基于HPS培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的科學(xué)課堂教學(xué)

黃婷

HPS（History and Philosophy of Science）是科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)的英文縮寫(xiě)，HPS的核心內(nèi)涵就是關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。2011版的初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)吸納了國(guó)際科學(xué)教育改革的部分理念，將科學(xué)課程的性質(zhì)界定為“初中科學(xué)課程是以對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程”，但還是有很多老師在對(duì)于科學(xué)史哲的教育價(jià)值的認(rèn)識(shí)還是存在著不同的見(jiàn)解，有許多方面上的不足，而且在實(shí)際的操作中，也存在著許多誤區(qū)。因此，將HPS融入科學(xué)教學(xué)，能充分展現(xiàn)科學(xué)史內(nèi)在的價(jià)值。

一、科學(xué)史哲在初中科學(xué)教材中的呈現(xiàn)

隨著新課程的改革的推進(jìn)，在教材編排的過(guò)程中，科學(xué)史哲不論是在內(nèi)容上和呈現(xiàn)的類(lèi)型上都非常豐富。從呈現(xiàn)方式上看共涉及了“正文”、“閱讀”、“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”三個(gè)欄目，并配以圖片與文字形象生動(dòng)的向?qū)W生展示了相關(guān)歷史片段，還原了歷史的真相。

表1 《科學(xué)》1—6冊(cè)教材中有關(guān)科學(xué)史哲題材的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)匯總表

二、HPS融入初中科學(xué)課程中的教育價(jià)值

1.融入HPS，促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì) HPS融入科學(xué)教學(xué)，可以幫助學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)，促進(jìn)對(duì)科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的理解。以浙教版《科學(xué)》八年級(jí)下冊(cè)第二章第三節(jié)《原子結(jié)構(gòu)的模型》第一課時(shí)為例，由于微觀世界的不可見(jiàn)和抽象性，原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程與現(xiàn)實(shí)距離遙遠(yuǎn)、背景復(fù)雜、思維要求高，將HPS融入教學(xué)中，通過(guò)“觀察科學(xué)現(xiàn)象——建立理性模型——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”逐步建構(gòu)原子概念。

2.融入HPS，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí) 在實(shí)際的教學(xué)中為什么有那么多的學(xué)生成績(jī)不理想？其中的原因雖然有很多，但主要矛盾是沒(méi)有使學(xué)生從前概念或錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變到科學(xué)概念上來(lái)。將HPS融入科學(xué)教學(xué)，不僅可以幫助學(xué)生了解到自己，提供相矛盾的新概念學(xué)習(xí)的情境，而且它能告訴我們關(guān)于科學(xué)思想的邏輯行程和歷史行程。以浙教版《科學(xué)》八年級(jí)上冊(cè)《大氣壓強(qiáng)》一課“證明大氣壓存在”的片段為例，大氣的壓強(qiáng)是重要的物理現(xiàn)象，與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切。

3.融入HPS，實(shí)現(xiàn)科學(xué)態(tài)度、情感及價(jià)值觀教育 科學(xué)知識(shí)、科學(xué)過(guò)程及方法、科學(xué)態(tài)度情感與價(jià)值觀三者構(gòu)成了科學(xué)課程中的“三維目標(biāo)”，這些科學(xué)過(guò)程也是最容易被教師所忽略的。那么怎樣才能讓這些知識(shí)融為一體，突出價(jià)值教育，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)知識(shí)發(fā)展？筆者認(rèn)為，融入HPS是一種有效的途徑。

第一，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。興趣是學(xué)習(xí)最好的內(nèi)驅(qū)力，科學(xué)家們之所以在某個(gè)領(lǐng)域能夠取得巨大的成就，除了艱苦奮斗、潛心鉆研，更重要的是他們對(duì)這個(gè)領(lǐng)域具有濃厚的興趣以及發(fā)自內(nèi)心的熱愛(ài)。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容穿插相應(yīng)的科學(xué)史哲，引起學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的注意。如在學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)時(shí)，介紹著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，馬德堡市長(zhǎng)格里克在廣場(chǎng)以16匹馬拉開(kāi)兩個(gè)半球這樣壯觀的場(chǎng)面，帶給學(xué)生巨大的震撼，不僅說(shuō)明了大氣壓的存在，同時(shí)向人們展示了大氣壓的強(qiáng)大力量；又如在引入浮力知識(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)，講述阿基米德奉命鑒定皇冠真假的故事，通過(guò)生活中的真實(shí)情境頓悟到對(duì)不規(guī)則物體體積的測(cè)量方法，再進(jìn)一步探索得到判斷浮力大小的基本原理——阿基米德原理，整個(gè)過(guò)程生動(dòng)有趣，體現(xiàn)了科學(xué)家的睿智，這樣的課堂是學(xué)生喜愛(ài)的課堂，使學(xué)生躍躍欲試。

第二，通過(guò)HPS教育培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。任何科學(xué)都必須要經(jīng)過(guò)探索，去相應(yīng)的實(shí)踐，才能得到相應(yīng)的結(jié)果，并且都要有相應(yīng)的理論依據(jù)。例如：1892年英國(guó)科學(xué)家瑞利多次測(cè)定發(fā)現(xiàn)，從空氣中得到的氦氣每升重1.2572克，從氦氣的氧化物中得到的氦氣每升重1.2506克，兩者在第三位小數(shù)上存在差異，相差0.0066克，相當(dāng)于一個(gè)跳蚤的質(zhì)量，但是瑞利并沒(méi)有忽視兩者的差異，沒(méi)有說(shuō)這是在實(shí)驗(yàn)本身的問(wèn)題，去加已改正。反而把他探索的結(jié)果發(fā)表出來(lái)，最后和他的朋友一起研究這個(gè)問(wèn)題。因此在科學(xué)探究中科學(xué)態(tài)度是非常重要的，科學(xué)總是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索的事物，而不是你想象中應(yīng)該是的事物。

第三，通過(guò)HPS教育培養(yǎng)學(xué)生的人文精神。在科學(xué)探究中，人文精神表現(xiàn)為人生觀和價(jià)值觀。教授學(xué)生知識(shí)時(shí)，可以通過(guò)一些具體的科學(xué)家實(shí)例來(lái)向?qū)W生傳達(dá)這種精神。如：居里夫婦歷盡苦難，從眾多的化合物中提取一克鐳；愛(ài)迪生為尋找合適的燈絲材料，失敗了近8000次；伽利略堅(jiān)持真理，冒著生命危險(xiǎn)，花了9年時(shí)間寫(xiě)出著作。科學(xué)家們堅(jiān)韌不拔的毅力，堅(jiān)持不懈的精神，都值得學(xué)生學(xué)習(xí)，向他們看齊。

從上述教學(xué)過(guò)程可以看出，基于HPS教學(xué)模式，將科學(xué)史哲的學(xué)習(xí)與當(dāng)前的科學(xué)概念和理論的學(xué)習(xí)有機(jī)地融合在一起；整個(gè)教學(xué)過(guò)程是一個(gè)不斷提出問(wèn)題并解決問(wèn)題的自主探究過(guò)程，因而有利于培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生不再是單一的從老師那里獲取知識(shí)，而是他可以反饋給教師他獲取的知識(shí)，提出疑問(wèn)，進(jìn)行再次探索，最終得到問(wèn)題的答案。學(xué)生的地位將由傳統(tǒng)模式的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)接受，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。