HPS教學模式在高中物理教學中的應用

洪嘉玲　熱依汗古麗·阿卜杜熱伊木　荀闊　齊海燕

【摘 要】物理學與我們生活是分不開的，它在我們生活中隨處可見，它是一門十分需要動手實踐的學科，同時我們也需要科學的探究。HPS教學模式的引入對于物理教學具有重要意義。HPS分別取自于History、Philosophy and Society of Science的首字母。該文致力于在高中物理教學與HPS教學模式之間尋找一個平衡點，以實現物理教學與HPS教學模式相互滲透，借助科學史、科學哲學以及科學社會學構造一套完整的教學體系。該文章基于此目的展開了對高中物理教學滲透HPS教學模式的研究，主要從HPS教學模式的背景和意義、研究的具體內容以及框架、和研究的方法、HPS教育的理論依據、HPS教育在高中物理教學模式中的應用，教學案例分析等這幾個方面入手，層層深入、逐步細化，從而得到物理課堂應該與HPS教學模式有機滲透、教學情境多樣化。

【關鍵詞】物理;HPS教學模式;高中物理

中圖分類號： G633.7文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）32-0171-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.080

1 HPS教育概述

“科學的定義到底是什么？”將“科學”定義為運用范疇、定理、定律等思維形式反映現實社會本質規律的知識體系，在《辭海》一書中是這樣描述的[1]。雖然十分完整的定義已經被科學家總結出來了，但是我們仍致力于多角度的去進行科學教學的研究。而HPS被認為是科學教學中最受關注的研究方向。

HPS原本是科學哲學和科學史兩個概念的英文縮寫，但是隨著社會不斷的發展進步，科學社會學與科教之間的關系也變得十分特殊，所以后來HPS中也科學社會學歸納進來，HPS就變成了這三者的結合。當今社會，科技發展越發迅猛，越發需要能夠辨析科學技術與社會之間關系的人才，這就需要老師不僅能夠教授科學知識，還要讓學生能夠理解到科學的本質，而這些是我們教育所欠缺的。

在物理教學過程中，學生非常容易從老師那里獲取大量現成的物理知識等，但是自己對科學本質理解的甚少。運用這種單一視角的方式，雖然學生學到了表面的解決問題的方式，卻缺乏對科學內涵的了解，導致學生的科學素養低。而HPS教育的提出，能夠讓學生更有利于去多視角的去審視科學。

在物理教學中，如果老師能夠在適當的情境下引用物理學的發展史，使得學生對物理學有不一樣的見解，對于激發學生物理的探究動機有一定的幫助。新課改也要求學生初步了解物理學的發展歷程、科學技術的發展趨勢和主要成就。很明顯，僅僅給學生講解書本上知識內容，對于完成新課改的目標要求是有一定難度的。運用HPS教育，我們可以更接近新課改的目標要求。

但僅僅依靠科學史在通識教育中可以發揮巨大作用，卻有一定的不足，它很難成為一個完整的教學模式體系。科學的發展決定著科學哲學的發展，科學史和科學史觀，兩者相互影響，不可分割。而通過運用科學社會學，學生可以用科學的方法去認識以及改造這個世界。所以，從HPS教育的角度來說，將三者相互結合起來是十分有必要的行為，我們可以將它運用到物理教學中去。

2 HPS教育的理論依據

對于沈明賢來說：“科學觀可以是理論化和系統化的，對科學的觀點和看法，它是對科學的反思。”就高中生來看，有研究表明大多數的高中學生心中仍沒有形成較為正確的科學觀，對科學本質也沒有多少的了解。

教育界對科學觀的本質在較低的層次上形成了比較統一的看法，從科學知識的形成和本質，學生對科學的認識，科學家的認識等角度對科學觀達成了大致的共識，如表1[4]：

表1 科學觀的普遍共識

3 HPS教育的教學模式

HPS的模式在傳統意義上，其實是由哲學和歷史兩種交錯構成的。英國的孟克和奧斯本從科學研究的順序出發，把教學分為六個階段，即：演示、引出觀念、學習歷史、設計實驗、科學的觀念與實驗檢驗、評論和評估[8]。這是較為經典的以物理學史為情境的HPS教學模式。

另一種以對話為情境的教學模式，在教學過程中更加明顯地體現出來關于科學本質的內容，師生在對話交流中應該圍繞科學本質的觀點進行一定角度上的探討。教師在引導學生的探究過程中應該適當的融入對科學的理解、思考。分為問題重現[10]、產生疑問、還原自然現象、評價和反思幾個階段。以對話為情境[9]的討論對學生發展科學認知能力、批判性思維以及創新精神具有重要意義。

