劉華昌 丁玉蓮

[摘要]HPS科學教育是近年來西方一些科學教育專家以建構(gòu)主義為指導思想,倡導的一種新的科學教育的課程與教學模式,是科學教育的一個非常重要而且可行的途徑,是國際科學教育研究中一個前沿性課題,是科學教育的發(fā)展趨勢。深入研究HPS教育有助于推動我國科學教育的改革,對其進行綜述有助于HPS科學教育研究的進一步深化。

[關鍵詞]HPS;科學教育;研究狀況;科學本質(zhì)

[中圖分類號]G40[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2009)06-0023-05

HPS科學教育是近年來西方一些科學教育專家以建構(gòu)主義為指導思想,倡導的一種新的科學教育的課程與教學模式。這種模式要求把科學史、科學哲學和科學社會學(即history philosophy and sociology of science)的有關內(nèi)容引人中小學科學教育,以期促進學生對科學本質(zhì)的理解,培養(yǎng)他們的科學精神和創(chuàng)新能力,是一種新的科學教育觀念,是科學課程實施素質(zhì)教育,全面提高受教育者素質(zhì)的一條有效途徑。20世紀80年代末期成立的國際科學史、科學哲學與科學教學研究小組,迄今已舉辦了三次HPS與科學教學的國際會議(1995年在美國明尼蘇達大學召開了第三次科學史、科學哲學與科學教學的國際會議)。1992年創(chuàng)辦的國際學術(shù)刊物《科學與教育》(Science & Education)專門刊登科學史、科學哲學和科學社會學與科學教育有關的論文。據(jù)統(tǒng)計,在1988～1998年期間,以科學史、科學哲學和科學教學為主題在學術(shù)期刊上發(fā)表的論文計有300余篇。1988～1992年期間,有關的學術(shù)期刊出了6次?？接戇@個主題[1]。由此可見,HPS教育已成為國際科學教育研究中一個前沿性課題。HPS是科學教育的一個非常重要而且可行的途徑,是國際基礎科學教育的先進理念,深入研究HPS科學教育有助于:革新科學教育的理念、促進科學本質(zhì)的理解、化解唯科學主義影響、抵制反科學思潮影響、促進科學人文相結(jié)合、促進科學課程的改革。深入研究HPS科學教育對當前我國科學教育的改革具有很強的理論和實踐的指導意義。所以,有必要對HPS科學教育的研究狀況進行梳理。

1國外研究的狀況

國外最早提倡HPS教育的是德國科學家馬赫,1895年曾提出,沒有任何科學教育可以不重視科學的歷史與哲學。1917年英國政府在一份題為《教育中的自然科學》的報告中明確地提出:在科學教學中,應當進行科學史和科學哲學的教學。報告指出需要把科學的主要成就及其取得這些成就的方法引進到教學中,應當開設科學史課程,科學史和科學哲學知識應當成為每個中學理科教師智慧的一部分。美國著名科學史學家和科學哲學家?guī)於靼芽茖W史和科學哲學研究融為一體,變得你中有我,我中有你。正如拉卡托斯所言:“沒有哲學的科學史是盲目的,沒有歷史的科學哲學則是空洞的?！?/p>

二戰(zhàn)以后,哈佛大學校長、化學家科南特出版了《關于科學的理解》專著,在書中他提出應在科學教育中開設科學史課程?？颇咸刂骶幍摹豆饘嶒灴茖W中的案例研究》成為科學史教學方面的經(jīng)典文獻。他的理論和方法對上世紀60年代的“哈佛物理課程”以及80年代的“2061計劃”都有極其重要的影響。美國科學教育專家克勞普福延續(xù)了科南特的想法,發(fā)展了適合高中生使用的8個科學史事例。根據(jù)克勞普福及庫力的研究,在高中物理、化學及生物課程中使用科學史事例,可以增加學生對于科學及科學家的興趣及認識,同時并未減少學生對科學知識的學習[2]。1952年,哈佛大學的科學史教授霍爾頓編寫了一部面向文科學生的物理學教材《物理科學的概念和理論導論》,該書的特點是充分而有效地利用了科學史和科學哲學來向?qū)W生闡釋物理科學研究的思想方法和本質(zhì)。霍爾頓隨后和一些教育學家、中學教師參與了“哈佛物理教學改革計劃”(Harvard Physics Project),開發(fā)了《改革物理學教程》作為中學新的物理教材,這部教材大量利用科學史內(nèi)容,具有明顯人文取向。它以歷史文化的觀點呈現(xiàn)物理科學進展,成了在美國有重要影響的物理教材之一,為中等學校引入HPS教育塑造了一個典范。美國物理學史家布拉什指導美國物理學會成立的物理史部門與美國科學史學會成立的教育委員會,也為科學史如何融入科學教育的研究做出了貢獻[3]。

