例谈新课程背景下HPS教学模式在高中生物学教学中的应用

徐建

摘要叙述了在高中生物教学中要充分发挥生物科学史的教育价值，将生物科学史更有效地整合于课堂教学中的方式。并以“植物生长素的发现”为例介绍了HPS教学模式在高中生物教学中的应用。

关键词HPS教学模式高中生物教学

中图分类号G633.91

文献标识码B

文件编号1003－7586(2012)01－0027－02

1问题的提出

科学史是人类认识自然和改造自然的历史，是人类思想宝库中一笔十分宝贵的精神财富，也是科学教育的重要资源，重视科学史教育，把科学的思想观念、典型事例、演变发展过程融入生物课程与教学之中，已成为新课程教育改革与发展的一大特点。传统的科学课程教学中，要么是没有科学史教学，要么是把科学史附加在教学内容中，教师以讲故事的形式进行教学，或者要求学生自己课后阅读，起不到应有的作用，那么如何把科学史有效地融入课堂教学中呢?

2HPS教学模式简介

近年来，西方一些科学教育专家以建构主义为指导思想，倡导一种新的科学教育模式。这种模式要求把科学史、科学哲学和科学社会学(history，philosophy and sociology of science，縮写为HPS)的有关内容引入中小学科学教育，以期促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和人文精神以及创造力，这就是所谓的HPS教育。如何实施HPS教育，英国科学教育学者孟克和奥斯本在总结科学教育的历史经验的基础上，借鉴建构主义理论，提出了把科学史内容融入科学课程与教学中的策略，即HPS教学模式。这一教学模式实际上是一种基于科学本质的科学史教育的教学模式。

生物新课程标准指出：“科学是一个发展的过程，学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，这对提高学生的科学素养是很有意义的。”生物作为一门自然科学，生物学教学对培养学生的科学素养和人文素养有着义不容辞的责任，也有着得天独厚的优势。

3HPS教学模式的教学程序

HPS教学模式的教学程序包括以下6个环节，下面就以人教版必修3第三章第一节“植物生长素的发现”的教学为例，谈谈HPS教学模式在高中生物教学中的应用。

3.1演示现象

教师上课开始，就给学生演示某一自然现象，学生通过观察现象，由此产生一个需要解决的问题。在“植物生长素的发现”中，具体做法是：首先通过多媒体呈现植物感性运动、向性运动的材料，然后拿出事先经过暗箱(暗箱上有一小孔)培养的大蒜幼苗和在正常光照情况下培养的大蒜幼苗(除光照外其他培养条件相同)让学生观察，这一实物引起了学生的极大的兴趣，教师顺势提出问题：动物能运动是因为肌肉的收缩和舒张，那么植物幼苗的向光运动又是什么原因引起的呢?如此启发学生思考讨论，从而引出问题，促使学生产生探究的强烈欲望。

3.2引出概念

教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点(解释)，为了促使学生提出各种不同的观点，可采用“头脑风暴法”(即由发散性思想产生的各种方法)，促使学生各抒己见。事实上，学生都知道植物向光性是由于单侧光的缘故，但是对单侧光引起植物的向光生长的原因，他们展开了激烈的讨论甚至争辩。有的学生说是由于一侧受到的光刺激而另一侧受不到光刺激造成的，有的说是由于幼苗两侧自身细胞生长速度不一样造成的，有的说是由于光引起的温度不同而导致向光生长的。由于学生探究的欲望很强烈，发现的问题很多，有些可能还是幼稚可笑的，这时教师并没有急于否定而是给予激励性的话语，而对于那些本身与本节课无关的内容或问题，则适时地进行引导，主要是为了不偏离本节课的主题。对于学生：讨论提出的观点，教师并未给予太多的评价，而是告诉学生早在1880年就有科学家注意到这个现象并对此进行了研究。

