◇王雅瑜（福建：廈門市集美區(qū)英村小學(xué)）

一、什么是HPS

HPS是科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)三者內(nèi)容的融合，即在教育教學(xué)中融入有關(guān)科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)以及科學(xué)社會學(xué)的內(nèi)容，以期提高科學(xué)教育的質(zhì)量。

二、HPS教育現(xiàn)狀

馬赫是國外最早提出HPS 教育理念的科學(xué)家，他認為：“沒有任何科學(xué)教育可以不重視科學(xué)的歷史與哲學(xué)?！惫鸫髮W(xué)的科學(xué)史教授霍爾頓在《改革物理學(xué)教程》一書中大量引用科學(xué)史內(nèi)容，為HPS 教育融入中等教育塑造了典范。20世紀80年代以來，英國的《國家科學(xué)課程》、美國的《2061 計劃》及《國家科學(xué)教育標準》等都有一個共同的趨勢：將HPS 教育融入科學(xué)教育，提高學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認識，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

我國科學(xué)教育起步較晚，也沒有龐大、完善的理論作為支撐。同時，對科學(xué)史教育作用的理解較為狹隘，停留在激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣以及愛國教育方面，還未涉及科學(xué)史對提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的積極作用。1999年，廣州大學(xué)科學(xué)教育研究所魏冰博士在《比較教育研究》第3 期上發(fā)表了《科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)教學(xué)》一文。他認為，HPS 教育的基本意圖，不但要讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)內(nèi)容，還要讓他們了解科學(xué)的本質(zhì)，而HPS 在科學(xué)教學(xué)中的作用主要體現(xiàn)在：1.使科學(xué)密切聯(lián)系個人、倫理、文化和政治因素，從而使科學(xué)人文化；2.使課堂教學(xué)更富有挑戰(zhàn)性和思考性，從而加強學(xué)生的批判性思維技能；3.有助于更全面、準確地理解學(xué)科內(nèi)容。

科學(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要是指學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程的過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，是科學(xué)課程育人價值的集中體現(xiàn)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責任等方面。新蘇教版小學(xué)科學(xué)教材中有大量的科學(xué)史，作為一種重要的課程資源，對于科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)具有重要作用。新教材中以時間軸為單位，呈現(xiàn)科技發(fā)展歷程，但教參對教法及教學(xué)目標沒有具體呈現(xiàn)，也很少將科學(xué)史教學(xué)與理解科學(xué)本質(zhì)、提升科學(xué)素養(yǎng)直接關(guān)聯(lián)，致使科學(xué)史教學(xué)成為教學(xué)的“備選項”。

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)，HPS 教育現(xiàn)狀是：1.國外HPS 教育應(yīng)用較為成熟，國內(nèi)起步晚，無現(xiàn)成的教學(xué)模式可參考；2.HPS 教育應(yīng)用于課堂教學(xué)實踐，多見于中學(xué)課程，用于學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)方法的研究，而應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課程的較少，且多是理論上的研究，較少應(yīng)用于課堂教學(xué)實踐中；3.以蘇教版小學(xué)科學(xué)教材為例，編者對科學(xué)史的重視上了一個新的高度，但對教學(xué)目標和教學(xué)方法無明確要求，廣大教師難以將科學(xué)史教育與助力科學(xué)素養(yǎng)提升相聯(lián)系。

三、HPS教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課堂的實踐案例

如何開展科學(xué)史教育？英國科學(xué)教育學(xué)者孟克和奧斯本提出了把HPS 融入科學(xué)教育的新科學(xué)模式，即HPS 教學(xué)模式，其程序包括六個環(huán)節(jié)。下面以《變色花》的教學(xué)設(shè)計為例，談?wù)凥PS教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課堂中的運用。

（一）演示現(xiàn)象

小學(xué)階段，故事對學(xué)生具有非常大的吸引力，以科學(xué)家波義耳在實驗室不小心把酸性液體濺到紫羅蘭花的故事導(dǎo)入。教師課件出示紫羅蘭花被染色前后，引發(fā)學(xué)生思考：紫羅蘭花為什么變色？