上世紀80年代末以來,對HPS教育的關注也反映在一些國家科學課程與教學改革中。美國的《2061計劃》(1989)、《科學素養(yǎng)的基準》(1993)、《國家科學教育標準》(1996)、加拿大一些省的科學課程(1991)、英國國家課程中科學課程部分(1988)、荷蘭中學物理 PLON 課程(1988)、挪威的核心課程(1994)、丹麥的科學技術(shù)課程(1990)以及西班牙的新科學課程等,都對HPS課程與教學有明確的要求。例如,美國科學促進協(xié)會發(fā)表的《普及科學-美國2061計劃》的總報告,強調(diào)把科學史引入科學課程,認為若沒有具體的科學實例,關于科學發(fā)展和運作的概括將是空洞的,提出科學發(fā)展過程中的人物、歷史對于繼承人類文化遺產(chǎn)具有重要意義,認為科學史上意義重大的發(fā)現(xiàn)和變革實例,既反映了科學發(fā)展的歷史進程,又有顯著的文化特色。此外,科學史和科學哲學課程也已成為上述國家培養(yǎng)理科教師課程的一部分。在美國有些學區(qū),學完這門課才能取得教師證書。西班牙和丹麥最近也為理科師范生開設了這門必修課。

澳大利亞科學哲學教授邁克爾馬修斯多年來積極倡導把HPS納入科學課程與教學中,1994年出版了專著《科學教學:科學史和科學哲學的作用》一書,之后發(fā)表了許多篇關于科學哲學與科學教學的論文,尤其是在《關于科學本質(zhì)教學的適當目標:一個辯護》一文集中反映了他的主張[4。他認為科學哲學和科學史素養(yǎng)對于理科教師十分重要,他希望理科教師多懂一些科學史、科學哲學;認為,理科教學中都會不可避免地遇到一些科學史問題,教師如果具有較高的科學史素養(yǎng)就能有效地應用于科學教學中。同時,在馬修斯看來,在任何一個理科課堂上,哲學問題無處不在。當教師和學生在科學教學過程中遇到諸如觀察、假說、模式、理想化、證據(jù)、定律、理論等等術(shù)語時,當他們停下來問一問它們是什么意思以及正確使用它們的條件時,哲學就出現(xiàn)了,因為所有這些概念都起源于科學哲學家的思考。

由于當代科學社會學興起較晚,它對科學教育的影響與科學哲學和科學史相比要小得多,但它對科學的諸多解釋對科學教育產(chǎn)生的影響卻愈來愈大。隨著科技迅猛發(fā)展,環(huán)境問題日益突出。1962年 美國學者卡森撰寫《寂靜的春天》,使世人對任意使用化學制品所產(chǎn)生的有害影響高度警惕。由于卡森這本書的廣泛影響,環(huán)境保護運動隨即迅速興起。1982年,以色列科學教育學者霍夫斯坦和雅格聯(lián)名發(fā)表了《以社會問題組織80年代的科學教育》,他們認為“科學教育學作為一門學科關注的是科學與社會之間的界面(interface),強調(diào)科學與社會的互動。這標志著科學社會學正式介入科學教育?？茖W社會學家們普遍反對科學是純科學、沒有價值偏見的觀點。他們認為,科學是在廣闊的社會環(huán)境中發(fā)展起來的,因此,它既受到社會價值的影響,同時又影響著社會價值。忽視科學社會價值的任何科學圖景都是不全面的。著名社會學家如科林斯、沃爾加、拉托、諾一塞提納等人的研究表明,科學研究并不是由一種嚴格的科學方法所支配的,也不是那樣實施的。相反,科學研究中個人的和社會的價值起著重要作用,認為科學知識是依賴于社會情境而決定的研究成果,科學知識具有依賴社會而決定的性質(zhì)。

