高中生物HPS教育融入科學史的校本課程開發

張穎　李德紅

摘 要 國際科學為解決“公民教育界嚴重缺乏科學素養”的危機提出用科學史、科學哲學、科學社會相結合的HPS教育融入科學史教學，而我國面臨相同的危機。通過對該校本課程的目標、名稱、內容、學時、授課對象及評價方式的確定等進行具體闡述，同時對教學設計、內容主題設計、素材來源等展開思考，探討高中生物HPS教育融入科學史的校本課程開發。

關鍵詞 高中生物 科學史 HPS教育 校本課程開發

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 前言

20世紀80年代起，西方科學教育界開始將HPS教育——科學史、科學哲學、科學社會教育作為新的科學教育范式用于科學史教學，提出了包括6個環節的HPS教育模式。我國也在《高中生物課程標準（實驗）》實施建議的教學建議（七）中明確提出注重學生對于生物科學史的學習，對提高學生的科學素養很有意義。那我國生物科學史的教學現狀如何？是否可以實施HPS教育？

選取廣東實驗中學、佛山一中、汕頭東廈中學等六所高中的高一、高二學生進行“高中生物科學史教學現狀”的問卷調查，并對授課教師進行訪談，可以發現學生對科學史學習很感興趣并認為教材應該適當增加素材，但由于不是教師授課的重點和課余學習時間不夠，科學史并沒有充分發揮其價值。教師們則表示由于課時限制及自己的知識水平有限，沒辦法在短時間內將科學史的科學方法、思維抽提出來傳授給學生，也缺少相應的教學方法指導。要想在我國更好地實施HPS教育進行生物科學史教學，就必須解決正課課時不夠、教師知識儲備不足、集中學習和訓練的機會匱乏等困難。因此筆者提出開發HPS教育融入生物科學史的校本課程，其意義有以下幾點：（1） 補充教材中的科學史知識、增加學習課時、實現集中訓練，有助于培養學生生物科學素養；（2） 為生物教師進行科學史教學提供應用素材和教學參考；（3） 響應現課程標準中“注重學生生物科學史學習”及即將頒布的新課標中“開設有特色的校本課程”和“豐富校本課程內容”的要求；（4） 順應國際科學教育改革的趨勢，拓寬國內HPS教育的研究領域，為實踐應用提供參考。

2 高中生物HPS教育融入科學史的校本課程開發設計

2.1 課程目標的確定

根據科學素養的內涵和所涉及的范圍，以及核心素養生命觀念、理性思維、科學探究與社會責任4個維度來設置以下的三維課程目標：

知識目標：明確高中生物一些核心概念的科學發展史進程；講述生物科學發展史上的大事件。

能力目標：獲得科學問題分析和探究的哲學思維；掌握科學探究能力及研究方法；培養批判性思維和創新能力。

情感、態度與價值觀目標：重走科學家之路，體會探究過程中觀點的碰撞與爭論，體會科學探究的辛酸曲折；分享科學家成功的喜悅，感受合作的力量，體會技術革新對生命現象研究的推動作用，領悟科學和技術的關系；增強學科的學習興趣，提升科學素養及教育科學本質觀。

2.2 課程名稱及內容的確定

考慮到課程名稱要有一定的吸引力，且在這門課中要盡可能地幫助學生在思維上穿越回生物科學史上重大發現的現場，讓學生像科學家那樣思考，像科學家那樣探索，和科學家一起經歷探究的曲折心酸與成功喜悅，所以確定該校本課程名為“穿越！生物科學史的15個大場面”。

從知識角度看，核心概念是學好生物學科的關鍵，其發展歷程可以有效幫助學生深刻理解核心概念及構建生物學科知識體系，所以該校本課程的主要內容可以選取生物核心概念的發展歷程來講授。根據對高中生物核心概念的分析，以下發現歷程非常重要：必修一的蛋白質、生命系統、生物膜系統、酶、細胞呼吸、光合作用、細胞分化；必修二的遺傳因子的發現與定位、遺傳物質的確定及傳遞、變異與進化；必修三的動植物生命活動的調節、生態學核心概念發展的探究歷程等。

