基于HPS培养学生核心素养的科学课堂教学

黄婷

HPS（History and Philosophy of Science）是科学史与科学哲学的英文缩写，HPS的核心内涵就是关于科学本质的认识。2011版的初中科学课程标准吸纳了国际科学教育改革的部分理念，将科学课程的性质界定为“初中科学课程是以对科学本质的认识为基础，以提高学生科学素养为宗旨的综合课程”，但还是有很多老师在对于科学史哲的教育价值的认识还是存在着不同的见解，有许多方面上的不足，而且在实际的操作中，也存在着许多误区。因此，将HPS融入科学教学，能充分展现科学史内在的价值。

一、科学史哲在初中科学教材中的呈现

随着新课程的改革的推进，在教材编排的过程中，科学史哲不论是在内容上和呈现的类型上都非常丰富。从呈现方式上看共涉及了“正文”、“阅读”、“科学、技术、社会、环境”三个栏目，并配以图片与文字形象生动的向学生展示了相关历史片段，还原了历史的真相。

表1 《科学》1—6册教材中有关科学史哲题材的分类统计汇总表

二、HPS融入初中科学课程中的教育价值

1.融入HPS，促进学生理解科学本质 HPS融入科学教学，可以帮助学生了解科学知识，促进对科学本质内涵的理解。以浙教版《科学》八年级下册第二章第三节《原子结构的模型》第一课时为例，由于微观世界的不可见和抽象性，原子结构模型的发展历程与现实距离遥远、背景复杂、思维要求高，将HPS融入教学中，通过“观察科学现象——建立理性模型——实验验证”逐步建构原子概念。

2.融入HPS，促进学生自主建构知识 在实际的教学中为什么有那么多的学生成绩不理想？其中的原因虽然有很多，但主要矛盾是没有使学生从前概念或错误概念转变到科学概念上来。将HPS融入科学教学，不仅可以帮助学生了解到自己，提供相矛盾的新概念学习的情境，而且它能告诉我们关于科学思想的逻辑行程和历史行程。以浙教版《科学》八年级上册《大气压强》一课“证明大气压存在”的片段为例，大气的压强是重要的物理现象，与生产生活联系密切。

3.融入HPS，实现科学态度、情感及价值观教育 科学知识、科学过程及方法、科学态度情感与价值观三者构成了科学课程中的“三维目标”，这些科学过程也是最容易被教师所忽略的。那么怎样才能让这些知识融为一体，突出价值教育，促进学生科学知识发展？笔者认为，融入HPS是一种有效的途径。

第一，激发学生对科学的好奇心和求知欲。兴趣是学习最好的内驱力，科学家们之所以在某个领域能够取得巨大的成就，除了艰苦奋斗、潜心钻研，更重要的是他们对这个领域具有浓厚的兴趣以及发自内心的热爱。结合教学内容穿插相应的科学史哲，引起学生对教学内容的注意。如在学习大气压强时，介绍著名的马德堡半球实验，马德堡市长格里克在广场以16匹马拉开两个半球这样壮观的场面，带给学生巨大的震撼，不仅说明了大气压的存在，同时向人们展示了大气压的强大力量；又如在引入浮力知识的学习时，讲述阿基米德奉命鉴定皇冠真假的故事，通过生活中的真实情境顿悟到对不规则物体体积的测量方法，再进一步探索得到判断浮力大小的基本原理——阿基米德原理，整个过程生动有趣，体现了科学家的睿智，这样的课堂是学生喜爱的课堂，使学生跃跃欲试。

第二，通过HPS教育培养学生的科学态度和科学精神。任何科学都必须要经过探索，去相应的实践，才能得到相应的结果，并且都要有相应的理论依据。例如：1892年英国科学家瑞利多次测定发现，从空气中得到的氦气每升重1.2572克，从氦气的氧化物中得到的氦气每升重1.2506克，两者在第三位小数上存在差异，相差0.0066克，相当于一个跳蚤的质量，但是瑞利并没有忽视两者的差异，没有说这是在实验本身的问题，去加已改正。反而把他探索的结果发表出来，最后和他的朋友一起研究这个问题。因此在科学探究中科学态度是非常重要的，科学总是要通过实验探索的事物，而不是你想象中应该是的事物。

第三，通过HPS教育培养学生的人文精神。在科学探究中，人文精神表现为人生观和价值观。教授学生知识时，可以通过一些具体的科学家实例来向学生传达这种精神。如：居里夫妇历尽苦难，从众多的化合物中提取一克镭；爱迪生为寻找合适的灯丝材料，失败了近8000次；伽利略坚持真理，冒着生命危险，花了9年时间写出著作。科学家们坚韧不拔的毅力，坚持不懈的精神，都值得学生学习，向他们看齐。

从上述教学过程可以看出，基于HPS教学模式，将科学史哲的学习与当前的科学概念和理论的学习有机地融合在一起；整个教学过程是一个不断提出问题并解决问题的自主探究过程，因而有利于培养学生的解决问题能力和创新能力。学生不再是单一的从老师那里获取知识，而是他可以反馈给教师他获取的知识，提出疑问，进行再次探索，最终得到问题的答案。学生的地位将由传统模式的被动接受转为主动接受，充分发挥了学生的主体性，进而培养学生的核心素养。