可見,HPS教育是世界范圍科學教育家的研究熱點,可以看出一個科學教育發(fā)展的重要而明顯的趨勢,即提倡和要求把科學史、科學哲學與科學社會學結(jié)合起來(即HPS)融入科學課程中去。

2國內(nèi)研究的現(xiàn)狀

我國HPS科學教育研究起步較晚、規(guī)模較小。國內(nèi)較早關注HPS教育在科學教育中應用的是清華大學劉兵教授。他1997年在《哈爾濱師專學報》發(fā)表《基礎教育改革與科學史——從美國的<2061計劃>及<國家科學教育標準>談起》的論文,分析了科學史及科學哲學在科學教育中的應用。后來,2002年他在發(fā)表的文章《基礎科學教育研究與建構(gòu)主義:中國與西方的差異》中談到:多年以來,科學教育界一直在努力尋求將科學史引入科學教育,科學哲學和科學社會學的內(nèi)容也成為基礎科學教育改革中人們努力要引入的內(nèi)容。像那些著名的教育改革方案中設立的有關科學的歷史或科學的性質(zhì)等內(nèi)容要求,就是這種努力的明顯表現(xiàn)。

1999年,廣州大學科學教育研究所魏冰博士發(fā)表了“科學史、科學哲學和科學教學”,專題討論了HPS融入科學教學的問題。他認為HPS教育的基本意圖是不但要讓學生學習科學內(nèi)容,還要讓他們了解科學的本質(zhì),而HPS在科學教學中的作用主要體現(xiàn)在:①使科學密切聯(lián)系個人、倫理、文化和政治因素從而使科學人文化;②使課堂教學更富有挑戰(zhàn)性和思考性,從而加強學生的批判性思維技能;③有助于更全面、準確地理解學科內(nèi)容。

國內(nèi)最早把科學史、科學哲學和科學社會學融為一體的是北京大學劉華杰博士,2000年,他在《關于“科學元勘”的稱謂》中提出的,并把它命名為“科學元勘”,得到了同行的認同,但不久即被西方的簡潔明了的“HPS”名稱所取代,另外,潘濤博士認為應叫“科學元究”,似乎沒有響應者。

國內(nèi)對HPS教育研究成果最多的首推首都師大丁邦平教授和淮陰師范學院的袁維新教授。丁邦平關注HPS融入科學課程的國際動態(tài),主要是介紹、引進國外的研究情況,他在2000～2002年分別發(fā)表《HPS教育與科學課程改革》、《科學元勘與科學教學的兩種模式》、《科學觀與科學教育改革:跨學科的視角》等論文;1999年,丁邦平完成了他的全國優(yōu)秀博士論文《當代國際科學教育的理論與改革》,2002年,在其博士論文基礎上出版了專著《國際科學教育導論》,書中第十章專門論述了HPS科學教育問題,文中分析了科學教育史上關于科學本質(zhì)的探索的經(jīng)驗與教訓、當前國際科學課程改革關注HPS的原因、HPS課程的兩種模式。認為HPS融入科學課程與教學是培養(yǎng)學生理解科學本質(zhì)的一個重要途徑;HPS對科學課程改革的作用主要體現(xiàn)在:第一,為原來非人文化的學?？茖W課程提供了人文化的因素;第二,HPS教育可以起到溝通英國學者斯諾所提出的“兩種文化”的作用;第三,把HPS教育納入科學課程中還有助于克服科學教育中的一些問題,如學生缺乏學習科學的動機、女生不愿學習科學,以及對科學在歷史、文化和社會中的地位理解不足等;第四,可以使學生更好地把握科學本質(zhì)[5]。