從能力角度看，學生不僅要從核心概念的科學史中獲得科學研究思維和科學探究能力，更應該將這些思維與能力應用到探究自己生活中的科學研究歷程上。因此，在該校本課程中可以增加一些學生身邊的科學熱點事件的發現歷程來引導學生應用所學的HPS視角分析科學史，提高生物科學素養，比如青蒿素的發現等。還可以適當增加一些科學探究歷程中有趣的實驗來訓練學生的科學探究能力，比如用面粉制面筋的蛋白質發現實驗、DNA雙螺旋的模型制作等。

從情感、態度與價值觀看，學習生物科學史是讓學生愛上生物的有效方法之一，在該課程教學過程中要注重對學生學習生物的興趣培養。教師可以在講解專題時推薦相應的科學名著，并展示名著中對該段科學史的敘述及評價，進而培養學生閱讀科學名著的興趣，增強科學素養。此外，還可以準備一些精致的科學史小視頻，讓學生在輕松、愉悅的探索氛圍中與科學家一起探索與發現。

基于以上分析，確定該課程的內容主題（表1）。

2.3 HPS教育融入科學史的教學案例設計

2.3.1 使用HPS教育模式進行設計

HPS教育模式在教學中主要分為6個環節。首先，教師陳述本節課要探討的自然現象，引導學生進行頭腦風暴，提出他們對現象解釋的不同觀念。接著，教師為學生鋪墊歷史背景，講述科學家的觀點，引導學生選擇一種自己支持的觀點來設計實驗（包括思維實驗過程），并通過進行實驗呈現科學家觀點的檢驗過程。最后總結與評價，以科學家的歷程向學生滲透科學探究的本質，并對比當時社會背景下不同科學家的選擇，讓學生深刻認識到成功的關鍵，加深對科學本質的理解。上述HPS教學模式實施的流程示意見圖1。

2.3.2 使用HPS視角進行設計

HPS教育強調的是以科學史、科學哲學、科學社會三個視角共同學習科學史，所以教師在教學設計上應特別注重三者的融合。比如教學素材的選擇要能體現三者的關系，教學環節的設計要圍繞三者展開，教學過程的實施要注重引導學生綜合運用三個視角對科學發展歷程進行討論和反思、總結與評價。

2.3.3 設計教學案例的素材來源

經過大量的閱讀與篩選，筆者選擇出一些科學名著和關于科學史、科學哲學和科學社會的書籍供備課參考（表2）。

2.4 課程學時及授課對象的確定

校本課程的標準課時是18課時，因此教師可根據實際情況對15個專題進行課時分配。從課程主題來看，雖然高二學生比高一學生具有更多相關的知識基礎，但筆者認為授課對象可以不限于高二學生，在實際授課中同時包括了高一和高二的學生。這樣，實踐后可以研究該校本課程更適合在哪個年級開設，或都適合，從而完善和調整課程設計。

2.5 課程評價方式的確定

針對該課程的三維目標及出發點（提高學生生物科學素養），設置以下的課程評價方式：

知識目標的檢測：課堂小測、課堂反思問卷檢測、生物必修課學科考試（輔）。

能力目標的檢測：科學探究能力、創新能力、批判性思維的量表測驗。

情感、態度與價值觀目標的檢測：科學本質觀、生物學科學習方法、態度與興趣的問卷調查。

3 課程開發的特色

從生物科學史教學存在的問題出發來設計能夠解決教學困難的校本課程，這種開發校本課程的思路給高中生物教師進行科學史教學和校本課程開發提供參考。教師可根據自身學校特色及需求對該校本課程設計進行適當的調整。在此之前，將HPS教育融入高中生物科學史作為校本課程開發的研究尚未見報道，這樣的結合不僅為教師們提供了教學思路和素材，也滿足學生“適當增加科學史素材”的需求，在一定程度上可以改善生物科學史的教學現狀。

一般的生物課堂上只能為學生提供分散的、有限的科學史學習機會，而校本課程則可以提供集中、長時間的學習和訓練，這對學生科學素養和教師教學水平的提高非常有意義。此外，該校本課程還秉承“知識能力方法并重，動手動腦趣味無窮”的特點，還原學生完整的教育生活，發展學生的多元性格與能力。

參考文獻：

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