HPS教育視角下中美高中地理教材對比研究

張清蘋 張勝前 龔玉葵

摘 要：本文以2019年湘教版《地理1》《選擇性必修1》與美國《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者——地球科學(xué)》中的“大氣專題”為例，基于科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會學(xué)的視角，從HPS的內(nèi)容數(shù)量、構(gòu)成以及呈現(xiàn)方式等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，客觀地反映兩國高中地理教材融入HPS教育的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，并提出建議：地理教材中增加HPS教育內(nèi)容，轉(zhuǎn)變地理教材為地理學(xué)材;地理教學(xué)應(yīng)重視HPS地理教學(xué)，注重地理學(xué)科HPS教學(xué)策略;地理教師應(yīng)積極開發(fā)HPS地理資源，探索地理學(xué)科HPS教學(xué)模式等，以期為今后的HPS地理教育提供參考。

關(guān)鍵詞：HPS教育;中美高中地理教材;大氣專題

HPS（History of Science and Philosophy of Scionce）是指從“科學(xué)史”“科學(xué)哲學(xué)”和“科學(xué)社會學(xué)”的角度理解科學(xué)教育，并提倡從科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會學(xué)、科學(xué)史學(xué)等多個(gè)視角來篩選、編排教育內(nèi)容，以期使科學(xué)教育能真正地、有效地、全面地提高全民科學(xué)素養(yǎng)[1]。目前，我國的HPS教育多集中于物理、化學(xué)、生物等學(xué)科，地理學(xué)科的相關(guān)研究較少。美國的HPS教育研究走在國際前沿，在其高中主流理科教材《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者——地球科學(xué)》（以下簡稱《地球科學(xué)》）中有明顯的HPS理念滲透和內(nèi)容呈現(xiàn)，因此筆者將其與我國湘教版高中地理新教材進(jìn)行對比，試圖尋找兩國地理教材中HPS內(nèi)容選取和呈現(xiàn)方式的差異，為地理教材編寫和地理課堂教學(xué)提供參考。

一、HPS教育的內(nèi)涵和特征

HPS教育的基本理念是在科學(xué)教育的過程中要從“科學(xué)史”“科學(xué)哲學(xué)”和“科學(xué)社會學(xué)”三個(gè)方面進(jìn)行。HPS教育的主要內(nèi)涵有以下三點(diǎn)，一是科學(xué)史：主要是將學(xué)生帶入科學(xué)發(fā)展史的情境中，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡進(jìn)行再探索、再發(fā)現(xiàn)，這不僅能激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究的興致，還能幫助學(xué)生厘清某一領(lǐng)域發(fā)展的內(nèi)部邏輯。二是科學(xué)哲學(xué)：主要是關(guān)注學(xué)生的世界觀和科學(xué)觀，即在學(xué)習(xí)過程中思考“科學(xué)是什么”“科學(xué)的本質(zhì)是什么”等問題;借助對科學(xué)本質(zhì)問題的不斷思辨，有助于學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，樹立正確的科學(xué)觀。三是科學(xué)社會學(xué)：主要在于揭示科學(xué)發(fā)展的社會背景及科學(xué)的社會功能;讓學(xué)生感受到科學(xué)并不遙遠(yuǎn)，科學(xué)服務(wù)于社會，由此塑造學(xué)生對科學(xué)功能作用的認(rèn)識。

我國學(xué)者張晶總結(jié)了HPS教育有五個(gè)主要特征：以科學(xué)的基本史料為基礎(chǔ)、重視對科學(xué)作哲學(xué)思考、以建構(gòu)論為理論背景、從重視科學(xué)實(shí)證知識的傳播過渡到理解科學(xué)本質(zhì)、從培養(yǎng)科學(xué)精英過渡到培養(yǎng)有科學(xué)素養(yǎng)的公眾[2]。

二、中美高中地理教材中HPS內(nèi)容對比研究的設(shè)計(jì)

1.確定研究對象

湘教版高中地理教材《地理1》《選擇性必修1》是以我國2017年版高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)編寫的，于2019年正式出版。美國高中主流理科教材《地球科學(xué)》是在美國NGSS和21世紀(jì)核心素養(yǎng)要求下編寫的，于2018年由浙江教育出版社引進(jìn)、翻譯并出版（第二版）。兩套教材都被廣泛使用，具有典型性。其中《地球科學(xué)》全書內(nèi)容共8個(gè)單元（共30章），學(xué)科知識廣度大大超過國內(nèi)教材，翻譯版的頁數(shù)達(dá)到了915頁。為了確保研究對象范圍的一致性，本文選擇兩套教材中的“大氣專題”作為研究對象。以下是兩套教材中關(guān)于“大氣專題”內(nèi)容框架梳理（表1）。

