HPS教学模式在高中物理教学中的应用

洪嘉玲　热依汗古丽·阿卜杜热伊木　荀阔　齐海燕

【摘 要】物理学与我们生活是分不开的，它在我们生活中随处可见，它是一门十分需要动手实践的学科，同时我们也需要科学的探究。HPS教学模式的引入对于物理教学具有重要意义。HPS分别取自于History、Philosophy and Society of Science的首字母。该文致力于在高中物理教学与HPS教学模式之间寻找一个平衡点，以实现物理教学与HPS教学模式相互渗透，借助科学史、科学哲学以及科学社会学构造一套完整的教学体系。该文章基于此目的展开了对高中物理教学渗透HPS教学模式的研究，主要从HPS教学模式的背景和意义、研究的具体内容以及框架、和研究的方法、HPS教育的理论依据、HPS教育在高中物理教学模式中的应用，教学案例分析等这几个方面入手，层层深入、逐步细化，从而得到物理课堂应该与HPS教学模式有机渗透、教学情境多样化。

【关键词】物理;HPS教学模式;高中物理

中图分类号： G633.7文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）32-0171-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.080

1 HPS教育概述

“科学的定义到底是什么？”将“科学”定义为运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实社会本质规律的知识体系，在《辞海》一书中是这样描述的[1]。虽然十分完整的定义已经被科学家总结出来了，但是我们仍致力于多角度的去进行科学教学的研究。而HPS被认为是科学教学中最受关注的研究方向。

HPS原本是科学哲学和科学史两个概念的英文缩写，但是随着社会不断的发展进步，科学社会学与科教之间的关系也变得十分特殊，所以后来HPS中也科学社会学归纳进来，HPS就变成了这三者的结合。当今社会，科技发展越发迅猛，越发需要能够辨析科学技术与社会之间关系的人才，这就需要老师不仅能够教授科学知识，还要让学生能够理解到科学的本质，而这些是我们教育所欠缺的。

在物理教学过程中，学生非常容易从老师那里获取大量现成的物理知识等，但是自己对科学本质理解的甚少。運用这种单一视角的方式，虽然学生学到了表面的解决问题的方式，却缺乏对科学内涵的了解，导致学生的科学素养低。而HPS教育的提出，能够让学生更有利于去多视角的去审视科学。

在物理教学中，如果老师能够在适当的情境下引用物理学的发展史，使得学生对物理学有不一样的见解，对于激发学生物理的探究动机有一定的帮助。新课改也要求学生初步了解物理学的发展历程、科学技术的发展趋势和主要成就。很明显，仅仅给学生讲解书本上知识内容，对于完成新课改的目标要求是有一定难度的。运用HPS教育，我们可以更接近新课改的目标要求。

但仅仅依靠科学史在通识教育中可以发挥巨大作用，却有一定的不足，它很难成为一个完整的教学模式体系。科学的发展决定着科学哲学的发展，科学史和科学史观，两者相互影响，不可分割。而通过运用科学社会学，学生可以用科学的方法去认识以及改造这个世界。所以，从HPS教育的角度来说，将三者相互结合起来是十分有必要的行为，我们可以将它运用到物理教学中去。

2 HPS教育的理论依据

对于沈明贤来说：“科学观可以是理论化和系统化的，对科学的观点和看法，它是对科学的反思。”就高中生来看，有研究表明大多数的高中学生心中仍没有形成较为正确的科学观，对科学本质也没有多少的了解。

教育界对科学观的本质在较低的层次上形成了比较统一的看法，从科学知识的形成和本质，学生对科学的认识，科学家的认识等角度对科学观达成了大致的共识，如表1[4]：

表1 科学观的普遍共识

3 HPS教育的教学模式

HPS的模式在传统意义上，其实是由哲学和历史两种交错构成的。英国的孟克和奥斯本从科学研究的顺序出发，把教学分为六个阶段，即：演示、引出观念、学习历史、设计实验、科学的观念与实验检验、评论和评估[8]。这是较为经典的以物理学史为情境的HPS教学模式。

另一种以对话为情境的教学模式，在教学过程中更加明显地体现出来关于科学本质的内容，师生在对话交流中应该围绕科学本质的观点进行一定角度上的探讨。教师在引导学生的探究过程中应该适当的融入对科学的理解、思考。分为问题重现[10]、产生疑问、还原自然现象、评价和反思几个阶段。以对话为情境[9]的讨论对学生发展科学认知能力、批判性思维以及创新精神具有重要意义。

4 运用HPS教学模式的案例分析

有人会觉得运用以物理学史为情境的HPS教学模式与学生交流非常简单，但是学生思考的过程是非常有意义的。一方面，科学家的实验我们也可以参与其中，这一过程提升了学生对科学的认识;另一方面，这可以培养学生自身的批判性思维，在不断进行思维创新的过程中，巩固学习的知识，培养学生创新能力。

