HPS教育教學(xué)模式在生物教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了HPS教育理論，對生物教學(xué)中HPS教育現(xiàn)狀進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)HPS教育在生物教學(xué)中的作用，并著重結(jié)合實(shí)例介紹HPS教育基本教學(xué)模式，提出教師在HPS教育教學(xué)中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：HPS； 教學(xué)模式； 生物教學(xué)； 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2014）02-007-001

一、HPS教育含義及現(xiàn)狀分析

HPS教育是History philosophy and sociology of science（科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)）的縮寫，它是以建構(gòu)主義為理論基礎(chǔ)的、新型的、基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)史教育。它的目的是把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)的內(nèi)容融入到課程教學(xué)中，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

然而HPS教育在生物教學(xué)中的現(xiàn)狀卻不容樂觀。教師常以講故事或?qū)W生自我閱讀的方式一帶而過，學(xué)生對此內(nèi)容也是聽過、看過，而后就忘了，教育效果較差。造成此種現(xiàn)狀的原因主要是教師對新的教學(xué)理念、觀點(diǎn)理解不夠，課堂教學(xué)模式單一；教師自身科學(xué)史知識(shí)儲(chǔ)備不夠，對科學(xué)史的教育價(jià)值缺乏深刻理解；受教學(xué)時(shí)間限制，教師關(guān)心的問題是傳授學(xué)科知識(shí)，突略了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、重視HPS教育的作用

HPS教育在生物教學(xué)中具備著以下作用，我們應(yīng)充分重視。

1.HPS教育是以科學(xué)教育為背景，促使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)科學(xué)知識(shí)。教師遞進(jìn)式的問題設(shè)置，能有利于拉近學(xué)生與科學(xué)家的距離。學(xué)生在體驗(yàn)小“科學(xué)家”的過程中，體會(huì)到科學(xué)創(chuàng)新的艱辛與樂趣，從而掌握科學(xué)研究方法。

2.HPS教育能充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、拓寬知識(shí)面，增加學(xué)生的人文知識(shí)，陶冶人文情懷。

3.HPS教育將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)的學(xué)習(xí)與當(dāng)前的科學(xué)概念學(xué)習(xí)有機(jī)地融合在一起，有利于學(xué)生對科學(xué)知識(shí)的理解，有利于科學(xué)方法的培養(yǎng)和科學(xué)思想觀的熏陶，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、HPS教育的基本教學(xué)模式

英國科學(xué)教育學(xué)者孟克（M.Monk）和奧斯本（J.Osborne）在總結(jié)科學(xué)教育的歷史經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以建構(gòu)主義為理論基礎(chǔ)，提出了HPS教育的基本教學(xué)模式。這一模式注重利用學(xué)生的已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，促使學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。下面以“植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)”為例，結(jié)合HPS教育基本教學(xué)模式的六個(gè)環(huán)節(jié)來介紹：

1.演示現(xiàn)象

教師通過向?qū)W生演示某一自然現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，由此產(chǎn)生需要解決的問題。這里的自然現(xiàn)象必須是科學(xué)家在歷史上曾進(jìn)行過研究的，從而才能激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使學(xué)生利用科學(xué)史資源進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

如教師一上課就利用多媒體課件，演示小樹由小長大的情景，引導(dǎo)學(xué)生思考：小樹為什么會(huì)長大？它的食物是什么？

2.引出觀念

教師啟發(fā)學(xué)生對這一自然現(xiàn)象作出自己的解釋，說出自己的想法。大家可以各抒己見，用發(fā)散性思維進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。大家互相討論。

如同學(xué)甲認(rèn)為：小樹的食物是空氣（小樹暴露在空氣中）。

同學(xué)乙認(rèn)為：小樹的食物是土壤（小樹種在土里）。

同學(xué)丙認(rèn)為：小樹的食物是土壤（人們給小樹澆水）……

3.學(xué)習(xí)歷史

教師介紹這一問題產(chǎn)生的真實(shí)背景、當(dāng)時(shí)科學(xué)家的不同思想、觀點(diǎn)、驗(yàn)證方法等，作為學(xué)生研究的參照系，引導(dǎo)學(xué)生討論、探索這些觀念產(chǎn)生的背景、條件，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到時(shí)代的制約性，從而激發(fā)學(xué)生的想象力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