（二）引出觀點

教師引導(dǎo)學(xué)生就看到的現(xiàn)象進行討論，提出自己的觀點。

生甲：可能是花中的某種物質(zhì)與液體發(fā)生了反應(yīng)。

師：如果你是波義耳，你打算怎么做呢？

生甲：我打算再做一次試試看。

生乙：其他液體也會使花變色嗎？

生丙：試試其他液體是不是也會使花變色。

（三）學(xué)習(xí)歷史

學(xué)生對紫羅蘭花變紅的現(xiàn)象進行思考后，教師繼續(xù)回到歷史故事中：波義耳看到紫羅花變色了，她讓助手準備各種酸，把紫羅蘭花分成幾束放進液體中，發(fā)現(xiàn)酸性液體都使紫羅蘭花變成紅色了。在這個環(huán)節(jié)中，教師及時肯定學(xué)生甲嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，肯定學(xué)生乙和學(xué)生丙的善于思考?？茖W(xué)史的介紹使學(xué)生設(shè)身處地體驗了科學(xué)家探究與思考的過程。學(xué)生甲在這個過程中獲得一種巨大的成就感：原來他的想法和科學(xué)家如此相似；學(xué)生乙和學(xué)生丙在這個過程中思維得到了很好鍛煉。

（四）設(shè)計實驗

“我也給大家準備了各種液體，如果你是波義耳，打算怎么來研究這些液體的酸堿性？”讓學(xué)生以小組為單位，展開討論與交流，進而引導(dǎo)他們怎樣進行公平實驗：液體一樣多；浸泡時間一樣長。（在具體操作中，紫羅蘭花瓣厚，反應(yīng)時間長，本節(jié)課中的花用牽牛花來替代。）

（五）呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實驗檢驗

在教學(xué)中，我為學(xué)生提供了五種液體：白醋、食用堿液體、洗衣粉水、檸檬酸、白開水。學(xué)生通過公平實驗，找出液體中能使花變紅色的檸檬酸和白醋，并再次質(zhì)疑：那么使花變成藍綠色的這些物質(zhì)呢？沒有變色的物質(zhì)呢？教師順勢給出堿性物質(zhì)和中性物質(zhì)，并讓學(xué)生根據(jù)液體種類及感官找出這些液體分別是什么。學(xué)生在知道食用堿液體和洗衣粉水屬于堿性液體的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)看、聞以及生活經(jīng)驗，找出洗衣粉水，以此推斷出另一種不認識的液體是食用堿液體。充滿挑戰(zhàn)的活動讓學(xué)生的思維一直處于活躍狀態(tài)。

（六）總結(jié)與評價

本節(jié)課的知識目標順利完成，學(xué)生對酸性液體、堿性液體和中性液體有了大致了解。教師引導(dǎo)學(xué)生再回到歷史故事中，新問題又來了：你覺得用花來檢測物質(zhì)的酸堿性可能會遇到哪些新問題？學(xué)生甲：不是花開的季節(jié)怎么辦？學(xué)生乙：每次檢測前都要先去摘花，特別麻煩。學(xué)生考慮得確實都是波義耳考慮的問題，所以后來就有了石蕊試紙、pH 試紙的誕生。課程進行到此環(huán)節(jié)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：“人類的需求是一項科學(xué)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，人類總是對產(chǎn)品不斷改進以適應(yīng)自己不斷增加的需求?！倍@正是我們課標需要去落實的。在談本節(jié)課的收獲及學(xué)生課后訪談時，我們發(fā)現(xiàn)，借助科學(xué)史，學(xué)生對物質(zhì)的三種分類還是非常精準到位的。學(xué)生課后還想探究還有哪些花可以指示物質(zhì)的酸堿性，有的學(xué)生還想探究人體的糞便是酸性還是堿性。課間，調(diào)皮的男生帶著PH 試紙去實驗了。在這個過程中，不論是目標達成還是課堂生成，學(xué)生收獲和經(jīng)歷的科學(xué)探究精神，遠比教師預(yù)設(shè)的豐富，本課的四維目標已經(jīng)融為一體了。教師在反復(fù)備課、磨課中，也有所領(lǐng)悟：雖然《變色花》一課在課標中屬于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容，但其實涉及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)容，課標中各領(lǐng)域的內(nèi)容也是可以相輔相成、融會貫通的。