例如伽利略对自由落体运动的研究，这是一节是将HPS融入高中物理的经典课程，能够向同学们介绍伽利略是如何研究自由落体运动的，并且能够研究他的科学方法和实验构思。以前把这节教学内容当成阅读材料来处理，在新课标改革之后把这节课单独列为一节，这样做也是出于对新课标改革后的教育目标的重视。为了将新课标落实的更为完善，教师在课前可以先让学生自行了解教材，收集资料，这样在课上，与同学和老师之间讨论，就有可以讲的材料以及知识点。通过课上的讨论，学生们可以充分的完善自身，对于自由落体运动有更深一步的理解，对于研究本节课知识的过程与方法也有了更多的见解，教师在课上带领学生了解伽利略，了解他对科学的严谨态度，使学生的科学观念得到正确的树立。

而运用以对话为情境的HPS教学模式，由生活中各种看得见摸得着的现象引入课程，通过拓展课程宽度，让学生从物理走向实际生活。学生通过自己探究总结出规律，这样能够培养学生自主思维的能力。学生以小组的方式进行思考，还可弥补对弱势学生关注的不足。通过运用以对话为情境的HPS教学模式，努力让学生成为知识的“探索者”，让学习成为学生自主探索的过程，这一过程，可以使学生的创造能力得到提升。

例如汽化和液化实验的探究，同学们通过之前的课程的学习，充分的了解了什么是温度，以及温度计应该如何使用，了解到物质在自然界中最普遍存在的三种物理状态，以及了解到了到底什么是熔化什么是凝固。这一章节对如何汽化和液化的一些方法和条件进行了总结和描述，这一章节的内容和我们的生活分不开，这种现象充分体现了新课标在初中物理种的相关发展理念。从生活中常见的物理现象来导入有关汽化和液化的相关概念，并通过让学生探究实验去验证，总结物理规律，引导学生通过生活进行实验，了解相关物理知识。在学生小组探究的过程中，教师需要引领学生自主认识有关液体沸腾时的相关特点，培养出学生对于物理的求知的精神，并且会利用实验所得数據来绘制出图象，分析所探究的问题的能力。

5 总结和反思

通过以上将HPS教学模式运用到物理中的案例分析，我们可以总结出将HPS教学模式融入物理中的优点，HPS教学模式是对科学史、科学哲学、科学社会学三方面资源的融合[11]，对于学生从学习物理中掌握高效有意义的学习方法有着良好的帮助。通过设置专门的HPS教学选修课，为学生探索物理原理、物理定律背后的科学史提供帮助，为学生拓展了学习方式，能够更加深入的学习物理学知识。

其次，在物理教学中引入HPS教学模式，避免了教学的机械化。教师与学生不应该只教与学科学知识和技能来应对升学考试，这样的教学是呆板的，这是一种非常单一的思维。事实上，从不同的角度来看待世界，通过切身的体验与观察，学生们能够自主的去理解知识，全方位的感受物理学，有助于学生形成正确的三观。

但是HPS教学模式在现在的阶段也有着缺陷，那就是教师的自身素养[12]。如果想要在高中物理教学之中真正的融入HPS教学模式，教师对于HPS的理解起着至关重要的作用。对教师进行学习HPS的培训，一方面，对于教师的培养自身专业素养有着帮助。通过学习，教师提高了对于科学方法和精神的理解，修正其自身的科学观念。另一方面，只有HPS教育对于学习物理的重要性让老师感同身受，才有可能把渗透着这样的教育应用到他的课堂中，向学生教授真正的物理学，才能激发学生学习物理的热情和兴趣。

【参考文献】

[1]李昊毓.HPS在高中物理教学中的应用研究[D].贵州师范大学，2017.

[2]徐凯.HPS教学模式在高中物理教学设计中的应用研究[D].天津师范大学，2014.

[3]袁晶.HPS融入高中物理教学的理论和实践研究[D].东北师范大学，2012.

[4]胡维君，曹明富.谈“理解科学”在科学教育中的蕴意[J].科学教育，2011，17（06）：57-58.

[5]李婷婷.初中科学教师科学本质观比较研究[D].杭州师范大学，2011.

[6]张军.中国近代科学观探析[D].华东师范大学，2011.

[7]邓华.中学物理教师科学本质观的研究[D].南京师范大学，2008.

[8]马勇军.科学课程中科学史教育的回顾与展望[J].青岛大学师范学院学报，2008（02）：106-111.

[9]刘健智.综合与分科科学课程的标准和实施结果的比较研究[D].西南大学，2007.

[10]周险峰，李丽.中小学科学教育课程改革的观念性支持[J].中国教育学刊，2005（02）：19-22+66.

[11]丁邦平.科学元勘与科学教学改革的两种模式[J].全球教育展望，2001（11）：49-54.

[12]魏冰.科学史、科学哲学和科学教学[J].比较教育研究，1999（03）：53-55.