教師闡述：2000年前，哲人亞里士多德通過經(jīng)驗(yàn)推測植物的食物來自土壤。1629年，海爾蒙特做了個(gè)實(shí)驗(yàn)：他在木桶中種了一棵樹，每天給樹澆水，幾年后對比實(shí)驗(yàn)前后土壤和樹苗的重量發(fā)現(xiàn)：土壤減輕50克，而樹苗增重了10公斤。由此他得出結(jié)論：植物的食物是水。

4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

教師要求學(xué)生從多種觀點(diǎn)中選擇某種觀點(diǎn)，組內(nèi)合作共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn)。通過這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：同一自然現(xiàn)象可能有不同的解釋，這些解釋不是簡單的猜測，而要有依據(jù)。

教師提問：你認(rèn)為什么是植物的食物？你贊同哪一位科學(xué)家的觀點(diǎn)？能不能實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證呢？請你結(jié)合已有知識(shí)，以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行探究。

5.呈示科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

教師講解教科書上對這一自然現(xiàn)象的科學(xué)解釋，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變提供契機(jī)和可能。學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、資料的收集與整理，對自己的觀念和解釋進(jìn)行檢驗(yàn)，從而得出結(jié)論，形成科學(xué)觀念，即實(shí)現(xiàn)由原有的錯(cuò)誤觀念、不完整觀念向科學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，理解科學(xué)探究過程，學(xué)會(huì)科學(xué)探究方法，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

教師講解：植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)是二氧化碳、水、無機(jī)鹽。教師引導(dǎo)學(xué)生對自己所選觀點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在此可就“二氧化碳是光合作用必需的原料嗎”進(jìn)行探究。設(shè)計(jì)一組對照實(shí)驗(yàn)：在兩個(gè)密閉的玻璃罩內(nèi)分別放入一盆植物、一只小老鼠。一個(gè)玻璃罩內(nèi)用燒杯裝一杯清水，另一玻璃罩內(nèi)用燒杯裝一杯氫氧化鈉溶液，放在太陽下觀察一段時(shí)間。觀察到的現(xiàn)象是什么？你能得出什么結(jié)論？

6.總結(jié)與評(píng)價(jià)

通過個(gè)人的反思、小組成員互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等方式來總結(jié)思考，幫助學(xué)生深刻理解科學(xué)探究本質(zhì)。

從實(shí)驗(yàn)的儀器的選取、實(shí)驗(yàn)方案的猜想、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)等方面，將學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較、評(píng)價(jià)，得出結(jié)論。

放清水的玻璃罩內(nèi)植物與老鼠都生活的很好，而放氫氧化鈉溶液的玻璃罩內(nèi)老鼠與植物先后死去。由于氫氧化鈉溶液具有吸收二氧化碳的特性，由此得出結(jié)論：二氧化碳是植物光合作用的原料之一，是植物的食物之一。

四、運(yùn)用HPS教學(xué)模式應(yīng)注意的問題

在運(yùn)用此種理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體內(nèi)容的不同進(jìn)行不同的選擇。教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對教學(xué)過程進(jìn)行靈活取舍和適當(dāng)調(diào)整，切勿生搬硬套。同時(shí)教師平日要注意積累收集生物史資料與素材，開發(fā)科學(xué)史方面的課程資源；不斷完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，變革思維方式，學(xué)會(huì)客觀深刻地評(píng)價(jià)科學(xué)家的貢獻(xiàn)；并明確科學(xué)史的教育要求，樹立終身學(xué)習(xí)意識(shí)，提高自身科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]袁維新.《HPS教學(xué)模式和光合作用發(fā)現(xiàn)過程的教學(xué)案例》，生物學(xué)教學(xué)，2004（12）