袁維新教授側(cè)重于研究科學史在科學教育中的價值。2004～2006年發(fā)表了《科學史教育的教學價值與教學模式》、《HPS教學模式和光合作用發(fā)現(xiàn)過程的教學案例》、《國外科學史融入科學課程的、《論科學史的教育價值》、《科學史教育的哲學透視》、《科學史融入科學課程的原則、方式和策略》等一系列有關HPS教育的文章。將科學史融人科學教學的教育價值歸納為7點:“第一,科學史可以激發(fā)學生的學習動機,吸引學生投入科學的探究;第二,科學史可使教材更具人性化;第三,借助于探索科學概念的發(fā)展與精致化的過程,可促進學生對科學概念的理解;第四,在理解重要的科學史例的過程中,可使學生認識科學的本質(zhì),例如科學革命、達爾文主義等;第五,科學史可以使學生了解科學知識的不定性、可變性,因而目前人們對科學的理解也是具有可轉(zhuǎn)換的特性;第六,科學史可使學生認識科學家之間會發(fā)生意識形態(tài)(ideology)的爭論;第七,科學史能展現(xiàn)出科學方法的改變歷程,使學生對科學方法的本質(zhì)有更深刻的認識?！盵6]提出“少而精”、“循序漸進”、“價值優(yōu)先”三原則,并對科學史引入科學課程的教學策略進行了探索。

2001年在教育部頒布的《科學(3～6年級)課程標準》中提出,“通過科學教育使學生逐步領會科學的本質(zhì)”、“發(fā)展學生對科學本質(zhì)的理解”。在《義務教育科學(7～9年級)課程標準》中關于“科學的本質(zhì)”同樣提出了明確的觀點,在“課程性質(zhì)和價值”中提出科學課程應建立在對科學本質(zhì)認識的基礎上,并將引導學生逐步認識科學的本質(zhì)?？茖W課程的五大基本理念之一是要“體現(xiàn)科學本質(zhì)”。在內(nèi)容標準的“科學技術(shù)與社會”領域,科學史是三大主題之一。

目前對我國科學教師和科學課程影響最大、最直接的仍然是教材,因此在科學教材的設計中融入HPS以加強對科學本質(zhì)的理解十分重要。2005年北京大學出版社出版了劉兵主編的《新科學讀本》,這套教材以名家名作階梯式向中小學呈現(xiàn)科學的歷史、科學的方法、科學的意識、科學的精神、科學的倫理等許多帶有人文意義而又與科學密切相關的內(nèi)容,堪稱是把HPS教育融入科學教材的開創(chuàng)性的工作。

2004年,張紅霞、郁波發(fā)表論文《小學科學教師科學素養(yǎng)調(diào)查研究》,認為科學教師要學習西方最先進的科學教育理論,尤其要通過科學史和科學哲學課程學習,確立適當?shù)目茖W本質(zhì)觀,認為影響科學教師教學行為的第一因素是對科學本質(zhì)的理解,而這是成功進行科學教育改革的關鍵。然而,關于在科學教師培養(yǎng)培訓中加強HPS課程與教學的問題,何善亮博士發(fā)表的《美國科學教育師資培訓的研究及啟示》中認為在這方面“我們幾乎還未涉及,必須給予高度重視”。

2006年,張克龍發(fā)表的《化學學科實施HPS教學模式的策略》、李富強發(fā)表的《HPS教育視野中的“自由落體運動”課堂教學設計》以及2007年東北師大張勇的碩士論文《Webquest與HPS整合教學模式在中學化學史教學中應用的個案研究》,都對HPS的教學教案設計進行了有益的探索。東北師大的賴鐵華的碩士論文《高中生物教學中HPS教學模式的研究與實踐》也探討了HPS教育的建構(gòu)主義學習理論基礎和教學案例設計問題。2007年,李君玉發(fā)表《HPS教育融入中學科學教育》,認為HPS教育回答了“科學是什么?”、“科學的本質(zhì)是什么?”這兩個問題,即HPS教育的核心內(nèi)容蘊涵了科學的本質(zhì)。只有在HPS教育的基礎上,我國中學科學提高學生的科學素養(yǎng)的教育總體目標,才能轉(zhuǎn)化為具體的目標,才有可能實現(xiàn)。