4 運用HPS教學模式的案例分析

有人會覺得運用以物理學史為情境的HPS教學模式與學生交流非常簡單，但是學生思考的過程是非常有意義的。一方面，科學家的實驗我們也可以參與其中，這一過程提升了學生對科學的認識;另一方面，這可以培養學生自身的批判性思維，在不斷進行思維創新的過程中，鞏固學習的知識，培養學生創新能力。

例如伽利略對自由落體運動的研究，這是一節是將HPS融入高中物理的經典課程，能夠向同學們介紹伽利略是如何研究自由落體運動的，并且能夠研究他的科學方法和實驗構思。以前把這節教學內容當成閱讀材料來處理，在新課標改革之后把這節課單獨列為一節，這樣做也是出于對新課標改革后的教育目標的重視。為了將新課標落實的更為完善，教師在課前可以先讓學生自行了解教材，收集資料，這樣在課上，與同學和老師之間討論，就有可以講的材料以及知識點。通過課上的討論，學生們可以充分的完善自身，對于自由落體運動有更深一步的理解，對于研究本節課知識的過程與方法也有了更多的見解，教師在課上帶領學生了解伽利略，了解他對科學的嚴謹態度，使學生的科學觀念得到正確的樹立。

而運用以對話為情境的HPS教學模式，由生活中各種看得見摸得著的現象引入課程，通過拓展課程寬度，讓學生從物理走向實際生活。學生通過自己探究總結出規律，這樣能夠培養學生自主思維的能力。學生以小組的方式進行思考，還可彌補對弱勢學生關注的不足。通過運用以對話為情境的HPS教學模式，努力讓學生成為知識的“探索者”，讓學習成為學生自主探索的過程，這一過程，可以使學生的創造能力得到提升。

例如汽化和液化實驗的探究，同學們通過之前的課程的學習，充分的了解了什么是溫度，以及溫度計應該如何使用，了解到物質在自然界中最普遍存在的三種物理狀態，以及了解到了到底什么是熔化什么是凝固。這一章節對如何汽化和液化的一些方法和條件進行了總結和描述，這一章節的內容和我們的生活分不開，這種現象充分體現了新課標在初中物理種的相關發展理念。從生活中常見的物理現象來導入有關汽化和液化的相關概念，并通過讓學生探究實驗去驗證，總結物理規律，引導學生通過生活進行實驗，了解相關物理知識。在學生小組探究的過程中，教師需要引領學生自主認識有關液體沸騰時的相關特點，培養出學生對于物理的求知的精神，并且會利用實驗所得數據來繪制出圖象，分析所探究的問題的能力。

5 總結和反思

通過以上將HPS教學模式運用到物理中的案例分析，我們可以總結出將HPS教學模式融入物理中的優點，HPS教學模式是對科學史、科學哲學、科學社會學三方面資源的融合[11]，對于學生從學習物理中掌握高效有意義的學習方法有著良好的幫助。通過設置專門的HPS教學選修課，為學生探索物理原理、物理定律背后的科學史提供幫助，為學生拓展了學習方式，能夠更加深入的學習物理學知識。

其次，在物理教學中引入HPS教學模式，避免了教學的機械化。教師與學生不應該只教與學科學知識和技能來應對升學考試，這樣的教學是呆板的，這是一種非常單一的思維。事實上，從不同的角度來看待世界，通過切身的體驗與觀察，學生們能夠自主的去理解知識，全方位的感受物理學，有助于學生形成正確的三觀。

但是HPS教學模式在現在的階段也有著缺陷，那就是教師的自身素養[12]。如果想要在高中物理教學之中真正的融入HPS教學模式，教師對于HPS的理解起著至關重要的作用。對教師進行學習HPS的培訓，一方面，對于教師的培養自身專業素養有著幫助。通過學習，教師提高了對于科學方法和精神的理解，修正其自身的科學觀念。另一方面，只有HPS教育對于學習物理的重要性讓老師感同身受，才有可能把滲透著這樣的教育應用到他的課堂中，向學生教授真正的物理學，才能激發學生學習物理的熱情和興趣。

【參考文獻】

[1]李昊毓.HPS在高中物理教學中的應用研究[D].貴州師范大學，2017.

[2]徐凱.HPS教學模式在高中物理教學設計中的應用研究[D].天津師范大學，2014.

[3]袁晶.HPS融入高中物理教學的理論和實踐研究[D].東北師范大學，2012.

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