3.3学习历史

在这_环节，教师的具体做法是：首先，介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例作为学生研究的参考系；其次，举例说明当时其他科学家的不同观念或做法；再次，引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到科学认识的历史(时代)制约性。总之，学习历史不仅可激发学生的想象力，同时科学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，设身处地的体验以往科学家的探究与思考。“植物生长素的发现”的学习进行到这一环节，笔者承接上述内容，结合多媒体的使用给学生介绍科学史上几个著名的实验。

(1)达尔文实验：早在1880年达尔文就针对植物为什么会表现出向光运动这一现象进行过实验。教师引导学生分析达尔文实验设计的目的(利用多媒体课件，分两组对达尔文实验进行再现)并预测实验可能出现的结果。在这个过程中着重引导学生探讨胚芽鞘的感光部位以及向光运动发生在胚芽鞘的什么位置。接着教师展示达尔文实验的结果，结合上面的假设进行分析：

单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种刺激，当这种刺激传递到下部的伸长区时，会照成背光面生长快，因而出现向光性弯曲。这种影响究竟是什么?在达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。

(2)鲍森·詹森和拜尔的实验：1910年鲍森·詹森和1914年拜尔的实验初步证明尖端产生的影响可能是一种化学物质造成的，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。

(3)温特实验：1928年荷兰科学家温特利用胚芽进行了进一步的实验，使植物向光性的研究向前推进了一大步。温特的实验是怎样进行的呢?教师展示温特实验，引导学生讨论温特实验设计的巧妙之处。学生通过讨论分析，从而理解温特证明了达尔文等人的假设，即尖端产生的刺激确实是一种化学物质，但并不知道这种物质是什么。

(4)郭葛等人的实验：1934年荷兰科学家郭葛等人从植物中分离出了能使植物产生向光性的物质，这就真正从化学物质的角度证实了达尔文等人的似设。

3.4设计实验

教师将学生分组，要求学生从多种观点(或观念)中选择某种观点，设计实验进行检验。在这一环节中，引导学生回顾生长素的发现史，并结合生活实例介绍生长素的作用，学生就第二阶段提出的假设进行小组合作思考、讨论，设计合理的实验方案。然后小组派代表公布自己小组的实验方案并作阐述(实验实施可以课后完成)。

3.5呈现科学观念和实验检验

由教师讲解当代的科学观念，即介绍教科书上对这一自然现象的解释，从而为学生实现观念转变提供契机和可能。在这一过程中，可以结合多媒体演示植物向光性的机理。有了以上一系列思考和活动，尤其是学生的实验设计，学生对概念已经比较清晰了。在这一环节中，教师还注意培养学生对自己的观念和解释进行实验检验的能力，通过实验现象的观察、资料的收集与整理、实验设计等结合科学家探索过程，最终得出结论，形成科学观念，让原本已有的似设的错误观念向科学观念转变。

3.6总结与评价

通过教师总结与评价，帮助学生更深刻地理解科学探究的本质，历史上科学家的探究过程和科学观念。教师跟学生一起对科学史上生长素发现过程中几个经典实验以及实验结果进行归纳分析，结合当代解释，客观公正评价科学家在探索过程中的科学之处以及不足之处，接着结合学生的学习过程请学生谈谈个人体会，最后进行小组间评价。

4结论

HPS教学模式有它独特的优点。它通过对科学家发现、探索、解决新事物，新问题的历史的再现，要求学生模拟和循着科学家研究的思路和方法进行活动，其本质是对科学研究的模仿或模拟，是要在这个过程中培养学生收集处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及团结协作的能力，实现了新课程对培养人的目标。同时，这种教学模式也有它的局限性。这一模式的一个基本前提是，所学的课题必须是科学史上某一科学家曾经研究的自然现象。所以，在应用此种理论进行教学设计时，要根据具体内容的不同进行不同的选择。在适合用HPS教学模式的课堂教学中，教师也应根据实际情况对教学过程进行灵活取舍和适当的调整，以期更符合当时的课堂教学和学生的认知水平，切忌生搬硬套!