四、HPS教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)課堂的實踐思考

HPS 教學(xué)模式將科學(xué)史整合成適合學(xué)生探究的主題，引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的探索思路，領(lǐng)會科學(xué)研究的一般方法，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維發(fā)展過程。這對當前小學(xué)科學(xué)課堂存在的“情境不真”“目的不明”“活動有余、思維不足”等現(xiàn)象是一個很好的彌補。但如何將科學(xué)史資料的收集和整合成適合學(xué)生開展探究的活動材料，對教師來說有一定的難度，而且HPS 教學(xué)模式并非適合所有的小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)。那么，HPS教育對于其他非課題成員有什么借鑒意義呢？我認為至少有以下兩點。

（一）科學(xué)閱讀是提升學(xué)生素養(yǎng)的有效途徑

國際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為三個組成部分：了解科學(xué)知識；了解科學(xué)的研究過程和方法；了解科學(xué)技術(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響?？茖W(xué)閱讀是有效提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方法之一。當今閱讀存在以下幾種現(xiàn)象：首先，閱讀范圍存在“重文輕理”的現(xiàn)象，科普類書籍閱讀普遍偏少，在女生當中尤為明顯。無閱讀，不積累，更無從談思維的培養(yǎng)。其次，廣大一線科學(xué)教師并未能有效指導(dǎo)學(xué)生對課內(nèi)閱讀資料進行圈點勾畫做批注等，質(zhì)疑性閱讀、求解性閱讀、比較性閱讀等的落實更是無從談起。最后，教師雖然引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)時事，但更多的只是開拓其眼界，并未將現(xiàn)今科學(xué)家的工作與認識科學(xué)本質(zhì)、提升科學(xué)素養(yǎng)相關(guān)聯(lián)。因此，作為一線小學(xué)科學(xué)教師，在當前國測、省測的背景下，應(yīng)該考慮將有效科學(xué)閱讀與提升學(xué)生素養(yǎng)更好地結(jié)合。

（二）科學(xué)教師的史哲素養(yǎng)是科學(xué)課程實施的關(guān)鍵因素

在當前的評定體制下，教師的教學(xué)方法和教學(xué)策略仍然側(cè)重于知識的傳授，學(xué)生難以感受科學(xué)發(fā)展的過程以及科學(xué)的態(tài)度和價值觀。教師“不同的科學(xué)觀必然反映在課程和教學(xué)中，直接影響著教育改革的成效和教學(xué)質(zhì)量”。首先，教師要進行必要的科學(xué)史哲素養(yǎng)學(xué)習(xí)，樹立正確的科學(xué)教學(xué)觀。這種科學(xué)觀不再將科學(xué)和科學(xué)知識的“客觀性”完全否定?！八姓J科學(xué)知識具有暫定性，并不斷變化；科學(xué)家的工作是尋找證據(jù)解決分歧”。教師基于以上認知，教學(xué)工作也會由知識的傳授轉(zhuǎn)向如何利用科學(xué)史幫助學(xué)生成長。其次，必要的科學(xué)史、哲學(xué)學(xué)習(xí)有助于預(yù)測學(xué)生的前概念，以協(xié)助教學(xué)的設(shè)計。如，“眼睛放出光線而看到物體”“白色是純的、無色的光”等理論，也是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中根深蒂固的觀念，教師可以抓住這些概念迷失，“對癥下藥”。通過有趣的歷史題材，還原科學(xué)家在當時環(huán)境下的探究過程，在一定程度上可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，原來自己的想法也是科學(xué)家曾經(jīng)的想法，而科學(xué)家的思維方法和探究方法也會潛移默化地影響他們。在教學(xué)中運用這些歷史題材，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識，遠比單一重復(fù)記憶、背誦科學(xué)知識效果要好得多。