科學教育中的大概念

單佳雯

摘要：科學大概念由于其宏觀概括性已然成為科學教育的大趨勢。本文基于HPS視角審視科學大概念，主張將HPS教育理念與科學大概念相結合，從教育目標、教學內容以及教學方式等方面提出了針對我國科學課程改革和發展的啟示。

關鍵詞：HPS教育;科學大概念;科學教育

科學教育與科技創新人才的培養和公眾科學素養的提高息息相關，相較于僅提倡知識的傳授，當今研究傾向于將科學素養視為科學教育的目標和指歸，此外，科學教育浮現出內容不整合難題，因此將HPS教育和科學大概念引入科學教育勢在必行。

一、HPS教育與科學大概念的引入

HPS系history、philosophy & sociology of science的簡稱，中文譯為“科學史、科學哲學與科學社會學”[1]。將HPS教育融入科學課程中，有助于人們理解科學本質、科學事業和科學精神。其中，歷史情境可以從科學發生的方式角度理解科學概念，哲學思辨從理性判斷角度審視科學兩面性，社會學展示了科學建構與社會形成之間的復雜關系。

大概念（big idea），在教育領域是指能涵蓋學科內部縱向知識發展和學科間知識橫向關聯的概念框架[2]。“科學大概念”因科學課程內容不整合應運而生，《科學教育的原則和大概念》將“科學大概念”定義為“有組織、有結構的科學知識和模型，能夠對一定范圍內的相關現象進行解釋和預測[3]。”通過學習科學大概念，學生除了能解釋自然現象外，還應該知道科學概念是如何產生的、科學與技術的聯系及應用。

二、HPS視角下的科學大概念

隨著科學教育中HPS理念的深入，無論是學科思想、課程內容、教學設計還是學生建構科學概念都產生了積極的變化。因此，從HPS視角理解科學大概念的豐富內涵無疑是最佳途徑。

（一）從科學發展史出發

科學大概念是不斷發展著地歷史概念，科學的基本史料還原了科學大概念的真實建立過程，是對科學產生、形成、發展及其演變歷史的反映，更是科學知識、方法與思想的集中載體[4]。所以，從科學發展史的進程出發，將其中發生的重大歷史事件和代表性人物作研究的主要內容，學生通過深入的探究和學習，從中獲得關于科學發展本質和事物內部聯系的啟示。這是將科學教育從側重于實證知識的傳授到強調科學大概念體系發展過程、科學方法的意義以及科學發現的人文因素等的轉變，有助于學生理解科學大概念的形成過程、整體框架，加速科學大概念的內化進程。

（二）用科學哲學思考

科學研究難以做到完全客觀，科學家的觀察也在一定程度上有賴于以往的經驗和自身的信念，因此在嚴謹的科學研究中，正確科學哲學觀的引導必不可少。科學哲學是科學在概念或話語上的理性分析和哲學思辨，在科學教育中加入對科學的哲學思考“能夠鼓勵公眾聯系理性并變得理性[1]”。在科學研究中利用科學哲學引導思考，是對科學本質的深入挖掘，更是對科學概念的理性分析以及對科學活動的方法指導。通過哲學思考，學生在習得科學知識的同時，對科學意義將會有更加深入的理解，分析問題的思維方式也會在潛移默化中形成。最終，幫助學生形成正確的科學觀念，堅持用懷疑與批判的眼光看待科學、呈現科學事實。

（三）與科學社會學結合

科學很難獨立于社會而存在，會受如政治、經濟、文化及宗教的影響，因此，科學教育除了解釋科學自身外還需指向社會。科學社會學是圍繞科學的社會特性、人在科學活動中的作用、科學與社會之間相互關系、現代科學發展帶來的社會后果等內容進行研究的學科[5]。科學教育與科學社會學相結合，在教學過程中將學生置身于客觀世界中，可以使其站在社會角度分析科學大概念中蘊含的除個人價值外更廣闊的其他價值，通過積極地建構科學與社會的聯系，學生能夠更加深入地觀察和理解科學，從而提升對某一事物的價值判斷力。

三、對我國科學課程改革和發展的啟示

基于上述分析，HPS教育與科學大概念的引入推動著科學課程的深刻變革和發展，主要表現在教育目標、教學內容、教學方式等方面。

教育目標上，要發展學生多元化的科學素養，不只是知識技能，更要注重培養科學情感價值觀，如批判精神、創新思維、社會責任意識等作為核心目標。教學內容上，將科學大概念運用于科學教育，利用系統式思路將知識經驗、方法技能以及其中蘊含的哲學觀按照一定的教學結構編排，保證內容模塊重組的同時仍密切相關。教學方式上，將HPS課程實施模式、教學方法引入科學大概念的探究性學習活動中，讓學生通過小組實踐等學科活動跨越知識符號層面，嘗試遷移知識解決社會現實問題，進而引導學生深入領會科學大概念背后的意義，這是培養能力、啟迪思想的過程[6]。

四、結語

總之，HPS視角下的科學大概念教學是科學本質觀與整體教學觀整合的重要體現，為我國的科學課程改革和發展提供了新思路。但在明確其豐富內涵、價值及實踐路徑的同時，也要看到國內圍繞HPS教學和大概念教學課程標準、教材內容、人才支撐等方面的缺乏，未來研究中應給予這些方面更多關注。

參考文獻：

[1]張晶.HPS（科學史、科學哲學與科學社會學）：一種新的科學教育范式[J].自然辯證法研究，2008（09）：83-87.

[2]楊文正，許秋璇.融入“大概念”的STEAM跨學科教研：模式構建與實踐案例[J].遠程教育雜志，2021，39（02）：103-112.

[3]韋鈺.以大概念的理念進行科學教育[J].人民教育，2016（01）：41-45.

[4]黃曉，胡炳元.HPS與科學教學的回顧與反思[J].江蘇教育研究，2010（16）：9-13.

[5]吳致遠.在大學教學中引入HPS教育的設想——基于素質教育的視角[J].自然辯證法研究，2009，25（05）：103-108.

[6]張翰.“大概念”：一個不容忽視的課程新理念[J].思想政治課教學，2019（06）：31-33.