2006年,華中師大物理科學與技術(shù)學院的胡誠完成了他的碩士論文《HPS融入科學課程的研究》,論述了HPS教育的課程價值、課程內(nèi)容、教學模式等內(nèi)容,是國內(nèi)目前研究HPS科學教育最為翔實全面的學術(shù)成果,歸納出了HPS融入科學課程的三種價值:促進科學本質(zhì)的理解、促進知識的建構(gòu)、有助于科學態(tài)度、情感及價值觀的教育;對美國《國家科學教育標準》和我國《科學課程標準》中的HPS內(nèi)容進行了比較分析,認為美國的HPS教育的內(nèi)容具有完備的體系,更為關注學生的科學本質(zhì)觀,而我國更加關注科學史實對學生學習科學知識的幫助。指出我國的科學課程改革在吸收國際科學課程改革的新材料時忽視了其中科學本質(zhì)觀的變化及實施途徑,只學到些皮毛,而沒能吸收其精華。認為要對那些常規(guī)的、經(jīng)典的科學哲學、科學認識論和方法論展開深入的討論,要在中小學科學課程改革中,關注HPS的滲透,分清科學哲學流派及其對科學課程的意義,從而促進學生確立當代科學本質(zhì)觀[7]。遺憾的是,該文只是從HPS教育的課程實踐方面來論述,沒有建構(gòu)HPS教育的理論體系,沒有把HPS教育提高到科學教育教學模式的理論高度來論述。2008年,河南科技學院的王慧君副教授等發(fā)表《HPS教育及對我國科學教育改革的啟示》[8],認為HPS教育旨在于擴展科學教育的視野和科學教育的內(nèi)容,提倡從科學哲學、科學社會學、科學史學等多個視角來篩選、編排科學教育內(nèi)容,以期使科學教育能真正地、有效地、全面地提高國民的科學素養(yǎng)。著重論述了HPS教育對我國科學教育改革三個方面的啟示:其一,使原來“見物不見人”的學?？茖W課程具有了一定的人文氣息,滿足不同興趣的學生需要,有利于提高科學課程被學生選擇的機率;其二,使學生更好地把握科學本質(zhì),學會從多元視角分析科學問題,能使學生對什么是科學,科學知識是怎樣產(chǎn)生的,科學在社會發(fā)展的作用如何等等有較為全面和清晰的理解;其三,科學哲學的加盟使我國科學教育可克服人們的一些研究既沒有邏輯起點,也確定不了方向的問題。

綜上所述,HPS科學教育有助于學生認識科學的本質(zhì),是科學教育發(fā)展的方向,把它融入科學課程是國內(nèi)外科學課程改革的趨勢。然而,與國外HPS教育研究相比,我國仍缺乏對HPS科學教育的比較系統(tǒng)的研究,還需加強對HPS的

概念特征的辨析、教育價值的認識、課程內(nèi)容的歸納、教學方法的探討、教學模式的構(gòu)建、實踐應用的開發(fā)等。

參考文獻

[1]Matthews M R.The nature of science and science teaching[M]//B J Fraser,K G Tobin.International Handbook of Science Education.Boston:Baker & Taylor Books,1898:984.

[2]Klopfer L E,Cooley W W.The history of science cases of high schools in the development of student understanding of science and scientists:A report on the HOSC Instruction project[J].Journal of Research in Science Teaching,1963,(6):87.

[3]Brush S.History of Science and Science Education[M]//M Shortland & A Warwick (eds.).Teaching the History of Science.Basil Blackwell:The British Society for the History of Seienee,1989:54-66.

[4]Matthews M R.In defense of modest goals when teaching about the nature of science[J].Journal of Research in Science Teaching,1998,35(2):161-174.

[5]丁邦平.國際科學教育導論[M].太原:山西教育出版社,2002:342-343.

[6]袁維新.國外科學史融入科學課程的研究綜述[J].比較教育研究,2005,(10):62-67.

[7]胡誠. HPS融入科學課程的研究[D].武漢:華中師范大學,2006.

[8]王慧君,王桂秀.HPS教育及對我國科學教育改革的啟示[J].河南職業(yè)技術(shù)師范學院學報(職業(yè)教育版),2008,(3):69-71.

Summary of studies on HPS science education

LIU Hua-chang1,DING Yu-lian2

AbstractHPS science education was initiated as a new science education curriculum and teaching model on the guiding ideology of constructivism by some western science and education experts in recent years.It is a very important and feasible way of science education.It is a forefront of topic and the development trend of science education.Strengthening the research of HPS education will be contributed to the reform of China's science education,and help the research of HPS education to further deepen.

Key wordsHPS;science education;situation of research;nature of science