基于HPS培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的科學(xué)課堂教學(xué)

黃婷

HPS（History and Philosophy of Science）是科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)的英文縮寫，HPS的核心內(nèi)涵就是關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的認識。2011版的初中科學(xué)課程標準吸納了國際科學(xué)教育改革的部分理念，將科學(xué)課程的性質(zhì)界定為“初中科學(xué)課程是以對科學(xué)本質(zhì)的認識為基礎(chǔ)，以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程”，但還是有很多老師在對于科學(xué)史哲的教育價值的認識還是存在著不同的見解，有許多方面上的不足，而且在實際的操作中，也存在著許多誤區(qū)。因此，將HPS融入科學(xué)教學(xué)，能充分展現(xiàn)科學(xué)史內(nèi)在的價值。

一、科學(xué)史哲在初中科學(xué)教材中的呈現(xiàn)

隨著新課程的改革的推進，在教材編排的過程中，科學(xué)史哲不論是在內(nèi)容上和呈現(xiàn)的類型上都非常豐富。從呈現(xiàn)方式上看共涉及了“正文”、“閱讀”、“科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境”三個欄目，并配以圖片與文字形象生動的向?qū)W生展示了相關(guān)歷史片段，還原了歷史的真相。

表1 《科學(xué)》1—6冊教材中有關(guān)科學(xué)史哲題材的分類統(tǒng)計匯總表

二、HPS融入初中科學(xué)課程中的教育價值

1.融入HPS，促進學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì) HPS融入科學(xué)教學(xué)，可以幫助學(xué)生了解科學(xué)知識，促進對科學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的理解。以浙教版《科學(xué)》八年級下冊第二章第三節(jié)《原子結(jié)構(gòu)的模型》第一課時為例，由于微觀世界的不可見和抽象性，原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程與現(xiàn)實距離遙遠、背景復(fù)雜、思維要求高，將HPS融入教學(xué)中，通過“觀察科學(xué)現(xiàn)象——建立理性模型——實驗驗證”逐步建構(gòu)原子概念。

2.融入HPS，促進學(xué)生自主建構(gòu)知識 在實際的教學(xué)中為什么有那么多的學(xué)生成績不理想？其中的原因雖然有很多，但主要矛盾是沒有使學(xué)生從前概念或錯誤概念轉(zhuǎn)變到科學(xué)概念上來。將HPS融入科學(xué)教學(xué)，不僅可以幫助學(xué)生了解到自己，提供相矛盾的新概念學(xué)習(xí)的情境，而且它能告訴我們關(guān)于科學(xué)思想的邏輯行程和歷史行程。以浙教版《科學(xué)》八年級上冊《大氣壓強》一課“證明大氣壓存在”的片段為例，大氣的壓強是重要的物理現(xiàn)象，與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切。

3.融入HPS，實現(xiàn)科學(xué)態(tài)度、情感及價值觀教育 科學(xué)知識、科學(xué)過程及方法、科學(xué)態(tài)度情感與價值觀三者構(gòu)成了科學(xué)課程中的“三維目標”，這些科學(xué)過程也是最容易被教師所忽略的。那么怎樣才能讓這些知識融為一體，突出價值教育，促進學(xué)生科學(xué)知識發(fā)展？筆者認為，融入HPS是一種有效的途徑。

第一，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲。興趣是學(xué)習(xí)最好的內(nèi)驅(qū)力，科學(xué)家們之所以在某個領(lǐng)域能夠取得巨大的成就，除了艱苦奮斗、潛心鉆研，更重要的是他們對這個領(lǐng)域具有濃厚的興趣以及發(fā)自內(nèi)心的熱愛。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容穿插相應(yīng)的科學(xué)史哲，引起學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的注意。如在學(xué)習(xí)大氣壓強時，介紹著名的馬德堡半球?qū)嶒灒R德堡市長格里克在廣場以16匹馬拉開兩個半球這樣壯觀的場面，帶給學(xué)生巨大的震撼，不僅說明了大氣壓的存在，同時向人們展示了大氣壓的強大力量；又如在引入浮力知識的學(xué)習(xí)時，講述阿基米德奉命鑒定皇冠真假的故事，通過生活中的真實情境頓悟到對不規(guī)則物體體積的測量方法，再進一步探索得到判斷浮力大小的基本原理——阿基米德原理，整個過程生動有趣，體現(xiàn)了科學(xué)家的睿智，這樣的課堂是學(xué)生喜愛的課堂，使學(xué)生躍躍欲試。

第二，通過HPS教育培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。任何科學(xué)都必須要經(jīng)過探索，去相應(yīng)的實踐，才能得到相應(yīng)的結(jié)果，并且都要有相應(yīng)的理論依據(jù)。例如：1892年英國科學(xué)家瑞利多次測定發(fā)現(xiàn)，從空氣中得到的氦氣每升重1.2572克，從氦氣的氧化物中得到的氦氣每升重1.2506克，兩者在第三位小數(shù)上存在差異，相差0.0066克，相當于一個跳蚤的質(zhì)量，但是瑞利并沒有忽視兩者的差異，沒有說這是在實驗本身的問題，去加已改正。反而把他探索的結(jié)果發(fā)表出來，最后和他的朋友一起研究這個問題。因此在科學(xué)探究中科學(xué)態(tài)度是非常重要的，科學(xué)總是要通過實驗探索的事物，而不是你想象中應(yīng)該是的事物。

第三，通過HPS教育培養(yǎng)學(xué)生的人文精神。在科學(xué)探究中，人文精神表現(xiàn)為人生觀和價值觀。教授學(xué)生知識時，可以通過一些具體的科學(xué)家實例來向?qū)W生傳達這種精神。如：居里夫婦歷盡苦難，從眾多的化合物中提取一克鐳；愛迪生為尋找合適的燈絲材料，失敗了近8000次；伽利略堅持真理，冒著生命危險，花了9年時間寫出著作。科學(xué)家們堅韌不拔的毅力，堅持不懈的精神，都值得學(xué)生學(xué)習(xí)，向他們看齊。

從上述教學(xué)過程可以看出，基于HPS教學(xué)模式，將科學(xué)史哲的學(xué)習(xí)與當前的科學(xué)概念和理論的學(xué)習(xí)有機地融合在一起；整個教學(xué)過程是一個不斷提出問題并解決問題的自主探究過程，因而有利于培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生不再是單一的從老師那里獲取知識，而是他可以反饋給教師他獲取的知識，提出疑問，進行再次探索，最終得到問題的答案。學(xué)生的地位將由傳統(tǒng)模式的被動接受轉(zhuǎn)為主動接受，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性，進而培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。