實驗設計、觀察實驗現象、數據收集、分析等得出結論，形成科學的概念。這一過程體現學生對自己的觀念和假設進行實驗檢驗的能力，讓學生親身體驗到科學家的探究和思考過程。

3.6 總結與評價

幫助學生更深入地理解歷史上科學家的探究過程和科學觀念，更深刻地理解科學探究的本質，認識到科學是一個不斷發展和變化的動態過程。教師與學生一起對生長素發現過程中的幾個關鍵實驗進行分析，總結科學探究的一般思維模式：觀察或實驗——提出問題——建立假說——實驗檢驗——得出結論——產生新問題——修正假說或進一步實驗。

4 總結

落實核心素養需要學生在真實的情境中發現問題、提出問題、分析問題、解決問題，不是從理論到理論，更不是講完知識就做題。所謂真實的情境，是從實踐中來的情境。創造一個真實的情境說起來容易做起來難，通過在真實情境中的問題解決，不僅可以使學生在知識方面達到教學目標，它還可以培養學生的思維能力和對科學探究的理解。學生的核心素養并不是與生俱來的，也不僅僅是技術層面的提升。在教學過程中只有通過有效的教學方式的轉變，將現有的結論設計成高質量漸進性問題，才能激發和引導學生自主、持續地構建知識，并將“讓學生在知識線索中學習知識”變成“讓學生在解決問題中學習知識”，使核心素養在教學中扎根。

HPS作為一種融科學史、科學哲學、科學社會學于一體的教學模式。其在教學中的有效應用對學生的科學素養提升會起到事半功倍的效果，它也是培養學生科學素養和學科核心素養的重要途徑。通過讓學生置身于生物發現的情境中，跟隨科學家一起經歷知識的動態生成過程，體驗運用理論和實驗探索真理的樂趣，從而培養學生的批判意識和社會責任感。

參考文獻：

[1]周麗.基于生物科學史的HPS教學模式.現代婦女：理論前沿.2015.

[2]曹若娟.高中化學教學中實施HPS教學的實踐研究[D].河北師范大學.2013.