HPS教育理念融入物理教学的路径探究

付永存

【摘 要】HPS科学教育是近年来西方一些科学教育专家以建构主义为指导思想，倡导的一种新的科学教育的课程与教学模式，是科学教育的一个非常重要而且可行的途径，是国际科学教育研究中一个前沿性课题，是科学教育的发展趋势。深入研究HPS 教育理念融入物理教学的路径有助于推动物理教育的改革。

【关键词】HPS教育；物理教学；教学模式

纵观科学技术的历史发展，科学每迈出一步，都离不开物理学领域的贡献，物理学的发展是科学技术进步的驱动力，是科学教育重要的组成部分。伽利略时代自由落体运动的研究开启了近代物理科学的征程，对物理学的近代发展奠定了重要的基础。高中物理必修一第二章第五节《自由落体运动》是与这一研究紧密相关的一节课，然而，受中国传统应试教育影响，教师教学多以讲授法为主，侧重对物理知识和解题方法的训练。当下，对于这节课的教学改革多以探究式实验教学为切入点，虽然该类教学模式对学生掌握物理知识及实验探究能力有一定的帮助，但是无法促进学生对物理科学发展的深入思考，因而传统物理教学模式有一定的局限性。本文以HPS视角来探讨本节课的教学模式。

一、HPS教育理念历史概述

HPS教育是“科学史（History of Science）、科学哲学（Philosophy of Science）和科学社会学（Sociology of Science）”教育的简称， HPS 教育作为国际科学教育的一项重要改革运动已有一百多年的历史，自20 世纪80 年代以来，HPS 教育成为一种新的科学教育范式，是国际科学教育研究的前沿性课题。这种模式要求把科学史、科学哲学和科学社会学（即history philosophy and sociology of science）的有关内容引人中小学科学教育，以期促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和创新能力，是一种新的科学教育观念，是科学课程实施素质教育，全面提高受教育者素质的一条有效途径。

HPS 教育的诞生3.库恩将科学史與科学哲学融入科学教育： HPS教育的发展4.SSK学者将科学社会学引入科学教育： HPS 教育的补充。

20 世纪中后期，科学的社会功能被极大放大，科学及其技术应用以及由此带来的社会伦理问题急需正确的审视与反思，传统科学教育遭遇危机。以美国为首的西方发达国家相继推行HPS 教育理念，让公众通过学习科学史、科学哲学与科学社会学来发展科学教育，理解科学本质、促进科学传播。HPS教育具有五大主要特征：（一）以科学的基本史料为基础（二）重视对科学作哲学思考（三）以建构论为理论背景（四）从重视科学实证知识的传播过渡到理解科学本质（五）从培养科学精英过渡到培养有科学素养的公众。

二、将科学史及其相关学科融入科学教育的两种新型教育模式

（一）孟克与奥斯本的融入模式

如何实施HPS教育？英国科学教育学者孟克和奥斯本（Monk & Osborne，1997）在总结科学教育的历史经验的基础上，借鉴建构主义理论，提出了将科学史内容融入科学课程与教学的策略，即HPS教学模式。这一模式的一个基本前提是，所学的课题必须是科学史上某一科学家曾经研究的自然现象，如落体变化、植物的向旋旋光性、食物的消化等等。这一模式的教学程序包括以下6 个环节。（1） 演示现象（2）引出观念（3）学习历史。在这一环节，教师的做法是：①介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例，作为学生研究的参照系；②举例说明当时其他科学家的不同观念；③引导学生讨论或探索这些观念产生的背景和条件，使学生认识到科学认识的历史（时代） 制约性。总之，学习历史不仅可激发学生的想象力，同时，科学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，设身处地地体验以往科学家的探究与思考（4）设计实验。教师将学生分组，要求学生从多种观点（或观念）中选择某种观点，设计实验进行检验。这一环节也能激发学生的想象力和创造力。这一环节应使学生认识到：①对同一自然现象可能有不同的解释；②可以用实验检验这些观点（假设）。（5）呈示科学观念和实验检验。由教师讲解当代的科学观念，即介绍教科书对这一自然现象的解释，从而为学生实现观念转变提供契机和可能。这一环节还需要学生对自己的观念和解释进行实验检验，由实验现象的观察、资料的收集与整理，最终得出结论，形成科学观念，即实现由原有的错误观念向科学观念的转变。（6）总结与评价。通过总结与评价，帮助学生更深刻地理解科学的探究本质、历史上科学家的探究过程和科学观念。

这一模式有以下几个特点：（1）将科学史和科学哲学的学习与当前的科学概念和理论的学习有机地融合在一起；（2）整个教学过程提供了一个解决问题的情境，是一个探究过程，因为有利于培养学生解决问题的能力和创新能力（3）充分发挥学生的主体性，促使他们主动学习和建构知识；（4）使学生认识到科学家与常人一样也会犯错误，从而使他们得到一种心理上的支持；（5）在学生错误观念的基础上通过探索形成正确的科学概念，这种建构主义的学习方式有利于学生深刻理解科学概念。

（二）马修斯的适度模式

澳大利亚科学哲学教授迈克尔·马修斯（Michael R.Matthews）提出的。多年来马修斯积极倡导把揭示科学本质的相关内容纳入科学课程与教学中，这一主张集中反映在其1994年出版的专著《科学教学：科学史和科学哲学的作用》和许多篇关于科学哲学与科学教学的论文中，其中很有代表性的是《教授科学本质的适当目标：一个辩护》一文。

三、结语

HPS 教育具有多方面的育人功能。HPS 教育的内容中不仅蕴含着科学知识的形成过程，还蕴含着科学家创造性的思维方式和灵活多样的科学方法，体现着科学态度和科学精神，是培养学生科学素养的重要途径。在科学教育中开展HPS 教育，应做到：（1）将HPS 整合到科学课程和教学过程之中，而不是一个附加的额外任务；（2） 通过HPS 教育培养学生的科学精神、科学态度和科学方法；（3） 强调学生对科学本质的把握和强调培养学生的思维和创新能力。

参考文献：

[1]袁维新.HPS教育：一种新的科学教育范式[J].教育科学研究，2010，7.endprint