2.選取HPS內(nèi)容編碼

高中地理教材HPS內(nèi)容分析的基礎(chǔ)是對三大類子類目的細(xì)分。本文在參考David.F.Robitaille（1993）進(jìn)行TIMSS調(diào)查時(shí)，通過HPS內(nèi)容的分類編碼以及在黃曉、嚴(yán)珍珠、黃沁昕等人的碩博論文基礎(chǔ)上，結(jié)合地理學(xué)科性質(zhì)得到地理學(xué)科HPS內(nèi)容分析類目操作的編碼表（表2）。

三、中美高中地理教材中HPS內(nèi)容對比結(jié)果分析

1.HPS內(nèi)容數(shù)量

本次教材的分析以“處”為統(tǒng)計(jì)單位，對兩套教材“大氣專題”中HPS內(nèi)容按類目操作編碼進(jìn)行編碼和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。若教科書同一部分的內(nèi)容出現(xiàn)在兩個(gè)子類目中，則兩個(gè)子類目各記錄一次，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

從總體上看，美國《地球科學(xué)》教材中HPS內(nèi)容的數(shù)量比中國湘教版教材多近三倍，這體現(xiàn)了美國對HPS教育的重視。從局部看，不同內(nèi)容維度的主類目在兩套教材中的占比情況均為：科學(xué)哲學(xué)>科學(xué)史>科學(xué)社會學(xué)。在具體的子目中，科學(xué)史中“科學(xué)人物”（A2）占比最大，科學(xué)哲學(xué)中“科學(xué)探索的本質(zhì)”（B2）占比最大，科學(xué)社會學(xué)中“科學(xué)應(yīng)用”（C2）占比最大。這反映了兩套教材都重視引導(dǎo)學(xué)生思考“什么是科學(xué)”，在一定程度上有利于提升學(xué)生的探究能力、思辨能力。但同時(shí)，這樣的結(jié)果也忽略了HPS教育“以科學(xué)的基本史料為基礎(chǔ)”的特征，不利于學(xué)生領(lǐng)悟知識理論的演變和吸引學(xué)生探索科學(xué)體驗(yàn)的興趣。

2.HPS內(nèi)容構(gòu)成

經(jīng)對比，兩套教材中“大氣專題”的HPS內(nèi)容統(tǒng)計(jì)如表4所示。通過本表可發(fā)現(xiàn)兩國在該專題的HPS內(nèi)容選擇上存在較大差異。

從“科學(xué)史”方面看：在“大氣專題”內(nèi)容中，湘教版選取的科學(xué)史內(nèi)容包含了我國古代“鄭和航行”“孔明發(fā)明熱氣球”“李時(shí)珍對梅雨的記載”等素材，體現(xiàn)了對中國傳統(tǒng)文化的弘揚(yáng);《地球科學(xué)》展示了不同國家的科學(xué)家在氣候分類、云的分類、颶風(fēng)分類上做出的貢獻(xiàn)，能更全面展示全球地理科學(xué)家的科學(xué)研究史;同時(shí)，《地球科學(xué)》還注重“科學(xué)過程”的學(xué)習(xí)，在本主題中引入了“臭氧變化、天氣預(yù)報(bào)——在混沌中尋找精確”等內(nèi)容，將科學(xué)發(fā)展的歷程活靈活現(xiàn)地展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生能更系統(tǒng)地了解科學(xué)知識產(chǎn)生的過程。

從“科學(xué)哲學(xué)”方面看：這部分內(nèi)容是兩個(gè)版本的教材在數(shù)量和內(nèi)容上差異最大的一部分。《地球科學(xué)》注重多學(xué)科內(nèi)容的融合，同時(shí)在每章都嵌入四類實(shí)驗(yàn)：迷你實(shí)驗(yàn)、地學(xué)實(shí)驗(yàn)、探索實(shí)驗(yàn)和技能實(shí)驗(yàn)。而湘教版教材更重視基礎(chǔ)知識的傳達(dá)，旨在為學(xué)生呈現(xiàn)“是什么”“為什么”，而相對忽視了對“怎么做”的科學(xué)思維和探究方法的介紹。另外，我國教材的案例主要關(guān)注本地、本國的人地關(guān)系問題，視角有一定局限性。

從“科學(xué)社會學(xué)”方面看：湘教版的“科學(xué)影響”“科學(xué)事業(yè)”內(nèi)容是缺失的，這體現(xiàn)出我國教材對地學(xué)社會功能的闡述不足?！兜厍蚩茖W(xué)》教材在該方面卻滲透得比較好，如在“地球科學(xué)相關(guān)職業(yè)”的欄目中介紹了科學(xué)家的職業(yè)、工作內(nèi)容以及對社會的作用，利于激發(fā)更多的青少年在未來走向科學(xué)研究的道路。另外，《地球科學(xué)》教材包含了較多“科學(xué)應(yīng)用”的內(nèi)容。以“氣象學(xué)”一章為例，教材中加入了“采集氣象數(shù)據(jù)”和“解讀氣象圖”等內(nèi)容，能更好地呈現(xiàn)科學(xué)家研究氣象的方法，使學(xué)生理解地理學(xué)習(xí)的實(shí)用性以及社會應(yīng)用價(jià)值。

3.HPS內(nèi)容呈現(xiàn)方式

研究HPS教育內(nèi)容的呈現(xiàn)方式也是了解其在教材中滲透情況的途徑之一。因?yàn)閮?nèi)容的具體呈現(xiàn)方式會對學(xué)生閱讀、掌握知識的過程產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。本文將教材的呈現(xiàn)方式分為正文、圖表、欄目三種，對兩套教材中“大氣專題”的內(nèi)容呈現(xiàn)方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后獲得的結(jié)果如表5所示。

通過表5，可以看出湘教版教材的HPS內(nèi)容幾乎都呈現(xiàn)在“欄目”里，這樣的呈現(xiàn)方式比較單一。而《地球科學(xué)》教材中的HPS內(nèi)容則在正文、圖表和欄目中都有分布，呈現(xiàn)形式多樣。此外，雖然兩套教材的HPS內(nèi)容都主要以“欄目”形式呈現(xiàn)，但其欄目設(shè)置的內(nèi)容、位置、數(shù)量都有較大差異。如表6所示，湘教版教材的“欄目”共6個(gè)，其中設(shè)置在“章節(jié)前”和“章節(jié)中”的欄目較少，且沒有“章節(jié)后”的欄目，這不利于學(xué)生學(xué)習(xí)的升華和鞏固。相較而言，《地球科學(xué)》教材欄目的設(shè)置更豐富一些，比較注重對學(xué)生的學(xué)法指導(dǎo)。

四、啟示與建議

1.地理教材方面：增加HPS教育內(nèi)容，轉(zhuǎn)變地理教材為地理學(xué)材

通過對中美兩國地理教材的比對，可以看出我國地理教材對“科學(xué)史”和“科學(xué)哲學(xué)”的融入力度較小，教材的活動操作性、社會實(shí)踐性尚待提高，這也為我國的地理教材編寫帶來一定的啟示，主要有兩點(diǎn)：一是關(guān)注HPS內(nèi)容的融入與革新。今后的地理教材應(yīng)更注重對HPS內(nèi)容的遴選和研究，可融入更多的地理科學(xué)發(fā)現(xiàn)史故事;融合更多生活中的知識和探索活動;呈現(xiàn)與地理科學(xué)相關(guān)的職業(yè)介紹;關(guān)注更大范圍的人地關(guān)系問題等，進(jìn)一步凸顯教材HPS教育的育人價(jià)值。二是注重全過程學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)。今后的地理教材應(yīng)設(shè)置更豐富的欄目，提供足夠的“腳手架”材料，讓學(xué)生在“學(xué)前—學(xué)中—學(xué)后”均有相應(yīng)指導(dǎo)，促使學(xué)生更充分地去討論、探究科學(xué)問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從“地理教材”到“地理學(xué)材”的轉(zhuǎn)變。

2.地理教學(xué)方面： 重視HPS地理教學(xué)，注重地理學(xué)科HPS教學(xué)策略

從長遠(yuǎn)來說，HPS教育中蘊(yùn)涵的思維方式和解決問題的科學(xué)方法將影響學(xué)生的終身學(xué)習(xí)。因此，在現(xiàn)實(shí)的地理教學(xué)中需要重視HPS教育，關(guān)注“科學(xué)史”“科學(xué)哲學(xué)”和“科學(xué)社會學(xué)”的地理教學(xué)策略，主要有三點(diǎn)：一是在“地理科學(xué)史”的教學(xué)中，應(yīng)注重再現(xiàn)式教學(xué)。開展再現(xiàn)式教學(xué)，將地理知識產(chǎn)生的經(jīng)過有選擇地再現(xiàn)在學(xué)生面前，促使學(xué)生認(rèn)識地理學(xué)家的認(rèn)知路線、思維方式及探索精神等，引導(dǎo)學(xué)生如地理學(xué)家那樣思考、探索，體驗(yàn)地理知識產(chǎn)生、發(fā)展的過程[3]。比如，在“自然地理環(huán)境的差異性”一課中，可引入洪堡在欽博拉索峰考察并繪制出“自然之圖”的科學(xué)史故事，設(shè)置相關(guān)問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“山地垂直地帶性”內(nèi)容的學(xué)習(xí)。二是在“地理科學(xué)哲學(xué)”的教學(xué)中，應(yīng)注重科學(xué)探索過程。可在課堂教學(xué)中加入觀察、實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)科學(xué)研究方法，尤其是地理學(xué)特有技能（如看圖、繪圖等）的學(xué)習(xí)，在課后設(shè)置不同的地理考察、調(diào)查等活動。通過項(xiàng)目式的研究實(shí)踐活動來幫助學(xué)生深入理解“地理科學(xué)”教學(xué)中復(fù)雜的地理過程，提升地理學(xué)習(xí)的理性思維，落實(shí)地理核心素養(yǎng)。比如，在“自然界的水循環(huán)”一課中，可設(shè)計(jì)“一棵樹能產(chǎn)生多少水”的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)地理問題探究的過程，達(dá)成“水循環(huán)”的課標(biāo)要求。三是在“地理科學(xué)社會學(xué)”的教學(xué)中，應(yīng)注重案例學(xué)習(xí)和角色體驗(yàn)。通過典型案例的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生切身體會“地理科學(xué)的影響”和“地理科學(xué)的應(yīng)用”;運(yùn)用角色扮演等教學(xué)方法，讓學(xué)生體會“地理科學(xué)事業(yè)”的意義和價(jià)值。比如，在“地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用”一課中，可展示地理“3S”技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用案例，并設(shè)計(jì)學(xué)生扮演緊急救援中心工作人員利用“3S”技術(shù)參與救援的活動，加深學(xué)生對地理學(xué)科社會價(jià)值的認(rèn)識。

3.地理教師方面：開發(fā)HPS地理資源，探索地理學(xué)科HPS教學(xué)模式

地理教師對本學(xué)科HPS教育內(nèi)容的認(rèn)識，一定程度上決定了地理學(xué)科開展HPS教育的質(zhì)量。目前，HPS教育在我國整體上還不夠受重視，導(dǎo)致教師的HPS教育開發(fā)能力有限，今后各教育部門要加強(qiáng)教師HPS教育技能的培訓(xùn)。同時(shí)，一線的地理教師還應(yīng)主動加強(qiáng)自己學(xué)科領(lǐng)域HPS教育的探索，主要途徑有三種：一是豐富地理學(xué)科HPS教育知識。地理教師應(yīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)HPS教育的理念、價(jià)值、特點(diǎn)等知識，并通過自學(xué)《地理學(xué)思想史》《當(dāng)代地理學(xué)方法》《重新發(fā)現(xiàn)地理學(xué)：與科學(xué)和社會的新關(guān)聯(lián)》等教材，充實(shí)自身關(guān)于地理學(xué)科HPS教育的知識。二是開發(fā)地理學(xué)科HPS教育資源。針對現(xiàn)行地理教科書中HPS內(nèi)容不足的現(xiàn)狀，教師應(yīng)積極選擇具有科學(xué)性、代表性的地理科學(xué)史、地理科學(xué)哲學(xué)、地理科學(xué)與社會學(xué)的素材作為地理教學(xué)內(nèi)容。三是探索地理學(xué)科HPS教學(xué)模式。袁維新[4]曾提出“提出問題—引出概念—學(xué)習(xí)歷史—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—展示科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)—總結(jié)與評價(jià)”的一般HPS教學(xué)模式。廣大地理教育工作者還應(yīng)結(jié)合地理學(xué)科的特點(diǎn)，在“科學(xué)性、適學(xué)性、適量性”等原則下，靈活選擇不同的學(xué)習(xí)方式，探索基于HPS教育的地理課堂教學(xué)模式并加以實(shí)踐，讓學(xué)生在HPS地理教育的學(xué)習(xí)中走進(jìn)更廣闊的地理殿堂。▲

參考文獻(xiàn)：

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[3]張家輝，袁孝亭.基于地理素養(yǎng)培育的地理學(xué)史教育：價(jià)值與策略[J].教育理論與實(shí)踐，2015（26）：6-8.

[4] 袁維新.HPS教育：一種新的科學(xué)教育范式[J].教育科學(xué)研究，2010（07）：48-51（55）.